本刊記者 趙 博

推行現(xiàn)代造船模式，推動船舶總裝建造智能化轉型，是我國造船企業(yè)增強競爭力的重要選擇。

2018年12月28日，工業(yè)和信息化部、國防科工局印發(fā)《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃（2019-2021年）》（以下簡稱《行動計劃》）。旨在加快新一代信息通信技術與先進造船技術深度融合，逐步實現(xiàn)船舶設計、建造、管理與服務全生命周期的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化，推動船舶總裝建造智能化轉型，促進船舶工業(yè)的高質量發(fā)展?！缎袆佑媱潯返耐瞥?，將對我國船舶工業(yè)發(fā)展產生深遠影響。

《行動計劃》推動轉型

隨著信息通信技術快速更迭，數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化漸成為未來制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢，世界主要造船國紛紛加快智能制造步伐。我國出臺的《行動計劃》正是結合了新時代我國船舶工業(yè)轉型升級的發(fā)展需要，充分考慮了當前智能制造發(fā)展趨勢，緊扣行業(yè)特點與需求，堅持問題導向，以全面推進數(shù)字化造船為重點，以關鍵環(huán)節(jié)智能化改造為切入點而提出的。

數(shù)字化被認為是智能制造的開端和基礎，主要特征包括數(shù)字化技術（如數(shù)控機床）的廣泛應用、計算機輔助設計與制造（如CAD、CAPP、CAM）的興起、生產過程管控信息化（如ERP、MES）等。“數(shù)字化的核心特征為計算機技術的應用?！敝袊爸毓ぜ瘓F七一四研究所海事研究中心工程師吳笑風總結道：“網(wǎng)絡化是在數(shù)字化基礎上深入應用先進通信技術和網(wǎng)絡技術，通過網(wǎng)絡，將人、流程、數(shù)據(jù)和事物連接起來，打通企業(yè)內部和企業(yè)之間的‘信息孤島’，通過協(xié)同和各種社會資源的共享與集成，實現(xiàn)產業(yè)鏈的優(yōu)化，進而快速、高質量、低成本地為市場提供所需的產品和服務，其核心特征則為信息的聯(lián)通。而智能化的主要特征表現(xiàn)在制造和服務系統(tǒng)具備認知學習能力（如企業(yè)具備為產品提供預測性維護服務的能力），更注重于學習能力的形成。”

理解了數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化之間的區(qū)別，便會領悟“以全面推進數(shù)字化造船為重點，以關鍵環(huán)節(jié)智能化改造為切入點”的含義。

在吳笑風看來，推進數(shù)字化造船的重點是將骨干企業(yè)數(shù)字化造船水平“拉平”，實現(xiàn)數(shù)字化技術全面普及，為后續(xù)實施的網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展打下堅實基礎，同時對基礎較好的示范型/標桿型企業(yè)（已實現(xiàn)了數(shù)字化和一定程度網(wǎng)絡化的企業(yè)）而言，需要在已有基礎上，針對智能化做出重點突破?！爸劣跀?shù)字化技術中的工作重點和關鍵環(huán)節(jié)智能化改造，需要結合各企業(yè)的實際情況來分析。如果單從數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化‘并行推進、融合發(fā)展’的角度宏觀來看，一項比較關鍵的任務是采用‘基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）’理念和實踐，逐步替換傳統(tǒng)的‘基于文檔’的模式，實現(xiàn)產品模型在整個生命周期內的一致性?！?/p>

對于我國船舶制造業(yè)而言，要實現(xiàn)“換道超車”，須采取“并聯(lián)式”的發(fā)展方式，并行推進數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化，使中國船舶工業(yè)得到進一步的融合發(fā)展。

南通中遠川崎船舶工程有限公司內業(yè)（船體）車間內的機器人自動化生產線

領先企業(yè)率先發(fā)力

南通中遠海運川崎船舶工程有限公司（以下簡稱南通中遠海運川崎）總經(jīng)理陳弓，則從船舶建造智能化轉型實踐的角度，分享了他的體會。陳弓說：“數(shù)字化造船的重點，包括數(shù)字化造船體系及其建設。數(shù)字化造船體系就是基于‘五化’（數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、可視化、集成化)的數(shù)字化信息技術建立起來的數(shù)字、信息驅動的船舶設計建造體系。數(shù)字化造船體系建設是在網(wǎng)絡化、數(shù)字化信息空間中建立造船生產方式的空間結構、時序關系和發(fā)展模式，形成數(shù)字化造船技術研發(fā)平臺、造船模式和運行機制?！寤ㄔO，也正是南通中遠海運川崎數(shù)字化造船的重點。”

