深化數字化造船 提高企業競爭力

[摘要]該文介紹了現代造船模式和數字化造船技術的內容特點，提出數字化造船是當前造船企業提高核心競爭力的重要途徑之一，數字化造船技術的發展將帶動產品設計方法和工具的創新，企業管理模式的創新，企業間協作關系的創新，實現產品設計制造信息化，生產過程控制智能化，生產裝備數控化，企業管理信息化和服務網絡化，并通過集成實現企業數字化。

[關鍵詞]數字化造船 現代造船模式 企業競爭力

1 引言

隨著國際船舶市場需求高峰的出現，世界船舶工業迎來了一個前所未有的發展機遇期。各主要造船國家之間競爭實力的對比也發生了重要的變化，中國造船業迅猛崛起，中、日、韓三足鼎立的局面初步形成。在造船業形勢看好的同時，我們不能忽視船舶工業發展過程中存在的問題和面臨的困難。國內各大中型造船企業都基本達到了全三維設計的水平，或者至少到達了兩維半(不是直接建實體模型，但能部分地實現三維的效果)的水平，這大概占了中國造船企業的30%。而在咱們福建沿海一帶，有一些民營船廠并不使用設計軟件，更談不到數字化設計制造這個層面了。我們的生產線簡單，乃至簡陋。制造、檢驗還沿襲著最原始的方式。這種生產方式存在以下幾個突出的問題：

1.1建造周期長。產品設計周期要比日、韓先進國家長3~6個月，生產周期也要比國際先進水平長3~6個月，因此國內造船總周期普遍要比日、韓等先進造船國家長半年以上，不僅影響了競爭力，而且加大了風險。

1.2制造返工量大，質量難以控制。長期以來，造船業從設計到制造，尺寸和公差傳遞環節多，手工工作量大，加工設備簡陋，環境不佳，造成產品從零件加工到裝配直至合攏困難重重，協調困難，誤差難以控制。

1.3生產管理復雜，計劃調度困難。船舶產品大小懸殊，結構復雜，用途多變，而生產條件又不同于其他機械產品，受配套、氣候等外界條件影響較大，因而造成造船企業管理難度大，生產效率比日本、韓國低5-10倍。

現在正值造船業的波峰時期，中國的造船業太“火”，原來修船的都改行造船了，項目還是多的接不完，大量的造船廠上馬，船廠數量急劇增加，這是一個過程，是一個量的積累過程，從量變到質變的一個必然過程，但當量的積累到達一定的程度，必然要有質的改變，全行業產能瓶頸嚴重，已出現延期交船現象；到2010年，隨著鋼材成本持續攀高，人力成本上升，人民幣升值，美元貶值等客觀誘因一同給造船界釋放了不利的信號。因此必須未雨綢繆，增強危機意識，從政府和企業各個層面作出切實的努力，盡快建立現代造船模式，以提升造船業競爭力。

2 建立現代造船模式

現代造船模式大約有以下幾個方面：精度造船技術，就是通過運用先進的工藝技術手段和嚴密的科學管理方法，對造船的全過程實施尺寸的精度分析和控制，從而達到最大限度地減少施工過程中的修整工作量，提高造船生產效率和建造質量。船體分道建造技術，就是指在造船全過程中，將構成船舶的中間產品的制造不按船舶最終產品和船舶系統分類，而是按特征的相似性分類成組，即按平面分段、曲面分段、上層建筑等各自獨立的多通道并行展開，實現空間分道、時間有序、責任明確、相互協調的作業優化排序。模塊化造船方法的基本思想就是充分應用成組技術、分道技術、集成技術、信息技術、預舾裝技術、精度造船技術、殼舾涂一體化技術、區域化管理和總裝化的思想，實施以中間產品為導向組織生產的方式，把整條船視作由百把個船體分段模塊(充分預舾裝和涂裝/安裝型的)和幾十個設備裝置模塊(安裝型的、功能型的)以及生活中心模塊(功能型的、安裝型的)最后進行總裝而成。

