本刊記者 胥苗苗

在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能制造已日益成為世界船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向的當(dāng)下,該大型航標(biāo)船的下水標(biāo)志著中國(guó)在數(shù)字化造船方向上正不斷取得新突破。

日前，中船集團(tuán)所屬的江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司為交通運(yùn)輸部東海航海保障中心建造的大型航標(biāo)船下水。該船是全球首艘采用三維體驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全船大規(guī)模三維設(shè)計(jì)交付物(三維“圖紙”)建造的大型鋼質(zhì)船舶。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能制造已日益成為世界船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向的當(dāng)下，該大型航標(biāo)船的下水標(biāo)志著中國(guó)在數(shù)字化造船方向上正不斷取得新突破。

全球首艘

2019年3月22日， 總 長(zhǎng)73.34米，型寬14.00米，型深6.20米，最大排水量2300噸，入級(jí)中國(guó)船級(jí)社(CCS)的大型航標(biāo)船正式下水，該船是中船集團(tuán)所屬江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司為交通運(yùn)輸部東海航海保障中心建造的大型航標(biāo)船。

這艘大型航標(biāo)船由中船集團(tuán)第七〇八研究所設(shè)計(jì)，滿足中國(guó)遠(yuǎn)海航區(qū)要求，能夠在輕度冰況區(qū)域正常航行，設(shè)雙主機(jī)、雙可調(diào)槳主推進(jìn)系統(tǒng)、艏部側(cè)推器和動(dòng)力定位系統(tǒng)，主要用于對(duì)東海海區(qū)各港口航道的燈浮標(biāo)和助航設(shè)施進(jìn)行布設(shè)、撤除、檢查和維護(hù)工作，并能兼顧海上防污染和無線電導(dǎo)航信號(hào)監(jiān)測(cè)等任務(wù)。

值得一提的是，這是世界首艘全專業(yè)、全要素使用CATIA軟件設(shè)計(jì)建造、實(shí)現(xiàn)全船大規(guī)模三維設(shè)計(jì)交付物工程應(yīng)用的新一代大型航標(biāo)船。2015年底，江南造船正式引進(jìn)三維體驗(yàn)平臺(tái)和CATIA設(shè)計(jì)軟件。此前，雖然該軟件平臺(tái)在其他行業(yè)有成熟的案例，也有國(guó)外造船廠將其應(yīng)用在船舶建造的部分環(huán)節(jié)，但江南造船的這艘大型航標(biāo)船首次實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、全流程、全專業(yè)、全要素、全三維交付。該大型航標(biāo)船是江南造船實(shí)施“創(chuàng)新引領(lǐng)”和“轉(zhuǎn)型升級(jí)”的重要平臺(tái)?；凇皢我粩?shù)字模型”核心理念，在設(shè)計(jì)上，江南造船運(yùn)用三維體驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)和VR建造模擬，提前進(jìn)行空間可達(dá)性、設(shè)備可操作性和可維護(hù)性評(píng)估，從源頭上提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、增強(qiáng)用戶體驗(yàn)；在建造上，江南造船按建造階段創(chuàng)造性地提出了三維交付物的方案，即通過智能生產(chǎn)終端以三維模型直接指導(dǎo)生產(chǎn)建造與管理，無紙化建造的新模式逐漸成形。

隨著新一代信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，世界主要造船國(guó)家紛紛加快智能制造步伐。作為國(guó)家戰(zhàn)略性裝備制造業(yè)的代表，我國(guó)船舶工業(yè)已形成了較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化造船技術(shù)的運(yùn)用將大幅提升技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、促進(jìn)我國(guó)船舶工業(yè)又好又快發(fā)展。

2019年伊始，隨著《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《轉(zhuǎn)型行動(dòng)計(jì)劃》)和《智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2019—2021年)》(以下簡(jiǎn)稱《發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》)的相繼印發(fā)，為我國(guó)船舶工業(yè)發(fā)展指明了清晰的路線，“船舶智能化+船廠數(shù)字化”已經(jīng)成為我國(guó)造船業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然方向。

