离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究.pdf
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1、离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究 贺 辰,罗 超,刘世聪,亢冬春,王 亮(海洋石油工程股份有限公司,天津 3 0 0 4 6 1)摘要 本文首先阐述了数字化和智能化技术对制造业的影响,详细介绍了智能制造相关的前沿技术,并对最新的行业现状进行简要分析。然后,结合当前海洋石油工程行业中的装备制造独有的特点深度剖析,阐明了离散型装备制造这一特点给海洋石油工程带来的痛点。最后,针对离散型制造的实际情况,结合多年积累的现场实际,通过三维模型设计、智能机器人等多维度关键技术,探究了数字化和智能化转型。关键词 海洋油气装备;智能化;数字化中图分类号:T E 5 文献标志码:A 文章编号:2
2、0 9 5 7 2 9 7(2 0 2 3)0 1 0 6 0 6d o i:1 0.1 2 0 8 7/o e e t.2 0 9 5-7 2 9 7.2 0 2 3.0 2.1 7R e s e a r c h o n D i g i t a l a n d I n t e l l i g e n t T r a n s f o r m a t i o n o f D i s c r e t e O f f s h o r e O i l a n d G a s E q u i p m e n t M a n u f a c t u r i n g I n d u s t r yH E C
3、 h e n,L UO C h a o,L I U S h i c o n g,K A N G D o n g c h u n,WA N G L i a n g(O f f s h o r e O i l E n g i n e e r i n g C o.,L t d.,T i a n j i n 3 0 0 4 6 1,C h i n a)A b s t r a c t T h i s p a p e r f i r s t l y e x p o u n d s t h e i m p a c t o f t h e a p p l i c a t i o n o f d i g i t
4、 a l t e c h n o l o g y a n d i n t e l l i g e n t o n t h e m a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y t e c h n o l o g y i n t h e f i e l d o f i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y.T h e c u t t i n g-e d g e t e c h n o l o g i e s r e l a t e d t o i n t e l l i g e n t m a n u f a c t u
5、 r i n g a r e t h e n i n t r o d u c e d i n d e t a i l,a n d t h e l a t e s t i n d u s t r y s t a t u s q u o i s b r i e f l y a n a l y z e d.T h e n,i n v i e w o f t h e u n i q u e c h a r a c t e r i s t i c s o f e q u i p m e n t c o n s t r u c t i o n i n t h e c u r r e n t o f f s
6、 h o r e p e t r o l e u m e n g i n e e r i n g i n d u s t r y,w e c o n d u c t s a n i n-d e p t h a n a l y s i s,a n d c l a r i f i e s t h e p a i n p o i n t s b r o u g h t t o o f f s h o r e p e t r o l e u m e n g i n e e r i n g b y t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f d i s c r e t
7、 e e q u i p m e n t m a n u f a c t u r i n g.F i n a l l y,a c c o r d i n g t o t h e c u r r e n t s t a t u s o f d i s c r e t e m a n u f a c t u r i n g,w i t h t h e f i e l d p r a c t i c e a c c u m u l a t e d o v e r t h e y e a r s,t h r o u g h 3 D m o d e l d e s i g n,i n t e l l i
