一、企业简介

       上海外高桥造船有限公司（以下简称，外高桥造船）成立于1999年，是中国船舶集团有限公司旗下的上市公司中国船舶工业股份有限公司的控股子公司。公司注册资金为44.88亿元，总资产为250.72亿元，现有员工2543人，其中专业技术人员806人。发展至今，公司已成为业内最具规模化、现代化、专业化和影响力的造船企业之一。

       公司主要经营范围覆盖民用船舶、海洋工程、船用配套等领域，在大型邮轮、好望角型散货船、大中型原油船、超大型集装箱船、超大型液化气船、海上浮式生产储油船（FPSO）、半潜式/自升式钻井平台、海工辅助船（PSV）等船海产品领域的设计建造能力突出。截至2023年8月,累计交付船舶海工产品约548艘（座），累计完工9683万载重吨。

       公司已先后通过“三大体系”认证，并建立了“能源管理体系ISO50001”“两化融合管理体系”；被认定为“国家企业技术中心”、“国家技术创新示范企业”、“国家高新技术企业”、“创新型企业”、“上海市设计引领示范企业”、“上海市工业设计中心”“上海市品牌引领示范企业”、上海市首批“工赋链主”企业、首批“上海市智能工厂”、国家级信息化和工业化深度融合示范企业等，中国船舶集团首家通过两化融合AAA级认证企业。连续13年蝉联“上海市企业100强”和“上海制造业企业100强”榜单；荣获工信部制造业单项冠军产品（好望角型散货船、海上浮式生产储油船）、中国工业大奖表彰奖、国家科学技术进步特等奖（3000米超深水半潜式钻井平台）；公司“大型邮轮智能薄板车间”入选“2022中国智能制造十大科技进展”，《大型邮轮薄板建造变形控制要求》荣获“上海标准”认定，是船舶行业标准首次获得该殊荣。
 
二、企业在智能制造方面的现状

       公司把握数字化变革的趋势，进行顶层布局，成立数字化转型领导小组及推进工作组，分别从设计研发、生产制造、协同管控等领域协同攻关推进，加速公司数字化转型升级步伐。

       在研发设计方面：构建基于模型的一体化三维数字化设计平台，实现全设计周期一体化、并行协同设计及单一数据源、模型的共用和复用；研制船舶数字化设计平台，通过大数据技术打通设计业务，解决数据荒漠化、信息孤岛、信息应用乏力等问题，将邮轮产品数据结构化处理，与现有的各信息化系统打通业务协同和数据集成关系；建造数字化协同设计管理流程，动态掌握设计、生产、管理各业务环节基于标准流程的数据，实现对意见溯源、意见监控、意见跟踪，对生产设计各重要节点计划与实际实行管控，实现生产设计全流程管控，在研发设计方面，数字化研发设计工具普及率达到100%。

       在生产制造方面，打造基于全连接的工业互联网平台。实现外高桥部分核心生产设备的网络互联,可以实时采集设备及车辆运行的各类参数，并开发上线设备管理系统和车联网管理系统；实现5G网络薄板车间全覆盖，在此基础上完成了“基于5G的大型钢结构装配精度检测系统”在薄板车间相应工业场景下的测试应用，效果良好；应用薄板车间生产执行管控系统。公司目前正在薄板车间推进MES系统的全面应用，已完成企业级管理系统（SWS-TIME）与车间级MES系统的接口开发，并初步完成设计系统与MES系统间的接口程序开发；镗孔装备数字化改造，实现基于视觉的中间支撑数字化微调定位控制，可确保镗杆整体位姿在一条直线上，实现基于工艺库的数字化自适应镗削；研发应用船舶分段悬臂式多自由度喷涂机器人，构建了由桁车、伸缩臂等硬件组成及离线编程、视觉识别等软件配套的悬臂式多自由度机器人喷涂系统，提高了船舶分段漆膜涂敷质量、效率和稳定性；研制了船舶合拢缝爬壁式全位置自回收一体化智能无尘除锈机器人系统，系统可以在船体壁面全方位移动；研制了基于机器视觉船体零件智能分拣系统，在实验室阶段完成零件特征识别、路径规划、自动抓取、自动码垛、自动打印托盘清单、安全防护等核心功能测试后，目前已初步实现工程化实施应用。

