舰船科学技术  2026, Vol. 48 Issue (7): 149-156    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2026.07.024   PDF    
船舶总装智能制造能力发展现状研究
闫文敏1, 胡明伟2, 程之年3, 熊进辉1, 花磊2, 苏翔3, 熊韬1     
1. 中国舰船研究院,北京 100101;
2. 中国船舶集团有限公司第七一六研究所,江苏 连云港 310012;
3. 中国船舶集团有限公司第七一四研究所,北京 100101
摘要: 当前物联网、大数据、人工智能、数字孪生、机器人等新一代信息技术正在赋能船舶总装制造业,推动船舶总装建造向数字化、自动化、网络化和智能化转型,但船舶总装制造业不同于汽车等制造业,具有工艺流程复杂、中间产品及非标件数量巨多、物理尺寸差异巨大、建造周期长、多品种小批量等特点,一定程度上影响了船舶工业的数字化、智能化转型升级。本文详细分析了各主要造船强国在船舶工业领域的顶层战略政策,研究了国内外典型造船企业的数字化、智能化制造能力建设现状,剖析了智能制造技术在船舶总装制造领域应用和船舶制造业转型升级过程中存在的主要问题以及先进成功经验,结合数字化、智能化、网络化等技术的发展现状,为我国船舶总装智能制造能力建设提供参考支撑。
关键词: 船舶总装     智能制造     数字化     智能化    
Research on the current development status of intelligent manufacturing capability in ship general assembly
YAN Wenmin1, HU Mingwei2, CHENG Zhinian3, XIONG Jinhui1, HUA Lei2, SU Xiang3, XIONG Tao1     
1. China Ship Research and Development Academy, Beijing 100101, China;
2. Jiangsu Automation Research Institute (JARI), Lianyungang 310012, China;
3. China Ship Scientific Research Center, Beijing 100101, China
Abstract: At present emerging information technologies-such as the Internet of Things, big data analytics, artificial intelligence, digital twin systems, and robotics-are empowering the ship general assembly industry, accelerating its transition from traditional labor-intensive practices to digitalized, automated, networked, and intelligent paradigms.However, the ship general assembly industry differs significantly from sectors like automotive manufacturing due to its inherent complexities: intricate process flows, a vast number of intermediate products and non-standard components, substantial variations in physical dimensions, prolonged construction cycles, and high-variety, low-volume production characteristics. These factors collectively impose constraints on the digital and intelligent transformation of the shipbuilding industry.This paper conducts a comprehensive analysis of the top-level strategic policies adopted by leading shipbuilding nations in the maritime industry. It investigates the current status of digital and intelligent manufacturing capabilities among representative domestic and international shipbuilding enterprises. Furthermore, the study critically examines the key challenges and successful practices in implementing intelligent manufacturing technologies within ship general assembly and the broader industrial transformation process. By synthesizing the developmental trends of digitalization, intelligence, and networking technologies, this research aims to provide actionable insights and strategic references for advancing intelligent manufacturing capabilities in China's ship general assembly sector.
Key words: ship general assembly     intelligent manufacturing     digitalization     intelligentization    
0 引 言

21世纪以来,新一代信息技术推动了传统制造业从机械化、自动化向数字化、网络化和智能化转型。汽车、电子信息、工程机械等领域通过智能制造实现了生产效率、产品质量的跨越式提升。2018年9月,美国海军海上系统司令部发布《20年国有船厂优化计划》执行摘要(以下简称计划)[1]。2016年,日本国土交通省海事局推出“海事产业与生产力革命”(i-Shipping)计划[2]。韩国自2018年以来,已连续发布6个船舶产业发展战略。2018年,提出《造船产业发展战略》[3],并提出了智能船厂(K-Yard)初步构想;同年提出《造船产业活力提升方案》[4]。日、韩等国家的造船企业全力推动数字化、智能化转型,生产效率显著提升,建造成本不断下降,综合竞争优势不断提升。2015年我国出台《中国制造2025》[5],明确造船强国战略目标,将智能制造作为主攻方向之一。本文通过分析国内外船舶总装智能制造政策,研究国内外典型造船企业船舶总装智能制造能力现状趋势,剖析存在的问题,为我国船舶总装智能制造能力建设提供参考。

