船舶“智”造的變革與未來

船舶智能制造的重點是梳理好兩大關系：機器人與數據的關系、船廠上下游之間的關系。未來的智能制造，一個很重要特征是滿足人類個性化需求。

第四次工業革命席卷全球。在這場變革中，數字化、網絡化、智能化技術將進一步影響現有生產模式和產業形態。在這種形勢下，振興制造業，加快結構調整、全面轉型升級、推動產業快速邁向高端，已成為全行業的共識。當前，我國船舶制造行業處于一個變革的時代，業內人士普遍認為，這場“智”造革命所帶來的風暴，將深刻影響著我國造船業的未來。

從工業2.0到4.0

船舶工業是為水上交通、海洋資源開發及國防建設提供技術裝備的現代綜合性和戰略性產業，是國家發展高端裝備制造業的重要組成部分，是國家實施海洋強國戰略的基礎和重要支撐。同時，造船業作為我國制造業的主要部分，從中共十六大第一次提出“兩化融合”的雛形，再到2015年國務院公布《中國制造2025》，中國造船業的水平已經有了質的飛躍。

自2010年起，我國造船完工量、新接訂單量和手持訂單量三大造船指標連續6年穩居世界前列，成為名副其實的造船大國。但是，我們也清醒地看到，在生產效率和管理水平方面，我國造船企業仍有較大提升空間，我國船舶工業大而不強，船舶的技術含量和復雜程度、造船每修正總噸工時消耗、造船周期和全員造船效率等效率效益指標與造船強國的差距仍然較大。

《中國制造2025》把海洋工程裝備和高技術船舶作為十大重點發展領域之一加快推進，明確了今后10年的發展重點和目標，涉及到具體裝備和技術上百項，其中囊括了海洋資源開發裝備、海洋空間資源開發裝備、綜合試驗檢測平臺、高技術船舶、核心配套系統，為我國海洋工程裝備和高技術船舶發展指明了方向。

為貫徹落實國務院《中國制造2025》，船舶行業加快了推進智能制造示范應用的步伐。2016年5月18日，工業和信息化部在南通進行了船舶智能制造的現場經驗交流推廣，公布了《關于推進船舶智能制造指導意見》的征求意見稿。新發布的指導意見明確提出，到2020年，我國造船效率和建造質量要接近日本和韓國一流船廠的水平；到2025年，全面建成信息感知網、物聯網及信息物理系統管理平臺，實現大數據與智能化技術的全面深化應用，力爭骨干造船企業、產品質量趕超造船先進國家。

工業和信息化副部長辛國斌表示，“十三五”時期是我國船舶工業由大變強的關鍵期，產業發展已經進入增速減緩期、結構調整期和優勢重構攻堅期三期疊加階段。加快推動新一代信息技術與先進船舶制造技術融合，大力推動智能制造，能夠快速提升船舶建造質量和效率，降低成本和資源能源消耗，是增強我國造船企業核心競爭力的有效途徑。

智能制造成為船舶工業發展新趨勢，但還得直面當前嚴酷的現實。不同于美德等國從工業3.0到工業4.0的漸進式發展，國內船廠總體處于工業2.0階段，在數字化、自動化、精益生產等方面，仍有很多短板需要補齊。國內船廠要實現從工業2.0到4.0的跨越式發展，這一過程難免痛苦，有些問題還將“邊跑邊調整”，并不斷從先進造船國的發展路徑中獲得一些借鑒。截止目前，外界對船舶智能制造的概念沒有一個確切的定義，有報道將焊接機械手、機械臂和機器人混淆了，前者屬于自動化，后者則更傾向于有思維和學習功能的智能化。

2016年12月，在第七屆中國（廣州）國際海事貿易展覽會上，中國船舶工業行業協會會長郭大成提出，將智能制造作為造船廠轉型升級的主攻方向。目前，船舶工業智能制造的水平相比流程工業以及電子、汽車、工程機械等離散制造業仍然較低，還沒有真正意義上的智能船廠，韓國、日本、歐洲先進造船企業在智能船廠領域的研究也處于起步階段，現有的研究主要集中在造船自動化工裝設備研制、生產物流優化、船舶設計建造虛擬仿真、廠區無線高速網絡建設、物聯網應用、全生命周期管理等方面。

面向未來，船舶行業要準確把握時代發展脈搏，抓住智能制造發展歷史機遇，立足船舶工業行業實際，逐步實現從智能分段、智能車間到智能工廠的轉變。可以預見，新一輪科技和產業革命將為中國船舶工業創造機遇，將推動船舶制造向設計智能化、產品智能化、管理精細化和信息集成化等方向發展，智能制造、智能船廠將成為世界造船強國發展的新趨勢。

