湯敏，李沨，曾力，華霖

（武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司，武漢 430084）

一、前言

船舶配套設(shè)備作為海洋工程及高技術(shù)船舶的重要組成部分，具有量大、面廣和高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，按大類分主要包括機(jī)電配套設(shè)備、船舶動(dòng)力系統(tǒng)和電氣自動(dòng)化系統(tǒng)等?！笆晃濉币詠恚托袠I(yè)開始加大自主產(chǎn)品的研發(fā)投入，行業(yè)得到了快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)體系不斷完善，重點(diǎn)船用設(shè)備及核心部件研制取得了突破，產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅提升，本土配套設(shè)備裝船能力不斷提高。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，船用設(shè)備仍存在產(chǎn)業(yè)鏈不完善、設(shè)計(jì)研發(fā)能力薄弱、高端配套幾乎被國(guó)外知名品牌壟斷、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品可靠性與國(guó)際一流品牌產(chǎn)品有很大差距、產(chǎn)品服務(wù)能力不足等問題，配套設(shè)備發(fā)展滯后問題已成為制約造船強(qiáng)國(guó)建設(shè)的主要瓶頸。

在當(dāng)前全球制造業(yè)格局面臨重大調(diào)整、我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境發(fā)生重大變化的背景下，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)業(yè)變革正在引發(fā)深遠(yuǎn)影響，以“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”為核心的海洋工程裝備及高技術(shù)船舶信息技術(shù)革命已成為國(guó)家造船業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要發(fā)展方向。船舶配套產(chǎn)業(yè)亟需通過設(shè)備智能化能力提升，打造有競(jìng)爭(zhēng)力的品牌產(chǎn)品，形成技術(shù)、品牌和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)優(yōu)勢(shì)，全面提升產(chǎn)業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)、核心制造、全球服務(wù)水平，推動(dòng)船舶配套產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)造船強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。

二、國(guó)外船舶配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來智能化發(fā)展趨勢(shì)

（一）國(guó)外船舶配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

從國(guó)際配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)看，以歐洲、日本、韓國(guó)為主的國(guó)外配套產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)能力等方面占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)。近年來，隨著世界船舶制造中心向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，日本、韓國(guó)、歐洲紛紛針對(duì)我國(guó)造船業(yè)的發(fā)展制定了相應(yīng)的船舶配套發(fā)展戰(zhàn)略，逐步由技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合資合作轉(zhuǎn)為在中國(guó)獨(dú)資建廠或向中國(guó)出口產(chǎn)品或抬高技術(shù)引進(jìn)門檻從而提高合資的控股比例，同時(shí)在售后服務(wù)環(huán)節(jié)不但為本國(guó)企業(yè)品牌產(chǎn)品也為其他企業(yè)品牌產(chǎn)品承擔(dān)全球服務(wù)業(yè)務(wù)，我國(guó)船舶配套業(yè)發(fā)展面臨著前所未有的技術(shù)來源緊縮的不利形勢(shì)[1]。

1.歐洲船舶配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

歐洲作為造船業(yè)的發(fā)源地，配套業(yè)起步早，歷史悠久，其歷經(jīng)了多次技術(shù)革命，形成了享譽(yù)全球的品牌，擁有著強(qiáng)大的品牌效應(yīng)。在數(shù)百年的研發(fā)歷程中，始終重視產(chǎn)品先進(jìn)性、可靠性和穩(wěn)定性，通過持續(xù)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品優(yōu)化，保持著配套設(shè)備的高附加值，長(zhǎng)期引領(lǐng)著先進(jìn)配套設(shè)備技術(shù)。同時(shí)，歐洲船舶配套企業(yè)依托自身強(qiáng)大的實(shí)力，形成了遍布全球的售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在世界范圍內(nèi)提供便利的維修和升級(jí)服務(wù)，致力提供產(chǎn)品全生命周期解決方案。此外，歐洲主要配套企業(yè)通過跨國(guó)集團(tuán)戰(zhàn)略合作、形成技術(shù)合力，爭(zhēng)奪著世界各國(guó)配套市場(chǎng)。

