隨著近年來(lái)高附加值和環(huán)保船舶訂單的不斷增加，韓國(guó)造船業(yè)在迎來(lái)高景氣周期的同時(shí)，卻因熟練勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺而備受困擾。為此，韓國(guó)三大造船企業(yè)正在加快引進(jìn)協(xié)作機(jī)器人(Cobot)等自動(dòng)化、機(jī)械化設(shè)備，全力構(gòu)建現(xiàn)代化設(shè)備體系，在緩解“用工荒”，提升作業(yè)質(zhì)量、效率和安全性的同時(shí)，為轉(zhuǎn)型為數(shù)字化智能船廠奠定基礎(chǔ)。
HD韓國(guó)造船海洋旗下三家造船子公司都在不斷加大投資引進(jìn)各種機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備，特別是現(xiàn)代三湖重工在機(jī)器人應(yīng)用方面跑出了“加速度”，成為韓國(guó)船企推進(jìn)自動(dòng)化和智能化的“后起之秀”。韓華海洋(原大宇造船海洋)在重點(diǎn)圍繞焊接和涂裝作業(yè)推進(jìn)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，計(jì)劃斥資2億多美元將目前10%左右的機(jī)器人自動(dòng)化率最高提升至70%，引領(lǐng)未來(lái)海洋產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)換。三星重工大力推進(jìn)船舶建造工序中的自動(dòng)化、無(wú)人化作業(yè)轉(zhuǎn)型，并已開發(fā)出適用于薄膜型貨艙焊接作業(yè)的激光高速焊接機(jī)器人，有望在此基礎(chǔ)上大幅提高LNG運(yùn)輸船的建造效率，降低生產(chǎn)成本。
HD韓國(guó)造船海洋
3家造船子公司加大投資引進(jìn)機(jī)器人，現(xiàn)代三湖重工跑出“加速度”。
為增加自動(dòng)化、機(jī)械化設(shè)備設(shè)施，提高生產(chǎn)效率，HD韓國(guó)造船海洋2023年在造船、海工領(lǐng)域投資4555億韓元(約合3.45億美元)，同比增幅達(dá)54.7%，其中相當(dāng)部分用于機(jī)器人等設(shè)備的引進(jìn)。HD韓國(guó)造船海洋旗下造船子公司HD現(xiàn)代重工是韓國(guó)造船業(yè)首家推出協(xié)作機(jī)器人的船廠。2018年，HD現(xiàn)代重工首次在大組裝工程中引進(jìn)協(xié)作機(jī)器人，該型協(xié)作機(jī)器人通過(guò)配備檢測(cè)異常電流或碰撞的安全功能，能夠與人類共同工作。此后，HD現(xiàn)代重工又對(duì)該型協(xié)作機(jī)器人進(jìn)行了改進(jìn)，使其重量減少了一半以上，更加便于運(yùn)輸，并可以在垂直以及水平方向上以人字形模式進(jìn)行割炬和焊接。
HD現(xiàn)代重工2023年在造船、海工領(lǐng)域投資662億韓元(約合5000萬(wàn)美元)用于設(shè)備設(shè)施建設(shè)，超過(guò)了2022年的620億韓元。該公司計(jì)劃開發(fā)相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備，將此前旨在提高大型船舶強(qiáng)度的船體構(gòu)件切割由手工作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化作業(yè)，不僅可以節(jié)省一半左右的工時(shí)，還能減少切割誤差。
2022年10月，現(xiàn)代三湖重工在機(jī)器人應(yīng)用上也邁出了重要一步，該公司與現(xiàn)代機(jī)器人公司(Hyundai Robotics)聯(lián)合研發(fā)的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了子組件焊接過(guò)程的完全自動(dòng)化。6個(gè)工業(yè)機(jī)器人同時(shí)參與焊接，利用最先進(jìn)的圖像處理技術(shù)自動(dòng)提供焊接線的軌跡。此外，各個(gè)方向的焊接成為可能，通過(guò)一種特殊的數(shù)字焊接技術(shù)，即氣體金屬弧焊(GMAW)，最大限度地減少了焊渣的產(chǎn)生，提高了焊接質(zhì)量。
