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激活供給側(cè) 船廠數(shù)字化車間率先亮相
時(shí)間：2016-08-17
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自工業(yè)化以來，隨著科學(xué)技術(shù)及管理思想的不斷發(fā)展，加工制造業(yè)在技術(shù)應(yīng)用及管理模式上已經(jīng)歷了幾次變革。從實(shí)際發(fā)展來看，每一次變革都帶來了工業(yè)水平的大幅提升，詮釋了技術(shù)革命對(duì)工業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)作用。2016 年 5 月，我國首個(gè)大型液化天然氣（LNG）船數(shù)字化車間在滬東中華（造船）集團(tuán)有限公司長興造船基地正式開工，記者在深入了解傳統(tǒng)船廠車間生產(chǎn)形態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)剛剛落地的首個(gè)大型 LNG 船數(shù)字化車間項(xiàng)目作了系統(tǒng)梳理，以期勾勒出船舶制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展路徑。
造船業(yè)兩化融合時(shí)代來臨在傳統(tǒng)船廠形態(tài)中，船廠設(shè)計(jì)過程中各個(gè)要素的設(shè)定和選取，往往是根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單疊加，很難充分考慮到現(xiàn)場生產(chǎn)中的各類人員、機(jī)器、物料等實(shí)際生產(chǎn)協(xié)調(diào)問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的各個(gè)要素相對(duì)自由度較大，其與現(xiàn)場生產(chǎn)要素匹配起來會(huì)產(chǎn)生不同程度的偏差，不能完全反映出現(xiàn)場的生產(chǎn)狀態(tài)。而作為船廠本身，一旦已建成相應(yīng)的生產(chǎn)基地，其只能被動(dòng)適應(yīng)當(dāng)前提供的各項(xiàng)生產(chǎn)要素條件，從反饋到解決需要改進(jìn)的要素，需要花費(fèi)大量的資源，所以船廠很難把實(shí)際問題反饋出來，繼而導(dǎo)致設(shè)計(jì)上的問題反饋得不到有效改進(jìn)，影響整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上的無縫式對(duì)接。同時(shí)，在傳統(tǒng)的船廠生產(chǎn)線上，是人和機(jī)器設(shè)備的簡單操作關(guān)系，甚至要憑借經(jīng)驗(yàn)來預(yù)估操作，生產(chǎn)效率波動(dòng)受到人為因素影響很大，很難控制，嚴(yán)重滯后于先進(jìn)的現(xiàn)代化造船生產(chǎn)流程。
據(jù)相關(guān)業(yè)內(nèi)人士介紹，制造業(yè)車間應(yīng)用管理的演化過程可分為四個(gè)階段：第一階段：手工作業(yè)、單一生產(chǎn)；第二階段：工業(yè)技術(shù)引入、流水線規(guī)模生產(chǎn)；第三階段：信息化技術(shù)引入、信息化輔助生產(chǎn)，即自動(dòng)化、智能化發(fā)展階段；第四階段：信息化、工業(yè)化結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩化融合。兩化融合是信息化和工業(yè)化的高層次深度結(jié)合，信息化進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程不再相互獨(dú)立進(jìn)行，不再是單方的帶動(dòng)和促進(jìn)關(guān)系，而是兩者在技術(shù)、產(chǎn)品、管理等各個(gè)層面相互交融，彼此不可分割。以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路；兩化融合的核心就是信息化支撐，追求可持續(xù)發(fā)展模式。隨著科技水平及管理思想的不斷發(fā)展，當(dāng)前制造業(yè)企業(yè)也在經(jīng)歷一場涉及工藝流程和管理方法的變革，伴隨著科技手段的快速引入，正在從傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的管理模式向以信息為基礎(chǔ)的管理模式轉(zhuǎn)型。
實(shí)際上，此前，我國造船業(yè)已有先行先試。早在 2011 年，南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司便開始推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)和機(jī)器人生產(chǎn)線相關(guān)工作，打破了傳統(tǒng)的作業(yè)方式，將平面圖紙轉(zhuǎn)換成三維立體圖，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定位、跟蹤、焊接，形成了無人干預(yù)的智能化流水線。機(jī)器人焊接作業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線建成后，生產(chǎn)周期縮短至原來的1/2 以下。