本刊記者 陳璐

南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎智能制造生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

隨著兩份《行動(dòng)計(jì)劃》的出臺(tái)及相關(guān)工作的部署，我國(guó)船舶工業(yè)實(shí)施智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展的頂層思路逐漸清晰。

“加快智能化轉(zhuǎn)型是船舶工業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量變革的必然選擇?！痹诮衲?月召開(kāi)的船舶工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型推進(jìn)工作電視電話會(huì)議上，工信部黨組成員、副部長(zhǎng)辛國(guó)斌曾這樣強(qiáng)調(diào)智能化轉(zhuǎn)型對(duì)推動(dòng)船舶工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要作用，并督促各地方單位、造船企業(yè)、科研院所等按照《智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）》和《推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）》有關(guān)要求，積極推進(jìn)智能“雙輪”驅(qū)動(dòng)，努力實(shí)現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

從去年年底至今，隨著兩份《行動(dòng)計(jì)劃》的出臺(tái)及相關(guān)工作的部署，我國(guó)船舶工業(yè)實(shí)施智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展的頂層思路逐漸清晰。與此同時(shí)，相關(guān)船企也在積極開(kāi)展智能船舶和智能船廠的實(shí)踐探索，為我國(guó)船舶工業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型積累了經(jīng)驗(yàn)。

傳統(tǒng)模式的新挑戰(zhàn)

2018年11月28日，是中國(guó)智能船舶發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義的日子。在這一天，由中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司所屬上海船舶研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、上海外高橋造船有限公司建造的全球首艘40萬(wàn)噸智能超大型礦砂船（VLOC）“明遠(yuǎn)”號(hào)交付，標(biāo)志著中國(guó)智能船舶全面邁入1.0新時(shí)代。

作為我國(guó)智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)首艘示范船，“明遠(yuǎn)”號(hào)具有全船統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)輔助自動(dòng)駕駛、綜合能效管理、機(jī)艙運(yùn)維管理、船岸一體化通訊及礦物液化監(jiān)控等功能。

“智能船舶是未來(lái)船舶發(fā)展的重點(diǎn)方向，其融合了現(xiàn)代信息技術(shù)和人工智能等新技術(shù)，具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效等顯著特點(diǎn)。開(kāi)展智能船舶技術(shù)研究是我國(guó)船舶工業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、搶占船舶技術(shù)發(fā)展制高點(diǎn)、提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑之一。”在談到對(duì)未來(lái)智能船舶的認(rèn)識(shí)時(shí)，外高橋造船董事長(zhǎng)王琦說(shuō)：“一方面，智能船舶代表了船東需求的新方向；另一方面，智能船舶有助于提升船廠的競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

智能船舶研究緣何能成為全球造船業(yè)的“必爭(zhēng)之地”？王琦認(rèn)為，從未來(lái)需求看，智能系統(tǒng)的應(yīng)用使船舶駕駛更容易和更人性化，可在進(jìn)行輔助決策的同時(shí)，降低油耗和事故發(fā)生率，使船舶營(yíng)運(yùn)更經(jīng)濟(jì)和安全。與此同時(shí)，通過(guò)運(yùn)營(yíng)智能船舶，船東/航運(yùn)公司可以實(shí)時(shí)了解船隊(duì)營(yíng)運(yùn)狀態(tài)，使船舶管理更加簡(jiǎn)便，提高航運(yùn)效率。從船廠方面看，船廠面向智能船舶總體設(shè)計(jì)、生產(chǎn)施工、檢測(cè)試驗(yàn)等全流程，將會(huì)構(gòu)建完整的集成建造技術(shù)體系，形成工藝標(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)調(diào)聯(lián)試方法，提升建造能力；在建成智能船舶后，將擁有智能船舶設(shè)計(jì)建造全過(guò)程的原始數(shù)據(jù)，可為船舶智能化營(yíng)運(yùn)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐，并基于智能系統(tǒng)采集的營(yíng)運(yùn)信息，為后續(xù)船舶設(shè)計(jì)建造的持續(xù)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

盡管截至今年7月我國(guó)已陸續(xù)交付了3艘智能船舶，但最初“明遠(yuǎn)”號(hào)的建造過(guò)程并非“一帆風(fēng)順”，對(duì)當(dāng)時(shí)的傳統(tǒng)造船模式提出了新的挑戰(zhàn)?！耙允姿抑悄?VLOC 為例。由于智能系統(tǒng)的功能需求，信息采集點(diǎn)增加愈千個(gè)，系泊航行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目倍增，給船舶聯(lián)調(diào)聯(lián)試帶來(lái)極大的困難。”王琦介紹說(shuō)，“為此，我們針對(duì)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)和五大智能系統(tǒng)開(kāi)展了綜合測(cè)試研究和實(shí)船驗(yàn)證?！?/p>