2023年8月，現(xiàn)代三湖重工宣布將引進(jìn)24臺(tái)新型Universal Robot(UR)協(xié)作機(jī)器人，但由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作量大增，勞動(dòng)力不足等問(wèn)題依然存在，因此決定增加引進(jìn)協(xié)作機(jī)器人的數(shù)量，在年內(nèi)共引進(jìn)40臺(tái)協(xié)作機(jī)器人，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供支援。10月18日，現(xiàn)代三湖重工舉行協(xié)作機(jī)器人及自動(dòng)焊接設(shè)備演示會(huì)(如圖1所示)，向韓國(guó)中小造船研究院等公共機(jī)構(gòu)和外部合作企業(yè)介紹了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成果，并表示將為合作企業(yè)引進(jìn)及擴(kuò)大相關(guān)設(shè)備提供技術(shù)援助。10月20日，現(xiàn)代三湖重工抽調(diào)其自動(dòng)化創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)自動(dòng)化焊接的部分人員成立“機(jī)器人控制開發(fā)組”，作為公司引進(jìn)焊接協(xié)作機(jī)器人的開發(fā)和管理部門。公司內(nèi)部還設(shè)有根據(jù)需求提供協(xié)作機(jī)器人手臂、機(jī)器人抓手及相關(guān)軟件等系統(tǒng)整合(SI)的組織。
圖1現(xiàn)代三湖重工舉行協(xié)作機(jī)器人及自動(dòng)焊接設(shè)備演示會(huì)(圖源/現(xiàn)代三湖重工官網(wǎng))
現(xiàn)代三湖重工表示，其引進(jìn)的協(xié)作機(jī)器人使用方便，即使是非熟練技術(shù)工人，只要接受最低限度的培訓(xùn)就可以實(shí)施自動(dòng)焊接。此前，韓國(guó)造船業(yè)曾使用過(guò)自動(dòng)焊接小車等機(jī)械化設(shè)備，但1名工人很難同時(shí)使用多種設(shè)備，且現(xiàn)有的自動(dòng)焊接小車每天只能進(jìn)行36次作業(yè)，而協(xié)作機(jī)器人可以超越這種局限?，F(xiàn)代三湖重工引進(jìn)的彩虹機(jī)器人(Rainbow Robotics)和universal Robotics(UR)協(xié)作機(jī)器人，1名工人可以同時(shí)使用2臺(tái)，只要接受了最基礎(chǔ)的培訓(xùn)，任何人都可以進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的焊接作業(yè)。這些機(jī)器人每天可進(jìn)行50次作業(yè)，實(shí)現(xiàn)效率的最大化。
現(xiàn)代三湖重工之所以大幅增加在機(jī)械化和自動(dòng)化領(lǐng)域的投資，加快引進(jìn)協(xié)作機(jī)器人，主要是為了解決訂單暴增與勞動(dòng)力短缺的巨大矛盾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年至2023年，現(xiàn)代三湖重工總計(jì)承接了超過(guò)208億美元的新船訂單，目前的手持訂單量在HD韓國(guó)造船海洋的3家造船子公司中最為充沛，已經(jīng)確保了3年以上的穩(wěn)定作業(yè)量。
但由于造船業(yè)在韓國(guó)被稱為“臟累險(xiǎn)”的3D(Dirty，Difficult，Dangerous)工種，已成為韓國(guó)年輕人回避的職業(yè)，船廠正面臨嚴(yán)重的勞動(dòng)力短缺問(wèn)題。隨著韓國(guó)政府改進(jìn)外籍勞工引進(jìn)政策，目前現(xiàn)代三湖重工的合作公司(轉(zhuǎn)包企業(yè))中已有超過(guò)3000名外籍勞工在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作，在一定程度上緩解了一線勞動(dòng)力不足的困難。不過(guò)，隨著高附加值船舶訂單的增加，船廠對(duì)高級(jí)技工的需要更加迫切，而這些高素質(zhì)的勞動(dòng)力主要還是要依靠韓國(guó)國(guó)內(nèi)提供，但目前韓國(guó)年輕人卻并不愿意到船廠工作。僅在今年，現(xiàn)代三湖重工還存在500名左右高級(jí)技工的需求缺口，因此，能夠?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供援助的協(xié)作機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備的重要性正日益提高。
