船舶领域智能制造(智能船舶发展)

2022-11-26 03:57 点击:199 编辑:邮轮网

1. 智能船舶发展

发展前景不错。

智能船舶相关技术理论较为成熟(环境感知技术、通信导航技术、状态监测与故障诊断技术等),已经得到实际应用,但有些技术理论缺少在真实环境下的验证(能效控制技术、航线规划技术、安全预警技术、自主航行技术等),因此,智能船舶总体仍处于快速发展阶段,还未完全成熟。随着船舶技术、信息技术的发展,以及“大数据”的智能应用,正推动着智能船舶的加速出现。

2. 智能船舶发展的核心技术

中国高度依赖进口的20项技术

1、高端数控机床

机床是现代制造的基础,没有机床的支撑,现代制造将寸步难行。随着时代和科技的发展,制造业对精密加工的要求越来越高,更高精度的产品不得不依赖高端数控机床。

目前国内的高性能机床基本上都是从德国、美国、日本这些国家进口,高端数控机床自给率不足10%,虽然我国不断加大对高端机床的研发投入,但国产机床精度和使用寿命远远达不到世界同类水平。

2、芯片

小到平时使用的智能手机,大到登月用的超级计算机,芯片可以说是无处不在。2018年中国芯片市场超过4000亿美元,然而令人遗憾的是中国核心集成电路国产芯片占有率多项为0,贸易逆差高达1657亿美元,芯片之痛是中国制造难以抹去的阴影。

尽管我国正在加大攻关芯片技术的力度,但中国企业在全球芯片产业格局中仍处于中低端领域,目前中国能自主制造类比、分离等低端芯片,但逻辑、存储等高端芯片目前都无法自给。

3、光刻机

光刻机被誉为芯片之母,国产芯片的匮乏一定程度上源于光刻机的无力。目前制造高端芯片的光刻机,全球只用荷兰ASML和日本尼康和佳能拥有,其中荷兰的ASML占据全球份额的87.4%,由于受到美国的影响,这些精端装备是是禁止向中国出口的,这些核心装备是用钱买不来的,只能靠中国人自己的智慧和双手。

如今半导体工业正在挑战的制程工艺为5nm和7nm,这个尺寸不到头发丝直径的万分之一。在这个精度条件下加工,任何传统的加工方式都毫无用武之地,“工欲善其事,必先利其器”,要想半导体产业突破技术封锁,要想开发先进的半导体制程,就必须要有先进的光刻机。

4、操作系统

尽管国产智能手机已取得世界领先地位,但在智能手机的操作系统上中国仍一片空白。目前谷歌的Android操作系统市场占比高达81.5%,苹果IOS占比18.4%,美帝几乎垄断了整个智能手机的操作系统市场。

中国要想真正实现智能手机的自主生产,操作系统的空白是永远绕不开的问题。而建设操作系统最重要的软件生态系统,需要芯片厂商、系统厂商、软件厂商的数年如一日地共同协作。

5、医疗器械

 

医疗器械是指直接或间接用于人体的仪器、设备、器具、体外诊断试剂及校准物、 材料及其他类似或者相关的物品, 包括所需要的软件, 主要用于医疗诊断、监护和治疗。没有医疗器械,中国上亿医患病人难以得到及时救治。

尽管我国医疗行业日益完善,但很多医疗器械多进口于德国、日本、瑞士,这种高端精密仪器,一台设备的成本通常高达百万甚至千万。

目前我国医疗器械和发达国家的差距主要体现在高端产品上。国产医疗器械同质化严重,例如我国仅生产输液器、注射器的企业就有200多家,缺乏差异化和创新意识。

6、航空发动机

中国的火箭能去月球,四代战机能自主研发,但航空发动机依然高度依赖进口。目前世界航发领域,美国英国的航空发动机的霸主地位难以撼动,美国普惠(PW:普拉特·惠特尼)、通用(GE:通用电气)和英国的罗罗(RR:罗尔斯·罗伊斯,又名劳斯莱斯)牢牢占据航发三甲的位置,国产发动机市场占有率不足1%。

