智能吊裝：開啟高效造船時代新紀元

今年9月，國務院正式發(fā)布《關于促進海運業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，同時工業(yè)和信息化部公布首批符合《船舶行業(yè)規(guī)范條件》的企業(yè)名單，這些利好消息，都在很大程度上提振了飽受“產能過剩”之困、仍未走出低谷的造船行業(yè)的信心。然而，僅有政策支持和引導還不夠，對于造船企業(yè)來說，最重要的是抓住轉型升級的機遇，苦練內功，切實增強競爭力。

船企要練好“內功”，不容忽視的一點，便是生產能力的提升。船塢是船企最緊俏的生產資源，搭載作業(yè)的安全與效率一直是造船企業(yè)關注的焦點，也是其能力的體現(xiàn)。作為造船業(yè)等傳統(tǒng)工業(yè)和制造業(yè)不可或缺的大型基礎設施之一，起重機械面臨著安全管理和智能化升級的雙重需求。如何高效、有序地滿足這樣的需求？業(yè)內專家對此指出，物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)和云平臺等新興技術的應用或許能夠給出令人滿意的答案。

數(shù)字協(xié)同，示范工程翻開智能化新篇

“智能”如今是個熱門詞匯，在激烈的市場競爭中，甚至有言必稱“智能”之勢。在此背景下，北京中船信息科技有限公司正在為中國船舶工業(yè)集團公司下屬某船企實施建設的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)目示范工程應勢而生，目前已經進入收尾階段，有望在船企乃至其他工業(yè)企業(yè)中得到推廣。

據(jù)中船信息相關負責人介紹，“船信”起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)基于高精度衛(wèi)星定位、物聯(lián)網、云計算等支撐技術，旨在實現(xiàn)起重機械智能吊裝，在國內實現(xiàn)了三個“首次”，即對起重機械上分散的運動控制系統(tǒng)及姿態(tài)測量系統(tǒng)統(tǒng)一集成和集中顯示預警；支持滿足國家信息安全保密等級保護要求的起重機械安全監(jiān)控無線移動應用；實現(xiàn)基于地理位置信息、運動信息和姿態(tài)信息吊機群實時三維立體顯示。

因此，“船信”起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)可具備起重機全吊姿態(tài)測量、起重機群遠程綜合監(jiān)控、三維碰撞預警、數(shù)字化協(xié)同吊裝和運行維護管理等功能。其中，不得不說的當屬體現(xiàn)物聯(lián)與智能的數(shù)字協(xié)同吊裝。面對造船生產質量與生產時效雙重高要求，多臺起重機械協(xié)同作業(yè)將是造船行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。如何進行起重機群協(xié)同工作管理，也將是造船企業(yè)不得不面對的一道難題?！按拧逼鹬貦C械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)正是要著手解決這一難題，通過應用時下先進技術，實現(xiàn)正在作業(yè)的多臺起重機械精準位置定位和姿態(tài)測量，獲取機群單機實時位置和工作姿態(tài)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)遠程指揮調整作業(yè)操作程序和操作狀態(tài)。

這些功能和優(yōu)勢足以證明，“船信”起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)完全可以被貼上“智能”標簽?！拔覀兯鶑娬{的就是智能吊裝。對船企來說，安全與效率都是重要的，在保證安全的基礎上，我們認為吊裝應該朝著智能化方向進一步發(fā)展，以便提高工作效率，節(jié)省成本，包括人力成本、物力成本。下一步，我們會將吊裝作業(yè)與生產計劃相結合，實現(xiàn)吊裝作業(yè)路徑規(guī)劃，促進我國造船行業(yè)信息化、智能化水平的提高，為實現(xiàn)“智慧造船”提供技術支撐。”中船信息相關負責人表示。

無線物聯(lián)，基于新技術打造信控平臺

時下，物聯(lián)網等新興技術已滲透至各行各業(yè)，包括造船行業(yè)。物聯(lián)網這個基于互聯(lián)網、傳統(tǒng)電信網等信息承載體，實現(xiàn)對象之間互聯(lián)互通的網絡的出現(xiàn)，將破除傳統(tǒng)造船行業(yè)的種種弊端，大大提高生產效率、經濟效益和安全性。