現(xiàn)代三湖重工自動(dòng)化創(chuàng)新中心常務(wù)柳相勛表示：“為了解決勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，加快引進(jìn)協(xié)作機(jī)器人是必不可少的。公司正在根據(jù)協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)開發(fā)速度和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)協(xié)作機(jī)器人的需要推進(jìn)機(jī)器人的使用，估計(jì)可以代替所有焊接工作的20%以上。”
現(xiàn)代三湖重工強(qiáng)調(diào)，勞動(dòng)力短缺將成為造船業(yè)的趨勢(shì)性問(wèn)題，船企應(yīng)增加在機(jī)械化和自動(dòng)化領(lǐng)域的投資，進(jìn)一步提高作業(yè)效率。
同時(shí)，對(duì)于擴(kuò)大協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用是否會(huì)與為保護(hù)工人就業(yè)的公司工會(huì)產(chǎn)生不和諧的可能性，柳相勛表示：“與普通機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)器人是和工人一起工作的角色。工會(huì)成員也認(rèn)識(shí)到了勞動(dòng)力短缺問(wèn)題的嚴(yán)重性。因此，加大協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用對(duì)勞資雙方來(lái)講都是積極的因素。通過(guò)工會(huì)和機(jī)器人研發(fā)人員之間的合作，公司正在開發(fā)更加具有現(xiàn)場(chǎng)親和力的機(jī)器人。”
HD現(xiàn)代尾浦造船在2022年投資1078億韓元(約合8100萬(wàn)美元)的基礎(chǔ)上，2023年編制了577億韓元(約合4300萬(wàn)美元)的預(yù)算用于造船設(shè)備設(shè)施建設(shè)。據(jù)悉，該公司已推出了制作機(jī)艙分段時(shí)使用的T-bar carriage、V-ROD carriage、Electric carriage 3種自動(dòng)化焊接小車。這些設(shè)備在制作1800TEU集裝箱船的機(jī)艙分段時(shí)，示范應(yīng)用結(jié)果顯示，自動(dòng)化率提高了13%。HD現(xiàn)代尾浦造船計(jì)劃通過(guò)追加投資，將這3種焊接設(shè)備擴(kuò)大應(yīng)用到其他船型分段的制作，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
2023年11月21日，現(xiàn)代尾浦造船成立“數(shù)字生產(chǎn)革新中心”，其任務(wù)是通過(guò)開發(fā)生產(chǎn)自動(dòng)化指向設(shè)計(jì)系統(tǒng)、構(gòu)建以制造革新平臺(tái)為基礎(chǔ)的信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical System，簡(jiǎn)稱CPS)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化、電動(dòng)化、自動(dòng)化，營(yíng)造最適合船舶建造現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字制造環(huán)境。該中心還將開發(fā)貫通設(shè)計(jì)-生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)字制造平臺(tái)，并與HD韓國(guó)造船海洋合作，對(duì)旗下的HD現(xiàn)代重工、現(xiàn)代尾浦造船、現(xiàn)代三湖重工3家造船子公司的自動(dòng)化裝備要素技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。
現(xiàn)代尾浦造船計(jì)劃，到2025年為止，將以內(nèi)業(yè)工程為中心，引進(jìn)曲面板成型機(jī)器人、加工機(jī)器人、注塑機(jī)器人、龍門式Slit機(jī)器人、面板焊接(SAW)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備，“數(shù)字生產(chǎn)革新中心”將利用虛擬模型(在具有與實(shí)際相同特性的虛擬空間進(jìn)行的模擬試驗(yàn))來(lái)驗(yàn)證新技術(shù)。此外，該公司還計(jì)劃在2023年7月26日到2024年5月期間，對(duì)超過(guò)1700名生產(chǎn)技術(shù)員工進(jìn)行40次數(shù)字化轉(zhuǎn)型體驗(yàn)培訓(xùn)，培訓(xùn)課程包括工業(yè)機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人示范等。
