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1、机器人技术在美国造船工业中的应用（上）?工业机譬人?机器人技术在美国造船工业中的应用(上)何萱美国造船工业为各种加工过程引进机器人技术提供了广阔的天地,但并非很快能实现柔性自动化,主要是因为生产批量小,缺乏生产用的传感器和自适应控制技术等.不过对诸如物料运贮,金属板制造结构件切割,零件定位装置以及焊接等最适于近期开发的应用项目正在进行研制进行其它一些应用研究的目的在于使各种加工工序,表面准备和油漆以及非接触检验和测量等工序自动化.现将有关问题简介如下:一,背景美国造船工业既包括公,私营造船厂,又包括许多的材料与设备供应基地.
2、目前主要有23家私营造船厂及8家公营或海军舰船修造厂,它们完成了大量工作.自从1967年以来,美国不论商船还是军舰的所有新船舶的建造都是由私人造船厂完成的.过去,海军舰船修造厂负责修配大量诸如潜艇,巡洋舰,航空母舰,驱逐舰及驱逐领舰等较复杂的军舰,而诸如登陆舰,辅助舰及支援舰等那些不很复杂的船舰均由私营造船厂修配.现在,由于船舶系统在技术上更为先进,私营造船厂也负责修配日益增多的更加复杂的船舶.1.工业状况在此拟对造船工业现状提出一些看法.在过去几年进行了许多研究,并按主题写出了研究报告.1985年就有三个报告值得推荐;(1
3、)全国研究理事会报告;(2)乔治城一l4一大学战略与国际研究中心自皮书以及(3)造船与轮机工程师会出版物.美国造船工业目前危机四伏.商船建造及修理工作几乎都已消亡,可以说造船工业已进入萧条时期,在不久的将来,对新船舶的需求量极小.根据劳埃德船舶年鉴,到1984年9月30日的统计,世界订货锐减——从1974年的1.20704亿总吨数减刊1984年的310万总吨数(降低74.5).到了1985年7月1日只建造了1255只舰船,总计64.1百万吨.这是由于国际及国内造船业衰退,其结果是商船修理业的急剧下降.这些因素急剧增加了新船建
4、造及修理业的国际竞争.美国造船工业在竞争中一直不景气,其原因很多,例如外国政府补贴,廉价劳动力及许多其它因素等等.最近南朝鲜及中国加入竞争更使美国未来新船舶建造的前景黯淡.在商船市场持续衰退的同时,海军则在致力于一项扩建计划,其预期目标是在90年代拥有600只舰船的舰队.这项计划的主要影响是会对造船工业及其衰落的供应基地起暂时的促进作用.计划的大部分工作是由少数几家专门从事主要战舰建造的造船厂完成的.战略与国际研究中心的白皮书指出,1984年在现有的造船基地中共有25家主要私营造船厂.它们中仅有7家能够造大型而复杂的美国海军
5、军舰.现在由于世界上很少或不需要建造商船,即使商船与军舰的建造工作量加起来也不足以维持现有造船基地.海军部长约辕?莱尔曼在海军杂志1983年4月号上指出,现在设有那么多的海军舰艇建造任务来维持现有的商用造船基地,将会有更多的公司停业.围绕造船工业规模必须适应经济发展和国防需要的问题有很大的争论.在许多参考文献中都在讨论这个问题,在此将不赘述.但必须明确一点;今天美国造船工业的主要用户是美国海军.这就意味着在称之为多面加工车间的造船工业应用自动化的任务将变得更复杂,这是因为其工作量大部分是定制任务,例如建造专用战斗舰艇等.2.
6、采购t造过程建造美国海军军舰也许是世界上任何工业企业所承担的最复杂任务,因为是在只有有限的实际通路的庞大钢结构中设计,建造,安装瓤试验复杂的武器系统,传感器系统及大量支援环境控制和操作系统等.造船任务基本上是在一种独特的非结构环境下同一类型的生产加工.因此,机器人技术的应用要比具有大量重复装配线特征的其它工业困难许多倍.海军军舰采购过程从开始确定需要到投入舰队眍役平均需要14年的时间.整个过程包括诸如可行性研究,概念系统化,初步设计,合同设计,施工设计及建造等各个阶段.由于船舶所具有的复杂性及其定制特点,初步设计与台同设计一
7、般各需要12个月,而施工设计与建造则根据船舶等级需要4至7年.最近应用于武器系统,指挥和控制系统以及其它主要舰船系统和构件等的技术有了迅速发展,就要求把这些技术台并成一个完整配套的集成件,从而大大增加了舰船设计的难度,同时也增加了建造的复杂性.最近几年美国海军采用了一种做法,即新舰船建造计划的主要争论者必须参与设计,以便能将某种程度的"可生产设计一引入建造过程.一般都是委托有关造船厂完成推荐设计的可生产性研究,其研究成果应纳入最终台同设计,以便减少建造时圊和总成本.造船台同签订之后,拿到台同的造船厂应立即开始最终设计阶段,它
8、可称为旗工设计阶段.在这期间应确定舰船最终结构,鉴定全部构件,提出材料清单以及绘制用于建造舰船的各种旗工图.舰船的实际建造是一个复杂的加工过程,它在很大程度上取决于各造船厂及其设备.大多数造船厂都使用一种模块化建造技术,其模块尺寸则取决于现有加工设备性能和能力.应在最大可能范围内采用预制装
