裝配焊接機器人生產線。 彭常青 攝

　40萬噸級礦砂船。 本報資料室供圖

當今的船舶行業(yè)，無論是從供給側結構改革觀之，還是從搶占未來發(fā)展制高點看，船舶智能化無疑是首選之路。

正是在這樣的背景下，工業(yè)和信息化部、國防科工局日前印發(fā)的《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃(2019-2021年)》明確指出，經(jīng)過三年努力，我國船舶智能制造技術創(chuàng)新體系和標準體系初步建立，切割、成形、焊接和涂裝等臟險難作業(yè)過程勞動強度大幅降低，作業(yè)人員明顯減少，造船企業(yè)管理精細化和信息集成化水平顯著提高，2—3家標桿企業(yè)率先建成若干具有國際先進水平的智能單元、智能生產線和智能化車間，骨干企業(yè)基本實現(xiàn)數(shù)字化造船……

A

造船新時代引爆智能化

智能化是船舶制造業(yè)國際競爭的新機遇和新挑戰(zhàn)，近年來，由于自動化、智能化理念的興起，智能船舶技術與智能船舶概念都加速落地，船舶智能化成為了全球航運發(fā)展的主流趨勢。

對此，中國船舶及海洋工程設計研究院高級工程師秦琦告訴記者：“信息和通信技術的快速發(fā)展將顯著改善海運產業(yè)鏈各個領域的數(shù)字化水平，實現(xiàn)數(shù)字驅動的海洋服務，例如優(yōu)化能源使用和提高能效、改善船舶性能、實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和進行氣候行程規(guī)劃。較高水平的系統(tǒng)自動化、智能傳感器的可利用性和船舶與岸基之間的全球網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸將推動遠程控制、半自主和完全自主船舶的運營?！?/p>

正因為船舶智能化能夠優(yōu)化船舶控制和管理模式，提升安全等級，全面降低各項成本，優(yōu)勢顯著，各國紛紛在智能船舶上下大氣力投入研發(fā)。近年來，韓國、日本、歐美國家紛紛提出智能船舶概念，推出相關產品并實現(xiàn)接單，且制定了相關的標準。智能船舶研究已經(jīng)成為全球造船業(yè)的“必爭之地”。

“歐盟在‘Horizon 2020’重大科研項目中開展智能和環(huán)保海運研究，正在致力于發(fā)展‘電子海運’，利用自動化技術、信息化和通訊技術(ICT)等實現(xiàn)海運部門之間的信息無縫交流，增強海運的安全性、提高運輸效率和減少對環(huán)境的不利影響。”秦琦介紹道，丹麥為發(fā)展智能海事集群和生態(tài)系統(tǒng)，制定了智能和無人船舶的技術、運營和法律目標愿景。羅爾斯·羅伊斯公司(以下簡稱“羅·羅公司”)正在開發(fā)智能船舶和無人船舶。2016年，羅·羅公司與芬蘭VTT技術研究中心開展新一代遠程和自主船舶設計、測試和驗證的戰(zhàn)略合作。羅·羅公司參與了芬蘭無人船科研項目，涉及到無人船舶包括港口無人系泊和操作、開闊水域的航行模式、進港和進塢、以及不同船型適用性等研究內容。

韓國政府已將智能型船舶技術研發(fā)列為韓國“創(chuàng)造經(jīng)濟”的一項課題。作為IT技術大國，其在船舶智能化方面的發(fā)展非常迅速。韓國政府發(fā)布的《造船產業(yè)競爭力強化方案》提出投資350億韓元(約2.1億人民幣)支持智能船舶相關核心技術開發(fā)，同時宣布投資7萬億韓元(約420億人民幣)支持包括智能船舶在內的12大新產業(yè)發(fā)展。韓國海洋水產部啟動了“Smart Navigation”智能航海研發(fā)項目，項目總投資1.14億美元。除了政府大力扶持，現(xiàn)代重工和三星重工都具有較強的智能船研發(fā)水平。

與此同時，智能船舶的標準規(guī)范正在加快制定?！叭毡驹谥悄艽I域的發(fā)展特色可以概括為兩點，一是科研和標準化同設計、同部署、同實施;二是環(huán)保和智能化成為技術和標準研制的兩大重點?！鼻冂f。

目前，日本在國際標準化組織船舶與海洋技術委員會(ISO/TC8)發(fā)起的關于《船載海上工況數(shù)據(jù)服務器》和《船載機械和設備標準數(shù)據(jù)》兩項國際標準立項正式獲得通過。作為國際海事法規(guī)的推動者，日本已經(jīng)嘗到EEDI為其船舶工業(yè)界帶來的“甜頭”，而上述兩項標準草案的成功立項則進一步揭示日本已經(jīng)將“智能船舶”(Smart Ship)上升為該國國際海事立法發(fā)展戰(zhàn)略的核心目標之一(國際標準化)，作為其振興造船工業(yè)的又一重要舉措。

