中國(guó)造船邁向智能化的關(guān)鍵

本刊記者 趙 博

創(chuàng)新并持續(xù)改進(jìn)業(yè)務(wù)模式，將助力中國(guó)造船邁向智能。

當(dāng)前，我國(guó)大型造船企業(yè)造船模式正向集約型和整合模式轉(zhuǎn)變，只有支持精細(xì)化管理，多級(jí)部署和中央管控，重視各分支機(jī)構(gòu)和上下游供應(yīng)商、客戶(hù)、伙伴之間的信息資源的互聯(lián)、共享和綜合利用，加強(qiáng)業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)和整合，創(chuàng)新并持續(xù)改進(jìn)業(yè)務(wù)模式，才能進(jìn)一步提高信息化資源的綜合利用率。

船廠(chǎng)：增加自適應(yīng)能力

基于這個(gè)思路，南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎船舶工程有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎）總經(jīng)理陳弓開(kāi)宗明義：“放眼今后，我國(guó)船舶建造行業(yè)的發(fā)展方向是集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、可視化、集成化于一體，根據(jù)船舶建造行業(yè)的功能及特點(diǎn)，包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)4.0技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等信息技術(shù)都將（或正在）進(jìn)入造船領(lǐng)域。”

這棟房子，留給她的，已經(jīng)只剩下每月1475.30元的房貸和這把鑰匙了，易非攥著鑰匙，像是要把它捏碎。當(dāng)她冒著風(fēng)雪，穿越了小半個(gè)城市，來(lái)到自己的房子里時(shí)，看到的是一幅溫暖的熟睡圖。媽和弟弟，還有李倩倩，已經(jīng)住在里面了。

正是看到了船舶建造行業(yè)今后的發(fā)展趨勢(shì)，南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎自2012年開(kāi)始推進(jìn)船舶智能制造，并計(jì)劃用10年左右的時(shí)間，建成具有中國(guó)特色的智能船廠(chǎng)。“根據(jù)韓國(guó)船廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，他們制定了‘三步走’的船舶智能制造和船廠(chǎng)發(fā)展規(guī)劃，第一步是構(gòu)建信息系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理系統(tǒng)，第二步是建設(shè)數(shù)字化虛擬智能船廠(chǎng)，第三步是建設(shè)人與環(huán)境相協(xié)調(diào)的智能船廠(chǎng)。而我們的大膽設(shè)想，或許是首先進(jìn)入數(shù)字化虛擬智能船廠(chǎng)階段。”陳弓進(jìn)一步解釋到，“即采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)造船全過(guò)程進(jìn)行三維模擬演示。利用建立起來(lái)的描述船舶產(chǎn)品、造船廠(chǎng)、車(chē)間、生產(chǎn)設(shè)備、工人、制造資源的三維模型，描述產(chǎn)品、制造資源、制造工藝的數(shù)字模型，以及制定船舶建造工藝規(guī)劃，同時(shí)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)成虛擬環(huán)境，對(duì)整個(gè)造船過(guò)程進(jìn)行三維模擬演示，展現(xiàn)船舶建造的全過(guò)程。”

在采訪(fǎng)過(guò)程中，多位業(yè)內(nèi)人士也表示，加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與先進(jìn)船舶制造技術(shù)的融合，是提升船舶建造智能化水平的關(guān)鍵，但這也是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。暢想可有，但不可“放眼過(guò)大”。江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)江南造船）總工程師胡可一認(rèn)為，從目前情況看，在一些需要重復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)或生產(chǎn)小型結(jié)構(gòu)部件的工位上，運(yùn)用高效的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備是可行的，且國(guó)內(nèi)已有多家造船廠(chǎng)運(yùn)用了焊接機(jī)器人，這在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量上較人工焊接的方式都有很大優(yōu)勢(shì)。但胡可一也指出：“生產(chǎn)要素的必要投入有助于提高生產(chǎn)效率，管理水平和單元制造的自動(dòng)化也將強(qiáng)化這一效果，但不可忽略的是，智能制造水平的提升需要標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)作為基礎(chǔ)，很多船東都希望個(gè)性化造船，而個(gè)性化有別于標(biāo)準(zhǔn)化，存在客觀(guān)條件限制的問(wèn)題。”在胡可一看來(lái)，未來(lái)，船舶建造企業(yè)將先行在一些復(fù)雜、危險(xiǎn)的工位使用機(jī)器人來(lái)代替人工作業(yè)。“船舶建造行業(yè)屬于離散型行業(yè)，智能化制造不會(huì)一蹴而就，首先需要提升船舶工業(yè)自動(dòng)化水平。”

