數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能制造已日益成為世界船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向。近日，《推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型行動計劃（2019—2021年）》和《智能船舶發(fā)展行動計劃（2019—2021年）》相繼印發(fā)，旨在促進(jìn)我國船舶工業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，提升核心競爭力，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。作為典型的傳統(tǒng)制造業(yè)，數(shù)字化造船的發(fā)展機遇從何談起？在數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程中將遇到哪些問題？又該如何解決？
借政策東風(fēng) 待春日暖陽
隨著新一代信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化日益成為未來制造業(yè)發(fā)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(zhàn)略性裝備制造業(yè)的代表，我國船舶工業(yè)已形成了較強國際競爭力的基礎(chǔ)優(yōu)勢，數(shù)字化造船技術(shù)的運用將大幅提升技術(shù)水平和競爭優(yōu)勢、促進(jìn)我國船舶工業(yè)又好又快發(fā)展。
當(dāng)前，我們正迎來世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革同我國轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的歷史交匯期，發(fā)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(zhàn)。
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(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型行動計劃（2019—2021年）》（以下簡稱《轉(zhuǎn)型行動計劃》）和《智能船舶發(fā)展行動計劃（2019—2021年）》（以下簡稱《發(fā)展行動計劃》）相繼印發(fā)，為我國船舶工業(yè)發(fā)展指明了清晰的路線，“船舶智能化+船廠數(shù)字化”已經(jīng)成為我國造船業(yè)發(fā)展的必然方向。
《轉(zhuǎn)型行動計劃》從攻克智能制造關(guān)鍵共性技術(shù)和短板裝備、夯實船舶智能制造基礎(chǔ)、推進(jìn)全三維數(shù)字化設(shè)計、加快智能車間建設(shè)、推動造船數(shù)字化集成與服務(wù)五方面提出了15項重點任務(wù)，明確經(jīng)過三年努力，船舶智能制造技術(shù)創(chuàng)新體系和標(biāo)準(zhǔn)體系初步建立，2—3家標(biāo)桿企業(yè)率先建成若干具有國際先進(jìn)水平的智能單元、生產(chǎn)線和車間，骨干企業(yè)基本實現(xiàn)數(shù)字化造船，實現(xiàn)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(zhì)量與效率達(dá)到國際先進(jìn)水平，為建設(shè)智能船廠奠定堅實基礎(chǔ)。
《發(fā)展行動計劃》則提出以現(xiàn)代信息技術(shù)和新一代人工智能技術(shù)與船舶技術(shù)跨界融合為主線，以提升船舶安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性和高效性為核心，以加快船舶智能技術(shù)工程化應(yīng)用為重點，經(jīng)過三年努力，形成我國智能船舶發(fā)展頂層規(guī)劃，初步建立智能船舶規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系，突破航行態(tài)勢智能感知、自動靠離泊等核心技術(shù)，完成相關(guān)重點智能設(shè)備系統(tǒng)研制，實現(xiàn)遠(yuǎn)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(yīng)用”的示范推廣，初步形成智能船舶虛實結(jié)合、岸海一體的綜合測試與驗證能力，保持我國智能船舶發(fā)展與世界先進(jìn)水平同步。
21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，海洋經(jīng)濟已經(jīng)成為世界經(jīng)濟發(fā)展的新領(lǐng)域。我國將建設(shè)海洋強國提升至國家發(fā)展戰(zhàn)略高度，加快發(fā)展船舶業(yè)是其中的重中之重。“電子控制技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)了船舶控制自動化的發(fā)展，我相信遠(yuǎn)程通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，會進(jìn)一步推進(jìn)船舶向更加智能化的方向發(fā)展。因此，‘智能船舶’是船舶發(fā)展的必然趨勢。”江南造船（集團）有限責(zé)任公司總工程師胡可一說。
數(shù)字化驅(qū)動 迎轉(zhuǎn)型升級