據(jù)悉，在HD韓國(guó)造船海洋的統(tǒng)一規(guī)劃下，HD現(xiàn)代重工、現(xiàn)代三湖重工、現(xiàn)代尾浦造船正在聯(lián)合推進(jìn)基于數(shù)字化的“造船未來(lái)戰(zhàn)略(Future of Shipyard，F(xiàn)OS)”項(xiàng)目，并計(jì)劃在2030年之前轉(zhuǎn)型成為智能船廠。HD韓國(guó)造船海洋計(jì)劃，第一步是到2025年為止，在現(xiàn)代尾浦造船的內(nèi)業(yè)工程中引進(jìn)各種機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備，并完成與設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)的CPS的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)內(nèi)業(yè)工程的數(shù)字自動(dòng)化。此后，將把現(xiàn)代尾浦造船的制造自動(dòng)化體系與HD現(xiàn)代重工和現(xiàn)代三湖重工正在開發(fā)的新一代設(shè)計(jì)平臺(tái)合并，將設(shè)計(jì)到制造的數(shù)據(jù)作為一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行管理。通過(guò)實(shí)施這一計(jì)劃，HD韓國(guó)造船海洋將完成應(yīng)用于所有造船子公司的基于數(shù)字孿(Digital Twin)技術(shù)的綜合革新平臺(tái)。該平臺(tái)完成后，將對(duì)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，掌握問(wèn)題所在，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)修改設(shè)計(jì)的“船舶建造良性循環(huán)”過(guò)程。通過(guò)這些措施，有望進(jìn)一步提高船舶的建造質(zhì)量和施工效率。
韓華海洋
超80臺(tái)機(jī)器人應(yīng)用，投資超2億美元將機(jī)器人自動(dòng)化率提升至70%。
韓華海洋從2017年開始開發(fā)人工智能(AI)熱加工機(jī)器人(如圖2所示)，2020年9月經(jīng)過(guò)內(nèi)部試用和演示，于10月在其旗下玉浦造船廠的加工車間正式投入使用。該型機(jī)器人被命名為“Goknuri”，也是全球造船業(yè)首款將AI技術(shù)應(yīng)用于熱加工作業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng)?！癎oknuri”可在改善作業(yè)環(huán)境的同時(shí)，提高產(chǎn)品精密度和生產(chǎn)效率，而且通過(guò)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相連接，也可適用于冷加工作業(yè)。韓華海洋計(jì)劃通過(guò)“Goknuri”實(shí)現(xiàn)作業(yè)內(nèi)容的數(shù)據(jù)化，并將積累的數(shù)據(jù)用于其他船舶施工作業(yè)。
圖2韓華海洋開發(fā)的全球造船業(yè)首個(gè)AI熱加工機(jī)器人“Goknuri”(圖源/韓華海洋官網(wǎng))
同時(shí)，韓華海洋從2019年開始著手研發(fā)焊接協(xié)作機(jī)器人。經(jīng)過(guò)數(shù)十次的調(diào)整改進(jìn)，在2023年年初，成功開發(fā)出可安全地與作業(yè)者近距離無(wú)障礙協(xié)作的碳素鋼管焊接機(jī)器人(如圖3所示)，并應(yīng)用于其玉浦造船廠的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。該型協(xié)作機(jī)器人已通過(guò)韓國(guó)機(jī)器人使用者協(xié)會(huì)(KORUAk)的審查，獲得了“協(xié)作機(jī)器人安裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全認(rèn)證”。這也是韓國(guó)首次在沒(méi)有設(shè)置安全圍欄和安全傳感器的情況下，在現(xiàn)場(chǎng)使用協(xié)作機(jī)器人。
圖3可安全地與作業(yè)者近距離無(wú)障礙協(xié)作的碳素鋼管焊接機(jī)器人(圖源/韓華海洋官網(wǎng))
