科创中国

应用复杂立体构件焊接机器人系统工程 1.世界超级沉隧工程应用 深中通道是继港珠澳大桥之后又一集桥、岛、隧及水下互通于一体的世界级 超级跨海集群工程，是粤港澳大湾区建设的标志性工程，其中沉管隧道长 5035m， 共 32 节沉管及 1 个最终接头2018 年 2 月 1 日中船黄埔文冲船舶有限公司与深中通道管理中心正式签订 深中通道海底隧道 GK02 合同段钢壳制造合同。工程包括标准管节和非标准管节以及实验段，钢结构重量约 15 万吨，总工期约 3.5 年，2.船舶建造应用 本项目研究成果实现了大型船舶建造高端装备的数字赋能，通过解决成套 关键技术，已成功应用于多型已建船舶和在建船舶的船体建造过程中。大型船舶 的船体结构与深中通道块体相比，其结构设计更加紧凑、结构密集、空间狭小、 跨焊缝障碍物多、施工作业难度大，本项目大尺寸复杂平面分段机器人焊接装备 可有效适应平面分段结构复杂特征，实现数据驱动的自动化焊接，大幅提升建造 效率，提高平面分段焊接质量。

本项目基于国产行业自主可控软件 SPD 船舶产品设计软，开展了 SPD 船体 设计模型的数字赋能研究，解决了 SPD 船体结构模型的数据驱动机器人焊接成 套关键共性技术难题，实现大尺寸复杂平面分段多机器人焊接智能装备的数字赋 能。包括主要技术点：研发大尺寸复杂平面分段机器人焊接系统及装备 开展三维设计模型数据赋能高端智能装备的各项研究工作，打通了基于船体 三维模型的数据驱动关键技术，研发了大尺寸复杂立体构件焊接机器人系统及船 舶平面分段机器人焊接装备，促进了船舶建造行业技术创新的上游、中游、下游 的对接与耦合，推动了在国产行业软件自主可控、智能装备研发方面的产学研深 度融合，实现了大尺寸复杂立体构件的空间焊缝自动焊接生产，已成功应用于民 用各型船舶、公务船舶的建造生产过程中，创造了突出的经济效益和社会效益。

本项目显著的研究成果，有效地助力了国产自主可控 SPD 软件从设计端到数据驱动装备端的跨越式发展，填补了国防装备数字化焊接生产的多项技术空白， 推动了船舶行业的数字化转型进，促进了国产行业软件自主可控、智能装备研发方面的产学研深度融合，保障了国家重要工程产品高质量建造。项目团队在行业内率先实现了 SPD 软件数据驱动船舶平面分段机器人焊接装备并实现工程化应用。该项目成果首先在公司承建的世界级跨海集群工程—深中通道建设中得到广泛应用，保障了深中通道钢壳结构的高效率、高质量制造，焊缝一次焊接合格率达 98.73%以上，得到了主管单位的高度认可。在此基础上，项目团队突破了多障碍复杂焊缝机器人自动避障焊接、复杂构件多区域控制点偏差测量与补偿等技术，有效解决了船舶大尺寸平面分段实际结构与三维模型空间位置焊缝信息偏差大无法实现精准映射的问题，在行业内率先实现了船体复杂平面分段结构的智能化焊接，起到了行业引领作用，助力了国产船舶设计软件 SPD 从设计端到智能装备端应用的技术跨越，实现了公司多型产品的智能化制造，减少了焊缝打磨工序和成本，极大提升了产品质量和拍片合格率，减少了焊材浪费，大幅度缩短船舶中间产品建造周期，提升了产品建造效率，促进了制造技术的升级。该成果的技术覆盖面较广，应用前景广阔。

研究团队由合国内高端装备研发企业 （DIG）、高端装备研发院所（中船 11 所）、行业软件开发公司（上海东欣软件工程有限公司）、高校（江苏科技大学）的数余名专家组成。研究团队开展了基于 SPD 船体模型的大尺寸复杂平面分段高端焊接装备数字赋能的成套关键技术研究，实现了三维模型数据驱动船舶平面分段机器人焊接生产，推动了我国船舶工业自主可控软件功能完善，促进了船舶工业软件的自主可控性能提升。本项目在技术研发、装备研制和推广应用过程中，获得授权发明专利 5 件、 授权实用新型专利 8 件、受理发明专利 20 件、发表论文 3 篇、主编团体标准 1 项、编制企业标准 1 项、制定企业技术秘密 2 项。

本船投产至今，完成了海底膨胀弯管拆除更换及海上风电场安装维护作业，船舶的设计功能得到了实际验证，该船主要技术指标、建造质量达到设计要求。本船的成功设计建造会带来很大的社会效益，它证明了我国在饱和潜水支持船设计建造领域取得了重大突破，使我国深水战略的推进摆脱了国外技术壁垒和技术封锁。本船的成功研制可以满足未来我国海洋工程作业以及向世界海工作业市场拓展业务，进一步提高国际竞争力，实现可持续发展的战略。拥有深水装备和技术，将会在推进南海深水石油资源开发方面取得更大的主动权。

本项目通过对饱和潜水船进行自主研制，形成相关技术储备，逐步掌握饱和潜水船的概念设计、基础设计、详细设计和生产设计，并向相关海洋工程装备产品领域进行推广，提高我国海洋工程装备自主设计能力。当前国际油价持续低迷，全球海洋工程装备市场大幅萎缩，但包括饱和潜水船在内的特种海工作业船市场需求仍然相对较好，是当前国际海洋工程装备市场中少有的需求热点。本项目的成功研制，明显提升我国饱和潜水船的自主设计和配套水平以及产业化能力，提高我国企业在饱和潜水船领域的国际市场竞争力。有利于我国企业在当前低迷的市场中抓住难得的市场机遇、度过近期的难关、提高国际市场份额，对我国海洋工程装备产业整体国际竞争力的提升也有着重要意义。为该成果的重要转化方向。