國(guó)內(nèi)船廠造船裝備現(xiàn)狀分析與發(fā)展建議

郄金波， 周明歡

(1.上海船舶工藝研究所， 上海 200032;2.滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

0 引 言

自動(dòng)化、機(jī)械化和工裝化是當(dāng)前國(guó)內(nèi)船廠造船裝備的主要類(lèi)型，隨著近幾年“智能制造”成為熱點(diǎn)，智能化裝備也開(kāi)始出現(xiàn)在造船企業(yè)。調(diào)研國(guó)內(nèi)相關(guān)船廠造船裝備實(shí)際現(xiàn)狀和發(fā)展水平，了解企業(yè)主要設(shè)備能力和生產(chǎn)效率，發(fā)現(xiàn)普遍存在一些關(guān)鍵共性問(wèn)題和突出的個(gè)性問(wèn)題。因此，在掌握各企業(yè)造船裝備實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)造船水平發(fā)展趨勢(shì)，本文提出更具前瞻性、針對(duì)性、實(shí)用性的發(fā)展建議和對(duì)策，為行業(yè)和企業(yè)未來(lái)的造船裝備技術(shù)發(fā)行、功能升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展提供參考。

1 現(xiàn)狀分析

調(diào)研國(guó)內(nèi)船舶制造企業(yè)，發(fā)現(xiàn)各船廠造船裝備的分布情況主要呈現(xiàn)以機(jī)械化裝備為主、自動(dòng)化裝備為輔、工裝化裝備為補(bǔ)充、智能化裝備為攻關(guān)方向的發(fā)展趨勢(shì)，如圖1所示。隨著之前一波的造船市場(chǎng)繁榮，船舶制造企業(yè)曾經(jīng)進(jìn)行大量裝備的升級(jí)和改造，為提高船舶建造質(zhì)量和效率帶來(lái)了一定的益處。但粗放的生產(chǎn)管理模式使大多裝備未能得到有效的維護(hù)和保養(yǎng)，甚至原有性能有所下降。且隨著時(shí)間的失衡，許多裝備未得到充分使用，甚至跟不上技術(shù)升級(jí)和船廠改造的步伐。雖然受經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下行的影響，但隨著人力成本的上升，許多船廠逐漸意識(shí)到造船裝備發(fā)展和升級(jí)的緊迫性，感受到造船裝備對(duì)于船企生產(chǎn)和發(fā)展的重要性。

圖1 國(guó)內(nèi)船廠造船裝備配比現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械化裝備完善，部分企業(yè)設(shè)備相對(duì)陳舊

造船企業(yè)目前以機(jī)械化裝備為主，如金屬切削設(shè)備、成型加工設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備等。建廠較早的企業(yè)其工藝裝備普遍陳舊，大多企業(yè)的機(jī)械化裝備(如油壓機(jī)、冷彎?rùn)C(jī)等)性能降低明顯，日常維護(hù)工作量大且較為頻繁，給船舶建造的質(zhì)量、精度和效率等方面帶來(lái)影響。新建企業(yè)的設(shè)備較新、功能較全，但在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中，日常維護(hù)保養(yǎng)工作不到位，影響使用效果和生產(chǎn)質(zhì)量。

1.2 自動(dòng)化裝備以基礎(chǔ)類(lèi)為主，高端設(shè)備投入相對(duì)較少

企業(yè)均已投入了相應(yīng)的自動(dòng)化裝備，基本上已配備了鋼材預(yù)處理流水線、型鋼/條材切割流水線、平面分段流水線、管子加工流水線、數(shù)控切割加工設(shè)備等基礎(chǔ)類(lèi)裝備，薄板流水線、曲面板加工等高端設(shè)備投入較少。現(xiàn)校管測(cè)量與制作裝備、噴砂/涂裝機(jī)器人、全位置自動(dòng)焊機(jī)等在部分企業(yè)得到應(yīng)用，為提升建造質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率奠定了基礎(chǔ)。