“以前造一艘船需2—3年，現(xiàn)在最快的只需一年，為什么？就是因為造船方式發(fā)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(fù)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(shè)計階段建構(gòu)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(chǎn)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(lǐng)域，由于行業(yè)特性和歷史傳承，設(shè)計與制造相對分離——總體所進(jìn)行總體設(shè)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(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計，重新進(jìn)行三維建模，進(jìn)一步明確“怎么造船”“怎么組織造船”。
“按傳統(tǒng)方式，設(shè)計環(huán)節(jié)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(shè)計階段花1個小時就能完成，若到建造階段再發(fā)現(xiàn)、解決，就可能因為重新設(shè)計、采購物料、返工而耽誤100個小時。
“現(xiàn)代造船模式，最核心的就是兩個‘一體化’——設(shè)計、生產(chǎn)、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(shè)計階段就將工藝、生產(chǎn)和管理的要素統(tǒng)籌精細(xì)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(tǒng)模式，提升分段、總段等中間產(chǎn)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(xiàn)代造船模式，最重要的基礎(chǔ)就是數(shù)字化。”謝新說，現(xiàn)在造船業(yè)常說“傻瓜造船”，指的是讓一線工人的操作盡量轉(zhuǎn)為“傻瓜式”的簡單勞動，而在分解過程中依靠強大的數(shù)字化手段和三維設(shè)計能力實現(xiàn)高度智能。
推進(jìn)數(shù)字造船是我國造船企業(yè)增強競爭力的重要選擇。一方面，人工智能將成為船舶行業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)成本的主要方式，幫助行業(yè)更好地優(yōu)化生產(chǎn)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(yīng)用發(fā)展將改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)制造模式與商業(yè)模式，引入外部競爭者，或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)格局。
1月16日，工信部發(fā)布消息稱，2018年我國造船三大指標(biāo)以載重噸計國際市場份額均超過40%，繼續(xù)保持世界領(lǐng)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(jìn)制造技術(shù)專家組組長林忠欽表示，近10年來，中國國內(nèi)骨干船廠每修正總噸工時平均消耗從44降到30（個別先進(jìn)企業(yè)達(dá)到20左右），但與日本的10、韓國的15相比，差距明顯。按照業(yè)內(nèi)評估，造船業(yè)國際先進(jìn)水平正在從工業(yè)3.0向4.0過渡，而中國國內(nèi)，大部分船企處于2.0階段。相對于汽車行業(yè)，造船業(yè)的自動化水平大為落后。中國造船業(yè)在完成訂單、新增訂單等方面遠(yuǎn)超日韓，但隨著要素成本上升，中國的優(yōu)勢正在失去，如果不抓緊時間轉(zhuǎn)型升級，過去的優(yōu)勢將改變。
21世紀(jì)以來，我國船舶工業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，骨干造船企業(yè)建立起以中間產(chǎn)品組織生產(chǎn)為特征的現(xiàn)代總裝造船模式，并不同程度開展了智能化轉(zhuǎn)型探索工作，取得了一定成效。但是，總體上我國船舶制造業(yè)仍處于數(shù)字化制造起步階段，而且各造船企業(yè)發(fā)展水平參差不齊，三維數(shù)字化工藝設(shè)計能力嚴(yán)重不足，關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)仍以機械化、半自動化裝備為主，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏積累、信息集成化水平低等突出問題亟待解決。
高質(zhì)量發(fā)展 需補三門課
船舶制造是典型的離散型生產(chǎn)，由于船廠空間尺度大、船舶建造周期相對較長、工藝流程復(fù)雜、單件小批量、中間產(chǎn)品種類非標(biāo)件數(shù)量多、物理尺寸差異大、作業(yè)環(huán)境相對惡劣，對數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)應(yīng)用提出了特殊要求。
可以預(yù)見，造船業(yè)只有加快智能化轉(zhuǎn)型，才能真正提升質(zhì)量和效益，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