       在协同管控领域，打造了国内首个面向船舶总装建造领域的一体化移动应用平台，实现了船舶建造多业务系统在移动平台的互联互通，突破了以往由“人找数据”向“数据找人”管理转变；构建了新一代智能造船云平台“SWS TIME”，实现设计、采购、物流、生产、质量、安全等造船全生命周期信息化管理；推进新一代信息技术与先进制造技术融合，突破数字化、网络化、智能化相关技术的应用，构建了车辆智能调度系统，实现对公司生产辅助工程车辆的全面联网，对公司的工程车辆进行实时数据采集和调度，大幅提高车辆利用效率；结合数字孪生技术，构建了构建物品仓库数字孪生系统，实现物料的精准定位和仓储空间的最大化利用，建立了仓储物流集配智能指挥中心，实现数据的透明化、可视化；统筹谋划、统一布局工业企业数据平台战略，启动企业级工业数据架构建设项目，完成生产数字化指挥中心、成本管控中心、市场经营中心的建设并正式投入使用，持续推进船厂数字化、智能化升级建设。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       大型豪华邮轮是“移动的海上国土”，是21世纪海上丝绸之路建设的重要实践窗口。2017年2月22日，在中国国家主席习近平和意大利总理的见证下，中国船舶集团与嘉年华集团、芬坎蒂尼集团签署国产首艘大型邮轮MOA。

       大型豪华邮轮是典型的兼具复杂性与艺术性的巨系统工程，国产大型豪华邮轮一共拥有136个分系统，安装了2万多套各种设备，共有2500多万个零部件，首制大型邮轮的船体约80%是4-12毫米厚的薄板，板厚是减薄了，但加工焊接的变形幅度也增大了。焊接产生的横向纵向收缩应力容易导致钢板发生“波浪变形”和“露筋”现象，即使每块薄板只有微小变形，汇聚在一起，就可能会导致邮轮重心偏差、稳定性下降，常规的焊接和制造工艺不能满足大邮轮对薄板的要求，因此智能薄板生产车间应运而生。
 
       围绕首制大型邮轮薄板加工面临的痛点和难点，公司开展薄板车间建设项目，以基于工业互联网的技术架构，按照智能车间构架，重点进行智能化生产执行过程管控、智能设备与生产线、智能仓储/运输与物流、智能化生产控制中心，四个方面的建设，力争打造一个高效、透明、柔性、节能、持续提升的可视化智能车间为总体目标。

       指导原则：按照感知、网络、决策控制三个层次，基于工业互联网的技术架构，结合车间建设和运营状况，按照渐进明细的原则，逐步构建薄板智能车间。决策控制层指提升数据分析的 综合预见性，决策科学，控制精准，形成闭环；网络层指消除车间“信息孤岛”，万物互联，协同一致；感知层指人、机、料、法、环 的感知（数据实时采集）。

       在此基础上，公司以总经理牵头成立项目组，组织公司技术骨干参与，制定详细计划，落实责任到部门和责任人，根据项目的总体目标，将其细化为具体的阶段性任务，并设定每个阶段的里程碑和时间节点，及时发现和解决问题，确保项目按时完成。

       2. 项目实施与应用情况详细介绍

       2.1 薄板车间项目规划

       以“搭建智能架构，设计、检验、制造同步转型升级”为智能制造的总体策划，以智能制造一体化为转型目标，形成“以点带面、以面带片”的系统化建造基础。为突破薄板分段生产瓶颈，打破信息壁垒，通过配置激光切割、激光复合焊、焊接机器人等自动化设备，并依托5G、互联网、大数据等数字化赋能的新技术手段，建立大型邮轮智能薄板中心，推动设计、制造、检测协同。
 