1.3 工裝化裝備普及，直接引進(jìn)與自主研發(fā)各具特色

在工裝化裝備方面，主要呈現(xiàn)兩個(gè)特色：一是直接采購(gòu)引進(jìn)類(lèi)工裝的應(yīng)用，如分段制造階段使用的磁性工裝(見(jiàn)圖2)、無(wú)馬工裝，減少了傳統(tǒng)馬板、靠山的裝焊、拆除和打磨等工序，為企業(yè)提質(zhì)增效打下基礎(chǔ)；二是企業(yè)結(jié)合自身承建產(chǎn)品的特點(diǎn)和工藝習(xí)慣，通過(guò)自行設(shè)計(jì)或與廠家聯(lián)合設(shè)計(jì)并研發(fā)了相應(yīng)的工裝設(shè)備，如集裝箱船內(nèi)縱壁施工吊籠、巨型總段滑移工裝等，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提高勞動(dòng)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等創(chuàng)造了條件。

圖2 磁性工裝

1.4 智能化裝備均有發(fā)展規(guī)劃，但實(shí)際推進(jìn)過(guò)程較為緩慢

在智能制造方面，企業(yè)積極跟進(jìn)船舶智能制造熱點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合工信部科研攻關(guān)課題項(xiàng)目，制定相應(yīng)的推進(jìn)計(jì)劃。由于智能化裝備前期投資較大，而且當(dāng)前船舶市場(chǎng)依舊低迷，導(dǎo)致船舶企業(yè)對(duì)智能制造投資意愿不強(qiáng)，基本以爭(zhēng)取國(guó)家資金支持為主、企業(yè)投資為輔的形式進(jìn)行推進(jìn)[1]。另外，與智能化裝備相配套的信息化系統(tǒng)與企業(yè)現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)的兼容性有一定差距，重新引進(jìn)新的信息化系統(tǒng)對(duì)企業(yè)現(xiàn)有管理模式?jīng)_擊較大，若在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，則需要較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期，與國(guó)家“兩化融合”要求的差距較大。上述兩個(gè)主因致使智能化裝備的實(shí)際投入過(guò)程較為緩慢。

1.5 裝備僅使用部分功能，先進(jìn)性能未得到發(fā)揮

企業(yè)均已配置了相應(yīng)的自動(dòng)化、機(jī)械化和工裝化的造船裝備，但部分裝備未能充分發(fā)揮其基本性能，如等離子切割設(shè)備具備坡口加工功能，但實(shí)際使用過(guò)程中該功能未得到有效應(yīng)用，后續(xù)還要專(zhuān)用的坡口加工設(shè)備進(jìn)行處理[2]。大多數(shù)以機(jī)械化設(shè)備為主的生產(chǎn)線，由于工藝、工序不盡合理，未能形成真正的流水線作業(yè)，導(dǎo)致整體工作效率較低。從改善管理水平、優(yōu)化工作流程、提升設(shè)備能力的角度來(lái)看，造船裝備的性能仍有較大提升空間。

1.6 上海頒布環(huán)保新規(guī)，企業(yè)排廢壓力增大

在國(guó)內(nèi)主要造船省份中，上海于2015年底率先頒布了環(huán)保新規(guī)——《船舶工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，明確規(guī)定上?，F(xiàn)有船舶制造企業(yè)從2017年1月1日起，在室內(nèi)切割、裝焊、涂裝等需設(shè)置氣體收集系統(tǒng)和集中凈化處理裝置，室外作業(yè)要采取廢氣收集處理措施[3]。上海市政府要求各企業(yè)于2018年6月30日前必須改造完成，超出環(huán)保要求將進(jìn)行巨額處罰。由此導(dǎo)致上海地區(qū)船舶企業(yè)應(yīng)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compound， VOC)排放的壓力驟然增大，需要添置新型有機(jī)廢氣處理裝置或?qū)υ性O(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。目前上海地區(qū)僅少數(shù)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展了設(shè)備招標(biāo)和運(yùn)行。

2 問(wèn)題與需求

按照船廠的工藝階段和造船裝備的使用功能，主要從鋼材切割、成型加工、小&中組立制作、分段制造、總組&搭載和管子生產(chǎn)所涉及的生產(chǎn)裝備(見(jiàn)表1～表6)，以及在船體、舾裝和涂裝3類(lèi)施工當(dāng)中應(yīng)用到的工裝進(jìn)行梳理(見(jiàn)表7～表9)，確定當(dāng)前存在的主要問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題提出企業(yè)未來(lái)的發(fā)展需求。