同時(shí)，機(jī)器人能夠更加精確地控制焊腳，使焊材消耗減少 30%左右，焊道成形美觀，打磨作業(yè)減少，打磨耗費(fèi)的工時(shí)和消耗材料也大幅減少，作業(yè)環(huán)境變得更加整潔。南通中遠(yuǎn)川崎積極探索了智能制造模式的轉(zhuǎn)型，使作業(yè)效率提高約 60%。當(dāng)然，與國際造船業(yè)發(fā)達(dá)市場相比，我國造船業(yè)差距仍然較大。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前，日韓等先進(jìn)船企制造自動(dòng)化率可達(dá) 68% 甚至更高，而國內(nèi)骨干船企焊接自動(dòng)化率最高僅為 20%左右。隨著市場進(jìn)入深度調(diào)整期，船企要想構(gòu)筑持久競爭力，就要打破傳統(tǒng)的作業(yè)模式，大力推廣應(yīng)用數(shù)字化車間，實(shí)施智能制造，持續(xù)打造耗費(fèi)最低社會(huì)資源的船舶制造方式，以智能制造助推企業(yè)提質(zhì)增效，增添參與國際競爭的籌碼。
日前，工信部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)船舶智能制造指導(dǎo)意見》的征求意見稿，按照分階段的目標(biāo)明確提出，到2020年，全面建立精益船舶制造體系，推廣應(yīng)用數(shù)字化造船技術(shù)，突破船舶智能制造工藝、智能裝備及生產(chǎn)線、車間生產(chǎn)綜合管控、車間智能制造平臺(tái)、智能制造技術(shù)體系等船舶分段智能制造共性關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)船舶分段智能制造車間示范工程，骨干造船企業(yè)造船效率達(dá)到15工時(shí)每修正總噸，分段無余量制造率 90%，搭載前預(yù)舾裝率 85%，造船效率和制造質(zhì)量接近日韓水平。工業(yè)和信息化副部長辛國斌表示，目前國內(nèi)船廠總體處于工業(yè)2.0 階段，在數(shù)字化、自動(dòng)化、精益生產(chǎn)等方面，仍有很多短板需要補(bǔ)齊。而國外一些先進(jìn)的造船企業(yè)，正處于由工業(yè) 3.0 向工業(yè) 4.0 推進(jìn)階段，已基本掌握造船相關(guān)數(shù)字化、自動(dòng)化和精益管理等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)，并積極推進(jìn)智能船廠的建設(shè)。從2.0到3.0、4.0，這樣的差距涉及到更新?lián)Q代。不過，《關(guān)于推進(jìn)船舶智能制造指導(dǎo)意見》的征求意見稿卻明確，要用 5 年的時(shí)間，推動(dòng)我國造船業(yè)智能制造整體水平進(jìn)步，造船效率和質(zhì)量接近日韓水平；用 10 年的時(shí)間，趕超造船先進(jìn)國家。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，當(dāng)前我國造船企業(yè)發(fā)展正處于從第三階段到第四階段過渡的時(shí)期，是從單一的信息技術(shù)，即利用各種信息化手段（自動(dòng)化控制技術(shù)、智能化管理系統(tǒng)等）輔助生產(chǎn)到信息化和工業(yè)化兩化融合的過渡階段。而縱觀國際發(fā)達(dá)造船市場，數(shù)字化車間建設(shè)已成為快速提升船舶建造質(zhì)量和效率，降低成本和資源能源消耗，增強(qiáng)造船企業(yè)核心競爭力的有效途徑。
兩化融合的必然產(chǎn)物——數(shù)字化車間
2016 年 5 月，由國家發(fā)改委，財(cái)政部和工信部聯(lián)合批復(fù)的示范性項(xiàng)目——我國首個(gè)大型 LNG 船數(shù)字化車間在滬東中華造船（集團(tuán)有）限公司長興基地正式開工。該項(xiàng)目旨在通過信息化、自動(dòng)化、智能化的運(yùn)用，率先實(shí)現(xiàn)部分中間產(chǎn)品的智能制造。該項(xiàng)目以大型 LNG船分段實(shí)現(xiàn)智能化建造為目標(biāo)，構(gòu)建了一種大型結(jié)構(gòu)件智能化建造車間生產(chǎn)模式。以大型LNG 船分段構(gòu)件自動(dòng)化、信息化、智能化裝焊及檢測為研究背景，以船舶建造的基礎(chǔ)中間產(chǎn)品分段自動(dòng)化加工、機(jī)器人柔性智能化焊接技術(shù)、高精度測量與檢測、車間綜合信息化管控等為應(yīng)用目標(biāo)。突破大型 LNG 船分段結(jié)構(gòu)智能化制造關(guān)鍵技術(shù)，研制相應(yīng)的技術(shù)裝備，為大型 LNG 船的研制和產(chǎn)業(yè)鏈延伸提供技術(shù)支撐和保障。