武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)武漢船用機(jī)械）相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，未來(lái)，會(huì)有越來(lái)越多的船配企業(yè)在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化工藝體系的基礎(chǔ)上，匹配智能化生產(chǎn)管控的需求，建立三維結(jié)構(gòu)化工藝體系，實(shí)現(xiàn)船用產(chǎn)品的三維結(jié)構(gòu)化機(jī)加工藝設(shè)計(jì)和裝配工藝設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)車(chē)間實(shí)現(xiàn)工藝驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工步級(jí)管控。同時(shí)，通過(guò)對(duì)智能裝配工具的應(yīng)用與智能裝配管控系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程的流程化引導(dǎo)、關(guān)鍵點(diǎn)智能化監(jiān)控、裝配質(zhì)量的數(shù)字化分析等防呆、防錯(cuò)功能。而通過(guò)在關(guān)鍵加工設(shè)備上安裝一系列的傳感設(shè)備，并對(duì)加工過(guò)程的電流、振動(dòng)等特征進(jìn)行知識(shí)分析調(diào)整設(shè)備的切削參數(shù)，提高加工和效率。“裝配過(guò)程智能化，是船配企業(yè)未來(lái)最重要的發(fā)展看點(diǎn)之一。”

車(chē)間：實(shí)現(xiàn)智能制造

標(biāo)準(zhǔn)也是船舶智能制造不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)是“軟設(shè)施”，決定生產(chǎn)效率和技術(shù)水平。“但因船舶與海洋工程裝備產(chǎn)品種類(lèi)繁多，產(chǎn)品和工藝的復(fù)雜程度不同，制造周期不同，部件特點(diǎn)各異、生產(chǎn)批量不定，因此在實(shí)現(xiàn)高效、有序、均衡、柔性的生產(chǎn)上具有更大的難度。”趙川說(shuō)。由此可見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)化在實(shí)現(xiàn)船舶智能制造方面的重要性。

我國(guó)首條船舶工業(yè)智能無(wú)人生產(chǎn)線(xiàn)在中船重工武船集團(tuán)開(kāi)始試運(yùn)行

南京國(guó)際船舶設(shè)備配件有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)南京國(guó)際船配）也是從“船配制造”向“船配智造”邁進(jìn)的典型。對(duì)于未來(lái)船配企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，南京國(guó)際船配認(rèn)為圍繞產(chǎn)品數(shù)字化、工藝標(biāo)準(zhǔn)化、單據(jù)電子化、要素條碼化、生產(chǎn)自動(dòng)化、流程可視化、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化是船配企業(yè)的發(fā)展方向和目標(biāo)，嘗試對(duì)離散制造信息物理系統(tǒng)的組態(tài)應(yīng)用，創(chuàng)新地將業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)對(duì)接生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理“扁網(wǎng)化”、業(yè)務(wù)流程信息化、設(shè)計(jì)制造一體化、生產(chǎn)管控可視化，進(jìn)而提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少人為干預(yù)失誤因素。