1 国内外船舶总装智能制造形势政策分析

世界造船业竞争格局日趋复杂,各造船强国相继发布政策(见表1)推进船舶制造业转型升级,将智能制造作为提质增效的主要手段,推动技术转型升级,提高船舶总装建造效率和质量。

表 1 世界各国智能制造相关政策措施 Tab.1 Intelligent manufacturing policy measures across nations
1.1 中 国

2020年8月,工业和信息化部推出了《船舶总装建造智能化标准体系建设指南(2020版)》,提到“到2021年,初步建立船舶总装建造智能化标准体系,制定30项以上船舶智能制造标准,与国际先进造船国家水平差距明显缩小。到2025年,建立较为完善的船舶总装建造智能化标准体系,全面覆盖基础共性、关键技术和船应用等领域,基本达到国际先进造船国家同等水平”。

2018年12月,工信部、国防科工局联合推出了《推进船舶总装建造智能化转型行动计划(2019—2021年)》,指出“要求加快新一代信息通信技术与先进造船技术深度融合,逐步实现船舶设计、建造、管理与服务全生命周期的数字化、网络化、智能化,推动船舶总装建造智能化转型促进船舶工业高质量发展”。

2023年12月,工信部、运输部制定了《船舶制造业绿色发展行动纲要(2024—2030年)》,要求“建立先进船舶总装建造体系,实施船舶总装建造数字化提升工程,加快船舶总装建造数字化转型,加强精益管理,以数字化、标准化为手段,推动船舶总装建造企业提质增效”。

1.2 日 本

2016年,日本国土交通省海事局推出“海事产业与生产力革命”(i-Shipping)计划[2]。该计划按船舶产业特点分解为设计、建设和运营3个部分。日本配套实施了“创新造船技术研发支援项目”[6],提高船舶建造阶段生产效率的革新性技术(人工智能、物联网等)的研发进行费用补助,最大补助率达50%,支持造船厂利用信息通信技术开发创新技术,提高造船厂的生产力和质量。

在数字化智能化技术发展方面,日本船厂没有专门制定数字化智能化制造战略,而是围绕高新环保型船舶建造的必需提升船厂生产力,推动能实际解决问题的数字化智能化技术发展。重点是整合包括销售、采购、设计和工程在内的各个建造阶段的关联数据库,以“一条龙”形式打造共通系统,建设数字化智能船厂,最大限度地减少前置时间。

1.3 韩 国

韩国的智能船厂K-Yard项目计划开发智能船厂仿真模型,建立基于虚拟现实的生产平台,目标是2025年制造成本降低10%,使中型船舶市场占有率达到20%。该项目核心技术包括智能生产-设计平台、无人化部件加工工艺、综合物流仓库、高难度弯板加工机器人、自动化、高精度智能分段组立系统等。

2021年9月,韩国发布《韩国造船(K-造船)再腾飞战略》[7]提出扩大环保、自主航行船舶市场占有率,到2030年将韩国造船业在全球环保船舶领域的市占率从66%提升至75%,并在自主航行船舶领域争取50%的份额,守住造船业全球第一的位置。2022年10月韩国发布“关于确保造船业超级差距(Super Gap)优势的战略”[8],提出将在扩充人力资源、生产高附加值船舶方面提供积极支持,提升造船业的竞争优势。2023年11月,韩国公布“面向未来市场领先地位的韩国造船战略”[9],目标是抢占下一代造船市场80%以上的份额。

2024年7月,韩国产业通商资源部发布了《韩国造船超级差距技术路线图2040》[10]。瞄准“2040年世界最高造船技术强国”目标,围绕以数字化推动韩国船舶制造系统创新升级、抢抓未来船舶绿色化发展机遇、推动船舶智能化发展等三大重点任务,提出未来15年重点发展的10大技术领域、100项核心技术、351项子技术。特别强调自动化技术,计划2040年实现50%无人化处理率,包括为从设计到生产的所有造船流程开发自动化技术、焊接协作机器人、VR培训系统、AI聊天机器人和生产协作平台等。此外,韩国在造船业建设体系升级方面计划投资约1500亿韩元用于数字化转型和智能船厂建设。