該項(xiàng)目通過對(duì)長興一號(hào)線鋼材預(yù)處理流水線、材料自動(dòng)化堆場、高精度數(shù)字化切割系統(tǒng)、物流集配系統(tǒng)、柔性智能化焊接系統(tǒng)、高精度測量與檢驗(yàn)系統(tǒng)、智能化車間物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)七個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施，探索并爭取實(shí)現(xiàn)了“現(xiàn)代造船模式 2.0”中“計(jì)劃體系完整性涵蓋率”“網(wǎng)絡(luò)空間及定位系統(tǒng)覆蓋率”“三維數(shù)字建模設(shè)計(jì)信息自動(dòng)提取率”“焊接自動(dòng)化率”等共計(jì) 11 項(xiàng)定性、定量指標(biāo)，為后續(xù)貫徹《中國制造 2025》和實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)代造船模式 2.0”所提出的相關(guān)指標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
具體來看，數(shù)字化車間建設(shè)，解決企業(yè)核心環(huán)節(jié)（車間管理）的兩化融合問題，充分發(fā)揮信息技術(shù)、工業(yè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使兩者相互促進(jìn)和共同發(fā)展，因此數(shù)字化車間是工業(yè)化和信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物。數(shù)字化車間一方面更好的發(fā)揮信息化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮信息技術(shù)的指導(dǎo)及決策分析作用，整合、串聯(lián)并優(yōu)化各項(xiàng)工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，改進(jìn)工業(yè)流程，指導(dǎo)并促進(jìn)工業(yè)水平的發(fā)展；另一方面也充分發(fā)揮各種工業(yè)技術(shù)對(duì)信息化的支撐和基礎(chǔ)作用，從信息、技術(shù)、工藝層面更好的支持信息化建設(shè)，使信息化建設(shè)來源于制造、服務(wù)于制造。
當(dāng)然，數(shù)字化車間的建設(shè)，是要建設(shè)實(shí)實(shí)在在、進(jìn)行實(shí)際加工制造的生產(chǎn)車間，需要基于現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)也需要基于智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)、制造過程和制造裝備的智能化。數(shù)字化車間的建設(shè)就是要實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)、智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的深度融合與集成。因此，自動(dòng)化、智能化是數(shù)字化車間的基礎(chǔ)，是建設(shè)數(shù)字化車間的重要組成部分。數(shù)字化車間是制造業(yè)自動(dòng)化、智能化發(fā)展的高級(jí)階段和必然結(jié)果，它具有制造過程可視化、智能人機(jī)交互、柔
性自動(dòng)化、自組織與自適應(yīng)等特征。另一方面，數(shù)字化車間的建設(shè)，也進(jìn)一步促進(jìn)和推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)向前發(fā)展。
滬東中華 LNG 船數(shù)字化車間在柔性智能化焊接系統(tǒng)方面，與唐山開元自動(dòng)焊接裝備有限公司合作的小組立焊接機(jī)器人生產(chǎn)線，是國內(nèi)船舶智能制造領(lǐng)域領(lǐng)先的自動(dòng)化焊接系統(tǒng)。能以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及三維模型為基礎(chǔ)，通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的自動(dòng)生成、焊接工藝數(shù)據(jù)庫的自動(dòng)調(diào)用、自動(dòng)定位、智能檢測、自動(dòng)焊接等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了 LNG 分段小部件的柔性化、智能化和高品質(zhì)焊接。在高精度測量與檢測系統(tǒng)方面，項(xiàng)目采用了北京航空航天大學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)研發(fā)的 iGPS高精度測量與檢驗(yàn)系統(tǒng)，在 LNG 分段裝配工作區(qū)域采用了基于 iGPS 測量系統(tǒng)來構(gòu)建數(shù)字化測量場，結(jié)合大型焊接構(gòu)件各工藝環(huán)節(jié)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了全局?jǐn)?shù)字化、高精度測量與定位，借此提高制造精度與效率，并將檢測過程中所得到的數(shù)字化制造信息、精度信息進(jìn)行二次利用與深度分析，有效地解決了大尺寸對(duì)象的精密測量問題，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)分段裝配過程中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集與分段完工檢測。
