中國智能船廠建設探索

復雜多變的國際形勢，對船舶工業的發展提出了新的要求。在新形勢下抓住機遇，提升造船效率和質量，實現造船技術趕超國際先進水平，數字化提升、智能化轉型升級已經成為推動中國造船業發展的必然選擇，通過研究智能制造關鍵共性技術、研發智能裝備軟件系統，優化生產工藝流程，增強企業核心競爭力，實現造船業智能化轉型。

總體發展情況

當前，全球造船業競爭日趨激烈，在新的產業競爭環境下，造船企業核心競爭要素由設施規模、勞動力成本向先進技術、智能裝備、管理和服務轉變，競爭要素的變化導致我國船舶工業競爭優勢減弱，同時，我國造船業正在經受勞動力大量流失、勞動力成本升高、招工難等問題困擾，機遇與挑戰并存，國際新發展格局下，新一輪科技革命和產業變革深入發展，信息技術與先進制造技術加速融合，為制造業高端化、智能化、綠色化發展提供了歷史機遇。我國船舶行業亟需抓住這一轉型升級的歷史機遇，加快先進造船技術與大數據、物聯網、云計算、人工智能、5G等新一代信息技術深度融合，建設智能船廠，增強我國造船企業核心競爭力，支撐造船強國建設。

船舶工業激烈的市場競爭對船舶建造模式的先進性、流程與工藝的標準化、資源管理的精益化、物流與生產的高效化、產品的個性化等提出了更高的要求。通過數字化、自動化和智能化的手段，可以優化產品質量、降低生產成本、提高生產效率、改善工作環境，從而增加企業競爭力。大力應用新一代信息技術，加快推進智能船廠建設成為當前世界造船業發展的主要趨勢，世界造船強國紛紛采取智能船廠措施提高造船效率，推動船舶總裝建造技術轉型升級，船舶智能制造已成為行業發展的必然選擇。

“十三五”期間，我國船舶工業智能制造提出了“三步走”的戰略發展規劃，第一步建設智能車間，第二步智能船廠，第三步智能聯盟。工業和信息化部發布了《推進船舶總裝建造智能化轉型行動計劃(2019-2020)》和《船舶總裝建造智能化標準體系建設指南(2020版)》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。

近10年來，我國船舶工業不斷發展，從傳統造船模式向現代造船模式轉變，造船完工量、新承接訂單量、手持訂單量占世界市場比重顯著提高。2023年，我國造船完工量、新接訂單量和手持訂單量以載重噸計分別占全球總量的50.2%、66.6%和55%，造船三大指標國際市場份額繼續保持世界第一。

船舶工業核心設施和技術能力大幅提升，形成了長三角、珠三角和環渤海灣三大造船基地，造船核心設施能力達到國際領先水平，三維設計、ERP等軟件系統在骨干船廠得到廣泛應用。骨干船廠全面建立了船舶總裝建造模式，船舶智能制造技術在車間層面取得一系列核心技術突破，一批綠色智能關鍵裝備與系統在骨干船企示范應用。

江南造船智能化轉型

江南造船(集團)有限責任公司(以下簡稱“江南造船”)在智能制造轉型方面一直走在前列，提出了圍繞船舶總裝建造數字化設計能力提升，打造先進制造能力，加快智能化高效裝備研發和應用，加大先進產品和生產技術、互聯網技術和人工智能技術深度融合的轉型目標。江南造船與上海交通大學、聯通、華為合作，成立了5G智能制造創新實驗室，把數字化技術推廣到生產過程中。采用5G控制焊接機器人為總體思路，融合AI、邊緣計算等技術，解決了協同作業的難題，突破了人工產能限制，在保證質量的前提下大幅縮短了工期。

江南造船優先面向“簡單重復、苦臟累險”生產環節，構建數字化小組立生產線、吊馬智能制造單元、三維數控彎板生產線、管子加工數字化生產線等智能生產單元及生產線。建設數字化小組立生產線實現設計端與制造端的數據流貫通，提高小組立焊接質量與效率 ；吊馬智能制造單元實現主體作業無人化，產能覆蓋全廠需求，集成機器人智能抓取、焊接、搬運等先進技術，達到行業領先水平 ；管子加工數字化生產線，實現管子先焊后彎，工藝流程再造。瞄準船舶焊接關鍵環節，提出數字化管控思路，應用工業互聯、數字化技術，實現焊縫模型智能化精準設計、焊接任務及參數智能化預設、基于過程參數的焊縫質量智能預判、基于焊接質量的焊接智能管控、焊接進度實時跟蹤與顯示等，在多個型號工程化應用和推廣，形成了行業應用示范。