美國船級社(ABS)在智能船方面進行了深入研究，開發(fā)了其自有的船舶性能管理系統(tǒng)、3D船體管理工具、上層建筑能效管理系統(tǒng)、尾軸對中監(jiān)視器(D-SAM)等，并且部分技術已應用于實船。

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船舶行業(yè)解困靠“智慧”

事實上，智能化也是促進船舶工業(yè)供給側結構改革和新舊動能轉換的重要途徑?！敖鼛啄?，全球造船市場需求一直在低位徘徊，需求不足和產能過剩的矛盾持續(xù)存在，國際新造船市場競爭激烈，全球造船產業(yè)依然處于調整期。智能化造船應該是破解這一難題的一把‘鑰匙’”， 工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心冷單對記者說。

據(jù)中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會提供的《2018年船舶工業(yè)經(jīng)濟運行分析》報告顯示，雖然2018年船舶工業(yè)呈現(xiàn)出三大造船指標保持領先、骨干船企競爭力不斷提高、過剩產能有效壓減、船舶修理業(yè)運行良好、新型海工裝備快速發(fā)展、船配產品研發(fā)不斷取得新突破的良好局面。但受世界經(jīng)濟和航運市場復蘇動能減弱、新船市場深度調整的影響，融資難、盈利難、接單難等深層次問題仍然存在，尤其是高附加值船型市場競爭力仍需持續(xù)提升，船舶行業(yè)融資難問題仍然存在，綜合成本高位波動，船企盈利能力大幅下降，船舶工業(yè)面臨的形勢依然嚴峻。

“對船舶行業(yè)來說，雖然‘去產能’成效初顯，供需矛盾有所緩解，但結構性產能過剩并非是短期就能解決的。智能化將會是未來船舶行業(yè)的趨勢?！敝写绖斩麻L韓廣德認為，現(xiàn)在的傳統(tǒng)型船也可能會面臨改裝或淘汰，往環(huán)保、節(jié)能及數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，這樣才能適應新一輪的市場需求。

《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃(2019-2021年)》也指出，21世紀以來，我國船舶工業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，骨干造船企業(yè)建立起以中間產品組織生產為特征的現(xiàn)代總裝造船模式，并不同程度開展了智能化轉型探索工作，取得了一定成效。但是，總體上我國船舶制造業(yè)仍處于數(shù)字化制造起步階段，而且各造船企業(yè)發(fā)展水平參差不齊，關鍵工藝環(huán)節(jié)仍以機械化、半自動化裝備為主，基礎數(shù)據(jù)缺乏積累、信息集成化水平低等突出問題亟待解決。

工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心的司志強認為，我國智能船廠建設還處在起步階段，隨著智能制造在制造業(yè)中的推廣，智能船廠的建設步伐開始逐步加快。現(xiàn)階段，我國智能船廠建設還存在著很多不足，一是國內船廠生產基礎較弱，總體處于工業(yè)2.0階段，在數(shù)字化、自動化、精益生產等方面仍有很多短板需要補齊;二是推廣范圍仍有局限，已建成的智能車間和智能生產線較少;三是造船全產業(yè)鏈協(xié)同度不高，缺少原材料及配套企業(yè)的積極參與;四是尚未構建船舶行業(yè)智能制造的標準體系。

據(jù)了解，目前我國船舶制造業(yè)90%以上的設備制造以人工為主體，基本上沒有機器人作業(yè)。而在國外，大部分環(huán)節(jié)都已經(jīng)實現(xiàn)機械化。在韓廣德看來，如果實現(xiàn)機械化，就可以將至少大半的人力從焊接、噴漆及打磨中解放出來。

中船經(jīng)濟研究中心有關人士說，我國船舶工業(yè)正處在由大到強轉變的戰(zhàn)略關口，造船企業(yè)應在全面建立現(xiàn)代造船模式基礎上，把握機遇，順應趨勢，主動作為，努力趕超，推動我國船舶總裝建造智能化水平邁上新臺階。

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加速研發(fā)搶占“智”高點

面對造船業(yè)智能化趨勢，我國造船業(yè)必須在智能制造上搶占制高點，才能贏得主動權。

近年來，我國越來越重視智能船舶的研發(fā)。2015年年底，38800噸智能船實船建造合同簽訂，標志著我國首艘智能船舶進入設計建造階段。

2016年，“智能船舶頂層設計及部分智能系統(tǒng)示范應用”被工業(yè)和信息化部批準立項，示范船為中國遠洋海運集團有限公司的13500TEU集裝箱船。

2017年3月，海航科技物流集團有限公司、中國船級社(CCS)、中國船舶工業(yè)集團公司第七○八研究所、美國船級社(ABS)、DNV GL、中國船舶重工集團公司第七一一研究所等6家單位聯(lián)合發(fā)起了“無人貨物運輸船開發(fā)聯(lián)盟”籌建工作。