1.4 美 国

美国舰船工业主要以通用动力公司和亨廷顿英格尔斯公司两大集团下属的6家大型私营船厂为主体。其中大型私营船厂是舰艇建造力量的主体,同时亦具备相应舰艇的详细设计和总装集成能力。由于军船建造是美国船舶工业的主要业务,因此美国防部在推动船舶工业数字化智能化发展方面起到了主要作用。

2018年9月,美国海军海上系统司令部发布《20年国有船厂优化计划》执行摘要[11]。将在未来20年投入210亿美元对4家国有船厂进行现代化改造升级,主要优化干船坞配置、升级船厂基础设施、更换老旧设备3个方面。该计划的关键是“工业4.0”技术集成,包括数字孪生、物联网、云计算、人工智能和5G网络。提出将总经费的3%用于引入数字孪生技术开展优化设计,如图1所示。

图 1 美海军数字化项目 Fig. 1 U.S. navy digital transformation program

2020年,美海军和海军陆战队联合发布《数字系统工程转型战略》[12],推动海军装备领域数字化转型。美海军和船舶工业协会定期滚动更新“制造技术计划” (ManTech)[12]和“国家造船研究项目”(NSRP)[13],解决海军型号项目面临的技术问题。

2020—2022年美海军ManTech计划实施数智化项目共53个,总投资额8550.6万美元,投资额度从24.4−683.9万美元不等;自动化、机器人、数据工程方向项目最多。“全船厂仿真平台”投资250万美元,5年节省2900万美元;支持潜艇建造“弗吉尼亚级和哥伦比亚级潜艇船体嵌件的自动焊接”,投资237.2万美元,5年节省2440万美元,减少20%的切割、焊接、装备劳动力。

2016年,美海军和主要船厂共同投资6.31亿美元推进“集成数字造船”(iDS)计划[14],将激光扫描、建模仿真、增强现实和增材制造等技术引入“福特”级航母建造,提高建造效率、安全性和经济性。在计划支持下,“福特”级航母从3号舰“企业”号和4号舰“米勒”号真正实现了无图纸化建造。

2023年2月,美国船级社(ABS)发布了《船厂智能技术指南》[15],指导造船厂应用智能技术。世界多家重要船企已宣布与美国船舶社在智能制造领域加强合作。新加坡最大船企Seatrium于2023年5月宣布其基于物联网技术的可穿戴监控系统以及相关平台技术符合该项指南并获得认证。2024年2月,韩国韩华与ABS签署战略框架协议,探索数字技术在造船过程中的进一步应用,旨在重新定义现有规范。

1.5 欧 洲

欧洲造船强国结合本国实际情况,有针对性地制定了各自的船舶产业政策。

1)英国

英国国防部于2022年3月发布《英国国家造船战略》[16],计划投入40亿英镑,鼓励生产力、流程、设备、新兴技术和基础设施方面投资,提出授权并建立“国家造船组织”(NSO),推动整个造船企业的变革,协调工业界之间合作,促进英国船舶产业繁荣。《战略》将支持船厂现代化、信息化改造,并与更广泛的供应链数字化整合。

2)荷兰

荷兰2023年11月推出“综合海事制造产业政策”[17],加强海事部门、解决薄弱环节、提高安全和基础设施复原力,计划2年内联合投资6000万欧元用于造船业创新。荷兰政府和海事部门投资了降低建造成本和提高可持续性的“未来造船厂”,探索核技术在可持续航运中应用的“船舶核推进”等项目。

3)德国

2011年,德国发布《国家海事技术总体规划》[18],对约540家海洋技术公司和190科研机构进行分析,提出了联合行动领域。规划的“下一代海事技术”资助计划在船舶技术、海洋技术、航运和造船方面的投入约3000万欧元。2018年,德国发布《国家海事技术协调和加强总体规划》,再次提出加强海事部门创新、探索新的市场机会和改善商业环境,并每年通过“海事研究计划”和“海事安全实时技术”向海事部门资助6000万欧元。

4)西班牙

西班牙2022年推出“船舶工业生态系统现代化和多样化的经济复苏和转型战略项目”(PERTE NAVAL)[19 - 20],计划总投资14.6亿欧元。该项目使用新技术实现价值链数字化。项目开展了一系列用于海上部门现代化和多样化的综合行动援助。项目援助特别强调研发能力和数字化。在该框架下,2022年共提交了15个项目,75家企业参与,预算为5720万欧元。2023年,涉及73家公司的总共40个项目获得5620万欧元的补贴,其中纳凡蒂亚船厂占据主要份额。