此前，在進(jìn)行碳素鋼管焊接作業(yè)時(shí)，作業(yè)者需要親自移動(dòng)重量超過(guò)30公斤的噴焊工作臺(tái)，并在手動(dòng)調(diào)整位置后進(jìn)行焊接，因此如果需要更換焊接位置，準(zhǔn)備過(guò)程需要花費(fèi)很多時(shí)間，成為提高生產(chǎn)效率的絆腳石。另外，在引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人后，為了完成精密焊接并應(yīng)對(duì)焊接過(guò)程中的種種變數(shù)，作業(yè)者需要近距離與機(jī)器人進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，但為了防止作業(yè)者與機(jī)器人發(fā)生碰撞，現(xiàn)有的機(jī)器人與作業(yè)者之間又必須設(shè)置安全圍欄，因此無(wú)法進(jìn)行精密焊接。
據(jù)了解，該型碳素鋼管焊接機(jī)器人重量?jī)H為17公斤，使用時(shí)無(wú)需另行設(shè)置安全圍欄，只需工作人員按下按鍵，即可在極其有限的密閉空間內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行精密焊接作業(yè)，熟練程度相當(dāng)于具有3年工作經(jīng)驗(yàn)的焊接技師。
韓華海洋表示，隨著該型焊接機(jī)器人應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間減少了約60%，不僅提高了生產(chǎn)效率，提升了作業(yè)的精確度與質(zhì)量，還可解決工人短缺問(wèn)題。該公司計(jì)劃持續(xù)進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，將這種目前僅應(yīng)用于船舶管道的合管(Control pipe for ship)焊接作業(yè)的機(jī)器人應(yīng)用于普通管道焊接。該公司焊接技術(shù)研究組組長(zhǎng)樸鐘民表示：“女性員工和非熟練技術(shù)工人也可以操作這種機(jī)器人，有望解決焊接高級(jí)技師短缺的問(wèn)題?！?/p>
據(jù)悉，韓華海洋“數(shù)字生產(chǎn)中心”2021年4月投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)后，積極利用各種數(shù)據(jù)和機(jī)器人技術(shù)，正在謀求以焊接和涂裝為中心的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工程的自動(dòng)化。目前，韓華海洋在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的包括協(xié)作機(jī)器人在內(nèi)的機(jī)器人已經(jīng)超過(guò)80臺(tái)，應(yīng)用于10多個(gè)工種。該公司計(jì)劃追加投資3000億韓元(約合2.3億美元)，將目前10%左右的機(jī)器人自動(dòng)化率最高提升至70%，在應(yīng)對(duì)生產(chǎn)熟練工人減少的同時(shí)，引領(lǐng)未來(lái)海洋產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)換。
為此，韓華海洋計(jì)劃首先確保將物聯(lián)網(wǎng)、AI等尖端數(shù)字技術(shù)與船舶生產(chǎn)相結(jié)合的自動(dòng)化工程的安全性，在此基礎(chǔ)上通過(guò)構(gòu)建最優(yōu)生產(chǎn)工藝體系和基于自動(dòng)化、數(shù)字化的船廠，以機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備代替高風(fēng)險(xiǎn)、高難度作業(yè)。
韓華海洋在其玉浦造船廠現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建的自動(dòng)化生產(chǎn)線還融合了最新的AI、傳感器、IOT技術(shù)，正在加速實(shí)現(xiàn)智能化。特別是以高危作業(yè)領(lǐng)域——鋼板預(yù)處理及涂裝工程為中心，該公司致力于持續(xù)進(jìn)行自動(dòng)化、無(wú)人化設(shè)備研發(fā)。針對(duì)船舶建造后續(xù)工程相關(guān)作業(yè)，韓華海洋還將在韓國(guó)造船業(yè)中率先開發(fā)無(wú)軌焊接系統(tǒng)、電纜敷設(shè)自動(dòng)化設(shè)備等，并普及到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在提高安全性的同時(shí)提升生產(chǎn)效率。