2.日本船舶配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

日本是船舶工業(yè)中的后起之秀，自20世紀(jì)50年代成為世界造船大國(guó)以來，以造船需求拉動(dòng)著配套業(yè)迅速發(fā)展，通過技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)合作、研發(fā)資金儲(chǔ)備等方式，促使船舶配套業(yè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模快速擴(kuò)張。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展期，日本建立了相輔相成的船舶配套業(yè)管理體系，政府、行業(yè)組織和企業(yè)有效分工，按不同專業(yè)分工形成集中優(yōu)勢(shì)，規(guī)避了企業(yè)間的不良競(jìng)爭(zhēng)，并通過加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，逐步建立了品種齊全、體系完整、規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)體系?，F(xiàn)今，日本以穩(wěn)定的供應(yīng)系統(tǒng)、高效精益的生產(chǎn)管理模式滿足著95%以上的本土配套裝船率[2]，并實(shí)現(xiàn)大量向國(guó)外出口，同時(shí)借鑒歐洲的經(jīng)驗(yàn)，在售后服務(wù)方面建立了完善的全球服務(wù)體系，并致力于使產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用與市場(chǎng)需求變化同步。

3.韓國(guó)船舶配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

自20 世紀(jì)80年代以來，韓國(guó)在政府引導(dǎo)下，積極推進(jìn)船用設(shè)備保護(hù)政策，通過限制船舶配套產(chǎn)品進(jìn)口、協(xié)調(diào)船廠配套、加強(qiáng)歐洲與日本技術(shù)合作引進(jìn)等方式，逐步建立比較完善的船舶配套體系，使得配套企業(yè)技術(shù)水平迅速居于先進(jìn)行列，本土化率達(dá)85%。同時(shí)，韓國(guó)鼓勵(lì)加強(qiáng)與國(guó)外著名公司的合作，致力提升產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力和在世界范圍的品牌影響力。

綜上，國(guó)外領(lǐng)先的船舶配套企業(yè)以其強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)能力、精益制造能力和全球化的售后服務(wù)能力，構(gòu)建了規(guī)模龐大、高質(zhì)量、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的產(chǎn)品體系，并通過高精企業(yè)間產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作，始終占據(jù)著高端配套行業(yè)市場(chǎng)，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

（二）國(guó)外船舶配套設(shè)備智能化發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)信息化、大數(shù)據(jù)分析、人工智能為代表的新一輪技術(shù)的高速發(fā)展正迅速、深刻地影響著所有產(chǎn)業(yè)，全球工業(yè)正朝著信息化、智能化的方向邁進(jìn)。對(duì)于船舶工業(yè)而言，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，船舶自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備以及通信導(dǎo)航等電氣系統(tǒng)也正朝著分布型、網(wǎng)絡(luò)型和智能型的方向發(fā)展[3]，在智能化配套設(shè)備支撐下的智能船舶發(fā)展成為大勢(shì)所趨。

近年來，國(guó)際海事組織（IMO）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）等國(guó)際機(jī)構(gòu)已將智能船舶列為重要議題。IMO 主推的“E-navigation”戰(zhàn)略也是以船舶智能化作為支撐，相關(guān)技術(shù)規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)日漸明晰，國(guó)際方面包括中國(guó)船級(jí)社已設(shè)定清晰的規(guī)范指南，并設(shè)立特定的智能船符號(hào)。世界主要造船國(guó)家正快速推進(jìn)船舶智能化進(jìn)程，競(jìng)相研制各類智能船舶及相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備。