“推行現(xiàn)代造船模式，最重要的基礎(chǔ)就是數(shù)字化。”業(yè)內(nèi)專家常說的“傻瓜造船”指的是讓一線工人的操作盡量轉(zhuǎn)為“傻瓜式”的簡(jiǎn)單勞動(dòng)，而在分解過程中依靠強(qiáng)大的數(shù)字化手段和三維設(shè)計(jì)能力實(shí)現(xiàn)高度智能。推進(jìn)數(shù)字造船是我國(guó)造船企業(yè)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要選擇。此次中船集團(tuán)所屬江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司建造的大型航標(biāo)船可以說是開啟了我國(guó)數(shù)字化造船和智能制造的新局面。

三維設(shè)計(jì)平臺(tái)提速增效

這是世界首艘使用CATIA軟件設(shè)計(jì)建造、實(shí)現(xiàn)全船大規(guī)模三維設(shè)計(jì)交付物工程應(yīng)用的新一代大型航標(biāo)船。據(jù)江南造船該艘大型航標(biāo)船的總建造師周學(xué)坤介紹，原來CATIA軟件主要應(yīng)用在航空、汽車制造等領(lǐng)域，2015年底，江南造船正式引進(jìn)三維體驗(yàn)平臺(tái)，此次江南造船的這艘大型航標(biāo)船首次實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、全流程、全專業(yè)、全要素、全三維交付，不僅是國(guó)內(nèi)首例，也可以算是全球首例。

與又厚又大、艱澀難懂的二維圖紙相比，三維設(shè)計(jì)交付物僅需使用一臺(tái)IPad、筆記本電腦或固定終端就能提供包含零件編號(hào)、安裝部位、材料、工藝、工序等所有生產(chǎn)需要的信息，而且識(shí)圖時(shí)立體直觀，大幅縮減了圖紙流轉(zhuǎn)、識(shí)別、分析及核對(duì)的時(shí)間；更清晰的三維視角和視圖能更高效準(zhǔn)確地輔助、指導(dǎo)工人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。周學(xué)坤介紹，全方位實(shí)現(xiàn)三維體驗(yàn)平臺(tái)和三維設(shè)計(jì)交付物出圖亮點(diǎn)多多。

三維圖紙的差錯(cuò)率大幅降低。二維圖紙時(shí)代是每人拿一份圖紙，各自做各自部分的，容易產(chǎn)生較高的差錯(cuò)率。三維圖紙時(shí)代則是參建人員都看一份圖紙，就一個(gè)模型，都以這個(gè)圖紙為標(biāo)準(zhǔn)，所以差錯(cuò)率就會(huì)低很多。從處在制造鏈上游的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始采用作為單一數(shù)據(jù)源的三維模型，也減少了建造流程中各工種人工核對(duì)、傳遞數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的誤差，就像人們購買小語種書籍的譯本時(shí)，傾向于購買從原文直譯過來的版本，而非從原著的英譯版“二傳”過來的一樣。同時(shí)，單一數(shù)據(jù)源減少了出錯(cuò)的概率，防止信息在一道道傳遞中出現(xiàn)疏漏和失誤。再加上三維交付物電子檔圖紙可以只顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)，隱藏其他數(shù)據(jù)，周學(xué)坤解釋道，比如如果只需要看A管的數(shù)據(jù)，那么就可以把B管和不相干專業(yè)的數(shù)據(jù)隱藏起來，也就是說只看需要的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，把不需要的數(shù)據(jù)暫時(shí)隱藏。這樣一來又能減少差錯(cuò)率。差錯(cuò)率最直觀的一個(gè)體現(xiàn)就是施工更改單顯著減少，目前該船五大專業(yè)累計(jì)改單量不超過500份，在結(jié)構(gòu)制造、預(yù)舾裝、船臺(tái)搭載舾裝階段的差錯(cuò)率也大幅降低，綜合考慮到該型船總物量較少的因素，其改單量約為同類型船舶的40%，這就相當(dāng)于整個(gè)同量級(jí)的同等級(jí)的船舶差錯(cuò)率降低了60%以上。