在船舶焊接智能管控系統方面，江南造船已打通了完整的焊接作業環節管控線路。焊接作業從焊縫設計、焊前準備、焊接數據管控到焊后質量評估與問題追溯，涉及流程復雜、數據量巨大，需要強大而穩定的信息化平臺做支撐。江南造船基于焊接仍然以人為主要生產資源的作業形態，運用數字化技術，把焊工、焊機、焊接過程、焊材等焊接工作要素有機地融為一個系統進行有效的管理，以實現焊接更加規范，焊機管理更為有效，焊工管理更為合理，達到質量可控，從“人管機器”向“機器管人”轉變。

滬東中華智能化轉型

滬東中華造船(集團)有限公司(以下簡稱“滬東中華”)基于長興二期數字化船廠建設，進一步推動海洋裝備基地由制造向智能制造轉型，推廣智能化生產線和綠色造船技術，打造世界先進的全要素產業基地。

針對基于三維模型的完整性定義問題，通過開發三維建模功能模塊，已基本滿足船舶產品的三維設計建模需要，三維設計系統能基本統一船舶產品中的船體、舾裝、涂裝三大專業的三維數字化設計，提高了船舶產品的三維數字化建模率。國內開發了第一代的虛擬裝配工藝仿真系統，能初步滿足簡單工序仿真的需求，并研發了三維作業指導書系統，在部分產品上進行了三維工藝仿真，在分段制作環節依托于三維工藝文檔指導現場工人的施工作業，基于三維模型的一體化設計能力得到了顯著提升。

在互聯互通方面，滬東中華開展了生產現場數字化設備互聯互通試點應用，焊機聯網管控項目已經完成了制造部的內場作業區204臺數字化焊機的聯網，基于底層協議進行自主化數據采集軟件開發，實現了突破通信接口、參數信息實時采集和工藝信息下發等技術，實時監測焊機工作電壓、電流、送絲速度，統計焊接時間、焊絲用量等功能。通過應用打破了信息壁壘，實現了數據共享，焊機工作數據、工藝參數、系統指令的上傳下達，實現了焊機故障自動報警，提高了報修維修響應，以便合理安排設備保養，降低了設備故障率，能夠對空閑焊機遠程控制開關降低能耗，提高了設備利用效率。

同時，滬東中華也大力推動小組立焊接生產線等數字化裝備的應用，基于完整的模型數據，通過一系列技術手段實現了從設計向現場終端設備的信息連貫傳遞，并通過數字化裝備實現現場數據的采集與反饋，對生產任務計劃的調整和及時管理提供了技術支撐，從自動化、機械化、工裝化方面提升整體造船水平。

廣船國際智能化轉型

廣船國際有限公司(以下簡稱“廣船國際”)構建船舶分段制造數字化車間，包括型材自動化切割流水線、中小組立智能焊接生產線、平面分段流水線等智能生產線，建設車間級工業互聯網、車間看板系統，形成涵蓋智能生產裝備、智能生產線、車間管控系統等的數字化車間體系。實現智能車間裝備物聯感知平臺的研制集成，建立分段所需的各種規格的板材、型材、焊條、焊接規格、鐵舾件、設備等物資及工時數據管理系統(PDM)，對自動下料切割、自動焊接拼裝等關鍵工藝的數值模擬及加工、裝配的可視化仿真。推廣基于大數據分析的決策支持、可視化展現等技術應用，實現生產準備過程中的透明化協同管理、數控設備智能化互聯互通、智能化生產資源管理、智能化決策支持，全方位達到智能化生產過程管理與控制，提高船舶分段制造效率和質量，推動船舶行業數字化車間建設。

