在眾多工業(yè)產(chǎn)品中，船舶無(wú)疑是建造復(fù)雜程度最高的產(chǎn)品之一。造船是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，環(huán)節(jié)多、鏈條長(zhǎng)、作業(yè)面廣、設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、勞動(dòng)力成本高，近年來(lái)，面對(duì)國(guó)際船舶市場(chǎng)持續(xù)低迷、勞動(dòng)力成本上漲等情況，造船方式正在展開(kāi)一次商業(yè)模式創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的數(shù)字化變革。加快智能化轉(zhuǎn)型，造擁抱先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)，古老而傳統(tǒng)的造船業(yè)正迸發(fā)出無(wú)限可能。近日，中國(guó)船舶集團(tuán)旗下黃埔文沖首次完成支線集裝箱船全船艙內(nèi)導(dǎo)架數(shù)字化模擬試箱，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)數(shù)字化造船又一創(chuàng)新。

數(shù)字化在造船領(lǐng)域用途廣泛

數(shù)據(jù)可靠性、一致性和互連性，以及整個(gè)船舶設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中最大限度地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，是釋放更大效率、提高生產(chǎn)率和提高盈利能力的關(guān)鍵因素。在數(shù)字化造船中，數(shù)據(jù)流在各專(zhuān)業(yè)、各階段以及各船型之間都是可靠的、一致的且可復(fù)用的。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)貫通整個(gè)船舶建造過(guò)程，同時(shí)將數(shù)據(jù)處理的人工干預(yù)縮減到最小，以此來(lái)維護(hù)數(shù)據(jù)完整性并優(yōu)化船舶建造過(guò)程。

在造船過(guò)程中的各階段都可能需要進(jìn)行變更修改，而數(shù)據(jù)的高端數(shù)字化和互連性則意味著造船工程師可以在保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性的同時(shí)有效地進(jìn)行上游和下游更改。

在以數(shù)據(jù)為動(dòng)力的造船愿景中，一致的數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)零圖紙生產(chǎn)和無(wú)紙化運(yùn)營(yíng)。IT智能允許以適合生產(chǎn)的數(shù)字格式提供數(shù)據(jù)。例如，在CADMATIC提供的數(shù)據(jù)中，第一個(gè)3D模型瀏覽器eBrowser于2000年在市場(chǎng)推出時(shí)，船廠的直接評(píng)估是他們能夠?qū)⑸�產(chǎn)所需的工程圖數(shù)量減少30%。

不僅如此，在管理上，數(shù)字化也可以大顯神通。據(jù)介紹，以往的船廠堆場(chǎng)管理憑經(jīng)驗(yàn)管理為主，根據(jù)調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)及場(chǎng)地安排堆位，隨意性很大，致使堆放順序換亂，也就增加了查找的時(shí)間成本和人工確定鋼板的人力資源。在鋼板流程的操作基本處于人工或者半人工的階段，由于缺乏全流程的數(shù)字化管理，倒垛工作量大，增加了堆場(chǎng)吊機(jī)的負(fù)荷。外高橋造船的相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)行車(chē)無(wú)人化智能改造實(shí)現(xiàn)鋼板轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)自動(dòng)駕駛、鋼板智能定位技術(shù)、鋼板作業(yè)智能調(diào)度系統(tǒng)、鋼板堆場(chǎng)疏運(yùn)量智能化預(yù)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口鋼板物流信息的實(shí)時(shí)跟蹤，解決錯(cuò)漏難題，增強(qiáng)安全可靠性，提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，邁出了碼頭及鋼板堆場(chǎng)的信息和智能化服務(wù)水平的一大步。該科研成果的直接經(jīng)濟(jì)效益會(huì)非常明顯，中國(guó)船舶外高橋造船負(fù)責(zé)人表示：“我們預(yù)計(jì)通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，可以提升翻板效率20%，大概節(jié)約電力能耗成本20%和人工成本300萬(wàn)元/年。”

