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a0001版:要闻

用1/8人力撬动1.5倍产能

AI破解钢板打磨难题

  记者 赵碧莹

  最近这段时间,来自上海交通大学的工程师陈旺一直驻扎在状元台智能科技(浙江)有限公司。上海交大联合温岭机床工具企业共同开发的以小组立自动打磨加工中心为核心的船舶小组立智能产线,不仅开始在国营海东船厂试运行,还获得了多家军工船企的青睐。

  “以前需要人工打磨的船用钢板,现在通过AI大模型就能自动识别、形成加工轨迹,实现精准打磨。”陈旺说。这条融合了AI算法群、数据大模型、自动化装备的产线,不仅让造船变得更“聪明”,而且能用1/5的空间、1/8的人力,实现1.5倍的产能,大大缩短造船周期。

  造船业“老大难”:

  钢板里的“打磨困境”

  “你知道以前一块400毫米×300毫米的船用钢板人工打磨要多久吗?起码要4分钟,而且工人需要戴着口罩、穿着防护服,非常辛苦。”在状元台智能科技生产车间里,董事长葛化军指着正在调试的一台小组立自动打磨加工中心告诉记者,“现在通过这台设备,11秒就能完成双边加工,还能精准打磨船体所需的各类异形钢板。”

  船舶制造被誉为“钢铁积木”的艺术,船舶分段建造的“最小标准化单元”小组立相当于积木中的基础模块——通过焊接将钢板、型材等“零件”组合成肋板框架、T型材等核心构件。而中组立则是将小组立构件组合成更大的结构单元‌。

  一条万吨级船舶需要打磨的各类钢材零件数量高达万件以上,尺寸范围广泛,从几十厘米到几米不等,其中大部分是奇形怪状的“异形件”。

  以前处理这些钢板,传统机床“认生”,只能对同一类型的钢板进行打磨,面对海量异形件时根本无法批量作业,尤其是对精度、平顺度要求更高的自由边打磨,过去全靠工人凭经验完成。效率低、工作量大、环境不佳的状况,让年轻人望而却步,不少船厂都愁着“没人打磨钢板”。

  随着全球造船业订单激增,这种打磨困境成为制约造船业扩能升级的“卡脖子”问题。

  破解难题的钥匙,藏在“产学研”的深度融合里。在市发改局(市国防动员办公室)推动下,及温岭军地一体化服务平台和中国兵器科学院温岭技术转移中心的牵线下,上海交大与台州中驰智谷科技有限公司、温岭市利达机械电器有限公司“牵手”,成立状元台智能科技,形成了“高校出技术、企业造装备、产业供场景”的协同创新生态。

  让AI“学会”打磨

  智能产线“大瘦身”

  这一场“产学研”合作还得从四五年前说起。彼时,一家军工船企主动对接上海交大,抛出了核心诉求——通过自动化技术实现减人增效。

  要达成这一目标,上海交大并未急于研发设备,而是先深入拆解船舶制造全流程。同时,系统调研当时市场上的既有技术,寻找突破点。

  “我们发现,当时焊接、上下料等环节的自动化设备和技术都已经相当成熟,且能很好适配造船业生产需求,唯独打磨环节,始终没有成熟的自动化解决方案。”陈旺说,而这恰恰是造船流程里的关键工序。“这个环节要是能突破,造船行业的整体自动化水平肯定能大幅提升。”

  突破之路并非一帆风顺。上海交大先啃下“硬骨头”:为了让AI“学会”打磨,团队分多组跑遍船厂,搜集工人的经验数据。“有同学甚至在船厂待了一年多,搜集不同钢板材质、形状、厚度的打磨角度、力度参数。”陈旺说,这就像教孩子学数学,要通过海量“题型”训练,才能让AI大模型掌握各类钢板的打磨规律。同时,团队对电磁吸盘进行技术升级,加入AI控制算法后,钢板可随意摆放,视觉系统能自动识别外形并生成加工轨迹。

  中驰智谷和利达机械则补上“硬件课”:利达机械靠机床制造功底,造出能精准匹配AI算法的打磨装备;中驰智谷则按照不同船厂的需求,量身定制刀型。“因为船舶材料切割方式不同,制造工艺也不同,所以我们在设计刀具时会有针对性。”中驰智谷总经理季海风说,“刀具看起来形状相似,但是它们的切削原理、切削参数都是各不相同的。”

  与此同时,以小组立自动打磨加工中心为核心,团队还集成视觉定位和机器人系统,研制零件分拣、打磨、装配、焊接和检测等自动化装备,建成准工业化中小组立智能产线。

  这条产线的价值,藏在一组组“反差数据”里:传统生产线要300米长,现在70米就够,空间省了76%;过去55人干的活,现在7人就能干,人工减了87%;生产周期从7天压到1天,物流距离从1000米缩到100米,而每天产能却从5500吨提至8400吨。

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