DQZHAN訊：人民日報：領(lǐng)略數(shù)字造船的“魔力”
在眾多工業(yè)產(chǎn)品中，船舶無疑是建造復(fù)雜程度*高的產(chǎn)品之一。造船也是一項系統(tǒng)工程，環(huán)節(jié)多、鏈條長、作業(yè)面廣、設(shè)計制造周期長、勞動力成本高。
一艘船舶駛離金陵船廠儀征造船基地正式投入運營。計海新攝（人民視覺）制圖：蔡華偉
近年來，面對國際船舶市場持續(xù)低迷、勞動力成本上漲等情況，我國船舶制造企業(yè)主動加快智能化轉(zhuǎn)型，探索數(shù)字造船，并取得了不少積極進展。近日，記者走進造船一線，探訪船舶制造業(yè)的新變化，領(lǐng)略數(shù)字造船的“魔力”。
造船方式發(fā)生巨大變化
推行現(xiàn)代造船模式，*重要的基礎(chǔ)就是數(shù)字化
“以前造一艘船需2—3年，現(xiàn)在*快的只需一年，為什么？就是因為造船方式發(fā)生了巨大變化?！敝写瘓F上海船舶工藝研究所副所長謝新說。
造船工程著實復(fù)雜，但往簡單里說，就是分解與組合兩大步驟。所謂分解，就是在設(shè)計階段建構(gòu)整船模型，并逐級拆分為分段、組件、部件、零件；而組合，就是在生產(chǎn)階段再將零件依次裝配為分段、整船。
過去造船之所以耗時，很大程度上是“分解”做得不夠智能。在船舶領(lǐng)域，由于行業(yè)特性和歷史傳承，設(shè)計與制造相對分離——總體所進行總體設(shè)計時，一般較少從建造角度考慮如何合理、高效；到了總裝廠，還要再進行生產(chǎn)設(shè)計，重新進行三維建模，進一步明確“怎么造船”“怎么組織造船”。
“按傳統(tǒng)方式，設(shè)計環(huán)節(jié)要盡快出圖，建造中遇到問題再返工解決?！敝写瘓F江南造船公司江南研究院副院長朱明華表示，這一模式帶來了明顯的弊端——同樣做一處修改，在設(shè)計階段花1個小時就能完成，若到建造階段再發(fā)現(xiàn)、解決，就可能因為重新設(shè)計、采購物料、返工而耽誤100個小時。
“現(xiàn)代造船模式，*核心的就是兩個‘一體化’——設(shè)計、生產(chǎn)、管理一體化，以及殼舾涂一體化?！敝x新解釋說，前一個“一體化”是在設(shè)計階段就將工藝、生產(chǎn)和管理的要素統(tǒng)籌精細考慮，讓造船更有章法；后一個“一體化”則是打破“先造船殼、再做舾裝、*后涂裝”的傳統(tǒng)模式，提升分段、總段等中間產(chǎn)品的完整性，每個分段、總段實施殼舾涂一體化的精度制造，*后就可以像“搭積木”一樣合攏起來，從而大幅提升造船效率。
“推行現(xiàn)代造船模式，*重要的基礎(chǔ)就是數(shù)字化?！敝x新告訴記者，現(xiàn)在造船業(yè)常說“傻瓜造船”，指的是讓一線工人的操作盡量轉(zhuǎn)為“傻瓜式”的簡單勞動，而在分解過程中依靠強大的數(shù)字化手段和三維設(shè)計能力實現(xiàn)高度智能。
推進數(shù)字造船也是我國造船企業(yè)增強競爭力的重要選擇。近年來，作為勞動密集型產(chǎn)業(yè)的船舶業(yè)正面臨著勞動力成本上漲帶來的壓力。據(jù)江南造船公司黨委副書記朱煜介紹，從2010年到去年，我國一線造船工人的月平均收入在3000元—4000元的基礎(chǔ)上翻了一番，**焊工、**打磨工很難找，減少用工、提高效率、降低成本顯得尤為緊迫。
江南造船公司董事長林鷗表示，造船業(yè)只有加快智能化轉(zhuǎn)型，才能真正提升質(zhì)量和效益，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
單一數(shù)字模型貫穿全生命周期
模型更“豐滿”，工具更“聰明”，各環(huán)節(jié)體驗均能優(yōu)化
“咱們選兩根管子、一個墻面，系統(tǒng)就能告訴你，安放管子的支架可以有哪幾種選擇?！敝钢娔X上的機艙設(shè)計模型，朱明華告訴記者，以前設(shè)計人員要在原理圖的基礎(chǔ)上依靠大量計算建構(gòu)三維模型，現(xiàn)在系統(tǒng)可以直接驅(qū)動、自動生成三維模型，并可自動查驗，節(jié)省了大量人工，提高了設(shè)計質(zhì)量。