2 国外先进船企总装智能制造能力现状研究 2.1 日本海洋联合公司

海洋联合公司提出以数据为中心,围绕过程计划、生产管理、后勤管理、质量管理、自动化、人力资源管理、工作设计与管理、设施管理8个方面,在政府“创新造船技术研发支持项目”支持下,开展了大量数字化升级,研究利用信息领域创新技术手段,提高生产力和质量,支撑船舶数智化建造[21],重点主要包括:1)围绕生产管理数字化能力提升开发数字化工具,开展焊接作业的监测与分析、研制便携式焊接机器人、研制板材线加热弯曲系统研发。2)针对质量管理数字化能力提升开发数字化系统,开展涂料质量评价数字化、现场精度控制数字化和质检工作数字化的转型升级,提高了质量管理数字化水平和生产效率。3)加强虚拟化技术和可视化技术研发应用,启动数字制造(DM)计划[22],以改善船舶总装制造流程。其核心是开发基于日本莱迪思科技“可延伸虚拟世界描述语言”(XVL)的“下一代舾装制造辅助系统”(MAS),该系统实现了数据自动生成,自动添加零件和设备安装尺寸,使用动画验证安装。4)开发3D Job-order系统,实现在手持终端向生产工人提供图形作业订单。生产工人可在手持终端获取三维结构件装配流程、三维舾装件及其尺寸等,实现无纸化生产和舾装。

2.2 韩国现代集团

制定全面详细的路线图推进数字化转型,韩国HD Hyundai制定了2030年成为“智能船厂”(Future of Shipyard,FoS)的目标。旗下HD Korea Shipbuilding & Offshore Engineering Co.(HD KSOE)为FoS项目制定了全面详细的数字化转型(DT)路线图,具体分为3个阶段[23],如图2所示。

图 2 韩国现代船厂数字化转型的3个阶段 Fig. 2 Three stages of digital transformation of modern shipyards in South Korea

第一阶段“实现可视化”,旨在将可视化手段运用到从材料引进到模块组装的整个复杂过程,帮助管理人员更好地理解和分析,并进行可视化管理,实现一目了然、可控、设计/生产HLHT,阶段周期为2021—2024年。具体任务包括建立虚拟造船厂(fictitious shipyard)“Twin FOS”,可实时监控起重机和叉车等设备状态,消除手工作业、重复作业和闲置时间等低效现象。2023年12月,HD KSOE宣布如期完成了FoS第一阶段目标,建成了“可视化船厂”。

第二阶段“互联与优化”,通过分析和模拟提高工作效率,建设能够整合和连接造船过程中众多数据的造船厂,实现智能工作管理、减少资源浪费。阶段周期为2024—2027年,主要任务包括通过分析造船过程中的大量数据,得出最佳运行条件,提前发现风险因素,大幅降低事故发生率,预计每年可减少约700亿韩元的生产成本,同时加强与全球大数据公司“Palantir”合作,助力目标的实现。

第三阶段“建成智能化船厂”,通过优化从设计到交付所有流程的自动化,减少不必要的工序延误和库存,并利用最新的智能技术和机器人建立最大限度减少人工干预的造船厂,实现无故障自动化运行。阶段周期为2027—2030年,主要任务包括通过信息物理系统(CPS)实现从船舶设计到交付所有流程的自动化操作。将生产率提高30%、造船周期缩短30%,并实现零浪费目标。

HD现代为实现未来智能造船厂(FOS)愿景,构建了包括数字孪生技术、造船工艺智能化、提高质量和安全三大部分在内的数字化技术体系,如图3所示。

图 3 现代重工数字化技术体系 Fig. 3 Modern heavy industry digital technology system
2.3 美国纽波特•纽斯船厂

2016年5月,纽波特纽斯船厂总裁马特·穆尔赫林在美海军联盟“海空天”展览会宣布将创建集成数字化造船环境,建设数字化船厂,实现无纸化造船,其发展历程如图4所示。其发展重点包括三维建模、信息网络建设、基于模型的企业等。

图 4 纽波特纽斯船厂打造智能化船厂历程 Fig. 4 Newport news shipyard’s journey towards building an intelligent shipyard

