TPPS造船生产过程TPPS技术外文翻译资料

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术语

1. D二维
2. D三维

AI人工智能

ANSI美国国家标准协会

CAD计算机辅助设计

CAE计算机辅助工程

CAP计算机辅助规划

CE并行工程

CEPS造船竞争工程与生产

CESA欧盟造船协会委员会

CFD计算流体力学

Cgt 补偿总吨

CIM计算机集成制造

CNC计算机数控核心技术

COREDES欧洲造船研发委员会

CSG结构实体几何

D可交付项目（加参考号）

D.xx可交付项目编号xx

DB数据库

DG总局

DIN德国标准协会

DOF自由度

Dwt净重吨

EC欧盟委员会

ECU欧洲货币单位

EDM电子文档（或数据）管理

EEA欧洲经济区

EI环境研究所

EPD电子产品定义

ERP企业资源规划

ESPRIT欧洲IT研究战略计划

EU欧盟

FCAW药芯焊丝电弧焊

FCW药芯焊丝（焊接）

FEA有限元分析

FP框架计划（研究）

FSW搅拌摩擦焊

G..十亿单位

Gt总吨

HMI人机界面（与MMI相同）

HPCN高性能计算与网络

HTML超文本机器语言

HW硬件

ICIMS智能控制与集成制造系统

ICT信息和通信工具

IFR国际机器人联合会

IGES初始图形交换规范

IMO国际海事组织

IPR知识产权

ISIC国际标准工业分类

ISIS系统、信息和安全研究所

ISO国际标准组织

IT信息技术

JRC联合研究中心

K..千克：一千单位..

LAN局域网..

M..百万单位..

M. xx里程碑号xx

m.xx月号xx从项目开始

MAG金属活性气体（焊接）

MCAW金属芯电弧焊

MIG金属内底气体（焊接）

MIF海事工业论坛

MMA手工金属电弧（焊接）

m-m人月

MRP材料需求计划

MS微软

NC数控

NFS网络文件系统

NIST美国国家标准与技术研究所

NoE卓越网络

NURBS非均匀有理B样条

OCR光学字符识别

OO面向对象

PDM产品数据管理

PRODIS造船产品开发与创新

QA质量管理

QC质量控制

Ramp;D研究与开发

RDB关系数据库

RIT远程检测与遥操作

ROBMAR海洋工业机器人

ROTIS遥控油轮检查系统

POV遥控潜水器

PTD电阻式温度检测器研究与技术开发

SAW埋弧自动焊

SoA技术现状

SS系统规范

SW软件

T..特拉：一万亿单位..

TF-MSF无国界医生工作队“未来的海洋系统”

TPPS造船生产过程TPPS技术

USA美国美利坚合众国

WAN广域网

WP工作包

WWW万维网（Internet）

执行摘要

由于欧洲经济的性质、版图、历史和传统，海运业一直并将继续对欧洲具有战略重要性[3]。造船业是一个重要的海洋产业，对欧洲的海洋历史做出了重大贡献，对欧洲的海洋未来具有战略意义。它也是一个相当大的就业来源。在全球市场经济的今天，欧盟造船等相关产业为了保持竞争力，面临着深刻变革的迫切需要:

bull;由于生产能力过剩和随之而来的激烈国际竞争而导致的成本和交货期的急剧减少。从东南亚最近发生的事件以及即将停止对欧盟造船业的所有补贴来看，这一需求变得更加迫切。

bull;实现可持续的造船过程，这是可持续的“优质航运”的一部分。

bull;确保尽可能高的质量标准，这是安全和环保航行所必需的。

要实现这些目标，就必须对欧洲商业船队的规划、设计、建造和维护的几乎所有方面进行彻底的改革。

就造船业而言，根据《海洋工业总体规划》[3]、[7]，提高其整体效率最有希望的领域是生产（包括设计）技术。新技术（如激光焊接等）、自动化和机器人化以及设计和制造过程的集成可以大大提高生产率，并将造船业从劳动密集型转变为技术密集型。