同時(shí)，該項(xiàng)目還以江南長興造船大型LNG船分段建造生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，應(yīng)用車間物聯(lián)網(wǎng)綜合管控、高精度數(shù)字化切割、焊接、檢測等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼板預(yù)處理、鋼板理料堆場、切割、組立、焊接、外形檢測等智能化應(yīng)用。業(yè)內(nèi)相關(guān)專家表示，該項(xiàng)目邁出了智能制造的重要步，對(duì)數(shù)字化、智能化融合的概念實(shí)現(xiàn)了以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的落地的工作。未來，項(xiàng)目組還將對(duì)智能制造和船舶的數(shù)字化、智能化進(jìn)行深入的探討和研究，推動(dòng)船舶制造領(lǐng)域的智能化走向新的階段。
把脈供給側(cè) 激發(fā)創(chuàng)新活力
黨的十八屆五中全會(huì)提出的“釋放新需求、創(chuàng)造新供給”，供給側(cè)改革是著眼于創(chuàng)造有效產(chǎn)品和服務(wù)的體制機(jī)制改革。供給側(cè)改革實(shí)質(zhì)是創(chuàng)新，其鮮明特點(diǎn)是大力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)。新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了新的技術(shù)、新的產(chǎn)品、新的材料、新的市場，創(chuàng)造了新供給，釋放了新需求。
2016 年 5 月 30 日，習(xí)近平指出，要在我國發(fā)展新的歷史起點(diǎn)上，把科技創(chuàng)新擺在更加重要位置，吹響建設(shè)世界科技強(qiáng)國的號(hào)角。習(xí)近平總書記在 2016 年全國科技創(chuàng)新大會(huì)上發(fā)表的重要講話，為我國船舶行業(yè)大力加強(qiáng)先進(jìn)制造、智能制造技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，努力建設(shè)智能工廠、智慧院所提出了新的任務(wù)和要求。數(shù)字化車間則是以科技創(chuàng)新為核心，大力推廣船廠數(shù)字化車間建設(shè)，必將激發(fā)供給側(cè)的創(chuàng)新活力。
數(shù)據(jù)顯示，近年來，我國船舶業(yè)在全球市場上所占的比重正在明顯上升，中國已成為全球重要的造船中心之一。而早在 2010 年，中國便已成為世界第一造船大國，造船噸位多年來位居全球第一。在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，由于航運(yùn)市場的持續(xù)低迷，我國造船業(yè)也不斷呈現(xiàn)出經(jīng)營困境——多家造船企業(yè)申請(qǐng)破產(chǎn)重組，五洲船舶破產(chǎn)倒閉更是近十年來國內(nèi)第一家國有船廠倒閉。當(dāng)拋開全球經(jīng)濟(jì)低迷、船舶市場需求進(jìn)一步萎縮等外部因素時(shí)，因技術(shù)含量低而導(dǎo)致船企被淘汰早已成為不爭的事實(shí)。
一直以來，我國造船業(yè)的主流產(chǎn)品主要以干散貨船為主，作為航運(yùn)使用的最基本貨船，因其技術(shù)含量低，航運(yùn)業(yè)的任何風(fēng)吹草動(dòng)都可能對(duì)其造成較大影響。而縱觀近年來的國際造船市場，諸如LNG船這種技術(shù)難度高、新型環(huán)保的運(yùn)輸船的訂單始終保持著較快增長，但遺憾的是在這一市場中我國的訂單數(shù)量卻相對(duì)較少。而具體到生產(chǎn)車間層面來看，分段制造過程中的數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化水平相對(duì)較低、船舶分段建造關(guān)鍵設(shè)備與軟件等核心職能部件的研發(fā)能力不足、焊接質(zhì)量以及管理模式等等供給側(cè)的短板都成為了接單過程中的軟肋。
作為制造業(yè)大國，我國制定的《中國制造 2025》對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展作出了整體部署，明確了建設(shè)制造強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略和重點(diǎn)任務(wù)，是我們今后十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。實(shí)際上，為了推動(dòng)船舶工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，近年來，工信部已先后印發(fā)了《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》《國務(wù)院 2009-2011 年船舶工業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》等重要文件以加強(qiáng)政策引導(dǎo)和支持。而隨著信息技術(shù)和制造業(yè)的深度融合，推動(dòng)智能制造早已成為提升船舶工業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵所在，毋庸置疑的是，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能制造已日益成為世界先進(jìn)船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向，再具體到車間管理層面上來看，能充分體現(xiàn)并實(shí)踐信息化、工業(yè)化兩化融合概念的數(shù)字化車間建設(shè)更是現(xiàn)代企業(yè)的建設(shè)方向。大力推廣船廠數(shù)字化車間建設(shè)，是兩化融合發(fā)展的必然趨勢(shì)，必將激發(fā)“供給側(cè)”創(chuàng)新活力，而這自然也是我國船舶制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的不二抓手。