全球完整運用三維體驗平臺進行數(shù)字化設計、建造的首艘船舶——“東方紅3”號輪

事實上，南通中遠海運川崎早在2012年就將機器人應用作為信息化和工業(yè)化深度融合的切入點，積極進行智能車間化建設，引進自動化、智能化生產線，提高船舶精準制造、敏捷制造能力，以打造智能制造新引擎。

近幾年來，南通中遠海運川崎在智能化轉型探索方面做了很多探索，以精益設計、精益生產、精益管理為基礎，將船舶先進制造技術與信息技術、自動化技術、通信技術、人工智能技術相融合，圍繞著數(shù)字化設計平臺完善、車間智能化提升、信息管控平臺開發(fā)、產品服務平臺構筑、互聯(lián)互通平臺建設等方面開展工作，持續(xù)推進船舶設計、采購、倉儲、生產、產品服務等環(huán)節(jié)的智能化提升，分步推進智能制造車間建設，提升造船質量和效率，打造面向客戶的綠色船舶柔性制造生態(tài)系統(tǒng)。

“至于關鍵環(huán)節(jié)的智能化改造，實際上是針對船舶建造關鍵薄弱環(huán)節(jié)，特別是‘臟險難’工序，‘先簡單后復雜’推進智能制造。根據(jù)船舶建造流程，南通中遠海運川崎優(yōu)先選擇船舶建造過程中關鍵工序（切割、焊接、先行小組立、管加工等）進行自動化、智能化改造，未來，還將在大組立分段焊接、機器人涂裝和機器人打磨等方面進行智能化改造?！标惞f，“目前，南通中遠海運川崎的‘五化’建設初見成效，完成智能化技術和裝備在船體、管子等智能化車間的布局。建成并投產多條自動化、智能化生產線，建成工信部智能制造示范基地項目1個，江蘇省示范智能車間2個?！?/p>

提到善用數(shù)字化造船的企業(yè)，想必大家還會想到江南造船（集團）有限責任公司（以下簡稱江南造船）。2018年初交付的全球完整運用三維體驗平臺進行數(shù)字化設計、建造的首艘船舶——“東方紅3”號輪，正是出自江南造船。

從方案設計階段點、線模型，到詳細設計實體模型、CAE分析模型，再到工廠工藝模型、工藝指令和作業(yè)指導，數(shù)字化技術貫穿于江南造船產品研制的全過程。江南造船江南研究院副院長朱明華介紹，現(xiàn)在，一個三維模型就可以分析全部要素，船東也可一目了然地看到船舶的整體情況。“以前與船東商定船型，就是攤開圖紙，確定一些技術指標?，F(xiàn)在，我們可以根據(jù)船東需求快速做出數(shù)字樣船，把一艘船完整地展現(xiàn)出來。未來，船東還能隨時查看建造進度和全船質量數(shù)據(jù)?！?/p>

江南造船應用三維體驗平臺完成的第一艘數(shù)字樣船，高度集成了CAD/CAE/CAM等技術，不但構建了100%的三維模型，而且可以模擬船員在船上的行走、操作和運維，充分反映出人在船上的行為，這不僅有助于在設計階段發(fā)現(xiàn)問題，而且有效控制了更改及造船成本，提高了船東的滿意度和用戶體驗。

為了提高建造質量和建造效率，江南造船還根據(jù)船廠實際情況，利用計算機技術、網(wǎng)絡技術，聯(lián)合設備廠商和設計院所，共同研發(fā)自動化、數(shù)字化設備，開發(fā)相應的智能系統(tǒng)，并不斷完善數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)設備自我感知、自我分析、自我糾偏、自我調整和自我檢測等自適應行為，達到一體化智能作業(yè)，建立了數(shù)據(jù)集成管理、流程集成管理的精益制造生產模式。與此同時，江南造船還建立了標準化示范作業(yè)區(qū)，借助數(shù)字化技術，實現(xiàn)了船體結構建造全過程管控，建立了全要素、多維度管控的流程化生產模式，構建了高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的精益管理車間。

