现代船舶设计与制造智能化研究与探索

洪敏

摘 要：目前，我国在船舶智能制造方面的推进力度较大，也取得了很大突破，各船厂也在努力打造船舶制造智能化生产线。在船舶设计过程中，对智能化生产所需要的数据已不断扩充并完善，但是对于设计的各个环节，关于智能化方面的探索仍亟待提高。这需要各个船企找到自身的作业规律，化繁为简，加大智能作业手段和工具的二次开发或引入力度，在将设计人员从繁复的工作中逐渐解放出来的同时，进一步提高设计质量。我国在船舶智能设计方面尚处于较初级阶段，需要不断发展和挖掘可以实施的努力方向。

关键词：现代船舶;设计;制造;智能化

0 前言

智能船舶已发展成全球各大船舶制造企业布局的重点领域，意在加强船舶设计与制造的效率及质量。近几年，中国、日本以及韩国等国家在船舶制造智能化、数字化方面都开展了大量工作，将船舶智能制造作为发展重心。因此，对船舶智能制造技术的应用及其发展趋势进行研究有非常重要的意义。

1 船舶设计与制作的智能化研究现状以及面临问题分析

尽管我国造船产能超过 6 000 万载重吨，但产能利用率却不足 60%;产能过剩导致船舶企业长期处于“接单难、交船难、盈利难”的困难局面，产业亏损面不断扩大。现代船舶制造企业越来越多，社会对于行业制造的要求也越来越高，整个船舶制造市场形势越来越严峻。

船舶智能化设计和制造过程中面临众多的硬件问题或技术问题，具体体现在 2 个方面。一方面，航海相关卫星的带宽不足，受限于技术或资金能力无法实现高水平的船舶智能化网络覆盖，船舶相关技术研发也需要通过不断设置相应的船舶系统并对设备不断升级，确保满足全方位、全时间段的船舶物联网服务。另一方面，船舶的无人驾驶需要依靠精确的数据支撑和大量的运行资源，当前的计算机软硬件处理能力无法满足各方面的需求，这要求船舶技术开发人员针对船舶智能化系统不断优化算法，提升其数据处理能力，更好地实现无人驾驶的需求。

在船舶制造技术信息化、智能化背景下，船舶行业既往的粗放型设计、制造形式有着翻天覆地的变化。在船舶制造企业内，MES、ERP 等信息化工具、工业机器人、新型传感器以及智能控制系统等都有着广泛的应用;然而，在信息集成、各制造工序间相互联通等层面相较于全球顶尖的船舶制造方式依然有较为明显的差距。整体而言，当前国内船舶制造技术智能化程度相对较低，“信息孤岛”问题依然存在，综合集成、协同及创新能力还没有达到相应的高度。

智能化船舶设计制造可以帮助船舶实现更强的问题追溯性能，对船舶建造的全过程实现全面的记录分析，便于后期问题取证或运行中对船舶状态实时检测。依靠智能化技术制造的船舶其服务性能也更加优越，通过智能信息服务系统将船舶运营服务控制得更加精细，满足更加多变的市场需求[2]。

2 现代船舶设计与制造智能化转型的有效策略

2.1 建立船舶运行参数数据库系统

船舶设计制造中应用的数据集成技术和虚拟现实技术可以更好地提升船舶的智能化水平。利用大数据智能造船。现在互联网技术快速发展，各种有效的技术方法都能够在互联网中进行查询，还能够利用互联网进行控制，实现智能化制造和生产。更好地利用大数据智能造船来取代传统的人工制造，有效地提升船舶制造的空间和效率，这样能够促进我国船舶制造进入世界前列，更好地进入中国制造新时代。大数据智能造船能够有效地节约各种资源，实现资源的高效整合，将这种有效的资源充分的利用到现代造船当中，实现这些资源的价值和意义。在船舶制造过程中会涉及到各种各样的数据交易等信息和工作，如果全部依靠人力来完成，会花费很多时间。并且人力在工作的过程中，可能会发生一些意外状况，造成船舶制造的误差和损失。利用信息化集成技术，可以实现精准化的控制与操作，防止各种误差的出现。并且利用信息集成技术进行智能化造船的速度非常快，可以在短时间内完成大量的工作。