造船業(yè)兩化融合時(shí)代來臨在傳統(tǒng)船廠形態(tài)中，船廠設(shè)計(jì)過程中各個(gè)要素的設(shè)定和選取，往往是根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單疊加，很難充分考慮到現(xiàn)場生產(chǎn)中的各類人員、機(jī)器、物料等實(shí)際生產(chǎn)協(xié)調(diào)問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的各個(gè)要素相對(duì)自由度較大，其與現(xiàn)場生產(chǎn)要素匹配起來會(huì)產(chǎn)生不同程度的偏差，不能完全反映出現(xiàn)場的生產(chǎn)狀態(tài)。而作為船廠本身，一旦已建成相應(yīng)的生產(chǎn)基地，其只能被動(dòng)適應(yīng)當(dāng)前提供的各項(xiàng)生產(chǎn)要素條件，從反饋到解決需要改進(jìn)的要素，需要花費(fèi)大量的資源，所以船廠很難把實(shí)際問題反饋出來，繼而導(dǎo)致設(shè)計(jì)上的問題反饋得不到有效改進(jìn)，影響整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上的無縫式對(duì)接。同時(shí)，在傳統(tǒng)的船廠生產(chǎn)線上，是人和機(jī)器設(shè)備的簡單操作關(guān)系，甚至要憑借經(jīng)驗(yàn)來預(yù)估操作，生產(chǎn)效率波動(dòng)受到人為因素影響很大，很難控制，嚴(yán)重滯后于先進(jìn)的現(xiàn)代化造船生產(chǎn)流程。
據(jù)相關(guān)業(yè)內(nèi)人士介紹，制造業(yè)車間應(yīng)用管理的演化過程可分為四個(gè)階段：第一階段：手工作業(yè)、單一生產(chǎn)；第二階段：工業(yè)技術(shù)引入、流水線規(guī)模生產(chǎn)；第三階段：信息化技術(shù)引入、信息化輔助生產(chǎn)，即自動(dòng)化、智能化發(fā)展階段；第四階段：信息化、工業(yè)化結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩化融合。兩化融合是信息化和工業(yè)化的高層次深度結(jié)合，信息化進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程不再相互獨(dú)立進(jìn)行，不再是單方的帶動(dòng)和促進(jìn)關(guān)系，而是兩者在技術(shù)、產(chǎn)品、管理等各個(gè)層面相互交融，彼此不可分割。以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路；兩化融合的核心就是信息化支撐，追求可持續(xù)發(fā)展模式。隨著科技水平及管理思想的不斷發(fā)展，當(dāng)前制造業(yè)企業(yè)也在經(jīng)歷一場涉及工藝流程和管理方法的變革，伴隨著科技手段的快速引入，正在從傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的管理模式向以信息為基礎(chǔ)的管理模式轉(zhuǎn)型。
實(shí)際上，此前，我國造船業(yè)已有先行先試。早在 2011 年，南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司便開始推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)和機(jī)器人生產(chǎn)線相關(guān)工作，打破了傳統(tǒng)的作業(yè)方式，將平面圖紙轉(zhuǎn)換成三維立體圖，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定位、跟蹤、焊接，形成了無人干預(yù)的智能化流水線。機(jī)器人焊接作業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線建成后，生產(chǎn)周期縮短至原來的1/2 以下。同時(shí)，機(jī)器人能夠更加精確地控制焊腳，使焊材消耗減少 30%左右，焊道成形美觀，打磨作業(yè)減少，打磨耗費(fèi)的工時(shí)和消耗材料也大幅減少，作業(yè)環(huán)境變得更加整潔。南通中遠(yuǎn)川崎積極探索了智能制造模式的轉(zhuǎn)型，使作業(yè)效率提高約 60%。當(dāng)然，與國際造船業(yè)發(fā)達(dá)市場相比，我國造船業(yè)差距仍然較大。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前，日韓等先進(jìn)船企制造自動(dòng)化率可達(dá) 68% 甚至更高，而國內(nèi)骨干船企焊接自動(dòng)化率最高僅為 20%左右。隨著市場進(jìn)入深度調(diào)整期，船企要想構(gòu)筑持久競爭力，就要打破傳統(tǒng)的作業(yè)模式，大力推廣應(yīng)用數(shù)字化車間，實(shí)施智能制造，持續(xù)打造耗費(fèi)最低社會(huì)資源的船舶制造方式，以智能制造助推企業(yè)提質(zhì)增效，增添參與國際競爭的籌碼。