韓華海洋希望通過(guò)此舉，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建所有人都可輕松工作的安全造船廠與基于大數(shù)據(jù)的智能船廠文化相融合的“綠色&智能船廠(Green&Smart Shipyard)”目標(biāo)。
與HD韓國(guó)造船海洋的3家造船子公司一樣，韓華海洋的機(jī)器人研發(fā)與應(yīng)用有著先天的優(yōu)勢(shì)。HD韓國(guó)造船海洋的母公司HD現(xiàn)代旗下?lián)碛鞋F(xiàn)代機(jī)器人公司，其一直在向HD現(xiàn)代重工、現(xiàn)代三湖重工等供貨。2023年10月，韓華海洋的母公司韓華集團(tuán)將其旗下韓華Momentum負(fù)責(zé)制造協(xié)作機(jī)器人和自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)的業(yè)務(wù)分離出來(lái)，單獨(dú)設(shè)立了韓華機(jī)器人公司，該公司計(jì)劃與韓華海洋在自動(dòng)化領(lǐng)域開展技術(shù)交流并尋求合作。
三星重工
成功研發(fā)激光高速焊接機(jī)器人，助力LNG運(yùn)輸船建造效率大幅提升。
近年來(lái)，三星重工在全球LNG運(yùn)輸船訂單潮中承攬了大量訂單，進(jìn)一步穩(wěn)固了其作為全球最大單體船廠的地位?？死松臄?shù)據(jù)顯示，截止2023年底，三星重工手持訂單共計(jì)144艘、1046萬(wàn)CGT，按CGT計(jì)占全球手持訂單總量的8.3%，位居全球首位。而在三星重工的手持訂單中，LNG運(yùn)輸船又位居第一，共計(jì)80艘、688萬(wàn)CGT，按CGT計(jì)占比高達(dá)66%，同樣高居全球第一。
為應(yīng)對(duì)前所未有的LNG運(yùn)輸船等環(huán)保船舶訂單，培育相關(guān)建造力量，提高建造效率，三星重工2023年在造船、海工領(lǐng)域投資1515億韓元(約合1.15億美元)，同比增幅達(dá)262.11%，主要用于機(jī)器人應(yīng)用和AI領(lǐng)域的制造革新。
針對(duì)船廠熟練焊接技能人才不足，以及等離子電弧焊在提高生產(chǎn)效率方面存在的局限性，韓國(guó)造船業(yè)要求開發(fā)新的焊接技術(shù)的呼聲一直不斷。為此，三星重工生產(chǎn)技術(shù)研究中心從2021年開始進(jìn)行研發(fā)，根據(jù)激光焊接技術(shù)的應(yīng)用特性，歷經(jīng)2年開發(fā)出了適用于薄膜型貨艙焊接作業(yè)的高速焊接機(jī)器人(如圖4所示)。2023年9月21日，三星重工正式發(fā)布了這一成果。與現(xiàn)有的等離子電弧焊接(PAW)方式相比，該型激光高速焊接機(jī)器人的速度最快可提高5倍左右，有望大幅提高LNG運(yùn)輸船的建造生產(chǎn)效率。
圖4三星重工開發(fā)的適用于薄膜型貨艙焊接作業(yè)的高速焊接機(jī)器人
該型激光高速焊接機(jī)器人的特點(diǎn)包括：使激光束以一定間隔和速度旋轉(zhuǎn)的搖擺焊接(Wobble)；利用離焦量(Defocusing)技術(shù)，可以生成廣闊的堆焊(Weld)寬度；內(nèi)置激光位移傳感器，可以自動(dòng)找到彎曲的焊接位置。在2米長(zhǎng)的薄膜面板焊接時(shí)，等離子電弧焊需要5分鐘左右，而激光焊接的速度卻加快到只需1分鐘，因此正在成為大幅提高LNG液貨艙工程生產(chǎn)效率的革新技術(shù)。
三星重工已在2023年8月成功完成了在韓國(guó)LNG型液貨艙(KC-2C)上應(yīng)用激光高速焊接機(jī)器人的測(cè)試，并在年內(nèi)完成法國(guó)GTT的LNG液貨艙(MK-Ⅲ)應(yīng)用測(cè)試后，經(jīng)過(guò)訂購(gòu)方的最終使用許可，正式應(yīng)用于生產(chǎn)。
三星重工生產(chǎn)技術(shù)研究中心主任崔斗真表示：“激光高速焊接機(jī)器人將成為在LNG運(yùn)輸船的核心工程——液貨艙制造方面保持壓倒性競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)。今后，公司還計(jì)劃將其擴(kuò)大應(yīng)用到超低溫液氫運(yùn)輸船的液貨艙?！?/p>
目前，三星重工巨濟(jì)造船廠的船舶建造工序中的自動(dòng)化、無(wú)人化作業(yè)轉(zhuǎn)型也在快速推進(jìn)中。據(jù)悉，該船廠負(fù)責(zé)搬運(yùn)重型材料的叉車已在2022年采用無(wú)人化技術(shù)，船舶制造所必需的焊接工序也將被多種焊接機(jī)器人代替。巨濟(jì)造船廠廠長(zhǎng)尹鐘賢表示：“我們計(jì)劃推出小型化、輕量化的焊接機(jī)器人，可以在任何工作場(chǎng)所移動(dòng)工作?！?/p>