3 數字造船是保障現代造船模式的關鍵

數字化造船就是以造船過程的知識融合為基礎，以數字化建模仿真與優化為特征，將信息技術全面應用于船舶的產品開發、設計、制造、管理的全過程，最終達到快速設計、快速建造、快速檢測、快速響應和快速重組。包含的主要內容可概括為：

(1)船舶設計數字化，就是利用CAD/CAE/CAPP/PDM、虛擬現實等技術，實現產品設計手段和設計過程的數字化，縮短產品開發周期，提高企業的產品研發能力。模塊化造船的重要特征之一就是要求進行并行設計、三維設計。推行三維船舶設計不僅解決了“怎樣造船”的問題，而且也為“如何合理組織造船生產”提供了大量的信息，是實施現代造船的先決條件。

(2)船舶建造數字化，主要是通過采用智能化的方法對生產過程進行控制，實現生產過程控制的自動化和智能化，提高企業生產過程自動化水平和生產效率。

(3)制造裝備數字化，就是大力發展具有人工智能的自動化生產裝備，實現加工和裝配的數字化、自動化、精密化，提高產品的精度和加工裝配的效率。在船舶制造設備方面，也從最初的數控切割發展到了數控彎板、數控彎管、機械手/機器人裝配/捍接、機器人涂裝等。

(4)造船生產管理數字化，指基于Internet/ Intranet/ Extranet，利用ERP、SCM(供應鏈管理)和CRM(客戶關系管理)、電子商務等方法與工具建立優化的集成化管理信息系統，對造船企業內外部資源與過程進行全面管理與控制，提高企業的管理水平。推行現代造船工程管理是實施模塊化造船的基礎。

4 數字化造船取得的效益

4.1建造周期縮短

據統計，實施數字化造船后，滬東中華造船廠74500噸散貨船船臺周期由初期的112天縮短至現在平均75天；5618TEU集裝箱船船塢周期從初期146天縮短至現在110天，平均每艘船可節約費用120萬元。大連船舶重工原計劃年生產30條船，可后來提高效率、發掘潛力，又多生產了6條船，一條船價值8000萬美元，如此一年就多創造產值5億美元。

4.2增強了設計能效

實施CIMS工程和建設數字化造船平臺，由于實現了CAD/ CAPP/CAM集成，減少了中間人工環節，發至車間的加工生產信息差錯大為減少，船體制造未發生重大返工，管子設計差錯率降低，減少了重復勞動差錯。

4.3生產效率提高

系統提供的制造、安裝、配套和管理信息加快了“車間工作圖面做”、“外場工作內場做”、“空中作業地面做”的轉變。系統提供的精確加工信息，保證了高效造船工藝如“公差造船”、“無余量裝配”、“總段安裝法”和“殼、舾、涂一體化”等工藝的實施，明顯地提高了生產效率。

5 結束語

要實行現代造船模式，就必須推行數字化造船技術，建立以船舶產品三維建模、以產品數據庫為中心、由數字化設計、設計管理、物流管理、資源配置管理、制造執行系統、綜合管理六個系統組成的設計、制造、管理一體化的數字化造船平臺。數字化造船是當前造船企業提高核心競爭力的重要途徑之一，數字化造船技術的發展將帶動產品設計方法和工具的創新，企業管理模式的創新，企業間協作關系的創新，實現產品設計制造信息化，生產過程控制智能化，生產裝備數控化，企業管理信息化和服務網絡化，并通過集成實現企業數字化。最終，不僅要實現企業內部的信息集成、功能集成、過程集成，而且能夠實現客戶、企業和供應商的無縫集成，除為用戶提供滿足其需求的產品外，還需實現對產品全生命周期的管理和服務，持續深化并推廣數字化造船技術無疑是應對競爭的手段中最基本，也最長期有效的措施了。

參考文獻：

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[4]王茜.世界造船技術的現狀和發展方向.2007，06.

(作者單位：福建交通職業技術學院船政學院)