日前，工信部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)船舶智能制造指導(dǎo)意見》的征求意見稿，按照分階段的目標(biāo)明確提出，到2020年，全面建立精益船舶制造體系，推廣應(yīng)用數(shù)字化造船技術(shù)，突破船舶智能制造工藝、智能裝備及生產(chǎn)線、車間生產(chǎn)綜合管控、車間智能制造平臺(tái)、智能制造技術(shù)體系等船舶分段智能制造共性關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)船舶分段智能制造車間示范工程，骨干造船企業(yè)造船效率達(dá)到15工時(shí)每修正總噸，分段無余量制造率 90%，搭載前預(yù)舾裝率 85%，造船效率和制造質(zhì)量接近日韓水平。工業(yè)和信息化副部長辛國斌表示，目前國內(nèi)船廠總體處于工業(yè)2.0 階段，在數(shù)字化、自動(dòng)化、精益生產(chǎn)等方面，仍有很多短板需要補(bǔ)齊。而國外一些先進(jìn)的造船企業(yè)，正處于由工業(yè) 3.0 向工業(yè) 4.0 推進(jìn)階段，已基本掌握造船相關(guān)數(shù)字化、自動(dòng)化和精益管理等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)，并積極推進(jìn)智能船廠的建設(shè)。從2.0到3.0、4.0，這樣的差距涉及到更新?lián)Q代。不過，《關(guān)于推進(jìn)船舶智能制造指導(dǎo)意見》的征求意見稿卻明確，要用 5 年的時(shí)間，推動(dòng)我國造船業(yè)智能制造整體水平進(jìn)步，造船效率和質(zhì)量接近日韓水平；用 10 年的時(shí)間，趕超造船先進(jìn)國家。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，當(dāng)前我國造船企業(yè)發(fā)展正處于從第三階段到第四階段過渡的時(shí)期，是從單一的信息技術(shù)，即利用各種信息化手段（自動(dòng)化控制技術(shù)、智能化管理系統(tǒng)等）輔助生產(chǎn)到信息化和工業(yè)化兩化融合的過渡階段。而縱觀國際發(fā)達(dá)造船市場，數(shù)字化車間建設(shè)已成為快速提升船舶建造質(zhì)量和效率，降低成本和資源能源消耗，增強(qiáng)造船企業(yè)核心競爭力的有效途徑。
兩化融合的必然產(chǎn)物——數(shù)字化車間
2016 年 5 月，由國家發(fā)改委，財(cái)政部和工信部聯(lián)合批復(fù)的示范性項(xiàng)目——我國首個(gè)大型 LNG 船數(shù)字化車間在滬東中華造船（集團(tuán)有）限公司長興基地正式開工。該項(xiàng)目旨在通過信息化、自動(dòng)化、智能化的運(yùn)用，率先實(shí)現(xiàn)部分中間產(chǎn)品的智能制造。該項(xiàng)目以大型 LNG船分段實(shí)現(xiàn)智能化建造為目標(biāo)，構(gòu)建了一種大型結(jié)構(gòu)件智能化建造車間生產(chǎn)模式。以大型LNG 船分段構(gòu)件自動(dòng)化、信息化、智能化裝焊及檢測為研究背景，以船舶建造的基礎(chǔ)中間產(chǎn)品分段自動(dòng)化加工、機(jī)器人柔性智能化焊接技術(shù)、高精度測量與檢測、車間綜合信息化管控等為應(yīng)用目標(biāo)。突破大型 LNG 船分段結(jié)構(gòu)智能化制造關(guān)鍵技術(shù)，研制相應(yīng)的技術(shù)裝備，為大型 LNG 船的研制和產(chǎn)業(yè)鏈延伸提供技術(shù)支撐和保障。
該項(xiàng)目通過對(duì)長興一號(hào)線鋼材預(yù)處理流水線、材料自動(dòng)化堆場、高精度數(shù)字化切割系統(tǒng)、物流集配系統(tǒng)、柔性智能化焊接系統(tǒng)、高精度測量與檢驗(yàn)系統(tǒng)、智能化車間物聯(lián)網(wǎng)管控系統(tǒng)七個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施，探索并爭取實(shí)現(xiàn)了“現(xiàn)代造船模式 2.0”中“計(jì)劃體系完整性涵蓋率”“網(wǎng)絡(luò)空間及定位系統(tǒng)覆蓋率”“三維數(shù)字建模設(shè)計(jì)信息自動(dòng)提取率”“焊接自動(dòng)化率”等共計(jì) 11 項(xiàng)定性、定量指標(biāo)，為后續(xù)貫徹《中國制造 2025》和實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)代造船模式 2.0”所提出的相關(guān)指標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