同時(shí)，近年來(lái)大力推進(jìn)“智能SHI(Smart Samsung Heavy Industries)”數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的三星重工正在集中推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)化技術(shù)等的生產(chǎn)體系智能化，以及通過(guò)機(jī)器人處理自動(dòng)化(RPA，Robotic Process Automation)等辦公自動(dòng)化技術(shù)提高生產(chǎn)效率。因此，除了在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用協(xié)作機(jī)器人外，三星重工還在聊天機(jī)器人領(lǐng)域走在了業(yè)界前列。該公司繼在2022年開發(fā)并應(yīng)用基于AI技術(shù)的對(duì)話型設(shè)計(jì)聊天機(jī)器人(ChatBot)之后，2023年3月又宣布正在加快開發(fā)新型聊天機(jī)器人“SBOT”(如圖5所示)，并應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)等工作。
圖5三星重工開發(fā)的基于人工智能(AI)的聊天機(jī)器人“SBOT”(圖源/三星重工官網(wǎng))
三星重工計(jì)劃，今后將對(duì)“SBOT”進(jìn)行升級(jí)，使其適用于手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，同時(shí)添加語(yǔ)音識(shí)別等功能，并將應(yīng)用范圍擴(kuò)大到營(yíng)銷、采購(gòu)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。值得一提的是，三星重工還計(jì)劃將“SBOT”與美國(guó)OpenAI研發(fā)的聊天機(jī)器人程序“ChatGPT”相連接，提高聊天機(jī)器人服務(wù)能力。
韓國(guó)造船界人士指出，隨著訂單的不斷增長(zhǎng)，在勞動(dòng)力資源不足的情況下，預(yù)計(jì)三大船企以機(jī)械化、自動(dòng)化為中心的投資今后仍將持續(xù)下去。同時(shí)，三大船企都在抓緊向高效率、低成本的智能船廠轉(zhuǎn)型，并計(jì)劃將相關(guān)技術(shù)和設(shè)備移植推廣到合作公司，構(gòu)筑完備的智能生態(tài)體系。在這一過(guò)程中，機(jī)器人的廣泛應(yīng)用也將成為大勢(shì)所趨。
此外，韓國(guó)協(xié)作機(jī)器人界相關(guān)人士表示，與工業(yè)機(jī)器人更傾向于自主運(yùn)行，執(zhí)行重復(fù)性的、高精度的任務(wù)不同，協(xié)作機(jī)器人是一種與人類共享工作空間，甚至直接與人類進(jìn)行物理接觸的機(jī)器人，更多地關(guān)注與人類的協(xié)同工作和安全協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)。同時(shí)，韓國(guó)政府也正在放寬協(xié)作機(jī)器人使用相關(guān)規(guī)定，韓國(guó)雇傭勞動(dòng)部決定，根據(jù)船廠作業(yè)特點(diǎn)制定新的安全規(guī)定，代替現(xiàn)有的使用協(xié)作機(jī)器人時(shí)必須設(shè)置安全圍欄的規(guī)定。從韓國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)整體來(lái)看，盡管截至目前仍被汽車及電子產(chǎn)業(yè)所主導(dǎo)，但由于韓國(guó)造船業(yè)近年來(lái)不僅出現(xiàn)了嚴(yán)重的勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，而且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全事故頻發(fā)，因此船廠引進(jìn)協(xié)作機(jī)器人的呼聲也越來(lái)越高，預(yù)計(jì)短期內(nèi)使用機(jī)器人的比重將大幅增加，同時(shí)隨著技術(shù)的發(fā)展，使用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大。