上海外高橋造船有限公司（以下簡稱外高橋造船）總經(jīng)理陳剛認為，智能船廠不再僅是智能設備的應用，更是造船工業(yè)全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈連接的關鍵支撐，是實現(xiàn)造船工業(yè)高質量發(fā)展的基石。據(jù)悉，外高橋造船實施的通用部件焊接機器人項目將實現(xiàn)一鍵式操作、智能化焊接、連續(xù)穩(wěn)定作業(yè)，為外高橋造船加快推進智能制造奠定基礎。而外高橋造船依托自主研發(fā)的推進現(xiàn)代造船模式SEM系統(tǒng)，深化建模2.0，不斷嘗試傳統(tǒng)造船與互聯(lián)網(wǎng)技術的融合，重塑管理模式和信息系統(tǒng)，推動產業(yè)改革。

在打通數(shù)據(jù)流的基礎上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(xiàn)船廠智能制造的深刻變革。但在此過程中，船廠還應堅持提高管理協(xié)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(xiàn)的磨合、調整問題。

標準化要先行

“智能制造靠過程?！苯显齑偣こ處熀梢辉恢挂淮蔚靥岢鲞^這個觀點。的確，智能制造符合我國船舶工業(yè)由大到強的長期訴求，但要真正提升我國船舶建造能力，實現(xiàn)智能制造，將是一個漫長的推進過程。

“機械臂的生產效率低，能耗比較大，部件的標準化和精度在技術應用上有客觀限制?！焙梢慌e例稱：“在自動化程度較高的汽車、電子等行業(yè)的流水線上，有很多固定工位的機器人或機械臂從事高效率的重復性裝配、焊接工作。這些產品是包容在流水線之內的，而適合船舶工業(yè)的是‘非包容性自動化’。由于大中型鋼質船舶的分段、設備體量大，一些傳統(tǒng)的自動化設備無法滿足船舶建造需求，這成為船舶工業(yè)提高自動化水平的最大難點。假如能夠讓穩(wěn)定、高效的機器人離開固定工位或軌道，形成一種自適應能力，可以進入船艙等各個位置進行作業(yè)，船舶工業(yè)就可能進入更高級的智能化制造階段。要實現(xiàn)這一頗具后現(xiàn)代色彩的圖景，需要大量的數(shù)據(jù)積累，以及在機器人工程化上取得突破?！?/p>

如此看來，智能制造需要設計、建造、管理多方面的大數(shù)據(jù)庫做支撐，船舶建造企業(yè)也要根據(jù)行業(yè)特點進行更加深入的研究。

“《行動計劃》提出的重點任務，實現(xiàn)起來確有不小的難度，技術攻關只是第一步，還需要在實踐中經(jīng)過多輪優(yōu)化和提升迭代才能最終固化形成生產力的提升?！眳切︼L所持觀點與胡可一類似，他進一步說到，“同時，我國造船企業(yè)還存在發(fā)展水平參差不齊的情況。實現(xiàn)《行動計劃》中提出的重點任務，需要造船企業(yè)全面參與和宏觀統(tǒng)籌，取長補短。這要求企業(yè)客觀分析短板和優(yōu)勢，選取重點集中發(fā)力，再通過集成實現(xiàn)整個產業(yè)質的提升。在這一過程中，標桿企業(yè)也應發(fā)揮示范作用，在提供經(jīng)驗的同時，注重標準積累，將發(fā)展路徑和模式通過標準進行固化?！?/p>

中國船舶重工集團七一四研究所國際海事與標準化研究部主任助理、中船重工智能制造標準體系建設專家趙川也強調，推進智能制造，標準化要先行。船舶智能化工藝設計標準，包括數(shù)字化工藝設計完整性及三維建模要求、三維模型設計數(shù)據(jù)交換標準及數(shù)據(jù)接口標準、船體構件智能化加工、裝配及焊接工藝設計要求、面向智能制造的產品數(shù)據(jù)管理要求、建造過程工藝仿真要求、面向現(xiàn)場作業(yè)的三維作業(yè)要求等?！耙七M船舶制造業(yè)智能化轉型，標準方面要解決設計全三圍模型化，使三維模型從設計到生產有效傳遞，同時實現(xiàn)車間總裝建造三維可視化，使車間各系統(tǒng)有效集成，此外，形成基于MBD的標準規(guī)范，有效指導一體化協(xié)同研制?！壁w川說。