現(xiàn)今，隨著自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)日趨成熟，船舶動(dòng)力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)信息化水平較高，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，如電力系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控和能效管理；動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)主機(jī)、推進(jìn)器等核心動(dòng)力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，部分船型可實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制。然而，船舶配套設(shè)備種類繁多，技術(shù)覆蓋面廣，技術(shù)水平差異大，因此配套設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度參差不齊，有些設(shè)備仍依賴人力操作，無自動(dòng)化能力；有的設(shè)備通過人工下達(dá)控制指令，初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化；有的設(shè)備具備一定的自主分析決策能力，具備智能化功能。可以說，中國(guó)與世界造船發(fā)達(dá)國(guó)家在船用機(jī)電設(shè)備智能化研究領(lǐng)域基本處于同一起跑線，誰先突破配套設(shè)備智能化關(guān)鍵技術(shù)，打造有競(jìng)爭(zhēng)力的智能化配套設(shè)備，誰就能搶占新局勢(shì)下的智能船舶配套市場(chǎng)。

在智能船舶新一輪技術(shù)革命的沖擊下，國(guó)際領(lǐng)先的船舶配套公司已經(jīng)著手與自動(dòng)化控制公司進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，力圖打造新一代智能船舶生態(tài)體系，成為向未來海事行業(yè)提供解決方案的重要戰(zhàn)略供應(yīng)商，爭(zhēng)奪智能船舶配套市場(chǎng)。例如，2018年7 月，羅爾斯羅伊斯公司（Rolls-Royce）將旗下的商用船舶業(yè)務(wù)向康士伯集團(tuán)出售，包括船用配套（推進(jìn)系統(tǒng)、甲板機(jī)械、自動(dòng)控制系統(tǒng)等）、船舶遠(yuǎn)程健康管理系統(tǒng)船舶設(shè)計(jì)和售后服務(wù)業(yè)務(wù)，此次合并意味著智能船舶領(lǐng)域新巨頭的誕生。

三、國(guó)內(nèi)配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及智能化發(fā)展需求

（一）國(guó)內(nèi)船舶配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

近年來，我國(guó)造船業(yè)發(fā)展迅速，已多年位居世界第三，且世界十大頂級(jí)船企中國(guó)占兩席，中國(guó)船舶總裝建造的世界影響力越來越大。然而，國(guó)內(nèi)船舶配套企業(yè)在世界知名船舶配套企業(yè)排名中卻名落孫山，船舶配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率為30%～40%，甚至某型高技術(shù)船舶自主配套率不足5% [4]，制約著我國(guó)造船工業(yè)的高速發(fā)展。

1.核心配套體系不健全，戰(zhàn)略引領(lǐng)不足

從產(chǎn)品分布特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)鏈布局來看，我國(guó)船舶配套業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品包括甲板機(jī)械部分產(chǎn)品、艙室機(jī)械少部分產(chǎn)品、動(dòng)力裝置產(chǎn)品和大部分舾裝件，在自動(dòng)化系統(tǒng)（動(dòng)力定位）、船舶艙蓋等高技術(shù)產(chǎn)品方面被國(guó)外少數(shù)品牌壟斷，甲板機(jī)械的高壓泵、高精度液壓伺服控制閥等核心元件還依賴進(jìn)口。同時(shí)，國(guó)內(nèi)配套企業(yè)呈現(xiàn)規(guī)模小、數(shù)量多、配套產(chǎn)業(yè)集成度不高、規(guī)模效應(yīng)不明顯等問題，例如中國(guó)共有11 家船用低速機(jī)制造企業(yè)，產(chǎn)品處于同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)格局，企業(yè)在高壓競(jìng)爭(zhēng)下一直為生存和規(guī)模焦慮，缺乏一以貫之的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和持之以恒的做專做精精神，盲目的低水平的競(jìng)爭(zhēng)狀況驗(yàn)證，企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。

2.研發(fā)投入不足，技術(shù)積累不夠

受制于行業(yè)前景及企業(yè)效益等多方原因，我國(guó)船舶配套產(chǎn)品體系和技術(shù)體系還不夠完備，創(chuàng)新模式仍屬追隨型，對(duì)新技術(shù)的研發(fā)投入不夠，海洋工程裝備和高技術(shù)船舶配套設(shè)備占比明顯低于日本和韓國(guó)，特別是在深水裝備方面差距更為明顯。同時(shí)，在產(chǎn)品交付后的跟蹤機(jī)制也不健全，新產(chǎn)品研發(fā)和傳統(tǒng)產(chǎn)品迭代升級(jí)周期長(zhǎng)，面向研發(fā)知識(shí)的積累機(jī)制不健全，且技術(shù)團(tuán)隊(duì)不穩(wěn)定，缺乏有力的持續(xù)發(fā)展動(dòng)力。