       2.2 智能化生产执行过程管控

       2.2.1 MES系统引进

       鹰图公司的NESTIX系统是一套专门适用于薄板车间的MES系统，在国外多个邮轮薄板车间都有实施应用案例，在设计制造集成、切割指令、计划排程等方面功能完备，可根据车间实际的工艺路线，灵活配置，将工位和工艺路线配置化管理，设定相应的参数，进行相应的算法计算，实现推式和拉式车间的调度计划以及Panel Line 优化排程，可设定不同优先条件进行排程计算，方便车间现场实际管控。

       鹰图MES（NESTIX）系统与Smart 3D高度集成，解决了设计系统与制造系统数据传递与应用的问题。鹰图MES（NESTIX）可直接根据生产排程情况进行套料，解决了原本设计套料与切割排程冲突，造成现场二次套料或切割零件堆积的问题。
 
       2.2.2 以MES系统为核心的系统集成

       MES系统是薄板智能车间建设的核心系统，需实现与车间各业务管理系统的深度集成」，用各类感知系统建设所采集的实时数据逐步取代鹰图MES中原来通过人工反馈的实绩数据，进行排程参数与实绩的对比分析，反复迭代，优化排程参数，使得MES系统排程计算更精准。

       通过建设以MES系统为核心的系统集成，建立各环节的协同和系统预警机制，提升工业系统整体的协同效率，为建设APS（高级排程）做准备。
 
       2.2.3 APS(高级排程系统）

       在实时感知系统建设的基础上，建立以问题为导向的逆向数据分析机制，深度挖掘、反复迭代、逐步建立车间计划排程分析模型库，不断优化各类资源的设定参数以及排程的约束条件，使之科学合理，在排程约束条件逐步清晰完整的基础上，研究排程算法，实现车间智能化计划排程，APS和实时感知系统、MES等业务系统集成起来，实现车间排程的动态平衡运算和输出（根据进度变化自动计算优化排程）。
 
       2.2.4 数字化质量检测-数字化精度检测系统

       数字化精度检测系统通过5G高带宽、低延时同步指令，使测量相机（工业高清相机）在不同位置和方向获取待测对象多幅数字图像，经图像预处理、标志识别、图像匹配、空间三角交会等各种复杂的算法处理，获得待测对象表面特征点的三维坐标，依据特征点三维坐标对待测对象的形位以及空间几何关系进行参数量化，系统精度分析模块可根据测量结果自行与设计模型进行分析对比，并按照标准格式输出精度检测报告，系统应与MES系统集成。

       数字化精度检测系统的优点自动化、易操作、速度快，整个测量过程仅需一名人员，数据处理一键式操作，成百上千的控制点，采集仅需数秒钟，测量数据可立刻传输至分析软件并输出精度检测报告，持续时间由原来的几小时缩短为几分钟。
 
       2.2.5 数字化质量检测-数字化质量检验系统

       系统支持质量检测项目、程序、结果的标准化管理，并支持质量检验全流程的移动端应用，实现现场质量检测数据采集的实时化、便捷化，引入电子签名等技术，由质量检测人员在系统录入检验结果并签字确认，同时生成系统电子单据，实现‘业务流、数据流、单据流’信息‘三流合一’，满足船舶制造企业质量自检、抽检、互检、外检等各项质量控制程序的闭环管理，可以满足薄板车间各类质量检测程序闭环管理的需求，开放性高，可以和MES进行集成管理。
 
       2.3 智能设备与生产线

       2.3.1 数据采集与设备互联

       薄板车间中的30+自动化生产设备、50+物流运输装置、100+手持终端全覆盖，在设备采购技术协议中对供应商提出设备需支持标准工业协议且开放数据点表的要求，对于不支持标准协议、不开放数据源的设备，通过加装物联网关，解析数据表同样实现数采，实现设备与设备、设备与应用互联互通，全方面对车间真实情况进行感知。
 
