以《行动计划》为指引，推进船舶工业智能化转型

本刊记者 陈璐

南通中远海运川崎智能制造生产现场

随着两份《行动计划》的出台及相关工作的部署，我国船舶工业实施智能化转型发展的顶层思路逐渐清晰。

“加快智能化转型是船舶工业实现质量变革的必然选择。”在今年4月召开的船舶工业智能化转型推进工作电视电话会议上，工信部党组成员、副部长辛国斌曾这样强调智能化转型对推动船舶工业高质量发展的重要作用，并督促各地方单位、造船企业、科研院所等按照《智能船舶发展行动计划（2019-2021年）》和《推进船舶总装建造智能化转型行动计划（2019-2021年）》有关要求，积极推进智能“双轮”驱动，努力实现行业高质量发展。

从去年年底至今，随着两份《行动计划》的出台及相关工作的部署，我国船舶工业实施智能化转型发展的顶层思路逐渐清晰。与此同时，相关船企也在积极开展智能船舶和智能船厂的实践探索，为我国船舶工业实现智能化转型积累了经验。

传统模式的新挑战

2018年11月28日，是中国智能船舶发展进程中具有里程碑意义的日子。在这一天，由中国船舶工业集团有限公司所属上海船舶研究设计院设计、上海外高桥造船有限公司建造的全球首艘40万吨智能超大型矿砂船（VLOC）“明远”号交付，标志着中国智能船舶全面迈入1.0新时代。

作为我国智能船舶1.0研发专项首艘示范船，“明远”号具有全船统一的网络信息平台，可实现辅助自动驾驶、综合能效管理、机舱运维管理、船岸一体化通讯及矿物液化监控等功能。

“智能船舶是未来船舶发展的重点方向，其融合了现代信息技术和人工智能等新技术，具有安全可靠、节能环保、经济高效等显著特点。开展智能船舶技术研究是我国船舶工业调整产业结构、抢占船舶技术发展制高点、提升国际竞争力的重要途径之一。”在谈到对未来智能船舶的认识时，外高桥造船董事长王琦说：“一方面，智能船舶代表了船东需求的新方向；另一方面，智能船舶有助于提升船厂的竞争力。”

智能船舶研究缘何能成为全球造船业的“必争之地”？王琦认为，从未来需求看，智能系统的应用使船舶驾驶更容易和更人性化，可在进行辅助决策的同时，降低油耗和事故发生率，使船舶营运更经济和安全。与此同时，通过运营智能船舶，船东/航运公司可以实时了解船队营运状态，使船舶管理更加简便，提高航运效率。从船厂方面看，船厂面向智能船舶总体设计、生产施工、检测试验等全流程，将会构建完整的集成建造技术体系，形成工艺标准和联调联试方法，提升建造能力；在建成智能船舶后，将拥有智能船舶设计建造全过程的原始数据，可为船舶智能化营运服务提供数据支撑，并基于智能系统采集的营运信息，为后续船舶设计建造的持续优化提供科学依据。

尽管截至今年7月我国已陆续交付了3艘智能船舶，但最初“明远”号的建造过程并非“一帆风顺”，对当时的传统造船模式提出了新的挑战。“以首艘智能 VLOC 为例。由于智能系统的功能需求，信息采集点增加愈千个，系泊航行实验项目倍增，给船舶联调联试带来极大的困难。”王琦介绍说，“为此，我们针对统一网络信息平台和五大智能系统开展了综合测试研究和实船验证。”

与传统的 VLOC 相比，“明远”号增加了很多特殊的测试项目，例如电磁兼容性测试研究、辅助避碰功能验证、全船统一网络信息平台测试等。信息感知和传输的准确性将直接影响智能船舶的辅助决策科学性，乃至船舶航行的安全性。为了进行这项测试，外高桥造船结合电磁干扰对船用电子设备和信号传输的影响，开展了电磁兼容测试方法研究，通过对船上干扰源进行分析，并从设计、工艺等途径总结抗干扰的优化措施，填补了民船领域相关测试和研究的空白。网络信息平台不仅仅是在船上建立一个局域网络，而是船舶智能化的核心，为所有智能系统提供统一信息服务的平台，其正常运转测试十分重要。为此，外高桥造船在系泊和航行试验中联合中国船级社（CCS）和DNV GL开展了全球首次网络联通性测试、信息平台接收试验和前台功能测试、网络风暴监测等测试项目，同时统一了信息接入格式和接口类型，为今后智能设备的信息接入提供了标准。

图片来源：麦基嘉

尽管智能船舶发展已经取得了一定的成果，但业内人士仍认为总体上全球智能船舶仍处于探索和发展的初级阶段，首艘智能VLOC的智能功能也只处于辅助决策阶段，未来发展仍有一些问题需要解决，例如，原有船舶设备系统专属的感知设备与网络信息共享概念之间的矛盾、智能系统的决策建议的执行与法规之间仍存在的矛盾、船岸通讯带来网络信息安全问题等。“未来10到20年是船舶智能化发展的关键时期，智能船舶的发展方向、船型变化以及船员能力要求的变化都将逐渐清晰，我国船舶工业应掌握其中特点，大力开展技术研发，在智能船舶领域抢占先机。”王琦认为，我国广大船企、科研院所应在《智能船舶发展行动计划（2019-2021年）》的指引下，通过加强国际交流和产学研合作，强化人才建设，实现从前端设计、建造、应用到后端运营、维护、物流信息共享，打造智能船舶数据完整生态链，进一步加大理念、技术和管理创新力度，积极推进智能技术工程化应用。