南通中遠海運川崎智能化轉型

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”)一直不斷推進智能制造技術研究與應用，成功實現了由勞動密集型向技術信息密集企業的轉型，建立了智能、高效、集約、精益的智能化造船模式，步入了效率和效益同步增長的良性發展快車道。以數字化精益設計為源頭，集成化信息系統和工業互聯網平臺為支撐，精益生產和智能化裝備為抓手，精益管理為保障，將工業機器人應用和自動化生產線改造作為兩化融合、智能制造的切入點，分步推進智能制造 ；在自動化、智能化生產線的基礎上，建設智能車間，目標是建設成中國特色的智能船廠。

南通中遠海運川崎已建成29條自動化、智能化生產線，均采用先進的設計理念和船舶制造技術，智能裝備的功能及技術規格和造船企業的生產、管理特點相契合，能夠最大程度上發揮設備產能和效率。在推進智能制造的過程中，構建了數字化設計、工藝數據支撐、業務管控一體化的信息集成平臺。充分發揮智能化裝備和精益管理的優勢。在高度集成的一體化信息平臺的支撐下，實現數字化設計與工藝規劃系統(CAD/CAPP)、輔助制造系統(CAM)、企業資源計劃管理系統(ERP)、制造執行系統(MES)等深度集成和各造船業務一體化，同時為固化精益管理和知識管理提供工具和平臺。

南通中遠海運川崎建成了一體化的生產數字化管控中心，以船舶制造全業務流程數字化管理為主線，綜合數據實時采集、數據資產管理、生產過程可視化、信息系統集成等多方面技術，對各個系統進行深度融合，為生產調度和決策提供重要依據，推動造船企業“綠色化生產、數字化運營、智能化制造”。以規范生產管理和優化業務流程，完善物流管理與控制，全程監控，提高生產管理實時性與工作效率為目標，打造智能、高效的制造執行系統。實現生產計劃、調度、統計、操作與管理的業務集成，統一數據源，保證調度與統計的數據一致性。在生產環節建立數據采集和分析系統，能充分采集制造進度、現場操作、質量檢驗、安全狀況等生產現場信息。各塢、各船項目、各分段、各工種等制造進度、主要工程節點、生產質量、物料配送情況等生產現場信息都有專門的信息化工具采集、整理、分析，進一步提升企業在車間層面的精益管理和數字化管理水平。

未來發展方向

船舶智能制造是指利用先進的信息技術、傳感器、自動控制和人工智能等技術，實現船舶制造過程的自動化、智能化和高效化。未來，船舶智能制造將朝著以下幾個方向發展。

自動化生產。未來船舶制造將更加注重自動化生產。通過引入機器人、自動化設備和智能系統，可以實現船舶生產線的自動化操作，提高生產效率和質量。例如，采用自動化的焊接、切割和組裝技術，可以減少人工操作錯誤和勞動強度，提高生產效率。

智能工廠。船舶制造企業將逐漸發展成為智能工廠。通過引入物聯網、大數據分析和云計算等技術，實現設備之間的互聯互通和信息共享。智能工廠可以實現生產過程的實時監控和調度，提高生產計劃的準確性和靈活性。此外，智能工廠還可以通過數據分析和預測模型，優化生產流程和資源利用，降低成本并提高生產效率。

虛擬仿真和數字孿生。虛擬仿真和數字孿生技術可以在船舶制造過程中發揮重要作用。虛擬仿真可以通過計算機模擬實現對船舶設計和制造過程的全面驗證和優化，減少實際試錯成本。數字孿生則是將實際船舶與其數字模型相連接，實現對船舶的實時監測、維護和性能優化。這些技術的發展將提高船舶制造的效率和質量，并推動船舶的數字化轉型。

智能材料和先進制造技術。未來船舶智能制造將采用更多的智能材料和先進制造技術。例如，智能材料可以具有自愈合、自感知和自適應等特性，提高船舶的安全性和可靠性。先進制造技術如增材制造、激光成形和復合材料制造等，可以實現船舶零部件的定制化生產和輕量化設計，提高船舶的性能和節能效果。

綠色和可持續發展。船舶智能制造的未來發展還將注重綠色和可持續發展。通過優化船舶設計和制造過程，減少資源消耗和環境污染。例如，采用節能設計和綠色材料，推廣清潔能源和低碳技術，實現船舶的綠色運營和環保。

總體而言，船舶智能制造的未來發展將圍繞自動化生產、智能工廠、虛擬仿真、智能材料和綠色可持續等方向進行。這些發展趨勢將提高船舶制造的效率、質量和可持續性，推動整個航運業的發展。