纽波特纽斯船厂以“基于模型的企业”为理念打造集成数字化船厂。达索公司Dassault-3DE平台为其提供概念设计、模拟计算、详细设计、生产设计、仿真分析的解决方案。在“海狼”级核潜艇,“弗吉尼亚”级潜艇、LPD171两栖战舰、DDG驱逐舰、CVN21级航空母舰等装备中均成功应用数字造船技术,实现了设计制造操作维护人员设计早期就可发现潜在的设计、建造问题,实现提质增效。

在数字孪生技术方面,开发了集成数字化建造技术,并用于“企业”号航母CVN 80的建造。将数据信息集中到中央计算机系统,构建集成数字造船环境,实现了按需提取或添加数据,实现无纸化造船。2019年,美国海军信息战系统司令部为“林肯”号航母构建了首个名为“数字林肯”的数字孪生体[24],在实装部署前通过仿真分析确定其能力差距,提高系统可靠性、安全性和兼容性。

2.4 德国迈尔船厂

德国迈尔船厂引进了用于船舶设计最优化的3D制图计算机软件“CATIA”,并进行了进一步合作开发,以满足造船厂的特殊要求。为提高和简化建造质量,开设了虚拟现实工作室,允许工程师在规划阶段分析完整的钢材模型和设备等结构要素,实现船舶建造前发现设计问题。

迈尔船厂与Laser Zentrum Hannover、Held Systems Deutschland和Laserline公司一起参与了德国政府支持的研究开发项目“DIOMAR”,研制了连续波长模式最大功率为60kW的二极管激光束源,可对厚度达30 mm的船用钢板进行高质量快速焊接,与传统埋弧焊法相比,在成本得到有效降低的同时大幅提升钢板加工质量,取消了坡口加工作业环节。

2.5 意大利芬坎蒂尼集团

芬坎蒂尼制定了包括可持续发展和能源效率(Green Ships),船舶数字化(Smart Ships),船舶自动化(Autonomous Ships),高效,安全和可持续的建造设备和工程(Smart Yards),以及为“蓝色经济”增长引入创新解决方案(Smart Offshore Infrastructures)在内的5大研发创新战略[25]。通过引入工业4.0技术,将生产效率提升50%;在高附加值制造活动中实现100%的现场监控。其围绕“智能船厂”的目标愿景,引入计算机模型、虚拟产品制造、附加制造、机器人工程、物流、质量管理等方面的先进技术,开展了“Sidran”项目,以实现船舶建造沉浸式设计系统为目标,实施了面向游轮综合结构和宏观居住区模块设计的“Maestri”,涉及智能船舶建造数据及过程模型的“ISDM”,利用船舶生命周期性能数据进行设计改进的“VISTA”等研发项目。

3 国内先进船企总装智能制造现状研究 3.1 江南造船(集团)有限责任公司

江南造船按数字化为基础、网络化为关键、智能化为方向的总体思路,体系规划与分步建设相结合,赋能造船新模式。

在数字化设计方面,从智能制造顶层设计出发,充分考虑智能制造需求,开展适应性生产设计,在制造工艺、工法、工序、工步、物流等环节进行适应性规划及工艺流程再造,大幅提高工件在智能制造装备及产线的制造上线率,为提升整体智能化生产率及产品制造效率质量提供技术基础。开始大规模运用三维设计交付,实现了全船大规模无纸化建造。在“海巡160”大型航标船上首次全专业、全要素应用三维体验平台设计,利用虚拟建造技术、基于三维模型的工艺设计、三维作业指导等手段,实现了大规模三维交付物下现场、全过程无纸化建造,缩短了图纸流转、识别、分析及核对时间。

在生产制造方面,通过信息化建设提升了数字化生产管控水平。建设数字化造船集成系统(GS),实现了设计、生产、物资与财务数据链路全线贯通。在数字化生产制造方面,在加工成形、小组立、曲面分段、船坞搭载等环节引入小组立生产线等自动化产线,提高自动化和数字化水平。