“推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)向智能化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，將可以在一定程度上帶動(dòng)船舶制造行業(yè)智能化發(fā)展。”廣西玉柴機(jī)器股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)玉柴機(jī)器）董事局主席宴平說(shuō)，“已正式投入生產(chǎn)的玉柴機(jī)器大中型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體數(shù)字化鑄造車(chē)間是‘中國(guó)制造2025’首批新智能制造項(xiàng)目，專(zhuān)項(xiàng)通過(guò)數(shù)字化鑄造技術(shù)、中控系統(tǒng)等智能制造手段，實(shí)現(xiàn)了缸體產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化、鑄造工藝數(shù)字化，制造裝備智能化、過(guò)程管理數(shù)字化，鑄造工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)率達(dá)100%，制造過(guò)程數(shù)控率達(dá)91%。玉柴機(jī)器在傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)智能化改造上取得了新突破。”

大船集團(tuán)船舶分段制造數(shù)字化車(chē)間

6000T三維數(shù)控彎板機(jī)在江南造船成功使用

船配：過(guò)程智能化

提升三維結(jié)構(gòu)化工藝，同樣是船配企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的一個(gè)前提。

總而言之，船舶智能制造模式概念的基本內(nèi)涵，是要以模塊化設(shè)計(jì)建造為基礎(chǔ)，以數(shù)字化流水線(xiàn)為導(dǎo)向，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使造船工藝流程、物流、信息流一體化，實(shí)現(xiàn)無(wú)缺陷、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)。至于未來(lái)船舶建造行業(yè)的圖景，我們可以延伸展開(kāi)：即應(yīng)用智能技術(shù)，使智能機(jī)器和人一體化，實(shí)現(xiàn)決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)度、監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)、管理等人機(jī)高效交互，通過(guò)工況在線(xiàn)感知、智能決策與控制和裝備自律執(zhí)行等閉環(huán)過(guò)程，不斷提高完善裝備性能、增加自適應(yīng)能力，從而實(shí)現(xiàn)健康、安全、環(huán)保、人性的智能化總裝建造。

我國(guó)船舶工業(yè)在推進(jìn)智能制造過(guò)程中，以精益、數(shù)字、自動(dòng)、智能等技術(shù)應(yīng)用為主線(xiàn)，實(shí)施船舶“中間產(chǎn)品”的智能制造，勢(shì)必會(huì)全面推進(jìn)我國(guó)船舶設(shè)計(jì)制造、管理、維護(hù)等全流程的智能化。

“直觀(guān)理解，智能單元＜智能產(chǎn)線(xiàn)＜智能車(chē)間。”中國(guó)船舶重工集團(tuán)七一四研究所國(guó)際海事與標(biāo)準(zhǔn)化研究部主任助理、中船重工智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)專(zhuān)家趙川表示，“對(duì)于流程工業(yè)來(lái)講，智能車(chē)間就是通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)將流程工業(yè)離散化，理想的狀態(tài)是均為離散化生產(chǎn)，沒(méi)有嚴(yán)格意義上的產(chǎn)線(xiàn)。船舶行業(yè)作為離散型制造的典型行業(yè)代表，需以智能單元應(yīng)用為基礎(chǔ)，打通產(chǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)自主有序流動(dòng)，推動(dòng)車(chē)間級(jí)數(shù)據(jù)互通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)端到建造端模型傳遞和現(xiàn)場(chǎng)可視化應(yīng)用。”

