數字化、網絡化、智能化的智能制造已日益成為世界船舶工業發展的重要方向。近日，《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃（2019—2021年）》和《智能船舶發展行動計劃（2019—2021年）》相繼印發，旨在促進我國船舶工業供給側結構性改革，提升核心競爭力，實現高質量發展。作為典型的傳統制造業，數字化造船的發展機遇從何談起？在數字化發展進程中將遇到哪些問題？又該如何解決？
借政策東風 待春日暖陽
隨著新一代信息通信技術的快速發展，數字化、網絡化、智能化日益成為未來制造業發展的主要趨勢，世界主要造船國家紛紛加快智能制造步伐。作為國家戰略性裝備制造業的代表，我國船舶工業已形成了較強國際競爭力的基礎優勢，數字化造船技術的運用將大幅提升技術水平和競爭優勢、促進我國船舶工業又好又快發展。
當前，我們正迎來世界新一輪科技革命和產業變革同我國轉變發展方式的歷史交匯期，發展智能船舶既面臨著千載難逢的歷史機遇，又面臨著眾多不確定因素和巨大挑戰。
如何把握換道超車的歷史性機遇？政策保障是一股重要的推動力。
2019年伊始，《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃（2019—2021年）》（以下簡稱《轉型行動計劃》）和《智能船舶發展行動計劃（2019—2021年）》（以下簡稱《發展行動計劃》）相繼印發，為我國船舶工業發展指明了清晰的路線，“船舶智能化+船廠數字化”已經成為我國造船業發展的必然方向。
《轉型行動計劃》從攻克智能制造關鍵共性技術和短板裝備、夯實船舶智能制造基礎、推進全三維數字化設計、加快智能車間建設、推動造船數字化集成與服務五方面提出了15項重點任務，明確經過三年努力，船舶智能制造技術創新體系和標準體系初步建立，2—3家標桿企業率先建成若干具有國際先進水平的智能單元、生產線和車間，骨干企業基本實現數字化造船，實現每修正總噸工時消耗降低20%以上，單位修正總噸綜合能耗降低10%，建造質量與效率達到國際先進水平，為建設智能船廠奠定堅實基礎。
《發展行動計劃》則提出以現代信息技術和新一代人工智能技術與船舶技術跨界融合為主線，以提升船舶安全性、經濟性、環保性和高效性為核心，以加快船舶智能技術工程化應用為重點，經過三年努力，形成我國智能船舶發展頂層規劃，初步建立智能船舶規范標準體系，突破航行態勢智能感知、自動靠離泊等核心技術，完成相關重點智能設備系統研制，實現遠程遙控、自主航行等功能的典型場景試點示范，擴大典型智能船舶“一個平臺+N個智能應用”的示范推廣，初步形成智能船舶虛實結合、岸海一體的綜合測試與驗證能力，保持我國智能船舶發展與世界先進水平同步。
21世紀是海洋世紀，海洋經濟已經成為世界經濟發展的新領域。我國將建設海洋強國提升至國家發展戰略高度，加快發展船舶業是其中的重中之重。“電子控制技術和計算機技術的發展，推進了船舶控制自動化的發展，我相信遠程通訊技術、大數據、人工智能等技術的發展，會進一步推進船舶向更加智能化的方向發展。因此，‘智能船舶’是船舶發展的必然趨勢。”江南造船（集團）有限責任公司總工程師胡可一說。
數字化驅動 迎轉型升級
“以前造一艘船需2—3年，現在最快的只需一年，為什么？就是因為造船方式發生了巨大變化。”中船集團上海船舶工藝研究所副所長謝新說。
造船工程著實復雜，但往簡單里說，就是分解與組合兩大步驟。所謂分解，就是在設計階段建構整船模型，并逐級拆分為分段、組件、部件、零件；而組合，就是在生產階段再將零件依次裝配為分段、整船。