3.2 沪东中华造船集团有限公司

沪东中华推进数字化生产制造与运营管理融合发展,立足于产品设计、建造、运营管控、服务保障的全生命周期管理,打造一体化运营管控模式的数字化船厂。

在数字化设计方面,自主研发了船舶设计软件SPD,极大提升船舶工业自主研发能力。研发了SPDM船舶设计数据管理软件,紧密贴合造船生产设计实际,实现了壳、舾、涂全专业的并行三维设计,满足船体、舾装、涂装等专业三维全数字化设计需求,船舶模型三维化率达90%以上。

在生产制造方面,以SMS系统为核心建设主营业务管理平台,船舶研制全过程基本形成了以SPD、SPDM、SMS等自主软件构建的船舶产品设计、制造、管理平台,支撑船舶产品设计、制造、管理的业务环节。

在工艺装备方面,在型材预处理、自动划线切割、小组立自动焊接、平面分段焊接等作业流程环节建成了自动化生产线或引入自动化设备。如建成小组立焊接机器人工作站,采用双龙门四机器人,实现船体复杂异形部件的自动焊接;建成平面分段自动焊接流水线,实现平面分段的拼板焊接等流水作业。

在数字化生产管理方面,在涂装、管加工等车间建设MES系统,实现生产过程信息化管控;部分车间实现了焊机等设备的联网数据采集,建立了焊机及切割机群控系统,实现了焊工信息、作业信息等生产管理,焊机、切割机参数等状态采集,超规范报警等过程监控,以及焊接工时、报警、人员数据等统计分析,提升了作业效率。

3.3 大连中远川崎船舶工程有限公司

大连川崎(简称DACKS)是获国家“智能制造示范工厂揭榜单位”的智能制造示范企业。其以“彻底消除浪费”为目标实施精益造船,追求作业标准化、生产均衡化和设备通用化、自动化,实现生产效率最大化、成本最小化。遵循实事求是和循序渐进的发展思路,发挥最大的效能,推进一个见效一个,如“钢板全面印字生产线”是业内首台实现钢板全幅面数码印字工艺的智能设备、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,作业效率提升50%以上。

企业从建设数字化设计、车间智能化、信息管控、客户服务、HLHT等五大平台着手,深化数智赋能,以数字化手段实现各部门横向连接和产品营销、研发、生产制造全过程纵向连接。综合运用TRIBON/AM12、NAPA等,集成CAD/CAPP/CAM系统,实现100%三维数字化建模、模拟仿真检验、异地协同设计、产品数据全生命周期管理。

3.4 大连船舶重工集团有限公司

大连船舶重工集团依托“数字化车间试点示范项目”建设了数字化车间,引进先行小组立工作站、零件铣边机器人、HAVIS接板工位和辊道流水线、悬挂焊机的门架及悬臂,自动焊接率超过80%。

2010年以来陆续完善了管子加工生产流水线,具备自动判断切割、法兰装配打码、自动跟踪焊接等功能,研发了先焊后弯工艺设备,比传统管件加效率提高3倍。2020年以来部分车间增加了5G网络,将主要数字化装备通过网络进行通讯,实现驱动程序下发及设备状态监控。企业开展了以“船体生产设计后处理系统”为代表的生产设计方面的示范应用,实现了零件抽取、零件处理、零件校审、图纸一键生成、套料数据一键传递功能。

3.5 扬州中远海运重工有限公司

扬州中远全系统全面推进“学川崎”,生产管理逐步向精益化转型。不断加快“数智”转型,建成型钢机器人生产线、小组立机器人生产线、条材机器人生产线等各类智能产线,以新质生产力赋能企业高质量发展。制定了“学川崎”“三步走”战略,包括引进、消化、吸收NACKS作业基准,KMCKS系统及班组化建设,强基础;固化基准、规范作业,系统推进硬、软件改善实施,大幅提升产品品质和生产效率,促提升;持续巩固精益管理,实现计划可控,质量稳定,安全规范,最终提高了船舶总装建造智能化能力水平,取得了一系列成效。船厂货舱分段涂装周期由8天缩短到6天,机舱分段涂装周期由10天缩短到7天,钢材切割加工效率由8.5 h/张缩短到7.3 h/张,吊装脱钩时间由9.26 h缩短到7.37 h,船坞搭载周期由200多天缩短到90天。