2015年，致力于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的江南造船引入了法國達索三維體驗平臺，在此基礎(chǔ)上開展了大量的二次開發(fā)與系統(tǒng)集成，將建廠以來積累的經(jīng)驗與知識融入了系統(tǒng)。如今，這一平臺已給造船帶來了許多轉(zhuǎn)變。
橫向看，模型更“豐滿”，工具也更“聰明”。
目前，三維設(shè)計軟件已經(jīng)普遍應(yīng)用于造船企業(yè)，但因缺乏工藝數(shù)據(jù)庫作為支撐，難以實現(xiàn)設(shè)計與工藝的協(xié)同，三維模型更像一張立體圖紙。而在江南造船，系統(tǒng)可將工藝信息、幾何信息、管理信息全部加載到模型上去，讓模型更為“豐滿”。以前在設(shè)計階段，要對艙室的空間可達性、可操作性、可維修性，以及聲場、氣流場、光場、溫度場等舒適性指標進行逐一分析，每項分析都要單獨再建模型，耗費大量精力?，F(xiàn)在，一個三維模型就可以分析全部要素，船東也可一目了然地看到船舶的整體情況。
縱向看，貫穿造船全生命周期的數(shù)字模型，讓制造鏈條更為“順暢”。
通過這個平臺，江南造船建立起的單一數(shù)字模型，貫穿了從營銷、研發(fā)到設(shè)計、制造再到交付、維修的船舶全生命周期。越往后，內(nèi)容越豐富。朱明華展示著他們做的全球首艘數(shù)字樣船告訴記者，一艘船舶在研發(fā)設(shè)計階段呈現(xiàn)點、線、面模型狀態(tài)，可滿足計算機輔助工程分析；在生產(chǎn)設(shè)計階段，呈現(xiàn)完整的實體模型和全息工藝模型；到制造階段，又轉(zhuǎn)變成了工藝指令和數(shù)字化工作包。
全生命周期管理，使得造船各環(huán)節(jié)的體驗均得以優(yōu)化——
營銷更精準。“以前與船東商定船型，就是攤開圖紙，確定一些技術(shù)指標?，F(xiàn)在，我們可以根據(jù)船東需求，快速做出數(shù)字樣船，把一艘船完整地展現(xiàn)在船東面前。未來，船東還能隨時查看建造進度和全船的質(zhì)量數(shù)據(jù)?！敝烀魅A說。
生產(chǎn)更智能。三維設(shè)計做好后，會通過機器能夠識別的語言——數(shù)字將作業(yè)指令和工藝信息傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場，或給機器，或給工人。
維護更貼心。有了“造船大腦”，今后船舶航行過程中再遇到故障，即便離得再遠，造船廠也可以通過三維模擬發(fā)現(xiàn)癥結(jié)所在，及時排查和維護保養(yǎng)。
數(shù)字驅(qū)動讓造船質(zhì)量更高
“機器換人”減少用工，“機器管人”把控質(zhì)量，“機器教人”提升工藝
軟件的引入、設(shè)計的強化，給造船的流程和組織方式帶來了無形的變革，也驅(qū)動生產(chǎn)環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出種種有形的變化。
*初步也是*普遍的，是通過“機器換人”減少用工。
造船廠在分段零件制造過程中，用工多，重復(fù)性操作較多，打磨、涂裝等一些環(huán)節(jié)還存在“苦、臟、累、險”的弊病，機器換人的優(yōu)勢十分明顯?？傮w來看，目前我國造船業(yè)中，切割、成形、焊接、涂裝等作業(yè)仍基本以機械化、半自動化為主，生產(chǎn)流水線作業(yè)水平仍有不小提升空間。
再者，就是通過“機器管人”把控質(zhì)量。
在船廠總裝環(huán)節(jié)，大量工作都是焊接，焊接質(zhì)量直接影響船體質(zhì)量。以前，個別工人為了加快進度，會悄悄調(diào)高電流，雖然完成了任務(wù)，但也埋下了質(zhì)量隱患。如今，江南造船應(yīng)用了一款智能焊機，為焊機加裝了數(shù)字化的機頂盒，一旦工人操作超出了設(shè)定參數(shù)，焊機就會自動報警。整個焊接過程1秒鐘采樣一次，并形成可追溯的質(zhì)量記錄。拿朱煜的話來說，控制住焊機，就間接地控制住了工人行為。