通過(guò)區(qū)塊鏈融資籌措造船資金，這是造船業(yè)的最新玩法。德國(guó)航運(yùn)企業(yè)Vogemann近日宣布，將通過(guò)基于區(qū)塊鏈的綠色船舶代幣(Green Shipping Token)融資來(lái)籌集5000萬(wàn)美元，最低投資額為1000萬(wàn)美元。這筆資金將用于購(gòu)買(mǎi)靈便型環(huán)保散貨船。代幣(token)融資是一種嶄新的融資方式，利用區(qū)塊鏈代幣向投資者融資，通常投資者投入的是數(shù)字貨幣(如比特幣)，獲得代幣作為出資證明。代幣也具有和比特幣一樣的區(qū)塊鏈技術(shù)屬性，不可篡改，可以轉(zhuǎn)讓?zhuān)�保證唯一。融資后，投資者可以將代幣出讓給其他投資者。融資主體未來(lái)回饋投資者時(shí)，投資者憑代幣獲取相應(yīng)的權(quán)益。

顛覆傳統(tǒng)的造船模式

“以前造一艘船需2—3年，現(xiàn)在最快的只需一年，為什么?就是因?yàn)樵齑�方式發(fā)生了巨大變化。”中船集團(tuán)上海船舶工藝研究所副所長(zhǎng)謝新說(shuō)。

造船工程著實(shí)復(fù)雜，但往簡(jiǎn)單里說(shuō)，就是分解與組合兩大步驟。所謂分解，就是在設(shè)計(jì)階段建構(gòu)整船模型，并逐級(jí)拆分為分段、組件、部件、零件;而組合，就是在生產(chǎn)階段再將零件依次裝配為分段、整船。

過(guò)去造船之所以耗時(shí)，很大程度上是“分解”做得不夠智能。在船舶領(lǐng)域，由于行業(yè)特性和歷史傳承，設(shè)計(jì)與制造相對(duì)分離——總體所進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般較少?gòu)慕ㄔ旖嵌瓤紤]如何合理、高效;到了總裝廠，還要再進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)，重新進(jìn)行三維建模，進(jìn)一步明確“怎么造船”“怎么組織造船”。

“按傳統(tǒng)方式，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要盡快出圖，建造中遇到問(wèn)題再返工解決。”中船集團(tuán)江南造船公司江南研究院副院長(zhǎng)朱明華表示，這一模式帶來(lái)了明顯的弊端——同樣做一處修改，在設(shè)計(jì)階段花1個(gè)小時(shí)就能完成，若到建造階段再發(fā)現(xiàn)、解決，就可能因?yàn)橹匦略O(shè)計(jì)、采購(gòu)物料、返工而耽誤100個(gè)小時(shí)。

“推行現(xiàn)代造船模式，最重要的基礎(chǔ)就是數(shù)字化。”謝新說(shuō)，現(xiàn)在造船業(yè)常說(shuō)“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(guò)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。

據(jù)了解，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)造船的關(guān)鍵部分是造船生命周期中使用系統(tǒng)的集成。傳統(tǒng)意義上，在船舶設(shè)計(jì)和造船中產(chǎn)生的許多數(shù)據(jù)都是孤立的，效率也因此無(wú)法提高。CAD，CAM，ERP，MES，PDM和PLM的集成可以提供具有真正價(jià)值的數(shù)字雙子。對(duì)于從設(shè)計(jì)、預(yù)制到生產(chǎn)實(shí)行垂直整合的造船集團(tuán)而言，尤其如此。數(shù)字化造船可以共享所有實(shí)時(shí)信息源，從而實(shí)現(xiàn)所有專(zhuān)業(yè)之間的緊密協(xié)作，集成流程，并確保端到端的連續(xù)性。這種單一信息源可幫助船廠加快產(chǎn)品上市時(shí)間、降低成本、縮短交貨時(shí)間，并減少在設(shè)計(jì)、制造和供應(yīng)鏈中的質(zhì)量問(wèn)題。它通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流程和決策來(lái)釋放效率的潛力，提高生產(chǎn)率并確保盈利。

傳統(tǒng)造船方式的數(shù)字化轉(zhuǎn)變也推動(dòng)了船廠的轉(zhuǎn)型升級(jí)，以外高橋造船為例，近年來(lái)，外高橋造船大力推進(jìn)數(shù)據(jù)智能基礎(chǔ)設(shè)施配置，搭建“數(shù)智工廠”，已初步實(shí)現(xiàn)了SWS-TIME建設(shè)、SEM系統(tǒng)升級(jí)，基本完成了基于大型郵輪工程的協(xié)同管理能力升級(jí)。同時(shí)，通過(guò)數(shù)字新基建打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，逐步實(shí)現(xiàn)由企業(yè)內(nèi)部界面管理，向多級(jí)供應(yīng)能力管理轉(zhuǎn)型;由傳統(tǒng)批量化生產(chǎn)組織模式，向強(qiáng)項(xiàng)目制生產(chǎn)組織方式轉(zhuǎn)變;由船舶產(chǎn)品全生命周期服務(wù)管理，向?yàn)榇瑬|提供數(shù)字化智能船舶和運(yùn)維服務(wù)轉(zhuǎn)變。