8、 g e n t r o b o t s a n d o t h e r m u l t i-d i m e n s i o n a l e x p l o r a t i o n t h e d i g i t a l a n d i n t e l l i g e n t t r a n s f o r m a t i o n a r e s t u d i e d i n t h i s p a p e r.K e y w o r d s o f f s h o r e o i l a n d g a s e q u i p m e n t;i n t e l l i g e n t;d
9、 i g i t i z i n g0 智能制造现状我国智能化制造行业取得了前所未有的发展,这给海洋油气工程装备制造等传统建造行业带来了转型变革的良好机遇。“十三五”国家战略性新兴产业发展规划 和 中国制造2 0 2 5 明确提出,重点发展海洋工程装备,掌握重点配套设备集成化、智能化、模块化设计,将智能制造技术的应用作为海工装备领域的主攻方向之一1、2。智能制造(I n t e l l i g e n t M a n u f a c t u r e)具有迭代学习、分析决策、高效动作、环境检测等显著特点。首先,智能制造是工业化发展的高级阶段。由一种技术取代另一种,推动工业制造不断演变。其次,智能
10、制造是信息化与工业化高度融合的新一代制造系统,包括信息物理系统、高精度感知控制、虚拟设备集成总线、云计算、大数据和新型人机交互等多项核心技术。智能制造可以对建造和设计之间的关系产生深远变化,使建造和设计“互认互联”,作者简介:亢冬春(1 9 8 2),女,硕士,主要从事海洋石油工程项目、科研项目的概预算、经济评价、合同管理等领域的研究工作。第1 0卷 第2期 2 0 2 3年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E QU I P ME N T A N D T E C HN O L O G YV o l.1 0,N o.2J u n.,2 0 2
11、3第2期贺辰,等:离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究1 0 7 达到建造和设计的线上连接,最终达到提质增效的运营目标,给客户交付定制化的优质服务或货物。智能制造可实现个性化的需求,而在智能化的过程中,可以实现“定制化量产”。这个量产不是“数量”的概念,而是快速生产的效率含义。以往,企业最不愿接的业务就是离散化非量产的业务,而智能制造就是要解决这个问题。目前,国内在云计算、大数据、5 G、人工智能、数字孪生和工业机器人等智能制造相关方面已取得很大的研究进展3。为适应世界发展潮流,提高企业核心竞争力,国内的汽车、电子和航天等相关行业纷纷向智能制造领域迈进,并通过引进工业机器人、3 D
12、打印机、智能传感器、智能数控机床、智能物流仓储以及智能检测与装配装置等技术与装备,完成了企业的智能化升级,实现从传统制造业向现代智能制造业转型4。传统海洋石油工程建造企业的智能制造能力提升,一般经历自动化、数字化、智能化三大阶段。自动化执行阶段包含移动自动化机器人、加工自动化数控机床、数据自动化E R P系统等。数字化集成阶段包含C P S信息物理系统设备互联、C 2 M个性化按需定制产品配置器、C I M S计算机集成制造虚拟制造等。在智能化处理阶段,产品的追溯能力转变为自知能力,物流的提前规划转变为实时自流,设备的数据交互转变为自主处理,系统的数据处理转变为智能分析,等等。离散型海洋油气装
13、备制造业的数字化和智能化转型需要理性规划、循序渐进地实现智能制造的目标。以设计为龙头,贯穿生产建造、安装、调试等技术服务,以及工程项目管理等制造活动各个环节,以高效信息化自动化为目标,以智能制造基地为依托,主要建造活动网络化智能化,打通端到端的核心流程,提供决策支持的数据保障。1 海洋油气工程特点分析随着近些年人们对油气的重度依赖,石油和天然气工业得到了稳步发展,尤其在石油和天然气资源争端不断的世界格局背景下,各个区域更加注重油气资源的开采。海洋油气资源是国家最重要的宝贵资源之一,海洋油气工程行业日益壮大发展。在信息技术和人工智能的助推下,传统海洋油气工程行业迎来了前所未有的转型发展前景。离散
14、化是传统海洋油气装备制造业的突出特点之一。由于不同海域、复杂海洋地质环境、油气资源状态等因素,海洋油气工程的设计建造具有较强的独特性。每一座海洋油气平台需个性化定制开发,且建造环节离散化程度高。传统离散制造行业普遍存在自动化、数字化水平较低,基础支撑技术薄弱,产品附加值低,制造过程资源、成本和能耗较高,污染严重等问题。因此,发展智能制造是推进离散制造行业提质增效、促进中国制造业由大变强的重要支撑。离散制造行业的产品通常是由多个零件经过一系列不连续的工序加工,再经装配而成的较大型系统5,如图1所示。图1 传统离散型海洋油气工程装备制造流程架构图F i g.1 T r a d i t i o n
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