2018年6月12日，由江南長興重工為中遠海運集團建造的21000TEU超大型集裝箱船“中遠海運宇宙”輪交付?！爸羞h海運宇宙”輪是我國自主研制建造的世界最大級別集裝箱船。該船技術先進、性能優(yōu)良、節(jié)能環(huán)保、高度智能，代表著中國造船的最高水平。

同年11月28日，由中國船舶工業(yè)集團有限公司所屬上海外高橋造船有限公司為招商局能源運輸股份有限公司量身訂造的全球首艘40萬噸智能超大型礦砂船(VLOC)“明遠”號在上海命名交付，標志著中國智能船舶全面邁入1.0新時代。

“在我國智能造船方面，不能不提南通中遠海運川崎船舶工程有限公司(以下簡稱“南通中遠海運川崎”)。”一位業(yè)內人士告訴記者。

記者在采訪南通中遠海運川崎時了解到，多年來，該公司在建設智能化船廠方面作出了一系列的探索和實踐。自動化、智能化生產線的相繼投產，大大改進了生產的流程，提高了效率、降低了勞動強度、穩(wěn)定了質量。主要生產車間實現(xiàn)了自動化、智能化、網(wǎng)絡化生產。自動化生產系統(tǒng)使相應工序的生產效率提高了七成左右。在確保作業(yè)安全和質量穩(wěn)定的基礎上，將產品建造周期縮短10—15%，生產效率提高15%以上，在船舶性能、生產效率和船舶質量上始終領先于國內主流船廠。

“不過，總體而言我國智能造船的范圍依然有限，僅有南通中遠海運川崎、外高橋造船有限公司、中船重工武船集團等少數(shù)幾家船廠，仍需加快發(fā)展?！崩鋯握f。

智能化造船如何全面“提速”? 冷單認為，一是加強技術創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新。加快先進制造工藝技術創(chuàng)新，著力攻克區(qū)域建造、模塊化建造等總裝建造關鍵技術，支撐建立新型建造模式，加快推進現(xiàn)代造船模式。二是加大核心設備研究力度。加大智能焊接機器人、智能涂裝機器人等新技術中在造船上的應用，開發(fā)具有自主知識產權的高精度船用檢測設備，推進精益造船。三是深入推進智能制造。我國船舶產業(yè)的智能制造發(fā)展需要在鞏固夯實已有的數(shù)字化和自動化基礎上，以三維設計建模為突破口，開發(fā)具有自主知識產權的造船軟件系統(tǒng)。持續(xù)深入推進信息技術、相關軟件產品與智能船舶制造裝備的融合發(fā)展。

業(yè)內人士認為，我國船企要借助《智能船舶發(fā)展行動計劃(2019—2021年)》《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃(2019—2021年)》發(fā)布的“東風”， 結合自身基礎和條件，著眼長遠，體系布局，選擇適合發(fā)展的路徑有序推進。加強關鍵共性技術和重點系統(tǒng)設備研發(fā)，提前布局前瞻性技術攻關，加快成熟智能技術工程化應用，補齊技術鏈與產業(yè)鏈短板;加強產學研用結合，建立開放高效、合作共贏的智能制造生態(tài)體系。

“尤其要在核心智能裝備開發(fā)、智能制造投入和推進路徑等方面形成突破，才能真正為船舶制造插上‘智能’的翅膀?！庇嘘P專家指出，從智能裝備上講，智能裝備供應商必須深入了解船企的工藝流程和效率瓶頸，不斷提升設備定制化生產能力和與客戶協(xié)同開發(fā)能力，使裝備更具實用性;同時船企也應積極推動設計、生產制造模式的轉變，促進適合我國船舶行業(yè)的智能裝備的研制。從投入上說，應通過加大政策和資金支持力度，充分發(fā)揮智能制造試點示范企業(yè)的示范引領作用，以點帶面將成功經(jīng)驗輻射到全行業(yè);根據(jù)實際運行效果，對船舶制造智能生產線推行先建后補等財政補貼或稅收優(yōu)惠政策，激發(fā)船企創(chuàng)新活力。從實施路徑上看，要聚焦船舶制造主要工序，分步建設智能車間，以關鍵工序的自動化、智能化改造為突破點，持續(xù)構建更廣泛的智能生產線，完成智能化技術和裝備在船體、管路、平面分段等方面的全面布局，逐步形成完善的船舶智能制造體系。如此，才能在船舶智能制造中搶占制高點。