船廠紛紛“試水”

趕上新一代制造業發展的浪潮，以工業機器人和3D打印為代表的數字化、智能化制造技術將成為引領未來包括造船業在內的裝備制造業變革的重要技術之一，使制造業從傳統邁向智能化時代。在這樣的背景下，國家政策加大對船舶智能制造的支持，期望通過產業升級換代提高造船行業生產效率。國內船舶企業的智能制造應用近年來發展迅速。

南通中遠川崎一直被公認為中國質量和效率最高的船廠之一，該公司智能制造系統更是領先一步。作為船舶智能車間的基礎設施建設，南通中遠川崎建立了覆蓋全廠的計算機網絡系統，通過光纖連接到各生產車間，并借助計算機網絡，實現物理制造空間與信息空間的無縫對接和映射，為精細化和智能化管控提供基礎；同時，利用數字專線連接大連中遠川崎船舶工程有限公司，中遠川崎實現兩家船廠異地協同，設計、采購、經營等信息共享；南通中遠川崎的智能造船模式使設計、制造、加工、管理信息一體化，貫穿了零件設計信息、工藝信息、工裝信息、材料配套信息、加工信息和裝配信息的信息生成和傳輸全過程，并且在采購申請單、物料清單、托盤清單等業務方面全面實現了無紙化。據了解，該公司在未來發展中還將繼續擴大工業機器人應用。

大連船舶重工從2015年開始針對船舶智能制造開展研究，基本原則是以精益生產、總裝造船為核心，建立和完善現代造船模式。通過流程再造，推進中間產品專業化生產，推行工種復合化，進而逐步實施專業化生產線的自動化，同時建立生產管理信息系統，建設中間產品數字化車間，最終達到智能制造。2016年大船集團建成并投入使用了小組立數字化示范車間，自動倒角工作站、先行小組立工作站和小組立輥道生產線已實際運行，示范效果明顯。

中船重工七二四所鵬力科技集團牽頭承擔的“大型復雜箱型結構件智能制造數字化車間”和“船舶分段制造數字化車間”、“大型船舶立體結構件成形及焊接裝備”數個國家智能制造裝備發展專項先后通過國家驗收后按照現有規劃。到2018年，中船重工將建設7家智能制造試點示范企業，突破共性關鍵技術……

江南造船（集團）有限責任公司在測量場、復雜曲面的加工、特殊鋼種的焊接管控等方面也實現了數字化。其配套企業江南管業引進了3條全自動管子焊接生產流水線，并配備了6臺焊接機器人。在高技術復雜船型的研發、設計和生產過程中，江南造船依托體驗式3DEXP平臺，借助于統一的數據模型，進行船型的設計研發、建造策劃、工藝和工法研究，從數據源頭抓起提高利用效率，同時，將個人智能裝備也作為一種先進的終端應用操作流程中。

如何看待當前船舶智能制造的發展進程？江南造船（集團）有限責任公司總工程師胡可一表示：“目前，智能制造在船舶建造領域大規模應用仍有一定難度，一方面智能制造需要船廠在智能化方面的投入，船企成本壓力不小；另一方面造船作業與其他大批量、精細化作業不一樣，對智能制造有著自身的行業挑戰，比如工件重、構件尺寸大、船舶結構中有的空間狹小等要求智能設備有相當大的容錯度，真正實現起來并不容易。”

國內船廠紛紛“試水”智能制造，船廠根據自身現有模式的不同各有側重，智能制造的投入也不盡相同，但殊途同歸，造船智能化的最終目的是提高造船廠的盈利水平，有效控制造船工業的成本。國內船舶工業智能制造的發展正邁著自己的步伐，既不同于造船先進國家擁有長期智能化技術的積累與沉淀，也不同于其他制造行業的輕快、好上，國內船舶工業智能制造仍在摸索著前行。

真正的“未來”是個性化制造

《推進船舶智能制造指導意見》明確了五項重點任務，包括深化工藝數字化設計與推進造船智能焊接等。這意味著，從切割到焊接，到組裝，再到涂裝，造船業的整個流程都要實現智能化。

一直以來，對于這樣一個比較有前瞻性的指導意見，業界都有不同的觀點。上海外高橋造船有限公司總工藝師劉建峰認為，企業以效率為核心，才能實現目標：“如果企業不對效率進行研究，不以效率指標作為抓手，來改善企業各項的管理，那么實施精益生產、精益管理等一系列措施的話，我感覺是沒辦法推進的。”