表1 鋼材切割問(wèn)題與需求

表2 鋼材成型問(wèn)題與需求

表3 小、中組立制作問(wèn)題與需求

表4 分段制造問(wèn)題與需求

表5 總組、搭載問(wèn)題與需求

表6 管子生產(chǎn)問(wèn)題與需求

表7 船體類(lèi)工裝問(wèn)題與需求

表8 舾裝類(lèi)工裝問(wèn)題與需求

表9 涂裝類(lèi)工裝問(wèn)題與需求

3 發(fā)展建議

3.1 行業(yè)層面

(1) 組織制定行業(yè)造船裝備發(fā)展規(guī)劃，引導(dǎo)企業(yè)健康有序發(fā)展。加強(qiáng)頂層策劃與設(shè)計(jì)。組織制定中國(guó)船舶行業(yè)造船裝備發(fā)展規(guī)劃指導(dǎo)意見(jiàn)，契合“中國(guó)制造2025”的發(fā)展戰(zhàn)略，銜接“兩化融合”規(guī)劃，結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品定位，把船舶制造行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃與企業(yè)的“一廠一策”有機(jī)結(jié)合，引領(lǐng)和指導(dǎo)企業(yè)科學(xué)地編制造船裝備發(fā)展規(guī)劃。

加強(qiáng)示范研究與應(yīng)用。避免各企業(yè)重復(fù)投入和走彎路，組織專(zhuān)家編制《造船設(shè)施示范工程項(xiàng)目指南》，每個(gè)項(xiàng)目選擇1～2家骨干企業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)研究和組織實(shí)施，建立若干個(gè)示范工程，在已有生產(chǎn)線和流水線的基礎(chǔ)上，分工藝階段開(kāi)展自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化等裝備研究和建設(shè)，促進(jìn)中國(guó)造船技術(shù)的轉(zhuǎn)型和管理水平的升級(jí)。

(2) 構(gòu)建行業(yè)造船裝備基礎(chǔ)工藝信息數(shù)據(jù)庫(kù)，推動(dòng)成果共享。構(gòu)建中國(guó)造船行業(yè)造船裝備基礎(chǔ)工藝信息數(shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋國(guó)內(nèi)外先進(jìn)船廠在造船裝備、智能制造等方面的發(fā)展趨勢(shì)、典型做法[4]。梳理各造船企業(yè)有關(guān)造船裝備的現(xiàn)狀水平、發(fā)展需求、工作亮點(diǎn)等，供各造船企業(yè)學(xué)習(xí)和參考。定期組織關(guān)于造船裝備的交流活動(dòng)，宣傳和推介企業(yè)關(guān)于造船裝備的成效和做法，相互之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，進(jìn)而提高中國(guó)造船的整體水平。

(3) 建立激勵(lì)機(jī)制，調(diào)動(dòng)參與積極性。構(gòu)建造船裝備的長(zhǎng)效機(jī)制，激發(fā)企業(yè)的專(zhuān)業(yè)人員和一線生產(chǎn)人員的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新熱情，對(duì)于船企獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)且應(yīng)用效果較好的造船設(shè)備、工具、工裝，建議采取“行業(yè)給榮譽(yù)、企業(yè)給補(bǔ)貼”的形式加以鼓勵(lì)；將專(zhuān)業(yè)人員和一線老師傅的“巧方法”“好經(jīng)驗(yàn)”加以固化，切實(shí)為企業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效、降本增益的目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

(4) 牽頭組織相關(guān)船企，共同應(yīng)對(duì)環(huán)保新規(guī)。針對(duì)上海市頒布的環(huán)保新規(guī)，上海地區(qū)各企業(yè)目前正在積極研究應(yīng)對(duì)舉措，減少造船除銹涂裝、打磨等作業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染。目前企業(yè)雖然已完成方案策劃和設(shè)備選型，但具體實(shí)施效果仍然未知。建議由行業(yè)牽頭組織上海地區(qū)企業(yè)，一方面對(duì)經(jīng)濟(jì)有效的應(yīng)對(duì)方案和處理設(shè)備進(jìn)行論證和選型，另一方面與上海市政府進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，在適當(dāng)范圍內(nèi)降低企業(yè)應(yīng)對(duì)廢氣排放的成本。