       2.3.2 工业机理模型库

       利用可视化的方式，将工业机理模型展现，使决策者能够接收到车间内各个细节的实时状态，对车间内潜在的变化做出预判和预警，起到辅助决策的作用，将决策规则固化到机理模型之中，实现自动决策，决策结果反作用于车间，对车间中的临时变更（物料的缺失、计划的变更、设备意外故障等）做出快速和灵活的响应。
 
       2.3.3 车间数据中心

       基于数据湖服务器构建车间数据中心，分析并存储生产关键参数指标，捕获数据间的关系，形成工业机理模型，为车间海量数据的存储提供解决方案，为海量数据分析和建模提供便捷工具，为车间MES企业ERP等提供大数据支撑。
 
       2.3.4 设备智能维保

       基于设备历史数据，分析设备运行参数与故障的关系，在工业机理模型中建立常见的设备故障库，对设备实时状态监测，将实时运行映射至各个设备的工业机理模型，与车间维保系统、备品备件系统建立接口，根据预警信息，自动建立维保计划，提前给出备品备件采购计划。当设备发生意外故障时，根据设备状态数据，分析故障类型，为维修工作提供支撑和保障，减少设备维保等待时间，最大化降低设备故障而造成产线堵塞的风险。
 
       2.4 智能仓储/运输与物流

       2.4.1 数字化物流管控

       数字化物流管控实现从原材料堆场到车间成品运出的全过程物流数字化跟踪和管理，与MES系统集成，重点进行理料管理、物料定位、物流运输功能的研发设计，建立物料实时感知体系，辅助MES系统排程和执行管控，实现物流过程可视化，能数字化、图像化展现仓储、物料定位、物流运输的实时状态，方便管理人员进行管理。
 
       2.4.2 型钢立体仓库系统集成

       型钢立体仓库自带管理系统，具备扫码（二维码）进库，自动入库并存储信息，根据领料需求自动出库功能，前端加装工业条码网络打印机，进行型材二维码标签贴附，需优先解决型材编码的唯一性问题，工业条码打印机和型钢立体仓库管理系统均须与MES系统集成，实现前道型材输送与条码打印贴附的协同一致以及后道型材领料与型材出库的自动化。
 
       2.4.3 物流运输设备数字化智能化

       物流运输设备数字化智能化，物流运输设备多为无线遥控，部分设有工作台和控制系统，需结合物流标识与跟踪设备（喷码、打印、读取），实现对物流全过程的透明化管理，对于具备条件的物流设备进行设备物联和互联，并于MES系统集成，进行设备的工业机理模型建立，作为现场物流数据采集的一部分，实现物流设备运作的数字化可视化，在此基础上进行设备预测性维护和效能分析，优化设备效能。

       物流设备效能分析和规划，作为约束条件对MES和APS排程进行约束，配合生产链节拍，消除瓶颈，实现资源和能源的柔性、高效利用，在物流设备自身的工业机理模型基础上，建设故障预测和健康管理系统，消除隐患，保障整体生产线的平稳运行。
 
       2.5 智能化生产控制中心

       2.5.1 车间集控室

       建设车间集控室，配置专业的硬件和网络资源，实现对车间运营的集中可视化管控，部门成立智能运营科室，负责薄板车间的各项智能运营管理，集控室设置监控大屏，实时展现车间运行状态，并与监控系统集成，应用安灯系统进行车间异常管理，建立数据分析和决策模型，通过实时的感知系统进行预测性管理，实行对车间资源能源的精准和灵活控制。

       海量数据实时采集及可视化展现，各系统深度集成，异常问题响应快速，定位精准、协同紧密、处置高效，通过车间数据中心进行工业大数据积累，逐步建立各类分析及预测决策模型，实现车间管理的智能化；
 
       2.5.2 看板管理系统

       看板即可展示薄板车间、生产线、工位的设备状态、物料跟踪、生产进度、现场监控等的实时信息，以二维或三维示意图或仿真的形式展现，也可展示期间的各项关键指标统计分析信息，看板管理系统实现看板与监控的集成，并实现功能联动；实现看板与安灯、异常处理模块的集成，并实现功能联动；在实时感知系统和工业机理模型库建立的基础上，研究虚拟仿真技术在看板系统中的应用，逐步实现“数字孪生”的可视化展现。