JRC-ISIS开展了“造船生产过程的自动化和集成；最新报告”（AIPS）的研究，以支持DG“企业”的活动。主要目标是：

bull;确定投资在提高欧洲造船厂竞争力方面可能更有成效的技术。

bull;确定更适当的行动和措施，以加强必要的研发工作。

bull;确定造船业可以从技术转让和有助于发展必要协同作用的行动方面获利的部门。

传统上，造船业被认为是与金属板向钢船体转变有关的操作和过程。这些操作基本上包括标记和切割基本建筑件中的金属板原材料，在不同阶段（面板、子块、块、段）组装后，最终得到完整的钢船体。因此，可以区分三类基本过程：

bull;板材（或型材）金属处理工艺

bull;装配和组装（目前主要通过焊接）

bull;搬运（移动和定位各种块和子组件）

最大限度地提高造船效率本质上意味着：

bull;确保以最具成本效益的方式获得必要的原材料和组件，

bull;优化上述每一个过程，并

bull;以这样的方式规划整个操作序列，以确保材料的无缝流动和可用资源的最佳利用

造船自动化几乎完全应用于钢结构，特别是切割和焊接。然而，尤其是在欧洲大多数大型造船厂，钢材成型和装配的相对重要性已大大降低。造船业目前包括一系列的研究，其范围远远超过金属板的成形和装配。整理和装备等活动变得越来越重要。

在与钢结构有关的领域，新的切割和焊接技术（即激光焊接）在确保高质量方面看起来很有希望，即使大的甲板面积是由薄板或夹层板构成的。然而，它们的引入需要对整个钢结构链进行彻底的重新思考。

传统上，CAD/CAE的作用是增强设计过程的各个阶段，并确保缩短生产活动的计划和开始的准备时间。如今，鉴于生产操作的日益复杂，以及由此产生的规划要求和严格的市场交付周期，CAD/CAE工具正迅速获得“传统”设计阶段（规划和生产过程）之间的集成者角色。

钢铁生产的第一部分，即标记、切割、调整钢板和型材并将其组装成二维块体，今天只需很少的人手，通过进一步的研究不太可能取得任何可观的成果。相反，由于三维块体结构复杂，重复性差，焊接问题相当广泛。这种产品是独一无二的，而不是系列的或类似的。尽管一些船厂拥有先进的自动化系统，但由于投资成本大大降低，焊接过程的机械化似乎比自动化更有吸引力。在预安装和安装阶段也是如此。需要对新型“智能”系统进行大规模投资，以实现这种独一无二的操作自动化，这不能以总体生产力方面的微薄收益为理由。由于欧洲造船厂倾向于建造更多的舾装密集型船舶，因此在钢结构自动化方面的更多努力和研究不太可能是高度优先事项。即使存在自动化技术，考虑到高投资成本，也不一定经济。

除钢结构外，其他工序的自动化程度也从不存在到非常有限。舾装自动化的主要领域是管道车间。高度预制意味着管道的主要部分是在车间制造的。管道弯曲和法兰焊接可以通过相对较小的努力实现自动化，这在一定程度上已经实现。良好的规划和有效的设计-生产集成是必要的，以便最大限度地提前制造管道。

在舾装自动化的其他领域并非易事，尽管可以获得的优势是显著的。船舶系统的标准化和模块化、集成和良好的规划（而非自动化）被视为提高舾装生产效率的途径，可能通过分包活动。

造船过程中最大一部分尚未实现自动化的主要原因在于造船业务的本质，再加上机器人市场几乎完全处于主导地位，并为大批量汽车和大宗商品行业量身定制。事实上：

1.几乎没有一种造船作业是完全可重复的，充其量也差不多。许多操作只执行一次或最多执行非常有限的次数。

2.其中许多，特别是装配作业，在质量、体积和成本方面涉及非常重要的有效载荷。无障碍也可能相当困难。

这两个事实标志着机器人技术和自动化技术在汽车或大宗商品制造等大产量行业的应用有了一个明确的方向。

在这种情况下（即一类操作），操作机器人系统最重要的性能指标是路径规划的容易程度和操作的灵活性。执行某些任务的自主性是确保上述特征的必要条件。

在监控型方案中集成正确的传感器信息可以允许自主执行许多低级任务，并产生两个重要后果：

1. 机器人的操作人员可以集中于高层次的活动（如计划和监督），而不是执行低层次的任务（如避免碰撞、精确定位等）。

（b） 工件或工作环境中的“小”变化可以在不需要重新编程离线自动化或机器人化设施的情况下处理。

可以自主执行的低级任务包括：

bull;避障；

bull;适应“相似”的执行，而不是完全重复的操作；

bull;工件或工作区“不准确”的纠正

只有通过集成传感系统的新型“智能”控制方案，才能实现任务自治。它意味着使用数据融合、硬实时计算、自主任务执行等技术，这些技术远未在制造业或工程行业的环境中建立（见下一段），但广泛应用于一些军事、深海、太空和其他“高科技”应用。特别是在重型机器人中，当操纵大而重的负载时，需要新的跟踪技术来补偿或绕过不可避免的机械误差，以实现可靠的精确定位和处理。

