船舶智能制造车间通用模型研究

1、引言

车间是船舶建造的最前沿，是分段建造的主要场所。分段建造过程具有工种多、程序多、品种多元、工程浩大、作业面广、技术综合性较强、作业条件差、施工周期长等特点。车间制造水平的高低直接关系到船舶建造效率与质量，对缩短工程成本与改善工作人员作业条件具有重要影响作用。

先进造船国家在二十世纪五十年代开始对车间制造进行重点管控并逐步实现了智能化。国外先进造船企业以船体分段建造为起点，纷纷投入建设智能车间管控系统，实现车间实时、透明管理。此外，大数据、5G、人工智能等新技术不断应用到数字化造船过程中，进一步提升了车间的智能管控水平。

相比之下，尽管我国一直以来都在大力发展改善车间制造工艺，引入了大量的自动化设备，并且在部分离散点上获得了一定的效果。但是由于我国技术起步较晚，与先进造船国家相比，依然存在着较大的差距。

2、船舶智能制造车间通用模型

以船体分段智能车间为例，提出船舶智能制造车间通用模型，其他车间可根据实际生产需求进行适当调整。

2.1总体架构

船体分段智能车间总体架构包括网络基础层、设备层、控制层、制造管控层、决策层5个层面。

图1 船体分段智能车间总体架构

2.2船体分段智能车间运行机制

制造过程的设备运行数据、生产计划与调度数据、工艺设计数据、质量检验数据等车间数据在船体分段车间各智能设备、功能模块与决策管理系统之间流通，形成一个闭环的数据流通机制。

图2 船体分段智能车间数据流通机制[1]

2.3信息交互

（1）数据传输

为执行船体分段智能车间基础层的工作任务处理，实现车间MES、控制系统与现场设备之间的信息传输，可采用OPC-UA客户端/服务器的通信系统架构。

图3 船体分段车间数据传输

（2）数据采集与存储

船体分段智能车间应在企业数据字典定义的数据采集内容基础上，结合数据实时性要求，利用合理的网络通信方式与数据存储方式进行数据的采集与存储，并与企业及数据中心进行对接。包括：

1）应对车间所需数据进行采集、存储和管理，并支持异构数据之间的格式转换，实现数据互通。

2）宜采用实时数据库与历史数据库相结合的存储方式。

3）应具备信息安全策略，并支持更新和升级，如访问与权限管理、入侵防范、数据容灾备份与恢复等。

（3）数据字典

船体分段智能车间应建立数据字典，具体要求如下：

1）包括车间需要交互的全部信息，如设备状态信息、生产过程信息、物流与仓储信息、检验与质量信息、生产计划调度信息等。

2）描述各类数据基本信息，如数据名称、来源、语义、结构以及数据类型等

3）对船体分段智能车间进行细化、定制化，定制专门用来描述船体分段车间的数据字典。

4）船体分段智能车间系统主要实现船舶设计系统中加工信息提取、加工工艺数据库构建、加工指令生成与执行、加工过程监控信息记录与分析、生产计划安排、报表生成等功能。

参考文献：

[1] GB/T37393-2019 数字化车间 通用技术要求

来源：造船技术与海洋平台

打造船舶智能制造专业群 培养新时代“造船工匠”

国务院印发的《中国制造2025》对“高水平船舶与高端海洋工程装备制造”领域高素质技术技能人才及“准大国工匠”提出了迫切需求。为此，武汉船舶职业技术学院通过创新人才培养模式、重构课程体系等举措，对接船舶与海洋工程装备制造产业链中游，面向船舶建造的船、机、电及船舶与海洋工程装备智能制造等岗位群，深入打造以焊接技术与自动化、数控技术为支撑的船舶智能制造专业群，着力培养“吃得了苦、扎得下根、干得成事”的新时代造船工匠。

构建“四融合、多元化”人才培养模式。 以培养“高素质、厚基础、强能力、勇创新”的技术技能人才为目标，以造船企业典型工作项目为载体，以行业认证、技能竞赛、创新创业大赛的能力和素养要求为目标，大力推进教学内容和教学方式改革，创新构建“德技融合、书证融合、教赛融合、专创融合”多元化人才培养模式。为满足造船企业对人才多样性的需求，与中国船舶集团等企业共同组建船舶设计工匠班、钛合金焊接班等，通过校企共制人才培养方案、共研专业教学资源、共建实训基地等，共同培养具有工程思维、家国情怀、国际视野、职业素养与技术能力并举的造船工匠型人才。

重构“一主线、三模块”课程体系。 专业群以各专业课程的融通和共享为基础，以先进的造船技术能力培养为核心，围绕船舶智能制造典型工作任务，将职业技能等级证书、大赛项目引入课程，校企共同制定融入新技术、新工艺、新规范的课程标准，共同确定不同班级的课程内容与时序，构建以“思政教育育匠德、技术技能训练锻匠艺、文化熏陶铸匠魂”为主线，“基础平台课、专业核心课、创新拓展课”为模块的“一主线、三模块”课程体系。其中，“基础平台课”确定不同班级的课程内容与时序。

紧密对接“三新”，开发线上线下精品课程。 紧密对接行业企业的新技术、新工艺、新规范的发展趋势，按照“协同进化”原则，校企共同开发、更新基于工作场景和项目化的课程资源。大力建设船舶工程技术专业国家级教学资源库、精品在线开放课程和实训教学项目资源。牵头组建“全国船舶工程技术专业教学资源库共建共享联盟”，建立“资源”动态调整更新机制。依托船舶资源库、资源馆，建成拥有丰富资源素材的“船舶e栈”，通过搭建“互联网+”学习场景，打造人人时时处处可学网络环境，为全国300余家船舶类院校、企业的师生及从业人员提供泛在、自主、个性化的学习。

整合虚实资源，共建产教融合实训基地。 按照“共建、共享、共赢”原则，校企共建生产性实训基地、技能大师工作室等。与国际一流的沪东中华造船集团等产教融合型企业合作建成船舶工程技术专业群国家级实训基地和船舶智能制造国家级职业教育示范性虚拟仿真实训基地等校内虚实结合的实训基地。深化与中国船舶集团等企业合作，建设涵盖专业群六类关键技术技能的船舶与海洋工程装备智能制造校外生产性实训基地。实现校内校外资源有效整合、共建共享，健全学生校内实习、企业跟岗、生产实践等环节，强化学生技能，提升实习实训成效。

打造高水平教师教学创新团队。 健全校企师资双向流动机制，专业群聘请辽宁舰总设计师朱英富院士为领航人，一批船舶企业首席专家、首席技师、技能大师作为兼职教师打造“教学名师+首席专家”双带头人、专兼结合、数量充足的高水平结构化“双师型”教师队伍。依托教师教学创新团队，开展造船工匠型人才培养、岗课赛证融通育人、技术技能培训、绿色智能制造技术研发应用、高技术船舶设计、虚拟仿真技术教育培训、职业资格考证、成果推广等社会服务。近年来，学校面向船舶行业和地方企业开展横向技术服务114项，实现技术创新服务经济产值1.69亿，培养了逾千名服务航空母舰、大型液化天然气船、邮轮等大国重器建造的工匠型人才，为我国船舶工业职业教育高质量发展提供了有力的人才支持和智力支撑。

（作者单位系武汉船舶职业技术学院）

《中国教育报》2024年03月26日第7版

作者：陈彬 邹新宇

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