隨著《轉(zhuǎn)型行動計劃》和《發(fā)展行動計劃》的發(fā)布，船舶制造業(yè)的發(fā)展再次被推上風(fēng)口浪尖。業(yè)界人士認(rèn)為，《轉(zhuǎn)型行動計劃》和《發(fā)展行動計劃》對“我國船舶制造業(yè)總體仍處于數(shù)字化制造起步階段”的判斷理性、客觀；對我國船企“三維數(shù)字化工藝設(shè)計能力嚴(yán)重不足、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(jìn)全三維數(shù)字化設(shè)計”等重點任務(wù)極具針對性。
專家表示，我國廣大船企應(yīng)以《轉(zhuǎn)型行動計劃》和《發(fā)展行動計劃》為指引，加強與設(shè)計院所、檢驗機構(gòu)的協(xié)同合作，把握機遇、主動作為，以全面推進(jìn)數(shù)字化造船為重點，盡快彌補在設(shè)計前端、生產(chǎn)建造、檢驗環(huán)節(jié)等方面的數(shù)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(chǔ)，補齊短板？專家表示，全面推進(jìn)數(shù)字化，中國造船業(yè)需補三門課。
全面推進(jìn)數(shù)字化造船，要補的“第一課”是廠所協(xié)同，構(gòu)建初步設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)計基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的三維模型，在設(shè)計前端打通數(shù)據(jù)流。目前，我國船舶工業(yè)總體上仍處于“三維建模、二維出圖”階段，設(shè)計院所根據(jù)技術(shù)圖紙建模，然后出二維施工圖，船廠根據(jù)施工藍(lán)圖再建模，之后再出二維圖紙到各專業(yè)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(xiàn)狀，導(dǎo)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(shè)計模型和設(shè)計數(shù)據(jù)，而且需要在生產(chǎn)設(shè)計階段做大量的修改或重復(fù)工作，嚴(yán)重影響設(shè)計建造效率。
正是數(shù)據(jù)“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(yè)的智能化轉(zhuǎn)型才是有源之水、有本之木。
全面推進(jìn)數(shù)字化造船，要補的“第二課”是廠內(nèi)協(xié)同，讓三維模型所包含的造船各專業(yè)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)缴a(chǎn)現(xiàn)場，不再通過二維出圖。受生產(chǎn)過于離散、工藝流程復(fù)雜等特點影響，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)從生產(chǎn)設(shè)計到制造端的流通，一直是應(yīng)用三維設(shè)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(jìn)的三維設(shè)計軟件，但是因為終端設(shè)備或生產(chǎn)設(shè)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(shù)據(jù)是智能制造的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)流不通暢，智能制造便無從談起。在打通數(shù)據(jù)流的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全流程覆蓋，再推進(jìn)智能單元、局部模塊改造，進(jìn)而完成生產(chǎn)線和整個車間的智能化建設(shè)，才能最終實現(xiàn)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(yīng)堅持提高管理協(xié)調(diào)能力，增強考核機制的靈活性，以及提升應(yīng)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(xiàn)的磨合、調(diào)整問題。
全面推進(jìn)數(shù)字化造船，要補的“第三課”是船舶檢驗的協(xié)同，實現(xiàn)船廠內(nèi)檢與船級社檢驗的一致性，提升統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型下檢驗的效率。從目前已經(jīng)應(yīng)用了統(tǒng)一三維數(shù)據(jù)模型的項目來看，船舶檢驗階段面臨的主要問題是，船廠內(nèi)檢部門根據(jù)三維模型進(jìn)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(nèi)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(xiàn)有效對接、怎樣減少誤差，需要船廠、檢驗機構(gòu)和設(shè)計院所三方通力協(xié)同，必須在設(shè)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(shù)據(jù)貫通。
當(dāng)前，我國船舶工業(yè)正處在由大到強轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略關(guān)口，造船企業(yè)應(yīng)在全面建立現(xiàn)代造船模式基礎(chǔ)上，把握機遇，順應(yīng)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(zhuǎn)自：中國水運報
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