過去造船之所以耗時，很大程度上是“分解”做得不夠智能。在船舶領域，由于行業特性和歷史傳承，設計與制造相對分離——總體所進行總體設計時，一般較少從建造角度考慮如何合理、高效；到了總裝廠，還要再進行生產設計，重新進行三維建模，進一步明確“怎么造船”“怎么組織造船”。
“按傳統方式，設計環節要盡快出圖，建造中遇到問題再返工解決。”中船集團江南造船公司江南研究院副院長朱明華表示，這一模式帶來了明顯的弊端——同樣做一處修改，在設計階段花1個小時就能完成，若到建造階段再發現、解決，就可能因為重新設計、采購物料、返工而耽誤100個小時。
“現代造船模式，最核心的就是兩個‘一體化’——設計、生產、管理一體化，以及殼舾涂一體化。”謝新解釋說，前一個“一體化”是在設計階段就將工藝、生產和管理的要素統籌精細考慮，讓造船更有章法；后一個“一體化”則是打破“先造船殼、再做舾裝、最后涂裝”的傳統模式，提升分段、總段等中間產品的完整性，每個分段、總段實施殼舾涂一體化的精度制造，最后就可以像“搭積木”一樣合攏起來，從而大幅提升造船效率。
“推行現代造船模式，最重要的基礎就是數字化。”謝新說，現在造船業常說“傻瓜造船”，指的是讓一線工人的操作盡量轉為“傻瓜式”的簡單勞動，而在分解過程中依靠強大的數字化手段和三維設計能力實現高度智能。
推進數字造船是我國造船企業增強競爭力的重要選擇。一方面，人工智能將成為船舶行業提高生產效率，降低企業成本的主要方式，幫助行業更好地優化生產流程、更好地配置整合資源，貫穿制造體系全流程。另一方面，人工智能的應用發展將改變現有的傳統制造模式與商業模式，引入外部競爭者，或將改變傳統產業格局。
1月16日，工信部發布消息稱，2018年我國造船三大指標以載重噸計國際市場份額均超過40%，繼續保持世界領先；以修正總噸計造船完工量、新接訂單量、手持訂單量分別占國際市場份額的36.3%、35.4%和35.8%，其中新接訂單居第二位，完工量和手持訂單量均位居第一。
然而，中國造船效率僅是日韓水平的三分之一。中國工程院院士、船舶先進制造技術專家組組長林忠欽表示，近10年來，中國國內骨干船廠每修正總噸工時平均消耗從44降到30（個別先進企業達到20左右），但與日本的10、韓國的15相比，差距明顯。按照業內評估，造船業國際先進水平正在從工業3.0向4.0過渡，而中國國內，大部分船企處于2.0階段。相對于汽車行業，造船業的自動化水平大為落后。中國造船業在完成訂單、新增訂單等方面遠超日韓，但隨著要素成本上升，中國的優勢正在失去，如果不抓緊時間轉型升級，過去的優勢將改變。
21世紀以來，我國船舶工業實現了快速發展，骨干造船企業建立起以中間產品組織生產為特征的現代總裝造船模式，并不同程度開展了智能化轉型探索工作，取得了一定成效。但是，總體上我國船舶制造業仍處于數字化制造起步階段，而且各造船企業發展水平參差不齊，三維數字化工藝設計能力嚴重不足，關鍵工藝環節仍以機械化、半自動化裝備為主，基礎數據缺乏積累、信息集成化水平低等突出問題亟待解決。
高質量發展 需補三門課
船舶制造是典型的離散型生產，由于船廠空間尺度大、船舶建造周期相對較長、工藝流程復雜、單件小批量、中間產品種類非標件數量多、物理尺寸差異大、作業環境相對惡劣，對數字化、網絡化、智能化技術應用提出了特殊要求。
可以預見，造船業只有加快智能化轉型，才能真正提升質量和效益，實現高質量發展。