航空发动机的缺失不仅关乎我国民航事业的发展,更已成为制约我国空军战力的一个去重要因素。以我国的J-20战机为例,歼-20在早期发动机远远落后于F-22装备的F119,无法进行超音速巡航,而超音速巡航是四代机的一个重要标准,所以只能在气动布局上做文章。可以说没有国产航空发动机的突破,就没有我国空军的未来。

7、汽车发动机

目前国产发动机依然喜欢买别人技术、捡别人淘汰的技术,导致国产汽车品牌质量跟不上同期的合资企业和进口汽车,国产发动机无论在制程、可靠度与国外都有较大差距。

在自主品牌快速发展的今天,国产车在外观设计和车身做工上进步非常大,某些优秀产品在这些方面甚至可以赶超合资,但再好的外观设计和做工依然弥补不了发动机的短,一台优秀的发动机将是国产汽车赢得消费者信赖的重要基础。

8、船舶柴油发动机

中国造船技术位居世界前列,但在船舶柴油发动机却高度依赖进口,国内在船舶动力装置中,有95%以上为柴油机动力装置,而世界上的船舶柴油机基本被MAN B&W柴油机公司和瓦锡兰公司垄断。

不仅船舶发动机市场被国外牢牢占据,专利封锁也难以突围。曾有报导称国内中西部地区有一家国有企业制造了300多台船舶用中速机,赢利上亿元,可是当该企业在缴纳知识产权费后,盈余所剩无几。国产发动机要想厚积薄发,突破专利封锁成为重中之重。

9、高端传感器

无论是智能手机、智能硬件还是智能家居,高端传感器可谓无处不在,高端传感器已成为数字化时代的基础配件。

目前我国最缺乏的是高端的、灵敏的传感器。就总体水平而言,国产的传感器产品仍以中低端为主,技术水平相对落后。中国市场上的中高端传感器进口占比达80%,数字化、智能化、微型化产品严重欠缺。

10、转辙机

转辙机是道岔控制系统的执行机构,它可以很好地保证行车安全,提高运输效率,改善行车人员的劳动强度。目前我国自主生产的ZD6转辙机精度远远不及西门子S700K,达不到使用要求,只能依赖进口。

11、高端轴承

在我们的生活中轴承几乎无处不在,小到路边的共享单车、家里的家用电器,大到上天的宇宙飞船,下水的航空母舰,没有轴承这一切都无法存在。

然而应用于精密机床的主轴承,我国在技术上仍处于一片空白。滚动轴承的精度一般分为P0、P6、P5、P4和P2五个等级,用于精密机床主轴上的轴承精度应为P5及以上级,而对于数控机床、加工中心等高速、哈尔滨轴承高精密机床的主轴支承,则需选用P4及以上级超精密轴承。P4及以上级超精密轴承对技术性能和可靠性要求很高,国内需求的一半以上都依赖进口。

12、大型机

大型机也被称为大型主机,依靠其强大的数据存储能力和安全性某些重要行业具备了“不可替代性”。大型机担着企业、机构最核心的应用,例如银行的资金交易,用户数据等等。如果四大行这样的大银行大型机出了大故障,银行转账和ATM机都将瘫痪,我们日常使用的移动支付将无法正常运作。

如此重要的企业设备中国却严重依赖进口,其主要原因在国产大型机安全性和可靠性远远落后于IBM。

13、透射电子显微镜

透射电子显微镜是利用高能电子束,充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备。相比于光学显微镜,透射电子显微镜可以看到看清小于0.2um的细微结构,是我国科研领域重要器械。

目前我国还无法生产高精度的透射电子显微镜,高校和科研机构使用的电镜大多进口自美国、日本和荷兰。

14、数控刀具

数控刀具是工业生产的牙齿,没有刀具原材料的加工就是无稽之谈。目前国产数控刀具在工艺和图层工艺上和进口的还是有很大的差距,精度和耐用性都不如进口刀具,再加上高端机床技术的缺失,我国数控刀具只能依赖进口。