同改單量大幅減少相伴而來的，是工程進(jìn)度的顯著提升，效率大幅提高?；谌S體驗(yàn)平臺(tái)的新解決方案、新模式大大縮短了施工周期，主船體結(jié)構(gòu)實(shí)際搭載時(shí)間僅花費(fèi)了31天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于之前預(yù)留的2個(gè)月搭載周期。據(jù)周學(xué)坤介紹，建造該艘大型航標(biāo)船江南造船還運(yùn)用了GS數(shù)字化造船集成系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)正好結(jié)了CATIA軟件一起應(yīng)用，體現(xiàn)出來的優(yōu)勢(shì)很明顯。整艘船的所有的管理流程全在這個(gè)系統(tǒng)上面推進(jìn)。從最初的生產(chǎn)設(shè)計(jì)出圖、物資采購訂貨招標(biāo)、審價(jià)、合同法務(wù)、財(cái)務(wù)等；生產(chǎn)建造過程中的計(jì)劃管理、工時(shí)管理、質(zhì)量管控等全部實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)上流通，實(shí)現(xiàn)了電子化審批，原來僅僅走完訂貨流程的周期可能就需要1到2個(gè)星期，現(xiàn)在最快只需要兩天就能全部走完。與此同時(shí)，整個(gè)過程通過無紙化還能隨時(shí)把握每個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管控。原來都是將施工圖紙、工藝文件和計(jì)劃書等打印出來，發(fā)放到各個(gè)部門，各個(gè)節(jié)點(diǎn)流通起來很慢，同時(shí)監(jiān)控也不方便，現(xiàn)在通過這套系統(tǒng)我們隨時(shí)能夠監(jiān)控到工程全要素進(jìn)展的情況，及時(shí)找準(zhǔn)問題所在的節(jié)點(diǎn)，從而真正地?zé)o紙化、數(shù)字化過程管控。

在施工方面，使用三維交付物圖紙識(shí)圖更直觀，一目了然。在建造船舶的過程中，以前的工人施工拿著圖紙需要花兩到三個(gè)小時(shí)去思考和想象，現(xiàn)在拿著iPad和筆記本電腦點(diǎn)開電子檔圖紙轉(zhuǎn)一下角度，就會(huì)很直觀立體的呈現(xiàn)。周學(xué)坤進(jìn)一步解釋道，比如，使用二維圖紙時(shí)，一根管子，不論這根管子多粗多細(xì)，在二維圖紙上表示都是一根線條?，F(xiàn)在使用三維圖紙后，這些管子就是一根根實(shí)實(shí)在在的管子了，設(shè)備和閥件也是直觀的三維模型，一目了然。江南造船還用該船的三維模型配合VR技術(shù)，建立了該船的模擬體驗(yàn)系統(tǒng)，操作者將感受船員在該船上如何行走、操作、維護(hù)?！按_(tái)還在施工，看不出完工后的效果，通過這套視覺模型，無論是船東還是船員，都可以對(duì)本船有直觀的了解，也便于培訓(xùn)船內(nèi)設(shè)施的操作。

除此以外，使用三維圖紙還可以大大降低成本?！澳阒涝煲凰掖赡苄枰豢ㄜ嚨膱D紙嗎？”周學(xué)坤表示，“這次在這艘航標(biāo)船上試水‘全過程無紙化造船’，一張紙質(zhì)圖紙都沒有下發(fā)，從設(shè)計(jì)出圖、物資采購、生產(chǎn)建造、工程管理到質(zhì)量檢驗(yàn)都是電子文檔數(shù)字化的?！贝舜谓ㄔ斓倪@艘船只是全面應(yīng)用無紙化造船的一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，下一步，我們還有一艘86000立方米的LNG船也將繼續(xù)采用這種方式。但是這艘船的難度系數(shù)、物量以及一些關(guān)鍵區(qū)域、零件與航標(biāo)船都不一樣，再加上LNG船技術(shù)含量更高，因此，在全過程實(shí)現(xiàn)三維交付物和無紙化的過程中對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)、施工、控制等各方面的要求會(huì)更高。

CCS為數(shù)字化造船提供強(qiáng)力支撐

江南造船（集團(tuán)）有限公司為交通運(yùn)輸部中國(guó)海事局東海航海保障中心建造的大型航標(biāo)船由CCS上海分社執(zhí)行船舶檢驗(yàn)?？梢哉f，船廠對(duì)該項(xiàng)目采用三維數(shù)字生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)應(yīng)用于船舶生產(chǎn)建造全過程的業(yè)務(wù)模式對(duì)CCS現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目組也帶來新的服務(wù)要求的挑戰(zhàn)。