隨著《轉型行動計劃》和《發展行動計劃》的發布，船舶制造業的發展再次被推上風口浪尖。業界人士認為，《轉型行動計劃》和《發展行動計劃》對“我國船舶制造業總體仍處于數字化制造起步階段”的判斷理性、客觀；對我國船企“三維數字化工藝設計能力嚴重不足、基礎數據缺乏積累、信息集成化水平低”等問題的分析“一針見血”；提出的“推進全三維數字化設計”等重點任務極具針對性。
專家表示，我國廣大船企應以《轉型行動計劃》和《發展行動計劃》為指引，加強與設計院所、檢驗機構的協同合作，把握機遇、主動作為，以全面推進數字化造船為重點，盡快彌補在設計前端、生產建造、檢驗環節等方面的數字化“欠賬”，推動我國船舶總裝建造水平邁上新臺階。
那么，如何夯實基礎，補齊短板？專家表示，全面推進數字化，中國造船業需補三門課。
全面推進數字化造船，要補的“第一課”是廠所協同，構建初步設計、詳細設計、生產設計基于統一數據庫的三維模型，在設計前端打通數據流。目前，我國船舶工業總體上仍處于“三維建模、二維出圖”階段，設計院所根據技術圖紙建模，然后出二維施工圖，船廠根據施工藍圖再建模，之后再出二維圖紙到各專業車間。這種院所和船廠之間主要依賴圖紙傳遞工程信息的現狀，導致雙方對接的有效性不高、及時性較差、通用性過低，船廠不僅很難充分利用院所的設計模型和設計數據，而且需要在生產設計階段做大量的修改或重復工作，嚴重影響設計建造效率。
正是數據“孤島”的長期存在，才造成了院所與船廠信息“孤島”問題始終難以得到有效解決。因此，唯有首先補上這一課，打通橫亙在院所與船廠之間的這堵“墻”，我國造船業的智能化轉型才是有源之水、有本之木。
全面推進數字化造船，要補的“第二課”是廠內協同，讓三維模型所包含的造船各專業數據直接傳輸到生產現場，不再通過二維出圖。受生產過于離散、工藝流程復雜等特點影響，如何實現數據從生產設計到制造端的流通，一直是應用三維設計軟件時面臨的最主要問題。盡管部分船廠使用了比較先進的三維設計軟件，但是因為終端設備或生產設備的改造沒能及時跟上，會造成三維交付物仍然需要二維打印的情況。數據是智能制造的關鍵，數據流不通暢，智能制造便無從談起。在打通數據流的基礎上，實現數據的全流程覆蓋，再推進智能單元、局部模塊改造，進而完成生產線和整個車間的智能化建設，才能最終實現船廠智能制造的深刻變革。值得注意的是，在此過程中，船廠還應堅持提高管理協調能力，增強考核機制的靈活性，以及提升應對效率暫時下降、成本短時上升等問題的能力，以更好地解決可能出現的磨合、調整問題。
全面推進數字化造船，要補的“第三課”是船舶檢驗的協同，實現船廠內檢與船級社檢驗的一致性，提升統一數據模型下檢驗的效率。從目前已經應用了統一三維數據模型的項目來看，船舶檢驗階段面臨的主要問題是，船廠內檢部門根據三維模型進行檢驗、比對，但是船檢和船東一般還是使用二維退審圖紙來檢驗，也就是說，內檢三維模型與外檢二維退審圖紙之間存在是否一致的問題。總體來看，船東和船檢并不會排斥三維檢驗，但如何實現有效對接、怎樣減少誤差，需要船廠、檢驗機構和設計院所三方通力協同，必須在設計階段就保證三維模型和二維退審圖紙之間的一致性，既從源頭上也從全過程確保數據貫通。
當前，我國船舶工業正處在由大到強轉變的戰略關口，造船企業應在全面建立現代造船模式基礎上，把握機遇，順應趨勢，主動作為，努力趕超，推動我國船舶總裝建造智能化水平邁上新臺階。
轉自：中國水運報
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