3.2 企業(yè)層面

(1) 科學(xué)分析論證，合理引進(jìn)投入。在船舶市場(chǎng)低迷的現(xiàn)狀下，企業(yè)應(yīng)認(rèn)真細(xì)致地做好造船裝備投入前的產(chǎn)出比分析，經(jīng)過(guò)充分且科學(xué)合理的論證后再進(jìn)行裝備的投入，特別是資金重大的裝備。在裝備投產(chǎn)后，需做好相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析。同時(shí)，企業(yè)需同步考慮與之相匹配的上下道銜接裝備的發(fā)展規(guī)劃，從提升整體效率出發(fā)，不能僅提高某一環(huán)節(jié)的效率而影響其他環(huán)節(jié)的生產(chǎn)節(jié)拍。

(2) 深挖裝備潛力，提升管理水平。對(duì)于已投入的先進(jìn)裝備，企業(yè)應(yīng)充分挖掘裝備的潛能，發(fā)揮裝備應(yīng)有的能力，并及時(shí)對(duì)原有工作方法、工藝流程進(jìn)行改善和優(yōu)化[5]。同時(shí)，企業(yè)還需結(jié)合投入裝備的能力參數(shù)與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，及時(shí)制訂、修訂與造船裝備相適應(yīng)的工時(shí)定額標(biāo)準(zhǔn)。另外，企業(yè)還需加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，保障裝備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少因故障、維護(hù)造成的等工、停工現(xiàn)象的產(chǎn)生。

(3) 加快“兩化融合”的推進(jìn)步伐，提高船舶建造質(zhì)量與效率。

為降低對(duì)施工人員的依賴(lài)程度，企業(yè)除了需引進(jìn)具有信息化功能的先進(jìn)裝備以外，還需對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的造船裝備進(jìn)行信息化改造，切實(shí)加快“兩化融合”的推進(jìn)步伐，為企業(yè)提質(zhì)增效創(chuàng)造條件。

(4) 加強(qiáng)學(xué)習(xí)交流，強(qiáng)化聯(lián)合研發(fā)。加強(qiáng)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)船企進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，將國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的造船裝備進(jìn)行引進(jìn)、消化、再創(chuàng)新。企業(yè)需通過(guò)工信部、省市地方等渠道，積極申報(bào)科研項(xiàng)目，爭(zhēng)取相關(guān)資金支持，降低企業(yè)引進(jìn)高新裝備或?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備升級(jí)改造的資金壓力；同時(shí)還應(yīng)強(qiáng)化與設(shè)備廠商、高校、院所等單位合作，聯(lián)合開(kāi)展適應(yīng)現(xiàn)代化造船需求的裝備研究和開(kāi)發(fā)。

(5) 提高員工素質(zhì)，落實(shí)減員增效。在增加造船裝備的同時(shí)，企業(yè)需進(jìn)一步研究提高生產(chǎn)人員素質(zhì)的舉措，提升現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員的綜合技能水平，推進(jìn)一人多機(jī)、復(fù)合工種等措施的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)企業(yè)減員增效。

4 結(jié) 語(yǔ)

工欲善其事，必先利其器！船舶制造是復(fù)雜且龐大的工程，提高整個(gè)船舶的建造質(zhì)量與生產(chǎn)效率，必須匹配與現(xiàn)代化造船水平相適應(yīng)的造船裝備和管理技術(shù)，充分發(fā)揮現(xiàn)有造船裝備的產(chǎn)能才是當(dāng)前國(guó)內(nèi)船舶制造企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。另外，還需以問(wèn)題和需求為導(dǎo)向，加強(qiáng)造船企業(yè)與院所、高校之間的合作交流，緊跟“工業(yè)4.0”“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”等國(guó)際熱點(diǎn)，結(jié)合“中國(guó)制造2025”“兩化融合”等國(guó)家戰(zhàn)略，積極研究和開(kāi)發(fā)更多的先進(jìn)造船裝備，使先進(jìn)造船裝備成為推動(dòng)中國(guó)造船水平提高、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、海上國(guó)防建設(shè)的重要力量和保障措施。