造船智能化這些國家走在前頭

本刊編輯 呂龍德

黃埔文沖建造的1400TEU 雙燃料集裝箱船

當(dāng)前，全球智能造船探索研究風(fēng)起云涌，各國船企都在這場(chǎng)波瀾壯闊的變革中發(fā)力搶占先機(jī)和制高地，呈現(xiàn)了你追我趕的局面，由此帶動(dòng)了智能造船技術(shù)日新月異，各種新成果層出不窮。雖然同處一條賽道，但難免有走得快，也有走得慢，甚至有的原地不動(dòng)。通過對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，走在智能造船前列的當(dāng)屬日韓和歐洲造船強(qiáng)國。這些國家的智能化造船經(jīng)驗(yàn)值得我國造船業(yè)借鑒和學(xué)習(xí)。

歐洲造船實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

歐洲歷來是造船業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，隨著世界造船中心東移，雖然其造船規(guī)模與業(yè)務(wù)總量不斷下滑，但始終掌握核心技術(shù)，造船轉(zhuǎn)向高附加值產(chǎn)品，研發(fā)和創(chuàng)新能力長期處于全球領(lǐng)先地位。近年，歐洲造船業(yè)憑借高水平的現(xiàn)代造船底蘊(yùn)，在智能造船領(lǐng)域進(jìn)行了一系列成功實(shí)踐，以全面數(shù)字化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)為支撐，組建模塊化、專業(yè)化合作生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)，保持了高人力成本下的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，展示了強(qiáng)大的智能造船能力。歐洲很多船企都在智能造船變革過程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其中又以德國邁爾造船廠和意大利芬坎蒂尼集團(tuán)最為典范。

邁爾造船廠素有“德國巨匠”之稱，是德國最大的現(xiàn)代化船廠，至今已有227 年，擁有世界上最大室內(nèi)干船塢，交付產(chǎn)品包括滾裝船、客船、液化氣船、集裝箱船、牲畜運(yùn)輸船、內(nèi)河游輪、遠(yuǎn)洋游輪、海洋科考船等，而目前業(yè)務(wù)重心為豪華郵輪建造。該船廠智能化領(lǐng)域主要集中在內(nèi)場(chǎng)的平直分段的自動(dòng)化生產(chǎn)，已實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到建造高度信息化集成，采用全過程電子標(biāo)簽和實(shí)時(shí)采集設(shè)備及時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使用大型激光焊接機(jī)器人、360 度旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂焊接機(jī)器人建造船舶。邁爾造船廠的智能制造可分為兩部分：一是實(shí)施面向船舶全生命周期的虛擬設(shè)計(jì)，不僅大幅提高船舶設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少船舶建造成本，而且縮短了30%船舶設(shè)計(jì)時(shí)間。二是采用總段化建造模式，設(shè)備功能單元實(shí)現(xiàn)模塊化建造，對(duì)技術(shù)難度高、設(shè)備和管線密集度高的分段，則根據(jù)需要建造模擬分段以確保可制造性和建造質(zhì)量，并縮短建造周期。

芬坎蒂尼建造的郵輪

芬坎蒂尼集團(tuán)是全球最大豪華郵輪制造廠，在全球擁有20 多家船廠，能生產(chǎn)郵輪、海工船、軍艦、LPG 等眾多船型，在世界造船業(yè)中擁有舉足輕重的地位。該集團(tuán)非常注重持續(xù)性研發(fā)創(chuàng)新，設(shè)有3 個(gè)設(shè)計(jì)中心和1 個(gè)研究中心，除了采用并行設(shè)計(jì)外，還熱衷于采用自主創(chuàng)新研發(fā)模式。在生產(chǎn)管理和建模上，引進(jìn)模擬工具以實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化，并采用標(biāo)準(zhǔn)化建造工藝。面對(duì)近年智能制造浪潮，芬坎蒂尼集團(tuán)又建立了適合復(fù)雜工程項(xiàng)目的全過程、全方位協(xié)同運(yùn)作體系和協(xié)同管理信息化平臺(tái)，并采用混合云解決方案建成了綜合船舶設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)。

韓國加強(qiáng)智能造船技術(shù)應(yīng)用

韓國造船業(yè)正在全力以赴發(fā)展智能造船，并依托發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得了不俗成績?，F(xiàn)代重工、大宇造船和三星重工作為三巨頭，其智能制造水平代表了韓國造船業(yè)最高水平和發(fā)展方向。目前，韓國造船三巨頭均開展了基于物聯(lián)網(wǎng)的全要素實(shí)時(shí)監(jiān)控、虛擬與物理船舶制造系統(tǒng)融合的智能制造技術(shù)應(yīng)用，有效降低了生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了盈利能力，走在了世界智能造船的領(lǐng)跑行列。

