現代船舶設計與制造智能化研究與探索

洪敏

摘 要：目前，我國在船舶智能制造方面的推進力度較大，也取得了很大突破，各船廠也在努力打造船舶制造智能化生產線。在船舶設計過程中，對智能化生產所需要的數據已不斷擴充并完善，但是對于設計的各個環節，關于智能化方面的探索仍亟待提高。這需要各個船企找到自身的作業規律，化繁為簡，加大智能作業手段和工具的二次開發或引入力度，在將設計人員從繁復的工作中逐漸解放出來的同時，進一步提高設計質量。我國在船舶智能設計方面尚處于較初級階段，需要不斷發展和挖掘可以實施的努力方向。

關鍵詞：現代船舶;設計;制造;智能化

0 前言

智能船舶已發展成全球各大船舶制造企業布局的重點領域，意在加強船舶設計與制造的效率及質量。近幾年，中國、日本以及韓國等國家在船舶制造智能化、數字化方面都開展了大量工作，將船舶智能制造作為發展重心。因此，對船舶智能制造技術的應用及其發展趨勢進行研究有非常重要的意義。

1 船舶設計與制作的智能化研究現狀以及面臨問題分析

盡管我國造船產能超過 6 000 萬載重噸，但產能利用率卻不足 60%;產能過剩導致船舶企業長期處于“接單難、交船難、盈利難”的困難局面，產業虧損面不斷擴大。現代船舶制造企業越來越多，社會對于行業制造的要求也越來越高，整個船舶制造市場形勢越來越嚴峻。

船舶智能化設計和制造過程中面臨眾多的硬件問題或技術問題，具體體現在 2 個方面。一方面，航海相關衛星的帶寬不足，受限于技術或資金能力無法實現高水平的船舶智能化網絡覆蓋，船舶相關技術研發也需要通過不斷設置相應的船舶系統并對設備不斷升級，確保滿足全方位、全時間段的船舶物聯網服務。另一方面，船舶的無人駕駛需要依靠精確的數據支撐和大量的運行資源，當前的計算機軟硬件處理能力無法滿足各方面的需求，這要求船舶技術開發人員針對船舶智能化系統不斷優化算法，提升其數據處理能力，更好地實現無人駕駛的需求。

在船舶制造技術信息化、智能化背景下，船舶行業既往的粗放型設計、制造形式有著翻天覆地的變化。在船舶制造企業內，MES、ERP 等信息化工具、工業機器人、新型傳感器以及智能控制系統等都有著廣泛的應用;然而，在信息集成、各制造工序間相互聯通等層面相較于全球頂尖的船舶制造方式依然有較為明顯的差距。整體而言，當前國內船舶制造技術智能化程度相對較低，“信息孤島”問題依然存在，綜合集成、協同及創新能力還沒有達到相應的高度。

智能化船舶設計制造可以幫助船舶實現更強的問題追溯性能，對船舶建造的全過程實現全面的記錄分析，便于后期問題取證或運行中對船舶狀態實時檢測。依靠智能化技術制造的船舶其服務性能也更加優越，通過智能信息服務系統將船舶運營服務控制得更加精細，滿足更加多變的市場需求[2]。

2 現代船舶設計與制造智能化轉型的有效策略

2.1 建立船舶運行參數數據庫系統

船舶設計制造中應用的數據集成技術和虛擬現實技術可以更好地提升船舶的智能化水平。利用大數據智能造船。現在互聯網技術快速發展，各種有效的技術方法都能夠在互聯網中進行查詢，還能夠利用互聯網進行控制，實現智能化制造和生產。更好地利用大數據智能造船來取代傳統的人工制造，有效地提升船舶制造的空間和效率，這樣能夠促進我國船舶制造進入世界前列，更好地進入中國制造新時代。大數據智能造船能夠有效地節約各種資源，實現資源的高效整合，將這種有效的資源充分的利用到現代造船當中，實現這些資源的價值和意義。在船舶制造過程中會涉及到各種各樣的數據交易等信息和工作，如果全部依靠人力來完成，會花費很多時間。并且人力在工作的過程中，可能會發生一些意外狀況，造成船舶制造的誤差和損失。利用信息化集成技術，可以實現精準化的控制與操作，防止各種誤差的出現。并且利用信息集成技術進行智能化造船的速度非常快，可以在短時間內完成大量的工作。