南通中遠川崎船舶工程有限公司總經理韓成敏則認為，造船業推進智能化，關鍵在于大數據的支撐：“要實現智能制造，首先要有一個大數據的支撐，而大數據的支撐必須要5到10年的數據累積，然后對這些累積的數據進行篩選，變成整個制造流程中有用的數據，從而能降低成本，實現0庫存制造。”

此外，當前業內有說法用“骨干造船企業造船效率達到15工時/修正總噸”、“分段無余量制造率90%”、“搭載前預舾裝率85%”三個量化指標來衡量船舶智能制造和船舶分段智能制造車間示范工程。對此，胡可一表示需要進一步斟酌，這些指標沒有反映出智能制造的特點，而且修正總噸存在著外包外協的統計口徑問題，其他兩個對高技術復雜船型也不合適。

胡可一認為：“船舶智能制造的發展目標應該是全面實現數字樣船（DMU）在整個設計、建造和管理全方位流程貫通，并作為單一數據源，實現設計、物資采辦和配送的多平臺和多方協同。突破智能船廠關鍵共性技術，建成若干示范性智能船廠，智能船廠常規主流載重量船型的船舶性能、造船計劃、采辦和建造效率、建造質量方面達到造船先進國家水平，布置型和容積型的復雜船型的設計布置、建造水平和質量接近造船先進國家水平，針對復雜船型需求的應變能力大幅度提高。”

盡管當前業界對《推進船舶智能制造指導意見》還有著不同的看法與意見，但從長遠來看，未來的智能制造，一個很重要的特征是滿足人類個性化需求。接下來，船舶智能制造指標的落實還需重點梳理兩大關系：機器人與數據的關系、船廠上下游之間的關系。

隨著智能化制造技術的飛速發展，“工業4.0”時代正在來臨，機器人和智能裝備產業正受到廣泛關注。在船廠“試水”智能制造案例中，機器人作為開啟下一代技術革命的關鍵，給傳統行業特別是傳統制造業中的造船業帶來了巨大挑戰和無限的想象空間。然而，透過機器人助推船企智能制造的現象，我們更應該發現智能制造實現的關鍵是數據庫。

“沒有數據，再多機器人也是傳統制造業。”大數據專家涂子沛曾在媒體上表示，“真正的未來制造，或者說智能制造，一定是可以滿足人類個性化需求的制造。”目前，數據收集技術的普及，數據分析能力的提升讓傳統工業站上了一個更廣闊、更精細、更個性化的空間，也能更切合船舶產品的非標準化和定制化特點。

不僅如此，上述業內人士認為，在推動我國由造船大國向造船強國轉變的過程中，首先要著力提升船舶和海工裝備配套設備的國產化率，尤其要盡早提高動力系統、通訊導航等關鍵設備的本土化裝船率。如今，面向未來，船廠及上下游所有信息基于一個平臺，實現“物聯互通”，智能制造將更加有力促進我國船舶工業的發展。

展望智能制造在船舶領域的發展，尤其是未來船廠上下游全產業鏈的發展局面，大船設計所副所長嚴錦林向記者推演表示：“船廠上游，所有鋼材、設備和工用具的制作、質量和物流信息均在該平臺上予以體現，并與船廠需求計劃一一關聯，當出現可能影響計劃時，系統給出預警，并給出解決方案，在無法解決的情況下人工干預予以解決。船廠，融合設計信息、計劃信息、生產物量信息、成本信息、人員信息等主要信息，并與廠內所有設備互聯，能夠獨自按照生產要求操作設備進行生產，無需人工參與；實際生產與系統模擬一一對應，管理人員僅需通過虛擬界面即可了解當前生產情況；在出現生產問題時，系統能夠解決的直接予以解決，在遇到無法解決的問題時，人工參與予以解決。船廠下游，船舶交船后所有維保售后信息均體現在該系統中，由系統自行予以解決，在無法解決的情況下人工干預予以解決。”

船舶智能制造發展關系的梳理，效率是核心、數據是支撐、上下游關系是導航。智能制造作為一種制造手段，將整體提升的是船廠制造的應變能力。因為，未來船舶的個性化制造不僅僅是提供個性化的產品，還有個性化的服務，除了效率的提高，還將包括模式轉變、降低成本；施工穩定、質量可靠；柔性制造、快速轉變……

船舶“智”造的變革與未來

本刊記者 李曉川