具體來看，數(shù)字化車間建設(shè)，解決企業(yè)核心環(huán)節(jié)（車間管理）的兩化融合問題，充分發(fā)揮信息技術(shù)、工業(yè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使兩者相互促進(jìn)和共同發(fā)展，因此數(shù)字化車間是工業(yè)化和信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物。數(shù)字化車間一方面更好的發(fā)揮信息化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮信息技術(shù)的指導(dǎo)及決策分析作用，整合、串聯(lián)并優(yōu)化各項(xiàng)工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，改進(jìn)工業(yè)流程，指導(dǎo)并促進(jìn)工業(yè)水平的發(fā)展；另一方面也充分發(fā)揮各種工業(yè)技術(shù)對(duì)信息化的支撐和基礎(chǔ)作用，從信息、技術(shù)、工藝層面更好的支持信息化建設(shè)，使信息化建設(shè)來源于制造、服務(wù)于制造。
當(dāng)然，數(shù)字化車間的建設(shè)，是要建設(shè)實(shí)實(shí)在在、進(jìn)行實(shí)際加工制造的生產(chǎn)車間，需要基于現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)也需要基于智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)、制造過程和制造裝備的智能化。數(shù)字化車間的建設(shè)就是要實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)、智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的深度融合與集成。因此，自動(dòng)化、智能化是數(shù)字化車間的基礎(chǔ)，是建設(shè)數(shù)字化車間的重要組成部分。數(shù)字化車間是制造業(yè)自動(dòng)化、智能化發(fā)展的高級(jí)階段和必然結(jié)果，它具有制造過程可視化、智能人機(jī)交互、柔
性自動(dòng)化、自組織與自適應(yīng)等特征。另一方面，數(shù)字化車間的建設(shè)，也進(jìn)一步促進(jìn)和推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)向前發(fā)展。
滬東中華 LNG 船數(shù)字化車間在柔性智能化焊接系統(tǒng)方面，與唐山開元自動(dòng)焊接裝備有限公司合作的小組立焊接機(jī)器人生產(chǎn)線，是國內(nèi)船舶智能制造領(lǐng)域領(lǐng)先的自動(dòng)化焊接系統(tǒng)。能以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及三維模型為基礎(chǔ)，通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的自動(dòng)生成、焊接工藝數(shù)據(jù)庫的自動(dòng)調(diào)用、自動(dòng)定位、智能檢測、自動(dòng)焊接等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了 LNG 分段小部件的柔性化、智能化和高品質(zhì)焊接。在高精度測量與檢測系統(tǒng)方面，項(xiàng)目采用了北京航空航天大學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)研發(fā)的 iGPS高精度測量與檢驗(yàn)系統(tǒng)，在 LNG 分段裝配工作區(qū)域采用了基于 iGPS 測量系統(tǒng)來構(gòu)建數(shù)字化測量場，結(jié)合大型焊接構(gòu)件各工藝環(huán)節(jié)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了全局?jǐn)?shù)字化、高精度測量與定位，借此提高制造精度與效率，并將檢測過程中所得到的數(shù)字化制造信息、精度信息進(jìn)行二次利用與深度分析，有效地解決了大尺寸對(duì)象的精密測量問題，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)分段裝配過程中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集與分段完工檢測。
同時(shí)，該項(xiàng)目還以江南長興造船大型LNG船分段建造生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，應(yīng)用車間物聯(lián)網(wǎng)綜合管控、高精度數(shù)字化切割、焊接、檢測等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼板預(yù)處理、鋼板理料堆場、切割、組立、焊接、外形檢測等智能化應(yīng)用。業(yè)內(nèi)相關(guān)專家表示，該項(xiàng)目邁出了智能制造的重要步，對(duì)數(shù)字化、智能化融合的概念實(shí)現(xiàn)了以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的落地的工作。未來，項(xiàng)目組還將對(duì)智能制造和船舶的數(shù)字化、智能化進(jìn)行深入的探討和研究，推動(dòng)船舶制造領(lǐng)域的智能化走向新的階段。