某種意義層面而言，智能制造技術實際上是制造技術和人工智能的相互結合，當前社會上的智能制造是傳統人工智能在制造領域中的深入運用，從人工智能的簡單運用向系統化運用轉變，打造智能化工廠，進而實現智能制造的目標。

2.2 推進新措施、新方案。要想有效實現船舶制造和設計的智能化轉型，就要推進新的措施和方案

目前我國船舶工業大多都采用試點方式，先對骨干企業進行一定的培養，然后不斷地積累相關經驗推廣到整個行業。雖然骨干企業已經提供了經驗和案例，但仍然有許多特殊情況，還需要其他企業不斷的配合。重要的是需要國家能夠出臺相關政策和法規，相關造船企業、科研院所以及供應商等也要加強聯合，更好地配合國家的相關行動。依據國家出臺的政策引導，進行智能化制造和設計。并且要落實到具體的執行，制定有效的實施方案，形成智能制造上下游產業鏈的聯合體。

2.3 采用有效的三維軟件

在現代船舶設計與制造當中，都采用智能的三維軟件來開展相關的設計工作。這樣能夠在設計過程中更好地進行立體化觀察，有助于更好地發現設計當中的不足，更好地擺脫了傳統平面設計的束縛。三維軟件能夠直觀的對設計圖進行觀察，更加清晰地展現出創作者的整個思路。如果發現有錯誤的地方還能夠及時進行改正。現代造船形成了許多集成系統，能夠有效地實現船舶的建造、生產、設計一體化，這更好地推進了船舶的生產與制造，還能夠保證各個環節之間的銜接。還能夠有效地利用三維數字建模技術，建立各種有效的船舶系統模型，通過模型來進行零件的模擬安裝。對前期可能會發生的各種狀況進行有效的預估，然后按照建模的過程和建造方法，開展相關零部件的安裝和生產，盡可能的保證船舶生產和制造的質量。

2.4 解決信息融合問題

船舶的智能化設計與制造過程中需要做好對于船舶各類信息數據的整合處理，避免出現數據信息隨意處理影響其使用價值的問題。例如：在應用 IBS 系統對船舶運行狀態、周邊環境監測、船舶控制等眾多數據信息整合處理的過程中，如果不能結合船舶自身狀態對各類參數進行高質量的分析，將會出現眾多遺漏，影響船舶運行的穩定性。在進行船舶航線規劃時，如果對于環境特性分析及船舶狀態檢測的數據不能有效結合，將會導致所提供的數據并非最優化的結果，造成更多的資源浪費。

2.5 建立行業技術數據庫

該數據庫包括船舶與航運相關論文、專利、技術動態、主流船廠及科研院所動態等，可用于全面評估技術發展趨勢，以便在高技術船舶開發方面超前布局，獲得發展先機。由于不同的實體在建立數據庫時需要記錄的信息不同，初期建立的數據庫難以滿足所有需求，需在使用過程中不斷完善。通過在船舶設計過程中不斷積累數據，船東和配套廠家的信息將不斷豐富，最大程度地兼容不同的船東和配套廠家。

3 結束語

智船舶設計月制造智能化船舶系統的眾多特點體現了其優勢條件。首先，智能化船舶具有較高的系統性，通過智能化技術可以將原本獨立的各船舶單元設備聚合起來，形成一個由中央集控的船舶岸基一體化智能系統，為船舶航行、經驗、設計及制造等眾多方面提供更優質的支撐和服務。

參考文獻：

[1]嚴新平.智能船舶的研究現狀與發展趨勢[J].交通與港航，2016（1）：25-28.

[2]李凱，錢浩，龔夢瑤，等.基于數字孿生技術的數字化艦船及其應用探索[J].船舶，2018（6）：101-108.

[3]張永僑.船舶能效指數的優化[J].船舶，2018（增1）：

87-91.