與傳統(tǒng)的 VLOC 相比，“明遠(yuǎn)”號(hào)增加了很多特殊的測(cè)試項(xiàng)目，例如電磁兼容性測(cè)試研究、輔助避碰功能驗(yàn)證、全船統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)測(cè)試等。信息感知和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性將直接影響智能船舶的輔助決策科學(xué)性，乃至船舶航行的安全性。為了進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)試，外高橋造船結(jié)合電磁干擾對(duì)船用電子設(shè)備和信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，開(kāi)展了電磁兼容測(cè)試方法研究，通過(guò)對(duì)船上干擾源進(jìn)行分析，并從設(shè)計(jì)、工藝等途徑總結(jié)抗干擾的優(yōu)化措施，填補(bǔ)了民船領(lǐng)域相關(guān)測(cè)試和研究的空白。網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)不僅僅是在船上建立一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，而是船舶智能化的核心，為所有智能系統(tǒng)提供統(tǒng)一信息服務(wù)的平臺(tái)，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試十分重要。為此，外高橋造船在系泊和航行試驗(yàn)中聯(lián)合中國(guó)船級(jí)社（CCS）和DNV GL開(kāi)展了全球首次網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性測(cè)試、信息平臺(tái)接收試驗(yàn)和前臺(tái)功能測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴監(jiān)測(cè)等測(cè)試項(xiàng)目，同時(shí)統(tǒng)一了信息接入格式和接口類型，為今后智能設(shè)備的信息接入提供了標(biāo)準(zhǔn)。

圖片來(lái)源：麥基嘉

盡管智能船舶發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成果，但業(yè)內(nèi)人士仍認(rèn)為總體上全球智能船舶仍處于探索和發(fā)展的初級(jí)階段，首艘智能VLOC的智能功能也只處于輔助決策階段，未來(lái)發(fā)展仍有一些問(wèn)題需要解決，例如，原有船舶設(shè)備系統(tǒng)專屬的感知設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)信息共享概念之間的矛盾、智能系統(tǒng)的決策建議的執(zhí)行與法規(guī)之間仍存在的矛盾、船岸通訊帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題等?！拔磥?lái)10到20年是船舶智能化發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，智能船舶的發(fā)展方向、船型變化以及船員能力要求的變化都將逐漸清晰，我國(guó)船舶工業(yè)應(yīng)掌握其中特點(diǎn)，大力開(kāi)展技術(shù)研發(fā)，在智能船舶領(lǐng)域搶占先機(jī)?！蓖蹒J(rèn)為，我國(guó)廣大船企、科研院所應(yīng)在《智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）》的指引下，通過(guò)加強(qiáng)國(guó)際交流和產(chǎn)學(xué)研合作，強(qiáng)化人才建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從前端設(shè)計(jì)、建造、應(yīng)用到后端運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、物流信息共享，打造智能船舶數(shù)據(jù)完整生態(tài)鏈，進(jìn)一步加大理念、技術(shù)和管理創(chuàng)新力度，積極推進(jìn)智能技術(shù)工程化應(yīng)用。

智能制造的新探索

和其他船企不同，大連中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司在引進(jìn)南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎船舶工程有限公司造船技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)消化、吸收再創(chuàng)新，開(kāi)展了智能化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了造船質(zhì)量和效率的較大提升。“目前，公司五大平臺(tái)初見(jiàn)成效，三個(gè)智能車間初步建成，通過(guò)生產(chǎn)線自動(dòng)化、智能化應(yīng)用和改造，相應(yīng)的工序生產(chǎn)效率提高了40%—400%，產(chǎn)品建造周期縮短了15%-20%?！贝筮B中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎黨委書(shū)記潘志遠(yuǎn)如是說(shuō)。

圖片來(lái)源：AVEVA

智能化車間正成為船舶制造中物流和信息流的樞紐。為此，大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎初步打造了船體、裝焊和管舾3個(gè)智能化車間，并在設(shè)立高效管控的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的同時(shí)，持續(xù)推進(jìn)智能化生產(chǎn)線建設(shè)。

據(jù)了解，德國(guó)工業(yè)4.0以信息物聯(lián)系統(tǒng)（CPS）為核心系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)橫、縱向和全價(jià)值鏈端到端的設(shè)計(jì)整合。在其中的縱向整合中，從設(shè)計(jì)到裝配再到作業(yè)，MES自始至終都是核心。而大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎正是抓住了這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。據(jù)潘志遠(yuǎn)介紹，在船舶制造過(guò)程中，大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎實(shí)現(xiàn)了船體、裝焊、外業(yè)、涂裝、管加工、舾裝等主要工序數(shù)字化管控。根據(jù)自身制造模式，該公司定制了MES，將上述流程中所需的大預(yù)定計(jì)劃與執(zhí)行、工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量監(jiān)控等管理基準(zhǔn)固化其中，上承企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)，下接車間底層智能化設(shè)備，MES解決了ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息脫節(jié)問(wèn)題，目前已建成智能化生產(chǎn)線、電裝作業(yè)管理的數(shù)據(jù)采集三維可視化系統(tǒng)，以及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)三維可視化指導(dǎo)系統(tǒng)等。