某种意义层面而言，智能制造技术实际上是制造技术和人工智能的相互结合，当前社会上的智能制造是传统人工智能在制造领域中的深入运用，从人工智能的简单运用向系统化运用转变，打造智能化工厂，进而实现智能制造的目标。

2.2 推进新措施、新方案。要想有效实现船舶制造和设计的智能化转型，就要推进新的措施和方案

目前我国船舶工业大多都采用试点方式，先对骨干企业进行一定的培养，然后不断地积累相关经验推广到整个行业。虽然骨干企业已经提供了经验和案例，但仍然有许多特殊情况，还需要其他企业不断的配合。重要的是需要国家能够出台相关政策和法规，相关造船企业、科研院所以及供应商等也要加强联合，更好地配合国家的相关行动。依据国家出台的政策引导，进行智能化制造和设计。并且要落实到具体的执行，制定有效的实施方案，形成智能制造上下游产业链的联合体。

2.3 采用有效的三维软件

在现代船舶设计与制造当中，都采用智能的三维软件来开展相关的设计工作。这样能够在设计过程中更好地进行立体化观察，有助于更好地发现设计当中的不足，更好地摆脱了传统平面设计的束缚。三维软件能够直观的对设计图进行观察，更加清晰地展现出创作者的整个思路。如果发现有错误的地方还能够及时进行改正。现代造船形成了许多集成系统，能够有效地实现船舶的建造、生产、设計一体化，这更好地推进了船舶的生产与制造，还能够保证各个环节之间的衔接。还能够有效地利用三维数字建模技术，建立各种有效的船舶系统模型，通过模型来进行零件的模拟安装。对前期可能会发生的各种状况进行有效的预估，然后按照建模的过程和建造方法，开展相关零部件的安装和生产，尽可能的保证船舶生产和制造的质量。

2.4 解决信息融合问题

船舶的智能化设计与制造过程中需要做好对于船舶各类信息数据的整合处理，避免出现数据信息随意处理影响其使用价值的问题。例如：在应用 IBS 系统对船舶运行状态、周边环境监测、船舶控制等众多数据信息整合处理的过程中，如果不能结合船舶自身状态对各类参数进行高质量的分析，将会出现众多遗漏，影响船舶运行的稳定性。在进行船舶航线规划时，如果对于环境特性分析及船舶状态检测的数据不能有效结合，将会导致所提供的数据并非最优化的结果，造成更多的资源浪费。

2.5 建立行业技术数据库

该数据库包括船舶与航运相关论文、专利、技术动态、主流船厂及科研院所动态等，可用于全面评估技术发展趋势，以便在高技术船舶开发方面超前布局，获得发展先机。由于不同的实体在建立数据库时需要记录的信息不同，初期建立的数据库难以满足所有需求，需在使用过程中不断完善。通过在船舶设计过程中不断积累数据，船东和配套厂家的信息将不断丰富，最大程度地兼容不同的船东和配套厂家。

3 结束语

智船舶设计月制造智能化船舶系统的众多特点体现了其优势条件。首先，智能化船舶具有较高的系统性，通过智能化技术可以将原本独立的各船舶单元设备聚合起来，形成一个由中央集控的船舶岸基一体化智能系统，为船舶航行、经验、设计及制造等众多方面提供更优质的支撑和服务。

参考文献：

[1]严新平.智能船舶的研究现状与发展趋势[J].交通与港航，2016（1）：25-28.

[2]李凯，钱浩，龚梦瑶，等.基于数字孪生技术的数字化舰船及其应用探索[J].船舶，2018（6）：101-108.

[3]张永侨.船舶能效指数的优化[J].船舶，2018（增1）：

87-91.