另一个需要考虑的因素是，造船业和其他重工业中的大多数重型机器人/装卸设备都是由最终用户自己定制的。这就禁止了上述技术引进成本的摊销。由于固有的安全性和可靠性要求意味着广泛的测试和验证程序，以及实验演示、测试和验证程序所需的大型和昂贵的实验设施，已经很高的开发成本进一步增加。

由于所有这些原因，在短期内，通过研发投资提高生产率的利润率造船生产过程的自动化/自动化非常小，特别是在单个造船厂层面。相反，从长远来看，应制定一项战略研发计划，允许引进所有必要的技术，以便在造船业和其他重工业中高效地实现一类业务的自动化/自动化。

施工前，必须对每艘船舶进行设计，对施工作业进行计划，对自动化机械进行编程，确保原材料和设备的及时交付。这些活动涉及大量信息的产生和操纵。有效的信息和通信工具的可用性大大增加了要“管理”的信息量。保持造船活动中一致和更新的信息以及无缝的信息流对于每个造船项目的有效实现至关重要。在内容、用户、用途和形式方面，各种设计和生产阶段所需信息的极端多样性，使这项任务相当困难。

与其他工程行业相比，造船厂的一个特殊性在于，机器、装配线或车间很少需要生产完全相同的工件。事实上，每一艘建造的船只，即使是同一系列的船只，彼此之间也有些不同。

另一个复杂的情况是，即使两个或多个块的标称几何结构相同，由于热变形，实际几何结构可能会有相当大的变化。除了可能引起的特殊装配或机加工问题外，这还会导致容器组件或子组件的模型相对于实际情况逐渐劣化的问题。解决这个问题的一种方法是进行大量的收缩计算，并用频繁的测量更新CAD模型。然而，这并不总是看起来那么简单。

直到几年前，造船厂在所有造船学科中基本上都是自给自足的。所有的钢结构、舾装工作，甚至机加工工作都主要由船厂自己的人员完成。为了平衡峰值负荷，有时需要分包工作，但这只是很小的一部分，通常在造船厂的监督下完成。

然而，不同的船型，各专业之间的工作量分布会有很大的差异。舾装工作的重要性和复杂性日益增加，需要许多经过专门培训的人员在有限的时间内进行操作，而对于造船厂来说，这些人员的操作既困难又不具成本效益。因此，大多数先进的造船厂已经开始广泛使用分包商。这些不仅是在时间基础上签订的合同，而且作为能够交付交钥匙系统的供应商。例如暖通空调系统和预制舱室。船舱的生产是在工厂进行的，在那里它可以标准化，类似于一系列的生产。这也为一定程度的自动化提供了可能性。

船舶系统和组件的标准化和模块化今天被视为实现生产合理化的关键，在车间将工作转移到船外，在那里可以在更舒适和可控的环境中进行。

今天，专家们谈论的是“组装”船厂，船厂的唯一作用是组装船体和执行部分舾装。这种开发使得集成过程比在院子里做所有事情的情况下要困难得多。另一方面，船舶项目的顺利完成和大量的分包给流程的标准化和集成带来了新的挑战。

装配场的工作原理对工艺的集成提出了特殊要求。在造船厂围栏内的有限区域内，不再进行设计和生产。相反，即使在其他国家，这项工作也可以在远离院子的地方完成。

造船厂实际上是所有这些活动的协调机构。这意味着如上文各段所述，以各种形式向所有用户有效地传递大量信息。更为重要的是，分布在各地的各种不同格式的信息必须不断保持简洁和更新。

今天，大多数造船厂都意识到，从中短期来看，提高生产力的最佳途径是通过有效的生产计划和所有生产和设计过程的合理化。他们还意识到，只有通过整合，最大限度地利用现代信息和通信工具，才能实现这些目标。

事实上，大多数大型造船厂使用大型通用数据库；它们有通过局域网连接的个人电脑和工作站，并与许多供应商或分包商有良好的互联网连接。他们的计算机辅助设计系统连接起来，可以将数据下载到切割机和T型梁工作站。尽管如此，CAD/CAE工具仍被视为主要的设计工具，偶尔也会向CIM系统、物流、规划部门和分包商提供数据。相反，CAD/CAE工具需要主要被视为每个造船项目的集成主干。尽管已经朝着这个方向采取了一些胆小的步骤，但仍有许多工作要做。

结论：

航运

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