3.工程整體解決能力不足，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)

國(guó)內(nèi)船舶配套企業(yè)注重產(chǎn)品研發(fā)而不太關(guān)注制造、安裝、應(yīng)用、維護(hù)等工程技術(shù)研究，專業(yè)化制造能力和精細(xì)化管理水平與國(guó)外行業(yè)差距明顯。例如，在配套設(shè)備研制過程中基本不具備產(chǎn)品質(zhì)量追溯能力，一旦出現(xiàn)因裝配導(dǎo)致的質(zhì)量問題，后續(xù)對(duì)設(shè)備的維修成本極高，影響企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品不良品率等一系列指標(biāo)，難以建立產(chǎn)品的品牌效應(yīng)。

4.產(chǎn)品服務(wù)能力不足，運(yùn)維成本高

國(guó)內(nèi)企業(yè)服務(wù)意識(shí)薄弱，全球服務(wù)網(wǎng)絡(luò)不健全，服務(wù)對(duì)產(chǎn)業(yè)的回饋不夠。此外，國(guó)內(nèi)船舶配套產(chǎn)品在故障診斷、監(jiān)測(cè)與服務(wù)保障技術(shù)方面，相關(guān)的技術(shù)研究和應(yīng)用成果比較單薄，整體應(yīng)用的基礎(chǔ)環(huán)境非常欠缺。機(jī)電設(shè)備隨船運(yùn)行，離岸基本無法維修，維修只能進(jìn)塢進(jìn)行，導(dǎo)致時(shí)間損失及成本損失巨大，在這樣的維保過程中，配套設(shè)備故障的修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、售后效率低等問題就無法避免。

（二）國(guó)內(nèi)船舶配套設(shè)備智能化發(fā)展需求

對(duì)標(biāo)國(guó)外船舶配套產(chǎn)業(yè)致力提升智能化產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)能力、精益制造能力和全球化的售后服務(wù)能力的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合我國(guó)配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)船舶配套亟需通過智能化技術(shù)應(yīng)用，解決產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)積累問題，保障產(chǎn)品一次交付成功、產(chǎn)品可靠性高；解決產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力不足問題，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本、制造周期，提高維護(hù)效率；滿足新規(guī)范要求下綠色、安全、環(huán)保的需求；減輕國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力瓶頸，減少設(shè)備制造人員和人工成本；降低設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本壓力，研制少人化、低能耗、高效率的設(shè)備；滿足新形勢(shì)下高端、個(gè)性化的需求，提供設(shè)備集成、安裝交付和運(yùn)維保障服務(wù)整體解決方案，最終提升產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)船舶配套產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)造船強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。

四、配套設(shè)備智能化發(fā)展對(duì)策及展望

（一）總體思路

按照《中國(guó)制造2025》對(duì)海洋工程與高技術(shù)船舶在2025年實(shí)現(xiàn)船舶工業(yè)制造強(qiáng)國(guó)的要求，圍繞高技術(shù)船舶和海洋工程裝備技術(shù)規(guī)范和行業(yè)發(fā)展需要，面向船舶設(shè)備行業(yè)需求和特點(diǎn)，以全面數(shù)字化、核心智能化為抓手，以補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)短板、推動(dòng)設(shè)備智能化升級(jí)為總體目標(biāo)，整體規(guī)劃、分步實(shí)施，打造有競(jìng)爭(zhēng)力的品牌產(chǎn)品，形成技術(shù)、品牌和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)優(yōu)勢(shì)，全面提升產(chǎn)業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)、核心制造以及全球服務(wù)水平。