3.6 扬子江船业(控股)有限公司

扬子江船业(控股)有限公司制定了智能制造相关顶层规划,通过内部管理效率提升、运营模式优化、制造产能扩大三大举措,进一步推行现代造船模式,计划建设现代智能工厂,引进智能化、数字化生产线,加快5G工业互联网等与造船技术的整合应用,通过数字化、网络化、智能化升级,培育造船产业新质生产力。

3.7 小 结

数字孪生技术将更加广泛地应用于船舶设计、制造、运营和维护的全生命周期。船舶制造企业将加快智能制造车间的建设,实现生产过程的自动化、智能化和数字化;通过任人工智能技术、机器人技术、数字管控技术的引入,船舶制造业将不断提高生产效率、降低生产成本、减少人工干预;先进的生产管控体系将自动跟踪加工工艺所需要的材料和装备,节省原料和装备的准备时间,并能实时监测各类产品的进度,并对其进行数据的分析和应用,大大减少了生产周期,降低交通运输成本。同时,随着数字化技术的不断推进,船舶制造产业的产业链上下游的协同创新创新能力将不断加强,各环节的企业将相互协同,共同推动船舶智能制造的发展。

综上,经过多年的建设,国内外主要造船企业为不断提升综合竞争能力,都在船舶总装智能制造能力建设方面开展了大量工作,突破了一批船舶总装智能制造的关键技术,开发了一批自动化、数字化、智能化的工艺装备,有效促进了船舶工业的数字化智能化加工能力提升,未来将在各国政策的支持和数字化、智能化技术的驱动下加快数字化转型。

4 国内船舶总装智能制造问题研究

1)全球船舶工业产业升级倒逼船企船舶总装智能制造能力提升

全球船舶工业正在发生变革,以绿色、智能为主要标志的产业技术变革深入推进。日韩两国通过先进造船技术的输出使越南、阿联酋等新兴造船国家不断抢占市场份额;欧美、日韩通过政策激励、内部资源整合不断提升造船企业整体实力。国内各造船企业在现有船舶总装制造水平下,各企业产能饱和、交付压力大、生产压力矛盾凸显,现有船舶总装建造效率和质量,已经不能满足日益增长的全球船舶工业市场需求和技术变革,推进船舶总装智能制造实现劳动密集型产业模式向技术密集型产业模式转变,是应对全球船舶工业产业升级的重要手段。

2)造船强国体系建设牵引船舶制造业高端化、智能化、绿色化技术变革

我国船舶工业“由大到强”仍面临多方面问题和挑战,制造工艺和生产效率差距较大,智能化程度和精益管理水平不高导致高附加值产品竞争力弱。随着船海装备向高端化、智能化发展,企业间全方位竞争成为常态。

国内主要造船企业的船舶总装建造处于机械化、自动化向数字化、智能化过渡阶段,研发部署了一批自主知识产权的数字化、网络化、智能化建造工艺与装备和生产线,取得了一定的示范应用效应和成果。但总体数字化、智能化水平仍不高,智能制造技术应用水平不一,系统性、协同性差,距离造船强国战略发展目标的要求还有一定差距。

3)船舶行业智能制造能力建设仍需加强

中船集团、中远海运、招商局重工等企业全力推进造船强国建设,取得了显著成效。通过业务整合、流程再造、数转智改、扩建增产等举措,实现造船技术水平、生产制造效率大幅提升。

骨干企业在船舶总装制造过程中积极探索和研究,推进设计建造一体化信息平台,引进了大量的焊接、涂装装备和生产线,但部分生产线核心工位和装备仍依赖进口,关键技术与装备自主能力较弱,核心技术受制于人。距离均衡、有序生产仍有较大差距,远未发挥出智能化技术对船舶总装建造效率、质量、周期、成本等关键指标提升的支撑作用。

5 结 语

在全球海洋工程装备量价齐升和高附加值绿色智能船舶需求量不断增加的背景下,国内造船企业在生产能力基础设施数字化、智能化升级改造面临投入成本高、现有设备改造难度大、生产经营压力大、缺少数字化人才等问题。总体而言,国有企业的智能化、数字化转型升级现状优于民营企业,大型企业优于中小型企业,多数企业处在机械化、自动化、信息化、数字化、智能化融合发展阶段,大部分企业处于智能制造升级和数字化转型的初级阶段,甚至有部分企业处于认知探索阶段,仅少部分头部企业处于该领域创新发展阶段。

参考文献
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