目前，大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎在船舶建造的預(yù)處理、切割、焊接、裝配、舾裝等主要工序，建成投產(chǎn) 15條自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)線，包括鋼板全面印字生產(chǎn)線、先行小組立焊接機(jī)器人生產(chǎn)線、管材加工焊接機(jī)器人生產(chǎn)線、FCB/RF焊接生產(chǎn)線、型鋼自動(dòng)切割生產(chǎn)線、鋼板數(shù)控切割生產(chǎn)線等。其中，鋼板全面印字生產(chǎn)線、FCB/RF焊接生產(chǎn)線屬于首臺(tái)套應(yīng)用?！颁摪迦嬗∽稚a(chǎn)線是實(shí)現(xiàn)鋼板全幅面數(shù)碼印字工藝的智能設(shè)備，使生產(chǎn)效率提升90%；FCB/RF焊接生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了鋼板的單面焊雙面成形，作業(yè)效率至少提升50%?！迸酥具h(yuǎn)補(bǔ)充說(shuō)。

不僅如此，該公司還建成了互聯(lián)互通平臺(tái)，通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+設(shè)計(jì)”，實(shí)現(xiàn)南通中遠(yuǎn)川崎與大連中遠(yuǎn)川崎的異地協(xié)同設(shè)計(jì)，共享了設(shè)計(jì)資源、縮短了設(shè)計(jì)周期、提高了市場(chǎng)反應(yīng)速度；利用異地協(xié)同設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，結(jié)合自身生產(chǎn)條件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，形成具有大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎特色的生產(chǎn)設(shè)計(jì)體系，搭建數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，提升精益建造能力；初步實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）/計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）/計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程規(guī)劃（CAPP）/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）與ERP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的有效集成，建立數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，打通了船舶項(xiàng)目計(jì)劃設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型、工程圖紙、技術(shù)規(guī)范、工藝資料、加工流程等數(shù)據(jù)流，為進(jìn)一步挖掘船舶建造數(shù)據(jù)價(jià)值奠定基礎(chǔ)；建成了覆蓋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量控制等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的客戶意見(jiàn)處理系統(tǒng)，快速、準(zhǔn)確處理船東意見(jiàn)，奠定服務(wù)型制造基礎(chǔ)。

除了大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎，外高橋造船也在積極探索智能制造的新路徑。今年年初，外高橋造船發(fā)布智能制造“三步走”戰(zhàn)略，以期循序漸進(jìn)實(shí)施計(jì)劃目標(biāo)。據(jù)了解，該公司計(jì)劃在2018—2020年試點(diǎn)推進(jìn)階段，將對(duì)典型短板裝備單元進(jìn)行開(kāi)發(fā)、引進(jìn)和應(yīng)用，著力做好設(shè)備互聯(lián)試點(diǎn)、智能化倉(cāng)儲(chǔ)物流、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)等工作；在2021—2025年協(xié)同跨越階段，擴(kuò)大示范項(xiàng)目的應(yīng)用，大幅降低“臟險(xiǎn)難”作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，減少作業(yè)人員數(shù)量；在2026—2035年全面建成階段，外高橋造船將全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，基本建成智能工廠，建立企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理過(guò)程數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)，完成虛擬生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化控制、制造執(zhí)行、自動(dòng)化物流、智能制造等系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，促進(jìn)工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈信息交互和智能協(xié)作。

“智能化轉(zhuǎn)型是船舶總裝實(shí)現(xiàn)效率、效益變革的手段，也是提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的主要途徑。當(dāng)前航運(yùn)市場(chǎng)持續(xù)不景氣，很多企業(yè)認(rèn)為智能化轉(zhuǎn)型必然將增加企業(yè)的盈利壓力，但我認(rèn)為這是船企擺脫‘紅?！奈ㄒ煌緩?，大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎最終將通過(guò)‘自主規(guī)劃智能化改造路線’‘自主選擇最合適的智能化設(shè)備’和‘自主實(shí)施生產(chǎn)線智能化改造’三個(gè)自主，為自身長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展積蓄潛力。”盡管初步體驗(yàn)到了智能化轉(zhuǎn)型的成效，但在推進(jìn)過(guò)程中也遇到了困難，不過(guò)潘志遠(yuǎn)相信，站在智能+的新起點(diǎn)，在兩個(gè)《行動(dòng)計(jì)劃》的指引下，船舶工業(yè)將迎來(lái)新的未來(lái)?！?/p>

船舶建造的“3D可視化” 圖片來(lái)源：iliustracijos