智能造船要提防“大而全”

中船黃埔文沖船舶有限公司副總工程師 林洪山

“ 十三五” 期間，我國船舶工業提出了智能制造“ 三步走” 的戰略發展規劃。工業和信息化部也發布了《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃（ 2019-2021 年）》 ，旨在加快新一代信息技術深度融合，推動船舶總裝建造智能化轉型，促進船舶工業高質量發展。為加快推進船舶總裝建造智能化轉型，工業和信息化部還組織制定了《船舶總裝建造智能化標準體系建設指南（2020 版）》，構建涵蓋基礎共性、關鍵技術和船廠應用等船舶總裝建造智能化標準體系，發揮標準在推進船舶總裝建造智能化轉型發展中的支撐和引領作用。進入“十四五”，工信部又發布《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》，指出以智能制造為主攻方向，以數字化轉型為主要抓手，加快重點領域數字化轉型，制定重點行業領域數字化轉型路線圖，構建制造企業數字化轉型能力體系。針對船舶工業，《規劃》要求聚焦優化、提升從船舶設計、研發、生產、管理到服務的全鏈條質量效益，以網絡化協同和服務化延伸為切入點，從設計協同化、制造智能化、管理精益化、融資在線化、產品服務化等方向進行數字化轉型。

高度離散化的現實制約

目前，制造業數字化轉型、智能化建設發展比較快的行業有家電、輕工、汽車、飛機等零部件相對穩定、裝配流程化制造行業。這些行業零部件數量較少，但批量大，較容易實現自動化生產或外購，裝配環節可以實現流程式作業。其工位固定，工序間可進行皮帶輸送，節拍穩定，所以機器人等工裝容易被采用，數字化轉型也就相應容易。船舶制造行業是典型的小批量多品種離散型制造企業：首先，船舶的零部件主要有船體零件、管子零件、舾裝零件等，采購時都是按廠家標準生產全球采購，很難實行標準化。雖然舾裝零件部分實現了標準化生產，但大量鐵舾裝是單件設計制作，設備與舾裝件一般歸總裝船廠外部供應鏈管理，屬于物流智能管控范疇。船體零件和管子零件生產是典型的按圖單件生產，且數量龐大，制造、加工復雜，涉及到船體車間、管子加工兩個車間，有幾十條生產線、數百個工序工位，而舾裝安裝、試驗涉及的場地和資源更復雜。正是這樣，造船業是典型的高度離散型制造、總裝行業。

黃埔文沖長洲廠區

廣船國際建造的半潛船

由于船廠是勞動密集型重工企業，大部分船廠都是幾十年不斷積累發展起來的，其流程、設備、廠房布局不易更新調整。另外，船廠各個年代的設備都有，有人工操作的、PLC 程序控制的、單片機、電腦數控的，設備接口不統一，獨立操作管理軟件也未集成，造成孤島多，機械化、自動化、信息化在不同階段并行推進中。這種現實情況嚴重制約了船廠的數字化、智能化轉型升級。也因為這樣，我國在推進智能造船時一定要立足實際，提防陷入“大而全”的泥潭。

應找準切入點循序漸進

目前，大多中大型船廠都存在眾多老舊設備和大量手工作業。這種情況下如何推進數字化轉型，無疑是擺在船舶企業面前的難題。造船企業的資源可以分為場地設備資源、勞動力資源兩大類。加之生產對象即生產設計要提供各類中間產品的圖紙，要用生產計劃把生產對象與資源匹配起來，時間有序、空間分道，進行流水節拍生產。因此，筆者認為，發展智能造船應從場地、設備資源的數字化先入手，先建立覆蓋企業全范圍的有線及無線網絡，制定設備聯網接口標準、通訊協議標準，新購的設備需滿足企業的設備聯網接口要求，舊的設備聯網需解決個性化數字化問題。此外，對于與加工質量相關的監控參數、與設備運維壽命相關的參數等，用什么方法采集，都需要進行逐個攻關、改造、突破。

另一方面，要梳理一下智能制造的點、線、面。點是指單個工位的設備，如數控切割機、油壓機、數控彎管機、電焊機等。線是指由多個工序組合而成的的生產線，如鋼板預處理線、平面分段流水線、型材下料加工線、小管加工線等。面是指車間，包括數字化車間、智能車間。事實上，要一步實現智能制造的難度相當大，而首要任務應是先做好智能制造總體規劃和實施路線圖。具體到船企，應根據各自條件，選擇某些更新改造的設備先行開展數字化示范，以電焊機更新為例，建議要購買數字聯網焊機，通過云服務實現焊接工藝的有效控制。隨著聯網焊機覆蓋面加大，焊工應用人數增多，在數據大量積累后就可以應用大數據分析焊機利用率、焊接工時等。有條件的還可以引進智能生產線，待到設備智能化設備實現大量累積后，則可以聯接到車間信息網絡，打造數字化車間雛形，然后逐步完善智能工藝，實現智能排產、智能管控，最終建成智能車間。

滬東中華安裝5G 采集盒的數字焊機

智能造船要注重效益

船企要實現數字化轉型、智能造船，需要大量資金投入和人力投入。目前，造船業的競爭異常激烈，要實現盈利，除了要把握市場需求，還需要強化精細管理，控制好成本。數字化轉型可助力造船精細化提升，所以控制好投入產出，顯然是發展智能造船的目標之一。為此，建議從船廠的工位工序效率分析著手，找到效率最低的環節，對目前行業成熟的、效率較高的智能裝備或生產線進行改造或引進。

期望盡快實現投資回報，是每一家船企實現智能造船的初衷。對此，可用能效率、工時、決策時間等關鍵指標來衡量，譬如采用條材智能生產線、小組立智能生產線后要分析生產效率提升了多少、工時和決策時間減少了多少。目前，我國骨干船企制造過程整體自動化率為38%左右，遠低于日韓船企的70%，即使有些船企已實現10 多條自動化智能生產線，也沒有形成真正意義的智能車間。這說明我國船企的數字化智能化轉型升級空間還很大。面對未來，只要目標明確、循序漸進，確保成本控制和智能化投入產出的良性循環，從設計協同化、制造智能化、管理精益化、產品服務化等方向進行造船數字化轉型，我國造船業就一定會在全球性智能制造潮流中大有作為、大放光芒！