由于造船企業(yè)生產環(huán)境復雜，如辦公樓、廠房、船塢、碼頭等呈現(xiàn)水平和垂直生產空間的復雜結構，特別是在一些老廠區(qū)，有線網絡部署困難，難以實現(xiàn)通訊。相較而言，無線網安裝便捷、使用靈活、經濟性強、易于擴展的優(yōu)勢尤為明顯。將無線網等新興技術引入船企已成為其打造現(xiàn)代造船模式的必然選擇之一，無線網絡技術將有力推動船企的智能化、數(shù)字化和信息化，有力保障生產安全，加強生產協(xié)作，提升生產效率。

中船信息在項目建設中依據(jù)船廠廠區(qū)特點，設計實施了無線組網安全方案，在保證網絡安全的前提下，實現(xiàn)起重機械與安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的“無線連接”，為吊裝作業(yè)的安全監(jiān)控與智能管理奠定了重要基礎。

“事實上，起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)建設的核心是我們自研的信控平臺。”中船信息相關負責人表示，在整個系統(tǒng)結構中，信控平臺是基礎，并且非常重要。那么這個“信控平臺”的核心作用體現(xiàn)在哪里？該負責人介紹說：“對下，信控平臺聯(lián)通傳感器、衛(wèi)星天線和接收機等現(xiàn)場設備，采集起重機械運行參數(shù)和衛(wèi)星參數(shù)，獲取視頻圖像。對上，信控平臺面向起重作業(yè)人員、安全管理人員和生產管理人員，實現(xiàn)數(shù)字化精確吊裝、全吊姿態(tài)測量、故障預警和生產調度指揮等。我們通過云計算技術來解析采集數(shù)據(jù)，將靜態(tài)測量精度控制在毫米級，動態(tài)測量精度控制在厘米級，為系統(tǒng)面向的三類工作人員實時輸出有價值的信息?！?/p>

當然，信控平臺的價值不僅僅在于此。“通用管理平臺”的定位充分說明了它在造船行業(yè)未來的應用潛力。作為先進離散制造業(yè)的典型，造船作業(yè)涉及的生產面非常廣，除起重機吊裝作業(yè)，還包括運輸作業(yè)、焊接作業(yè)等。而信控平臺可以根據(jù)不同業(yè)務管理需求，定制開發(fā)上層應用，實現(xiàn)系統(tǒng)平臺化管理，避免系統(tǒng)部署繁雜重復、管理操作不便，從根本上提升工作管理效率。

據(jù)了解，在圍繞“信控平臺”這一核心建設的“船信”起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)上，中船信息已獲得了五項相關專利，同時，正在進行其他作業(yè)管理系統(tǒng)的開發(fā)與建設，努力將這一先進技術的成功模式向能源管理、焊接管理等領域復制升級。

打破傳統(tǒng)，實施三維建模與精準定位

曾有造船行業(yè)安全專家說過：“如果船企能把起重作業(yè)的安全工作做好，那么這個企業(yè)的安全工作就做好了一半”。對于起重作業(yè)安全，船企自然不敢懈怠，并為此采取了多重保障措施。一些船企在起重作業(yè)中從“制度、人員、機（設備）、方法、環(huán)境”等多方面著手，來預防控制起重作業(yè)事故風險。不過整體而言，這些措施比較傳統(tǒng)，也存在一些不足。

以起重作業(yè)中的碰撞事故預警和監(jiān)控為例，一些船企以往采取的是較為原始的方式，如設置一個木樁作為障礙物，來防止碰撞。但是依靠這種方式，操作人員只有在設備碰上障礙物時才能確定危險距離，在此之前難以對此形成準確判斷。另一種方式稍微高級一些，那就是紅外距離感應。不過在室外的環(huán)境下，由于光線的原因，這種方式很多時候并不靈敏，從而會存在一些潛在的危險。

可以說，在過去的起重作業(yè)中，安全監(jiān)控方面是存在一定空白的，不過在起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)派上用場之后，情況將有所不同。該系統(tǒng)的一大功能，就是三維碰撞預警。通過建立廠區(qū)船塢、起重機、吊物的三維模型，計算空間距離，該系統(tǒng)能夠進行運動狀態(tài)下實時報警，避免碰撞事故發(fā)生。

“如果通過三維技術對起重機械精確建模，配合衛(wèi)星的精確定位，理論上確實可以360度無死角地定位起重作業(yè)場景，隨著技術的發(fā)展，這也將是未來深入研究的一個方向?！敝写畔⑾嚓P技術人員介紹說，目前其研發(fā)的起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)已經可以實現(xiàn)龍門吊與龍門吊之間、龍門吊與門座吊之間、兩座門座吊之間的三維碰撞預警。