陳弓認(rèn)為，通過(guò)對(duì)智能化生產(chǎn)線(xiàn)的持續(xù)研究與應(yīng)用，將智能裝備覆蓋到預(yù)處理、切割、焊接、裝配、打磨、涂裝等環(huán)節(jié)，有助于完成智能化技術(shù)和裝備在船體、管子、平面分段等數(shù)字化車(chē)間的全面布局。“而推進(jìn)智能車(chē)間建設(shè)，需要通過(guò)以下項(xiàng)目來(lái)實(shí)施。在車(chē)間智能管控方面，開(kāi)發(fā)與應(yīng)用制造執(zhí)行系統(tǒng)，其中包括內(nèi)業(yè)、組立、外業(yè)、涂裝、舾裝等幾個(gè)部分的作業(yè)計(jì)劃。同時(shí)注意生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集、中間產(chǎn)品的質(zhì)量追溯、物流實(shí)時(shí)管控、生產(chǎn)實(shí)績(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、人員/設(shè)備實(shí)時(shí)管控和安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)管控。在車(chē)間智能制造執(zhí)行方面，將圍繞著零件加工、部件裝焊、平面分段、管子加工等智能車(chē)間建設(shè)，在已建成的型鋼加工線(xiàn)、條材加工線(xiàn)、先行小組立線(xiàn)、小組立線(xiàn)、中一徑和中二徑管加工線(xiàn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)鋼板全面印字生產(chǎn)線(xiàn)、小組立定盤(pán)焊接機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)、大徑直管焊接機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)、大組立焊接機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)等。”

清華大學(xué)老校長(zhǎng)梅貽琦說(shuō)過(guò)，“大學(xué)之謂，非大樓也”。現(xiàn)在大學(xué)房子越蓋越豪華，但是教授越來(lái)越不像教授，學(xué)生越來(lái)越不像學(xué)生，大學(xué)精神不斷淪落，大學(xué)校園彌漫的學(xué)術(shù)不端氛圍，令人憂(yōu)慮。高校、科研機(jī)構(gòu)擔(dān)負(fù)著傳承文化、弘揚(yáng)正義的職責(zé)。如果為人師表者學(xué)術(shù)道德失守，不僅有辱學(xué)術(shù)尊嚴(yán)，還會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生、搞壞學(xué)術(shù)風(fēng)氣。韓愈說(shuō)，“師者，傳道、授業(yè)、解惑也”。教師除了教給學(xué)生學(xué)問(wèn)外，更有義務(wù)教給他們做人的道理、做學(xué)問(wèn)的道德。如果教師自身學(xué)術(shù)不端，即使道貌岸然給學(xué)生講學(xué)術(shù)道德，學(xué)生也聽(tīng)不進(jìn)去。

由表5可見(jiàn)，在土壤全氮養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)中，一級(jí)土壤面積所占比率非常小，僅為2.94%，全氮含量為2.675 g/kg；二級(jí)土壤面積占調(diào)查區(qū)面積的20.59%，全氮在1.514～1.968 g/kg；三級(jí)土壤面積占調(diào)查區(qū)面積的44.12%，全氮在1.033～1.50 g/kg；四級(jí)土壤面積占調(diào)查區(qū)面積的32.35%，全氮在0.818～0.991 g/kg。由此可知，本區(qū)土壤全氮多半處于中等至較豐富狀態(tài)。

但應(yīng)當(dāng)注意到的是，在智能制造融合了機(jī)器人、人工智能等眾多前沿科技之后，程序控制似乎變得更加簡(jiǎn)單，然而在設(shè)備增多的情況下，如何有效管理人機(jī)交互時(shí)的安全性，還需要重點(diǎn)關(guān)注。這也是我國(guó)造船企業(yè)智能化升級(jí)決策的重要依據(jù)。

保障：開(kāi)展重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制

《推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)計(jì)劃》）提到，要加快智能車(chē)間建設(shè)。那么，通過(guò)怎樣的方式強(qiáng)化智能制造單元、智能生產(chǎn)線(xiàn)、智能車(chē)間建設(shè)？未來(lái)的智能車(chē)間會(huì)是什么樣子？

