國內船廠造船裝備現狀分析與發展建議

郄金波， 周明歡

(1.上海船舶工藝研究所， 上海 200032;2.滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

自動化、機械化和工裝化是當前國內船廠造船裝備的主要類型，隨著近幾年“智能制造”成為熱點，智能化裝備也開始出現在造船企業。調研國內相關船廠造船裝備實際現狀和發展水平，了解企業主要設備能力和生產效率，發現普遍存在一些關鍵共性問題和突出的個性問題。因此，在掌握各企業造船裝備實際需求的基礎上，結合國內外先進造船水平發展趨勢，本文提出更具前瞻性、針對性、實用性的發展建議和對策，為行業和企業未來的造船裝備技術發行、功能升級、創新發展提供參考。

1 現狀分析

調研國內船舶制造企業，發現各船廠造船裝備的分布情況主要呈現以機械化裝備為主、自動化裝備為輔、工裝化裝備為補充、智能化裝備為攻關方向的發展趨勢，如圖1所示。隨著之前一波的造船市場繁榮，船舶制造企業曾經進行大量裝備的升級和改造，為提高船舶建造質量和效率帶來了一定的益處。但粗放的生產管理模式使大多裝備未能得到有效的維護和保養，甚至原有性能有所下降。且隨著時間的失衡，許多裝備未得到充分使用，甚至跟不上技術升級和船廠改造的步伐。雖然受經濟形勢下行的影響，但隨著人力成本的上升，許多船廠逐漸意識到造船裝備發展和升級的緊迫性，感受到造船裝備對于船企生產和發展的重要性。

圖1 國內船廠造船裝備配比現狀

1.1 機械化裝備完善，部分企業設備相對陳舊

造船企業目前以機械化裝備為主，如金屬切削設備、成型加工設備、起重運輸設備等。建廠較早的企業其工藝裝備普遍陳舊，大多企業的機械化裝備(如油壓機、冷彎機等)性能降低明顯，日常維護工作量大且較為頻繁，給船舶建造的質量、精度和效率等方面帶來影響。新建企業的設備較新、功能較全，但在實際使用過程當中，日常維護保養工作不到位，影響使用效果和生產質量。

1.2 自動化裝備以基礎類為主，高端設備投入相對較少

企業均已投入了相應的自動化裝備，基本上已配備了鋼材預處理流水線、型鋼/條材切割流水線、平面分段流水線、管子加工流水線、數控切割加工設備等基礎類裝備，薄板流水線、曲面板加工等高端設備投入較少。現校管測量與制作裝備、噴砂/涂裝機器人、全位置自動焊機等在部分企業得到應用，為提升建造質量、降低勞動強度、提高生產效率奠定了基礎。

1.3 工裝化裝備普及，直接引進與自主研發各具特色

在工裝化裝備方面，主要呈現兩個特色：一是直接采購引進類工裝的應用，如分段制造階段使用的磁性工裝(見圖2)、無馬工裝，減少了傳統馬板、靠山的裝焊、拆除和打磨等工序，為企業提質增效打下基礎；二是企業結合自身承建產品的特點和工藝習慣，通過自行設計或與廠家聯合設計并研發了相應的工裝設備，如集裝箱船內縱壁施工吊籠、巨型總段滑移工裝等，為現場生產提高勞動效率、降低勞動強度等創造了條件。

圖2 磁性工裝

1.4 智能化裝備均有發展規劃，但實際推進過程較為緩慢

在智能制造方面，企業積極跟進船舶智能制造熱點，同時結合工信部科研攻關課題項目，制定相應的推進計劃。由于智能化裝備前期投資較大，而且當前船舶市場依舊低迷，導致船舶企業對智能制造投資意愿不強，基本以爭取國家資金支持為主、企業投資為輔的形式進行推進[1]。另外，與智能化裝備相配套的信息化系統與企業現有的信息化系統的兼容性有一定差距，重新引進新的信息化系統對企業現有管理模式沖擊較大，若在現有系統的基礎上進行二次開發，則需要較長的開發周期，與國家“兩化融合”要求的差距較大。上述兩個主因致使智能化裝備的實際投入過程較為緩慢。

1.5 裝備僅使用部分功能，先進性能未得到發揮

企業均已配置了相應的自動化、機械化和工裝化的造船裝備，但部分裝備未能充分發揮其基本性能，如等離子切割設備具備坡口加工功能，但實際使用過程中該功能未得到有效應用，后續還要專用的坡口加工設備進行處理[2]。大多數以機械化設備為主的生產線，由于工藝、工序不盡合理，未能形成真正的流水線作業，導致整體工作效率較低。從改善管理水平、優化工作流程、提升設備能力的角度來看，造船裝備的性能仍有較大提升空間。

1.6 上海頒布環保新規，企業排廢壓力增大

在國內主要造船省份中，上海于2015年底率先頒布了環保新規——《船舶工業大氣污染物排放標準》，明確規定上海現有船舶制造企業從2017年1月1日起，在室內切割、裝焊、涂裝等需設置氣體收集系統和集中凈化處理裝置，室外作業要采取廢氣收集處理措施[3]。上海市政府要求各企業于2018年6月30日前必須改造完成，超出環保要求將進行巨額處罰。由此導致上海地區船舶企業應對揮發性有機物(Volatile Organic Compound， VOC)排放的壓力驟然增大，需要添置新型有機廢氣處理裝置或對原有設備進行升級改造。目前上海地區僅少數企業已經開展了設備招標和運行。