智能制造的新探索

和其他船企不同，大连中远川崎船舶工程有限公司在引进南通中远海运川崎船舶工程有限公司造船技术的基础上，通过消化、吸收再创新，开展了智能化转型的实践，实现了造船质量和效率的较大提升。“目前，公司五大平台初见成效，三个智能车间初步建成，通过生产线自动化、智能化应用和改造，相应的工序生产效率提高了40%—400%，产品建造周期缩短了15%-20%。”大连中远海运川崎党委书记潘志远如是说。

图片来源：AVEVA

智能化车间正成为船舶制造中物流和信息流的枢纽。为此，大连中远海运川崎初步打造了船体、装焊和管舾3个智能化车间，并在设立高效管控的制造执行系统（MES）的同时，持续推进智能化生产线建设。

据了解，德国工业4.0以信息物联系统（CPS）为核心系统，强调横、纵向和全价值链端到端的设计整合。在其中的纵向整合中，从设计到装配再到作业，MES自始至终都是核心。而大连中远海运川崎正是抓住了这个关键点。据潘志远介绍，在船舶制造过程中，大连中远海运川崎实现了船体、装焊、外业、涂装、管加工、舾装等主要工序数字化管控。根据自身制造模式，该公司定制了MES，将上述流程中所需的大预定计划与执行、工艺设计、质量监控等管理基准固化其中，上承企业资源计划（ERP）系统，下接车间底层智能化设备，MES解决了ERP系统与生产现场信息脱节问题，目前已建成智能化生产线、电装作业管理的数据采集三维可视化系统，以及作业现场三维可视化指导系统等。

目前，大连中远海运川崎在船舶建造的预处理、切割、焊接、装配、舾装等主要工序，建成投产 15条自动化、智能化生产线，包括钢板全面印字生产线、先行小组立焊接机器人生产线、管材加工焊接机器人生产线、FCB/RF焊接生产线、型钢自动切割生产线、钢板数控切割生产线等。其中，钢板全面印字生产线、FCB/RF焊接生产线属于首台套应用。“钢板全面印字生产线是实现钢板全幅面数码印字工艺的智能设备，使生产效率提升90%；FCB/RF焊接生产线实现了钢板的单面焊双面成形，作业效率至少提升50%。”潘志远补充说。

不仅如此，该公司还建成了互联互通平台，通过“互联网+设计”，实现南通中远川崎与大连中远川崎的异地协同设计，共享了设计资源、缩短了设计周期、提高了市场反应速度；利用异地协同设计等优势，引进先进设计系统，结合自身生产条件进行二次开发，形成具有大连中远海运川崎特色的生产设计体系，搭建数字化设计平台，提升精益建造能力；初步实现计算机辅助工程（CAE）/计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助工艺过程规划（CAPP）/计算机辅助制造（CAM）与ERP、产品数据管理（PDM）的有效集成，建立数据管理平台，打通了船舶项目计划设计数据、产品模型、工程图纸、技术规范、工艺资料、加工流程等数据流，为进一步挖掘船舶建造数据价值奠定基础；建成了覆盖设计、生产、质量控制等业务环节的客户意见处理系统，快速、准确处理船东意见，奠定服务型制造基础。

除了大连中远海运川崎，外高桥造船也在积极探索智能制造的新路径。今年年初，外高桥造船发布智能制造“三步走”战略，以期循序渐进实施计划目标。据了解，该公司计划在2018—2020年试点推进阶段，将对典型短板装备单元进行开发、引进和应用，着力做好设备互联试点、智能化仓储物流、工业互联网平台建设等工作；在2021—2025年协同跨越阶段，扩大示范项目的应用，大幅降低“脏险难”作业劳动强度，减少作业人员数量；在2026—2035年全面建成阶段，外高桥造船将全面实现企业智能化转型，基本建成智能工厂，建立企业研发、生产、经营、管理过程数字化协同平台，完成虚拟生产、网络化控制、制造执行、自动化物流、智能制造等系统的建设与应用，促进工业全产业链、全价值链信息交互和智能协作。

“智能化转型是船舶总装实现效率、效益变革的手段，也是提升核心竞争力的主要途径。当前航运市场持续不景气，很多企业认为智能化转型必然将增加企业的盈利压力，但我认为这是船企摆脱‘红海’的唯一途径，大连中远海运川崎最终将通过‘自主规划智能化改造路线’‘自主选择最合适的智能化设备’和‘自主实施生产线智能化改造’三个自主，为自身长远发展积蓄潜力。”尽管初步体验到了智能化转型的成效，但在推进过程中也遇到了困难，不过潘志远相信，站在智能+的新起点，在两个《行动计划》的指引下，船舶工业将迎来新的未来。★

船舶建造的“3D可视化” 图片来源：iliustracijos