平心而論，智能制造尚屬于新生事物，似乎還沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和模式可以借鑒。趙川表示：“在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面，ISO、IEC和ITU等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在通信技術(shù)、接口協(xié)議、系統(tǒng)集成、機(jī)器人、過(guò)程控制、人機(jī)交互等關(guān)鍵領(lǐng)域均制定了一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可為船舶智能制造提供參考。但在國(guó)內(nèi)行業(yè)層面，目前船舶行業(yè)智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)很少，僅涉及三維設(shè)計(jì)方面，如艦船CAD通用要求、艦船三維建模通用要求、艦船船體結(jié)構(gòu)建模和輸出要求等。這些存量標(biāo)準(zhǔn)僅是針對(duì)船舶三維設(shè)計(jì)共性要素的基本規(guī)定/通用要求，且均是基于原有設(shè)計(jì)平臺(tái)，不涉及不同廠(chǎng)所間或不同系統(tǒng)間的協(xié)同。”正如官方表述，我國(guó)制造業(yè)制造環(huán)節(jié)互聯(lián)互通等制約智能制造發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題仍沒(méi)有解決，跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的智能制造標(biāo)準(zhǔn)化需求日益迫切。

2018年10月30日北京水科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究研討會(huì)上，與會(huì)專(zhuān)家形成了一份《關(guān)于加強(qiáng)水基礎(chǔ)科學(xué)研究和學(xué)科發(fā)展的政策建議》初稿，提出加強(qiáng)對(duì)水基礎(chǔ)科學(xué)研究的重視、支持和宣傳，組建水科學(xué)研究中心，建立水科學(xué)人才培養(yǎng)體系和加強(qiáng)水科學(xué)的國(guó)際合作等具體任務(wù)。這也是國(guó)內(nèi)科學(xué)共同體對(duì)水科學(xué)的明確支持。

建立船舶智能制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是深入推進(jìn)智能制造的重要前提，沒(méi)有信息化和工業(yè)化的融合就顯得脆弱，難以推進(jìn)智能制造及大規(guī)模應(yīng)用推廣。目前，我國(guó)在船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域已陸續(xù)開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀梳理工作，針對(duì)急需領(lǐng)域，也完成了部分標(biāo)準(zhǔn)研制工作。

推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，充足的資金必不可少。只有具備充足的資金，才能更好地發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，加速農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的資金投入量少，這對(duì)于農(nóng)民來(lái)說(shuō)，確實(shí)是阻礙農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)推廣的一大難題。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較緩慢，資金實(shí)力弱，很難購(gòu)買(mǎi)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的設(shè)備。因此，需要政府減免一部分農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的設(shè)備資金，這樣才能緩解農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)設(shè)備的壓力，提高農(nóng)民推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的熱情，加快農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣速度。

針對(duì)下一步將繼續(xù)開(kāi)展的重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制工作，趙川總結(jié)道：“首先，是船舶總體廠(chǎng)所協(xié)同研制。目前，船舶總體廠(chǎng)所協(xié)同尚未形成覆蓋總體設(shè)計(jì)、總裝建造，以及基于協(xié)同配套的協(xié)同研制模式和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，急需在標(biāo)準(zhǔn)層面解決三維建模數(shù)據(jù)源不唯一的問(wèn)題，保證三維設(shè)計(jì)建模規(guī)范性。其次，是智能車(chē)間/智能船廠(chǎng)的互聯(lián)互通。由于船舶總裝建造單位車(chē)間設(shè)備數(shù)據(jù)接口有待統(tǒng)一，企業(yè)進(jìn)行整線(xiàn)集成周期長(zhǎng)、實(shí)施難度大，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)集成數(shù)據(jù)統(tǒng)一要求越來(lái)越迫切。標(biāo)準(zhǔn)層面需對(duì)智能車(chē)間設(shè)備、系統(tǒng)間數(shù)據(jù)互通和信息接口進(jìn)行統(tǒng)一，規(guī)范智能單元/智能車(chē)間/智能產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)據(jù)互通和集成要求。第三，是基于模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造。面向船舶廠(chǎng)所協(xié)同要求，需在標(biāo)準(zhǔn)層面統(tǒng)一設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段對(duì)三維設(shè)計(jì)的要求，有效指導(dǎo)建造施工，形成系列標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)品建造要求，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量和建造質(zhì)量。”