最直接的是以往紙質(zhì)化的生產(chǎn)施工圖紙由船廠提供的儲(chǔ)存在智能終端產(chǎn)品Ipad三維數(shù)字圖紙代替相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙零件編號(hào)、安裝部位、材料、工藝、工序等生產(chǎn)所需的信息，船廠采用的這種生產(chǎn)設(shè)計(jì)管理模式是一種全面創(chuàng)新，且是第一次全面應(yīng)用，系統(tǒng)本身還存在些須完善的地方，CCS現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目組為了配合船廠這種全新生產(chǎn)管理模式在檢驗(yàn)過程中的使用，在該項(xiàng)目開工前，兩次組織船廠及船東召開三維數(shù)字化在船廠建造檢驗(yàn)過程中應(yīng)用的溝通協(xié)調(diào)會(huì)，明確了相關(guān)的檢驗(yàn)質(zhì)量控制點(diǎn)及注意事項(xiàng)，確保批準(zhǔn)的審圖意見全面、實(shí)時(shí)及有效地覆蓋到三維數(shù)字圖紙中。

在檢驗(yàn)過程中，CCS現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目組積極消化二維審批圖紙的審圖意見要求，對(duì)船廠三維數(shù)字生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行仔細(xì)復(fù)核，以確保審批意見全面、及時(shí)地落實(shí)在三維立體生產(chǎn)施工圖紙中；克服了船廠第一次使用該三維交付物數(shù)字化圖紙，局部尚需完善的情況，充分運(yùn)用報(bào)驗(yàn)項(xiàng)目事前充分準(zhǔn)備，事中仔細(xì)檢查，事后及時(shí)通知反饋跟蹤的質(zhì)量控制要求，使船廠在使用數(shù)字化圖紙帶來的直觀、便捷的同時(shí)又確保CCS規(guī)范及審批圖紙的要求在船舶建造過程中能得到全面落實(shí)。

該船在結(jié)構(gòu)制造和搭載過程中，船體結(jié)構(gòu)板材使用較多薄板，在檢驗(yàn)過程中，CCS現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目組在薄板焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)存在鋼板變形的情況，檢驗(yàn)項(xiàng)目組及時(shí)與船廠設(shè)計(jì)部門及研究院一道分析問題產(chǎn)生原因，確定整改的方案，使得局部區(qū)域采取加強(qiáng)的措施圖紙及時(shí)報(bào)審圖中心獲得批準(zhǔn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除船舶建造過程中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全隱患；在該船船臺(tái)建造過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)軸舵系拉線照光報(bào)驗(yàn)階段，由于船尾軸管整體由設(shè)備廠家精加工好后，到船廠進(jìn)行精度定位裝配后環(huán)氧澆注安裝，對(duì)軸系拉線照光的精度要求很高。CCS現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目組在分析了解了現(xiàn)場(chǎng)碰到實(shí)際問題情況后，及時(shí)召集船廠技術(shù)人員及船東監(jiān)理，短時(shí)間內(nèi)確定了檢驗(yàn)過程中對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)位置測(cè)量的變通的檢驗(yàn)測(cè)量方法，確保一次重大關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目能在滿足規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下順利實(shí)施檢驗(yàn)通過。

在該項(xiàng)目的整個(gè)建造過程中，CCS現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目組精心組織策劃，積極與船東、廠方溝通及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問題，在保證船舶的建造滿足規(guī)范及批準(zhǔn)圖紙的要求同時(shí)減少了不必要的修改返工，縮短了工期，保證船舶下水按計(jì)劃進(jìn)行。CCS現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目組自始至終為客戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，得到了船東監(jiān)造組和船廠的一致好評(píng)。

正如周學(xué)坤所說，此次造船過程中，CCS積極適應(yīng)新的形勢(shì)，與時(shí)俱進(jìn)，為船廠在該項(xiàng)目中順利應(yīng)用三維交付物生產(chǎn)施工圖紙獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策、保駕護(hù)航，用實(shí)際行動(dòng)助力我國(guó)數(shù)字化造船業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。