不難發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)做法，起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的一大進步，就是充分利用了現(xiàn)代化信息技術手段，包括物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算等時下新技術。業(yè)內人士認為，起重機械安全監(jiān)控僅是造船企業(yè)信息化過程中的一部分，但卻極其重要。對造船企業(yè)而言，建設有行業(yè)特色的造船企業(yè)信息化系統(tǒng)，將更好地促進企業(yè)自身及整個行業(yè)持續(xù)、健康、快速發(fā)展。

迎合需求，以行業(yè)發(fā)展及政策為導向

眾所周知，在造船企業(yè)以及其他工業(yè)企業(yè)的生產現(xiàn)場，大型龍門吊等起重機械是不可或缺的基礎設施。這些起重機械實現(xiàn)了過去無法實現(xiàn)的大型物件的吊裝和移動，如重型船舶的分段組裝，化工反應塔的整體吊裝、體育場館鋼屋架的整體吊裝等，在現(xiàn)代化生產當中正扮演著相當重要的角色。不過由于起重機械往往具有結構龐大、機構復雜，所吊運的重物多種多樣，運行空間范圍較大，作業(yè)環(huán)境復雜等特點，一些問題也相伴而來，其中首要的，便是作業(yè)安全問題。

我國船舶工業(yè)典型事故統(tǒng)計表明，起重傷害事故數(shù)量位居前列。盡管近年來，起重機械生產安全事故逐年下降，安全生產狀況總體保持穩(wěn)定甚至趨于好轉，但形勢依然十分嚴峻，諸多問題仍然存在，如操控精度與操作度低、協(xié)同性差、事故頻發(fā)、無法溯源、維護效率低下、工序復雜等。對造船企業(yè)及其他工業(yè)企業(yè)來說，安全生產事關重大，一旦發(fā)生事故，一方面會造成人員的傷亡，另一方面則會導致重大經濟損失。為此，對起重機械這一國家重點監(jiān)管的大型特種設備，通過完善、成熟的技術手段保障其安全高效運行的需求十分迫切。

目前在國家層面，相關的政策措施已經出臺。國家質檢總局和國家安全監(jiān)管總局先后聯(lián)合印發(fā)《大型起重機械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)實施方案》和《關于在部分大型起重機械推廣應用安全監(jiān)控管理系統(tǒng)及繼續(xù)深入開展示范試點工作的通知》等通知，要求以生產單位和使用單位為主體，提高大型起重機械本質安全性能，促進產品升級換代，防范事故發(fā)生，保障從業(yè)人員和公眾的生命安全。根據(jù)大型起重機械安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)時間推進表，截至2015年年底，所有大型設備都必須安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。

正是早早地看到了這樣的需求，中船信息從2009年便開始研發(fā)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)?！巴ㄟ^起重機械安全監(jiān)控系統(tǒng)建設，我們將完成三項重要工作。”中船信息相關技術人員介紹說，首先，是完成龍門吊安全監(jiān)控管理系統(tǒng)升級，包括電氣改造、監(jiān)控軟件升級、起重機運行安全測控機安裝；其次，進行門座吊定位和測姿設備安裝；最后，建設地面遠程監(jiān)控中心。

據(jù)了解，中船信息研發(fā)的“船信”起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)首次將北斗/GPS衛(wèi)星定位與成熟的自動化、信息化技術相結合，通過分布式數(shù)據(jù)采集，對起重機運行安全進行實時監(jiān)控。該系統(tǒng)不僅覆蓋了《起重機械安全管理系統(tǒng) GB/T28264-2012 》定義的監(jiān)控管理系統(tǒng)結構模式，還具備遠程集中監(jiān)控、碰撞預警、協(xié)同吊裝等功能，從而能夠實現(xiàn)保障設備運行安全、提高吊裝作業(yè)效率、降低設備用能消耗等預期目標。

結語

憑借明顯的功能優(yōu)勢和良好的應用表現(xiàn)，“船信”起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)已經開始吸引造船企業(yè)乃至其他制造企業(yè)的廣泛關注。今年6月在上海舉辦的第七屆中國國際起重機械及配件展覽會上，中船信息攜該系統(tǒng)亮相，并以“智能吊裝與安全監(jiān)控”兩大主題為展示重點，成為展會上的一大亮點，展臺人氣火爆。據(jù)介紹，在這次展會上，中船信息參展人員收錄了200多家企業(yè)的信息，其中有明確合作意向的就有十幾家?！澳壳皩τ谥悄艿跹b，造船行業(yè)內外都有著廣泛的需求。”中船信息相關負責人表示，這也讓他們更加確信，智能吊裝的未來值得期待。