現(xiàn)代重工很早就提出了“數(shù)字化造船廠技術(shù)”，加速推進(jìn)5G 智能船廠進(jìn)行了轉(zhuǎn)型建設(shè)工作，不但通過使用可穿戴式頸環(huán)收集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢查安全狀態(tài)，而且在設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了基于3D模型的實(shí)時(shí)協(xié)同作業(yè)及生產(chǎn)信息共享，在生產(chǎn)方面實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)管理和協(xié)同生產(chǎn)，并對(duì)人力資源和安全進(jìn)行了統(tǒng)一監(jiān)控管理。未來，該公司還致力于構(gòu)建智能工作環(huán)境、基于大數(shù)據(jù)的焊接作業(yè)優(yōu)化、能源管理系統(tǒng)等。

三星重工在2016 年就開始引進(jìn)以3D 模型為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)技法，目前又集中力量推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)化技術(shù)等生產(chǎn)體系智能化，以及通過機(jī)器人處理自動(dòng)化等辦公自動(dòng)化技術(shù)提高生產(chǎn)效率。該公司還開發(fā)了可以在虛擬空間提前配置船舶、起重機(jī)、材料和制定最優(yōu)化作業(yè)日程的模擬程序。今年，三星重工與法國達(dá)索系統(tǒng)簽訂協(xié)議共同打造全球頂級(jí)智能船廠，計(jì)劃把基于模型的系統(tǒng)工程技術(shù)應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)綜合管理復(fù)雜性不斷增大的最新船舶構(gòu)筑基礎(chǔ)。

大宇造船開發(fā)了基于LTE 網(wǎng)絡(luò)的陸海兩用智能通信系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控匯總各階段的數(shù)據(jù)，并加以處理和分析。該公司提出了Shipyard 4.0 概念，已實(shí)現(xiàn)“移動(dòng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)APP”投入使用，搭建了物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，促使3D 設(shè)計(jì)生產(chǎn)信息系統(tǒng)向移動(dòng)端延伸。

三星重工與法國達(dá)索系統(tǒng)聯(lián)手打造頂級(jí)智能船廠

日本船企推進(jìn)智能化裝備應(yīng)用

日本造船業(yè)將IT 技術(shù)融入船舶制造，積極推進(jìn)切割、加工、焊接機(jī)器人等智能化裝備的應(yīng)用，在加工、焊接等制造過程實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化、智能化，構(gòu)建了大量中間產(chǎn)品專業(yè)化流水生產(chǎn)線，高效輔助工裝得到普遍應(yīng)用。其中，三井造船研發(fā)了“數(shù)字化船廠技術(shù)”，通過攝像設(shè)備掌握現(xiàn)場(chǎng)建造進(jìn)度等信息。此外，有多家船廠合作開發(fā)了VR/AR 現(xiàn)場(chǎng)工人行動(dòng)分析系統(tǒng)和虛擬涂裝作業(yè)系統(tǒng)，使作業(yè)時(shí)間縮短40%以上。

日本政府曾提出“i-Shipping”計(jì)劃，從提升產(chǎn)品和服務(wù)能力、開拓商業(yè)領(lǐng)域、提升船舶制造能力和加強(qiáng)人力資源儲(chǔ)備四個(gè)方面助推造船業(yè)進(jìn)一步創(chuàng)新做強(qiáng)。幾年過去，日本船企大多在推進(jìn)智能造船中完成了以下三方面建設(shè)：一是利用數(shù)字化技術(shù)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工人生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，并運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)等技術(shù)打造了可視化船廠。二是配套供應(yīng)商之間的訂貨、制造、采購實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、“一站式”管理。三是優(yōu)化建造流程，提升了模塊精度、舾裝效率，包括引進(jìn)激光電弧焊接技術(shù)、船體分段3D 激光掃描和造船可穿戴式機(jī)器人技術(shù)，提升了模塊精度、舾裝效率。

這些國家在發(fā)展智能造船中能先人一步絕非偶然，其創(chuàng)新求變的魄力值得人們敬佩。更難得的是，那些先進(jìn)船企面對(duì)挑戰(zhàn)沒有滿足于既有成績，而是向著未知的高峰不斷前進(jìn)?？梢哉雇?，隨著各國和眾多船企重視度持續(xù)增大，船舶智能化制造必將精彩紛呈，取得更大突破，而我國造船業(yè)也一定會(huì)在這波大潮中實(shí)現(xiàn)從跟跑向領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變！