2 問題與需求

按照船廠的工藝階段和造船裝備的使用功能，主要從鋼材切割、成型加工、小&中組立制作、分段制造、總組&搭載和管子生產所涉及的生產裝備(見表1～表6)，以及在船體、舾裝和涂裝3類施工當中應用到的工裝進行梳理(見表7～表9)，確定當前存在的主要問題，并根據問題提出企業未來的發展需求。

表1 鋼材切割問題與需求

表2 鋼材成型問題與需求

表3 小、中組立制作問題與需求

表4 分段制造問題與需求

表5 總組、搭載問題與需求

表6 管子生產問題與需求

表7 船體類工裝問題與需求

表8 舾裝類工裝問題與需求

表9 涂裝類工裝問題與需求

3 發展建議

3.1 行業層面

(1) 組織制定行業造船裝備發展規劃，引導企業健康有序發展。加強頂層策劃與設計。組織制定中國船舶行業造船裝備發展規劃指導意見，契合“中國制造2025”的發展戰略，銜接“兩化融合”規劃，結合企業的產品定位，把船舶制造行業的發展規劃與企業的“一廠一策”有機結合，引領和指導企業科學地編制造船裝備發展規劃。

加強示范研究與應用。避免各企業重復投入和走彎路，組織專家編制《造船設施示范工程項目指南》，每個項目選擇1～2家骨干企業進行重點研究和組織實施，建立若干個示范工程，在已有生產線和流水線的基礎上，分工藝階段開展自動化、數字化、智能化等裝備研究和建設，促進中國造船技術的轉型和管理水平的升級。

(2) 構建行業造船裝備基礎工藝信息數據庫，推動成果共享。構建中國造船行業造船裝備基礎工藝信息數據庫，涵蓋國內外先進船廠在造船裝備、智能制造等方面的發展趨勢、典型做法[4]。梳理各造船企業有關造船裝備的現狀水平、發展需求、工作亮點等，供各造船企業學習和參考。定期組織關于造船裝備的交流活動，宣傳和推介企業關于造船裝備的成效和做法，相互之間取長補短，進而提高中國造船的整體水平。

(3) 建立激勵機制，調動參與積極性。構建造船裝備的長效機制，激發企業的專業人員和一線生產人員的設計和創新熱情，對于船企獲得知識產權且應用效果較好的造船設備、工具、工裝，建議采取“行業給榮譽、企業給補貼”的形式加以鼓勵；將專業人員和一線老師傅的“巧方法”“好經驗”加以固化，切實為企業實現提質增效、降本增益的目標作出貢獻。

(4) 牽頭組織相關船企，共同應對環保新規。針對上海市頒布的環保新規，上海地區各企業目前正在積極研究應對舉措，減少造船除銹涂裝、打磨等作業帶來的環境污染。目前企業雖然已完成方案策劃和設備選型，但具體實施效果仍然未知。建議由行業牽頭組織上海地區企業，一方面對經濟有效的應對方案和處理設備進行論證和選型，另一方面與上海市政府進行協調溝通，在適當范圍內降低企業應對廢氣排放的成本。

3.2 企業層面

(1) 科學分析論證，合理引進投入。在船舶市場低迷的現狀下，企業應認真細致地做好造船裝備投入前的產出比分析，經過充分且科學合理的論證后再進行裝備的投入，特別是資金重大的裝備。在裝備投產后，需做好相應的經濟效益和社會效益分析。同時，企業需同步考慮與之相匹配的上下道銜接裝備的發展規劃，從提升整體效率出發，不能僅提高某一環節的效率而影響其他環節的生產節拍。

(2) 深挖裝備潛力，提升管理水平。對于已投入的先進裝備，企業應充分挖掘裝備的潛能，發揮裝備應有的能力，并及時對原有工作方法、工藝流程進行改善和優化[5]。同時，企業還需結合投入裝備的能力參數與實際運轉狀況，及時制訂、修訂與造船裝備相適應的工時定額標準。另外，企業還需加強設備的日常維護保養，保障裝備的正常運轉，減少因故障、維護造成的等工、停工現象的產生。

(3) 加快“兩化融合”的推進步伐，提高船舶建造質量與效率。

為降低對施工人員的依賴程度，企業除了需引進具有信息化功能的先進裝備以外，還需對企業現有的造船裝備進行信息化改造，切實加快“兩化融合”的推進步伐，為企業提質增效創造條件。

(4) 加強學習交流，強化聯合研發。加強到國內外先進船企進行學習交流，將國內外先進的造船裝備進行引進、消化、再創新。企業需通過工信部、省市地方等渠道，積極申報科研項目，爭取相關資金支持，降低企業引進高新裝備或對現有設備升級改造的資金壓力；同時還應強化與設備廠商、高校、院所等單位合作，聯合開展適應現代化造船需求的裝備研究和開發。

(5) 提高員工素質，落實減員增效。在增加造船裝備的同時，企業需進一步研究提高生產人員素質的舉措，提升現場生產人員的綜合技能水平，推進一人多機、復合工種等措施的實施，實現企業減員增效。

4 結 語

工欲善其事，必先利其器！船舶制造是復雜且龐大的工程，提高整個船舶的建造質量與生產效率，必須匹配與現代化造船水平相適應的造船裝備和管理技術，充分發揮現有造船裝備的產能才是當前國內船舶制造企業的當務之急。另外，還需以問題和需求為導向，加強造船企業與院所、高校之間的合作交流，緊跟“工業4.0”“工業物聯網”等國際熱點，結合“中國制造2025”“兩化融合”等國家戰略，積極研究和開發更多的先進造船裝備，使先進造船裝備成為推動中國造船水平提高、海洋經濟發展、海上國防建設的重要力量和保障措施。