15、高精度机械手

机械手是工业机器人的最重要的部件之一,随着中国制造业逐步走向数字化、智能化对工业机器人的精度要求也越来越高。目前世界上最先进的KUKA工业机器人,凭借其灵活的机械手已经能和乒乓球世界冠军进行比赛,而我国依然无法生产高精度的机械手,导致我国工业机器人自主生产严重落后。

16、基因检测仪

前段时间网上爆出的基因编辑婴儿事件引起了广泛关注,许多人以为我国已掌握基因编辑技术,然而令人遗憾的是中国连一台基因检测仪都造不出来。

基因测序仪诞生于1986年,目前已经走过了30多年,其中超过99%的设备都是美国研发、设计和生产的,如果没有美国的先进机器作为技术支撑,中国的基因工程将举步维艰。

17、真空蒸镀机

随着搭载京东方OLED 屏幕的华为mate20的上市,国产OLED 屏幕在国际市场上将扮演着越来越重要的角色。然而作为OLED面板制程的“心脏“:真空蒸镀机,其核心技术仍然牢牢掌握在日本Canon Tokki手里。

Canon Tokki的年产量通常只有几台到十几台之间,还没出厂就被抢购一空,可谓有钱也买不到。它能把有机发光材料蒸镀到基板上的误差控制在5微米内,没有其他公司的蒸镀机能达到这个精准度。目前我国还没有生产蒸镀机的企业,在这个领域我们没有发言权。

18、 感光干膜

感光干膜是一种特殊的制造印制电路板(PCB)的专用品,通常由聚乙烯膜、光致抗蚀剂膜和聚酯薄膜三部分组成。感光干膜主要作用是隔绝氧气、分层和避免机械划伤,没有它电路板的寿命将大幅下降。

2017年我国光致抗蚀干膜产量约0.7亿平方米,仅占国内消费量的1/3,绝大部分依赖进口。

19、抗癌药

《我不是药神》第一次引起人们对于进口药价的思考,进口药之所以售价如此之高一方面是国外制药企业高昂的研发投入,另一方面也源于国产创新药缺失。2017年我国肿瘤药规模超过1400亿,但其中95%依赖进口。

一种新药对于癌症患者来说是救命稻草,但对于制药企业来说是6-10年上百亿元的研发投入。让中国癌症患者早日吃上廉价的国产药,中国制造企业仍有很长的路要走。

20、数码相机

3. 智能船舶发展行动计划

1 建筑室内设计 

2 建筑钢结构工程技术 

3 船舶工程技术 

4 船舶舾装工程技术 

5 船舶涂装工程技术 

6 游艇设计与制造 

7 海洋工程装备技术 

8 船舶检验 

9 制冷与空调技术 

10 船舶动力工程技术 

11 船舶动力工程技术(船舶管系) 

12 汽车检测与维修技术 

13 轮机工程技术 

14 电气自动化技术 

15 智能控制技术 

16 船舶电气工程技术 

17 船舶通信装备技术 

18 应用电子技术 

19 电子信息工程技术 

20 机械设计与制造 

21 数控技术

22 模具设计与制造 

23 机电设备技术 

24 机电一体化技术

25 工业机器人技术 

26 智能制造装备技术 

27 智能焊接技术 

28 理化测试与质检技术(无损检测技术) 

29 材料成型及控制技术 

30 移动互联应用技术

31 软件技术 

32 大数据技术 

33 现代通信技术 

34 云计算技术应用 

35 空中乘务 

37 电子商务 

38 旅游管理 

39 酒店管理与数字化运营 

40 学前教育(师范类) 

41 小学教育(师范类) 

42 智慧健康养老服务与管理

43 轮机工程技术(海军水兵方向)  直招士官

44 轮机工程技术(武警海警方向)  直招士官

45 船舶电气工程技术(海军水兵方向) 直招士官

46 船舶电气工程技术(武警水兵方向)

4. 智能船舶发展现状

人工智能的三个阶段

到目前为止,科技界将人工智能的发展分为弱人工智能(简称ANI)、强人工智能能(简称AGI)、超强人工智能(简称ASI)三个阶段。

那么,人工智能三个阶段各有什么特点呢?