提升我國(guó)造船競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇

推進(jìn)數(shù)字造船也是我國(guó)造船企業(yè)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要選擇，一方面，人工智能將成為船舶行業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)成本的主要方式，幫助行業(yè)更好地優(yōu)化生產(chǎn)流程、更好地配置整合資源，貫穿制造體系全流程。另一方面，人工智能的應(yīng)用發(fā)展將改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)制造模式與商業(yè)模式，引入外部競(jìng)爭(zhēng)者，或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)格局。近年來(lái)，作為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)的船舶業(yè)正面臨著勞動(dòng)力成本上漲帶來(lái)的壓力。據(jù)江南造船公司黨委副書(shū)記朱煜介紹，從2010年到去年，我國(guó)一線造船工人的月平均收入在3000元—4000元的基礎(chǔ)上翻了一番，高級(jí)焊工、高級(jí)打磨工很難找，減少用工、提高效率、降低成本顯得尤為緊迫。

中、日、韓三國(guó)造船相比，日本造船數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用整體水平最為先進(jìn)，其次是韓國(guó)，中國(guó)與日本、韓國(guó)造船業(yè)差距很大。我國(guó)專(zhuān)家曾經(jīng)以國(guó)際通用的68個(gè)要素、340項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估我國(guó)骨干船廠，發(fā)現(xiàn)我國(guó)與世界先進(jìn)造船國(guó)家的綜合水平有較大差距，尤其是精度控制技術(shù)、組織與管理體制、信息技術(shù)應(yīng)用等方面差距更為明顯。

造船企業(yè)數(shù)字化的關(guān)鍵在于信息集成。但由于缺乏一體化、集成化的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，與生產(chǎn)進(jìn)程聯(lián)系不夠緊密。雖然國(guó)內(nèi)很多企業(yè)引進(jìn)了一些集成程度較好的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，但各自應(yīng)用程度不一，僅僅解決了大部分“甩圖板”的工作，其生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙中物量及制造信息沒(méi)能充分及時(shí)反映，相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)有待建立與充實(shí)。

中國(guó)工程院院士、船舶先進(jìn)制造技術(shù)專(zhuān)家組組長(zhǎng)林忠欽表示，近10年來(lái)，中國(guó)國(guó)內(nèi)骨干船廠每修正總噸工時(shí)平均消耗從44降到30(個(gè)別先進(jìn)企業(yè)達(dá)到20左右)，但與日本的10、韓國(guó)的15相比，差距明顯。按照業(yè)內(nèi)評(píng)估，造船業(yè)國(guó)際先進(jìn)水平正在從工業(yè)3.0向4.0過(guò)渡，而中國(guó)國(guó)內(nèi)，大部分船企處于2.0階段。相對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，造船業(yè)的自動(dòng)化水平大為落后。中國(guó)造船業(yè)在完成訂單、新增訂單等方面遠(yuǎn)超日韓，但隨著要素成本上升，中國(guó)的優(yōu)勢(shì)正在失去，如果不抓緊時(shí)間轉(zhuǎn)型升級(jí)，過(guò)去的優(yōu)勢(shì)將改變。

江南造船公司董事長(zhǎng)林鷗表示，造船業(yè)只有加快智能化轉(zhuǎn)型，才能真正提升質(zhì)量和效益，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

專(zhuān)家表示，全面推進(jìn)數(shù)字化，中國(guó)造船業(yè)需補(bǔ)三門(mén)課：要補(bǔ)的“第一課”是廠所協(xié)同，構(gòu)建初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)的三維模型，在設(shè)計(jì)前端打通數(shù)據(jù)流。要補(bǔ)的“第二課”是廠內(nèi)協(xié)同，讓三維模型所包含的造船各專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)缴�產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，不再通過(guò)二維出圖。要補(bǔ)的“第三課”是船舶檢驗(yàn)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)船廠內(nèi)檢與船級(jí)社檢驗(yàn)的一致性，提升統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型下檢驗(yàn)的效率。

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