（二）實(shí)施路徑

圍繞船舶配套設(shè)備自主設(shè)計(jì)、集成配套、核心制造和全生命周期服務(wù)的需要，以突破智能化關(guān)鍵技術(shù)、打造智能化制造和智能化產(chǎn)品為主線，整合產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)資源，分步實(shí)施，逐步提升產(chǎn)品的研發(fā)能力、制造能力、服務(wù)能力的智能化水平，借鑒亞琛工業(yè)大學(xué)對(duì)工業(yè)4.0 發(fā)展路徑的研究成果，實(shí)施路徑如圖1 所示。率先實(shí)現(xiàn)船舶配套的數(shù)字化，在產(chǎn)品研制過程中建立集成互聯(lián)的信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品遠(yuǎn)程監(jiān)控；在數(shù)字化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)船舶配套網(wǎng)絡(luò)化，建立透明化、可視化和基于數(shù)據(jù)決策產(chǎn)品制造和管理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品遠(yuǎn)程操控、數(shù)據(jù)輔助決策和優(yōu)化；在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)船舶配套智能化，實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和自適應(yīng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備無人操作、自適應(yīng)控制和自主維護(hù)。

圖1 船舶配套設(shè)備智能化實(shí)施路徑

（三）頂層架構(gòu)

針對(duì)船舶配套設(shè)備的離散制造產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，建立“1 個(gè)集成環(huán)境+3 個(gè)重點(diǎn)方向”的數(shù)字工廠頂層架構(gòu)，如圖2 所示。“1 個(gè)集成環(huán)境”指圍繞企業(yè)核心管理和決策建立智能化集成環(huán)境、數(shù)據(jù)體系和基礎(chǔ)環(huán)境，“3 個(gè)重點(diǎn)方向”指面向產(chǎn)品研發(fā)、制造和服務(wù)過程，建立智能化虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境、智能化精益生產(chǎn)環(huán)境和智能化產(chǎn)品數(shù)字孿生環(huán)境，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期過程產(chǎn)業(yè)基石，并基于藍(lán)圖逐步實(shí)現(xiàn)。

（四）發(fā)展建議

按照制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略部署，圍繞自主設(shè)計(jì)、集成配套、核心制造和全生命周期服務(wù)需要，聚焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略定位，通過先進(jìn)的智能制造技術(shù)，大幅提升產(chǎn)業(yè)能力，加快推進(jìn)我國(guó)船舶配套高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程，具體發(fā)展建議如下：

1.項(xiàng)目牽引，示范引領(lǐng)

以國(guó)家科研計(jì)劃為強(qiáng)力牽引，圍繞項(xiàng)目實(shí)施、監(jiān)控、評(píng)價(jià)與改進(jìn)全過程，強(qiáng)化科研項(xiàng)目的示范性和帶動(dòng)性，強(qiáng)化項(xiàng)目對(duì)產(chǎn)業(yè)的示范引領(lǐng)作用，不能唯項(xiàng)目論。

2.需求第一，架構(gòu)第一

開展需求研究，以需求為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域融合（船船、船港、船岸等）、多設(shè)備融合，提供整體解決方案，提升協(xié)同效率。同時(shí)建立合理科學(xué)的產(chǎn)品架構(gòu)（產(chǎn)品平臺(tái)化、功能模塊化、系統(tǒng)集成化），基于去中心化的思路，才能更靈活地適應(yīng)市場(chǎng)需要。

3.開放合作，跨界融合

鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)外開放，在跨界融合模式下推進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新、品牌合作和市場(chǎng)營(yíng)銷合作，借助開放合作的力量，獲取更多的資源，形成更大的優(yōu)勢(shì)。在新需求的驅(qū)動(dòng)下，以新科技和新平臺(tái)為依托，將現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和要素資源，經(jīng)過相互滲透、融合或裂變，整合利用到一起，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的延伸或突破。

圖2 船舶配套設(shè)備智能化頂層架構(gòu)