ANI阶段(大胆预测2016~2036年左右),就是智能机器深度学习、精准计算、模仿复制、人机互动等。她可将人类从事的所有简单重复的活动,标准化、程序化、流程化的活动逐步取代。但人的神经网络,情感交流,跨行业跨学科的综合性思维,抽象思维,审美思维、创意性思维等这些智能机器人还远远做不到。完成ANI阶段估计要在20年以后,知识性人才在这20年之内不必惊恐、能够继续有所作为。

AGI阶段(大胆预测2036~2116年左右):智能机器通过进一步海量学习、人机互动、情感交流、自我创新、和不断发展,能将人类从事所有活动以及各种抽象思维、情感交流,通过人机协作、机-机协同全部完成,智能机器人团队将比人类的效率提高几万倍,但不管智能机器如何聪明,它还是被人类控制。完成这一阶段可能需要50年~100年(也就是说AGI阶段大概在2036~2116左右),不管预判的误差有多大,AGI阶段迟早会到来。

ASI阶段(大胆预测2116年以后):在完成AGI阶段后,人工智能就会进入ASI阶段,在这个阶段智能机器人会逐渐地全面地超越人类,甚至希望统治人类!这场控制与反控制的斗争可能要在AGI阶段完成后再经过100~200年。

另外,三个阶段对不同职业又有何等影响呢?

1、ANI阶段(大胆预测2016~2036年)

ANI阶段,智能机器人系统还只是取代人类一般性的行为,但她取代不了人类的思维和创意。在这个阶段定会出现暂新的业态,如:智能驾驶(无人驾驶的车和船)、无人机、智能机器人、智能制造、智能物流、智能医生、无人餐厅、无人商店、无人车间、无人工地、创意空间、文化沙龙、学术演讲、小型会展、个性化旅游等等。

ANI阶段哪些职业会被智能机器人取代呢?

首先是简单重复性的劳动。如:农村种地者、工地建筑工人、车间工人、搬运工、电焊工、快递小哥、餐厅(酒店、商场)服务员、保洁员、保安、售货员、护士、银行前台员工等会面临着80%~90%转移或失业。

其次是不需太多综合分析或创新思维的白领。如:证券交易所交易员、保险公司保险员、公司后勤人员和文员、救灾人员、驾驶员、专职翻译等。

ANI阶段哪些职业会更加山花烂漫呢?

虽然人工智能风生水起,但新业态更加层出不穷,这些职业不仅不会被智能机器人取代反而更加山花烂漫!

(1)、AI掌控者、公司决策者、公司高级管理者、AI开发者、AI软件工程师、AI讲师或培训师。

(2)、团队高级管理者、高级商业判者、跨界论坛组织者;

(3)、创享未来学术沙龙组织者、天马行空创意设计师、艺术类原创者、异想天开的建筑师、职业规划师、心理咨询师、情感陪护师、个性化定制者等(因为标准化制造产品效率比过去可能会提高成千上万倍,标准化的物品会被大众逐渐厌倦,但差异化的定制会成为时尚。由于初级AI智能机器还无法取代人类的思维和情感,对于跨学科跨行业的综合性创造还处于幼儿期)。

2、AGI阶段(大胆预测2036年~2116年)

在智能机器的深度学习和不断变革与发展,完全取代了人类一切简单、重复、程序化标准化的所有行为后,还会逐渐学习并掌握人类的综合推理及判断、抽象思维及预判能力,甚至智能机器可以自己编写人工智能的相关程序、自我复制(比如纳米机器人一旦出现,它可以数以亿计的快速自我复制)、加速自我提升。

AGI阶段哪些职业会被智能机器人取代呢?

在未来的AGI阶段演变过程中,专职检查化验方面医生、主治医师等级别医生、普通教师、普通飞行员、普通律师、普通会计、统计员、按标准按规范等有章可寻的设计师、建造师、监理工程师等。

AGI阶段哪些职业会更加山花烂漫呢?