       数据可视化的本质是数据空间到图形空间的映射，看板管理系统要聚焦“数字孪生” 和“智能分析”，辅助管理者决策，数据可视化除了“可视”，还要有可交流、可互动的特点，看板系统要与车间各业务系统集成，辅助管理人员实现对车间运营的智能调度管理。
 
       2.5.3 安灯系统集成

       引进市场上成熟的安灯系统，实现安灯系统与MES以及车间各业务系统的集成，并通过看板管理系统在集控室和现场进行警示，现场安灯与工位终端组合在一起，方便现场人员操作。
 
       2.2.4 智能辅助决策系统

       建设车间级的数据中心，通过边缘计算实现海量原始数据与车间中心数据库的交互，建立以工业机理模型为核心的数据模型库，围绕车间运行过程中出现的各类工艺、效率、质量、物流等问题，建立以问题为导向的逆向数据分析机制，深度挖掘、反复迭代、逐步建立工业数据分析模型库，为优化工艺工法、资源配置和管理流程提供依据，以实时感知系统、工业机理模型库和工业数据分析模型库为基础，研发车间智能决策系统，目标是实现信息系统对车间作业环境变化的快速和预测性管理，方式是以资源配置的快速调整应对作业环境变化，提高车间资源和能源的配置效率。
 
       2.6 工业信息安全

       2.6.1 薄板车间5G网络建设

       网络建设采用NSA组网方式，选用Lampsite数字化系统对薄板车间进行室内全覆盖，结合边缘云试点方案，实现5G网络与私有机房、公网的网络传输，以及基于5G特性的应用部署。
 
       2.6.2 基于工业互联网架构的工业PON系统

       工业互联网物理分为上下三层，工业PON网络是各种信息的基础通道，是智能制造纵向集成的基础。
 
       3. 效益分析

       1）隐形效益分析

       打造智能薄板车间，公司宣告了离散型为主的邮轮制造业启动智能化转型，在产品质量、管理体系、科创等方面取得一定成果。

       在大型邮轮质量方面，大型邮轮的设计、建造、检验等方面水平显著提升，关键质量风险点全程受控。主要技术指标均达到了欧洲相关企业的标准，实现了大型邮轮高质量建造目标；

       在公司体系方面，通过邮轮薄板分段的高质量建设，公司明确了“精细化管理，高质量发展”的方向，不断推动“三化工作”，实现战略规划落地，以此为基础建立了完备的大型邮轮薄板分段建造技术和质量管理体系，为增强公司在大型邮轮建造领域的国际市场竞争力打下了坚实的基础；

       在科创成果方面，通过坚持“科技创新”和“体制创新”，进一步强化了协同、高效、充满活力的科技体系，受到了BV、ABS、CCS等船级社的一致好评，公司依托智能薄板中心，获首批“上海市智能工厂”称号，成为上海船舶行业唯一入选的企业，开工至今，在中国船舶核心期刊共发表学术论文69篇，申请专利77项、工装研发42项，相关技术可在未来邮轮建造领域广泛推广应用；

       在行业示范方面，围绕大型邮轮薄板智能制造的高质量发展主题，自开工以来，我司共接待行业内外参观学习百余场，受国内外主流媒体报道近百次，广州、江苏及集团内众多国内大型船企启动了相关跟进研究，在行业起到了显著的示范带头作用。

       2）显性效益分析

       通过智能薄板中心的成功应用，可以将制作周期控制在8天以内，月最高产出分段数38个，在生产资源同等投入的条件下，全船薄板分段制造周期较欧洲船厂压缩了8.3%。大型邮轮的设计、建造、检验等方面水平显著提升，关键质量风险点全程受控。主要技术指标均达到了欧洲相关企业的标准，实现了大型邮轮高质量建造目标。