據(jù)介紹，目前涂裝、切割等設(shè)備也可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管控，有望逐步推廣。當(dāng)前，江南研究院還準備為船舶上的一些零件標上可追溯的二維碼或條形碼。“船舶中有些結(jié)構(gòu)體多達幾千個零件，有時就會出現(xiàn)小零件漏裝，以前靠人眼判斷根本發(fā)現(xiàn)不了，采用物聯(lián)技術(shù)之后，拿機器一掃描，就能知道零件是否全部進入了托盤。”朱明華說。
此外，還能通過“機器教人”來提升工藝。
傳統(tǒng)模式下，對工人的技能水平要求相對較高。分段設(shè)計圖給車間后，不會注明如何具體安裝，一切都是“老師傅說了算”。然而，這也帶來了生產(chǎn)質(zhì)量的波動。如今，設(shè)計環(huán)節(jié)的數(shù)字樣船做好后，可自動生成各環(huán)節(jié)的三維作業(yè)指導(dǎo)書。在江南造船，工人拿著平板電腦閱讀作業(yè)指導(dǎo)書，可以放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、位移，清晰方便地查閱工藝要求，嚴格依照其操作。有人打趣，現(xiàn)在工人造船就像在“看連環(huán)畫”，時間更省，操作更規(guī)范，質(zhì)量更可控。在江南造船，有些加工環(huán)節(jié)借此提升了1.5倍的效率。
在制造安裝環(huán)節(jié)更為智能的同時，數(shù)字化造船還滲入到生產(chǎn)計劃、物資物流管控等方面，使精細化管理成為可能。
“建造一艘大型船舶，涉及企業(yè)成千上萬人，如果沒有信息化手段，僅靠人工來安排生產(chǎn)計劃，難以**到天?！鄙虾Ｉ瓴┬畔⑾到y(tǒng)工程有限公司負責(zé)人甄希金說，如今將規(guī)則和約束條件輸入管理軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)可以智能安排生產(chǎn)計劃，任務(wù)分解甚至可以**到半天。
物流調(diào)度同樣如此。甄希金告訴記者，以前造船廠的生產(chǎn)計劃相對粗放，大量分段做出來之后便形成積壓，堆滿了船廠的角落，還要經(jīng)常在廠區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)運，費時、費工、費錢。現(xiàn)在依托智能化手段，系統(tǒng)可以按照運輸路線*短、轉(zhuǎn)運次數(shù)*少的原則來確定分段的擺放位置，減少了大量不必要的消耗。
經(jīng)過近年來的發(fā)展，我國船舶企業(yè)在數(shù)字造船方面已經(jīng)擁有了一定基礎(chǔ)。據(jù)介紹，目前船舶企業(yè)普遍建立了以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向的總裝造船模式，工藝流程清晰，有利于下一步的自動化升級；建立了完善的工程計劃管理體系，管理逐步細化；互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施普遍建立，實現(xiàn)了向車間層的延伸；三維設(shè)計水平也在不斷強化，數(shù)字化設(shè)計工具普及率達到85％以上。
“總體來看，由于建造工藝體系龐大復(fù)雜，船舶行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型仍處于起步階段?！敝x新建議，下一步我國還應(yīng)集合行業(yè)產(chǎn)學(xué)研用的力量，繼續(xù)加強船舶智能制造關(guān)鍵共性技術(shù)的研究，力爭在設(shè)計、智能工藝、車間互聯(lián)互通、車間智能管控以及智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)等方面有所突破。