(1)、AI掌控者、公司顶层决策者、高级管理者、AI开发者、AI软件工程师、AI讲师或培训师;人-机大脑风暴、智能资源师(相当于目前的人力资源师),人机合作、机-机合作管理者等。

(2)、率先采用AI+者,如:将人工智能应用到高端制造,应用到服务各行业,应用到娱乐业、文化产业等等。

(3)、高级社会学者、高端论坛大咖、团队高级管理者、高级商业判者、跨界论坛组织者等。

(4)、心理学家、情感大师;艺术大师、个性化原创者、大诗人、小说家、导演;太空旅游、海底观光组织者等。

3、ASI阶段(大胆预测2116年以后)

人工智能迈入ASI阶段,由于智能机器人已有思想和情感,他们也在追求与人类的平等和自由,越来越不受人类控制甚至希望统治人类!一旦智能机器人彻底摆脱人类控制,最终可能毁灾人类!到那时全球将统一加强监管、制定相应全球法律和伦理规则,也会发明和创造更高更强大的技术来控制这些庞大的智能机器人系统。所以,现在的我们不必恐惧!这场控制与反控制的斗争可能要在AGI阶段完成后再经过100~200年。

5. 智能船舶发展现状及趋势

对于小型集装箱船和其他种类的船舶,转用无人操作,将可节省10%-22%的成本,经济驱动力显著。对船舶来说,运输成本减少20%所带来的经济效益相当于减少50%的燃料消耗。

Levander指出,“我们需要知道,超大型集装箱船只占世界船队的很小一部分。货船市场有很大比例属于散杂货船和小型集装箱船。”在他看来,即使超大型集装箱船不运用自动驾驶,也很可能会运用智能技术中很多促进效率和安全的部分,比如智能感知系统、自动导航、避碰技术和健康管理系统等。

6. 智能船舶发展对船员职业的影响

人工智能在加强海上安全、优化业务操作和流程、帮助航程规划和船舶维护方面取得了进展。通过对数据深入分析和快速反应,及时传递关键信息,从而帮助提供最佳决策。

使用人工智能系统来创建全自动的海盗警报,可以让海员们有时间作出反应,也因此带来挽救生命的希望。

7. 智能船舶发展目标

ARPA是自动雷达标绘仪译自英文简称。它是以电子计算机技术为基础的自动雷达标绘仪,与普通船员用雷达,计程仪及罗经配接结构成ARPA系统,就能人工或自动雷达捕 捉(或称录取)多个目标,美工加以自动跟踪,然后在显示器上以矢量形式显示目标船的航向和航速,以数据形式显示CPA和TCPA等重要的避碰数据,还具有碰撞危险判断,报 警,试操船等多种功能,因此,ARPA替代传统的雷达人工标绘,使雷达在船舶避碰应用中发挥更大的作用。

一个基本的ARPA系统由传感器和ARPA本身两大部分组成, (一)传感器:

1,X和S波段的高质量船用雷达----为ARPA提供目标回波系统视频,向ARPA提供触发脉冲,旋转方位信号与中首信号。

2陀螺罗经----为ARPA提供本船航向信号 3计程仪----为ARPA提供本船航速信号,可有对水航速和对地航速。

4外存器----可贮存港口的视频地图或电子海图,在进出港时,可供船舶导航作用。 (二)ARPA部分:

1预处理电路----把雷达回波视频信号进行数字化,以便计算处理。

2接口电路----对输入ARPA的所有信号进行数字化。器对预处理过的目标回波信号进行自动检测。

3目标录取电路----用人工或自动方式将所选目标的位置数据送入跟踪器,作为设置跟踪窗的初始的位置数据。

4跟踪器----对已录取目标进行自动跟踪。 5电子计算机----是ARPA的核心,是一个微计算机系统,完成所有计算和控制工作。 6显示器----包括乎面位置综合图形显示器和数据显示器。 7控制台----通过设在操作控制台的操纵杆或跟踪球及其他操作按钮把操作信息送入计算机。 ARPA电源----为ARPA各部分提供各种电源。 一般海上航行,MIN CPA不得小于2-3n mile, MIN TCPA不得小于10 n mile. CPA>MIN CPA TCPA>NIN TCPA 表示该目标是安全船,与本船无碰撞危 险。 CPA<MIN CPA 表示该目标船是危险船,与本船有碰撞危险,但时间尚充裕,本船可及时采取避碰措施。 然而,ARPA性能和精度也存在误差,大致可分为:

1传感器误差。即雷达,陀螺罗经和计程仪的误差。

2.ARPA本身产生的误差。

3操作者的人为误差。即操作者对ARPA 显示数据的错误理解,经验不足或疏忽。 4本船和目标船机动的影响。 5航行态势对跟踪精度的影响。 ARPA性能和精度受多种因素影响,它的局限性却是如此。 1雷达信号预处理和检测目标的局限性。 2录取目标的局限性。 3跟踪目标的局限性。 4数据处理的局限性。 5报警与试操船功能的局限性。 仅管ARPA存在误差及局限性,但作为驾驶员的“眼睛“,在船舶定位,导航和避碰应用中,发挥了巨大的作用。

它不但显示目标船的瞬时位置,而且能显示目标船的航向 航速和历史航迹,还能直接得到目标船的最近会遇距离CPA和到达最近会遇时间TCPA.因此,ARPA在船舶航行,避碰应用中发挥着不可替代的作用。

8. 智能船舶发展行动计划(2019-2021年)

中国航海学会理事长何建中在当日于天津举行的2021年亚洲航海学术年会中表示,协同行动是推动航海领域绿色发展的必然要求,中国航海界正从船舶设备、燃油供应、岸电建设、替代能源等多个方面为碳减排努力。希望通过亚洲航海学术年会这个平台,聚焦绿色发展主题,深入探讨从源头上减排的技术,在用能结构上促进航海领域清洁化、低碳化、高效化发展。

交通运输部应急办主任李国平表示,智能是近几年新兴的航海科技发展方向,随着智能技术的广泛应用,船舶建造、海上通信、船舶驾驶、机电操控、货物装卸等方面都在逐步实践和扩大智能技术的应用。中国交通运输部一直积极倡导运用先进科学技术促进航运安全,减少事故灾害,提升服务质量。

天津市副市长孙文魁介绍,天津是京津冀联通全球的重要开放平台,将加快建设天津北方国际航运枢纽,全力打造布局合理、系统完善、服务高效、港城融合发展的智慧、绿色港口。

10月17日,船舶停靠在天津港北疆港区C段智能化集装箱码头(无人机照片)。 新华社记者 赵子硕 摄

亚洲航海学术年会由中国航海学会、日本航海学会、韩国航海港湾学会共同发起举办,已连续成功举办18届。本次年会由中国航海学会轮值承办,采取线上线下相结合的形式召开,来自日本航海学会、韩国航海港湾学会以及新加坡、缅甸、印度尼西亚的代表通过线上参会。

9. 智能船舶发展趋势

就业前景不错,船舶硕士就业最好出路 提前设定自己的目标:出国、考研、就业、公务员等等。

行业整体形势肯定不好的,企业招聘人数肯定减少,薪酬待遇一般,相对于其他新型行业,比如互联网、那薪酬待遇绝对差一大截。

当前船舶企业入学大学生,扣除五险一金到手大约3000元,提供住宿,包午餐。这种情况我预测要维持好多年。

船舶行业是传统行业,传统行业一般发展比较成熟,换句话说人才饱和(人才多,自然要价低),你前面厉害的人太多,你永远赶不上。

所谓局限性就是学生眼界窄,就业窄,尤其在当前互联网、大数据、人工智能这种新兴行业刚刚开始发展,缺少人才(人才少,你就可以要价高),所以这类行业更有发展性。

10. 智能船舶发展历程

        9月21日,昆船智能技术股份有限公司(以下简称“昆船智能”或公司)创业板IPO注册获证监会同意,公司将刊登招股资料,启动发行工作。公司首次公开发行A股不超过6,000万股,将登陆深交所创业板上市。昆船智能技术股份有限公司(简称:昆船智能)隶属于中国船舶集团旗下的昆明船舶设备集团有限公司。公司总部位于中国(云南)自由贸易试验区昆明片区,下设云南昆船烟草设备有限公司、云南昆船电子设备有限公司、云南昆船智能装备有限公司三家全资子公司,在国内设有华北、华东、华南和成都四个分公司。

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