把脈供給側(cè) 激發(fā)創(chuàng)新活力
黨的十八屆五中全會(huì)提出的“釋放新需求、創(chuàng)造新供給”，供給側(cè)改革是著眼于創(chuàng)造有效產(chǎn)品和服務(wù)的體制機(jī)制改革。供給側(cè)改革實(shí)質(zhì)是創(chuàng)新，其鮮明特點(diǎn)是大力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)。新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了新的技術(shù)、新的產(chǎn)品、新的材料、新的市場，創(chuàng)造了新供給，釋放了新需求。
2016 年 5 月 30 日，習(xí)近平指出，要在我國發(fā)展新的歷史起點(diǎn)上，把科技創(chuàng)新擺在更加重要位置，吹響建設(shè)世界科技強(qiáng)國的號(hào)角。習(xí)近平總書記在 2016 年全國科技創(chuàng)新大會(huì)上發(fā)表的重要講話，為我國船舶行業(yè)大力加強(qiáng)先進(jìn)制造、智能制造技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，努力建設(shè)智能工廠、智慧院所提出了新的任務(wù)和要求。數(shù)字化車間則是以科技創(chuàng)新為核心，大力推廣船廠數(shù)字化車間建設(shè)，必將激發(fā)供給側(cè)的創(chuàng)新活力。
數(shù)據(jù)顯示，近年來，我國船舶業(yè)在全球市場上所占的比重正在明顯上升，中國已成為全球重要的造船中心之一。而早在 2010 年，中國便已成為世界第一造船大國，造船噸位多年來位居全球第一。在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，由于航運(yùn)市場的持續(xù)低迷，我國造船業(yè)也不斷呈現(xiàn)出經(jīng)營困境——多家造船企業(yè)申請(qǐng)破產(chǎn)重組，五洲船舶破產(chǎn)倒閉更是近十年來國內(nèi)第一家國有船廠倒閉。當(dāng)拋開全球經(jīng)濟(jì)低迷、船舶市場需求進(jìn)一步萎縮等外部因素時(shí)，因技術(shù)含量低而導(dǎo)致船企被淘汰早已成為不爭的事實(shí)。
一直以來，我國造船業(yè)的主流產(chǎn)品主要以干散貨船為主，作為航運(yùn)使用的最基本貨船，因其技術(shù)含量低，航運(yùn)業(yè)的任何風(fēng)吹草動(dòng)都可能對(duì)其造成較大影響。而縱觀近年來的國際造船市場，諸如LNG船這種技術(shù)難度高、新型環(huán)保的運(yùn)輸船的訂單始終保持著較快增長，但遺憾的是在這一市場中我國的訂單數(shù)量卻相對(duì)較少。而具體到生產(chǎn)車間層面來看，分段制造過程中的數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化水平相對(duì)較低、船舶分段建造關(guān)鍵設(shè)備與軟件等核心職能部件的研發(fā)能力不足、焊接質(zhì)量以及管理模式等等供給側(cè)的短板都成為了接單過程中的軟肋。
作為制造業(yè)大國，我國制定的《中國制造 2025》對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展作出了整體部署，明確了建設(shè)制造強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略和重點(diǎn)任務(wù)，是我們今后十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。實(shí)際上，為了推動(dòng)船舶工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，近年來，工信部已先后印發(fā)了《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》《國務(wù)院 2009-2011 年船舶工業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》等重要文件以加強(qiáng)政策引導(dǎo)和支持。而隨著信息技術(shù)和制造業(yè)的深度融合，推動(dòng)智能制造早已成為提升船舶工業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵所在，毋庸置疑的是，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能制造已日益成為世界先進(jìn)船舶工業(yè)發(fā)展的重要方向，再具體到車間管理層面上來看，能充分體現(xiàn)并實(shí)踐信息化、工業(yè)化兩化融合概念的數(shù)字化車間建設(shè)更是現(xiàn)代企業(yè)的建設(shè)方向。大力推廣船廠數(shù)字化車間建設(shè)，是兩化融合發(fā)展的必然趨勢(shì)，必將激發(fā)“供給側(cè)”創(chuàng)新活力，而這自然也是我國船舶制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的不二抓手。