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(guó)船舶工業(yè)提出了智能制造“ 三步走” 的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。工業(yè)和信息化部也發(fā)布了《推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型行動(dòng)計(jì)劃（ 2019-2021 年）》 ，旨在加快新一代信息技術(shù)深度融合，推動(dòng)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)船舶工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。為加快推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型，工業(yè)和信息化部還組織制定了《船舶總裝建造智能化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2020 版）》，構(gòu)建涵蓋基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)和船廠應(yīng)用等船舶總裝建造智能化標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)在推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展中的支撐和引領(lǐng)作用。進(jìn)入“十四五”，工信部又發(fā)布《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》，指出以智能制造為主攻方向，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為主要抓手，加快重點(diǎn)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，制定重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖，構(gòu)建制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力體系。針對(duì)船舶工業(yè)，《規(guī)劃》要求聚焦優(yōu)化、提升從船舶設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、管理到服務(wù)的全鏈條質(zhì)量效益，以網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同和服務(wù)化延伸為切入點(diǎn)，從設(shè)計(jì)協(xié)同化、制造智能化、管理精益化、融資在線化、產(chǎn)品服務(wù)化等方向進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

高度離散化的現(xiàn)實(shí)制約

目前，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化建設(shè)發(fā)展比較快的行業(yè)有家電、輕工、汽車、飛機(jī)等零部件相對(duì)穩(wěn)定、裝配流程化制造行業(yè)。這些行業(yè)零部件數(shù)量較少，但批量大，較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)或外購，裝配環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)流程式作業(yè)。其工位固定，工序間可進(jìn)行皮帶輸送，節(jié)拍穩(wěn)定，所以機(jī)器人等工裝容易被采用，數(shù)字化轉(zhuǎn)型也就相應(yīng)容易。船舶制造行業(yè)是典型的小批量多品種離散型制造企業(yè)：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(shí)都是按廠家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)全球采購，很難實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化。雖然舾裝零件部分實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，但大量鐵舾裝是單件設(shè)計(jì)制作，設(shè)備與舾裝件一般歸總裝船廠外部供應(yīng)鏈管理，屬于物流智能管控范疇。船體零件和管子零件生產(chǎn)是典型的按圖單件生產(chǎn)，且數(shù)量龐大，制造、加工復(fù)雜，涉及到船體車間、管子加工兩個(gè)車間，有幾十條生產(chǎn)線、數(shù)百個(gè)工序工位，而舾裝安裝、試驗(yàn)涉及的場(chǎng)地和資源更復(fù)雜。正是這樣，造船業(yè)是典型的高度離散型制造、總裝行業(yè)。

黃埔文沖長(zhǎng)洲廠區(qū)

廣船國(guó)際建造的半潛船

由于船廠是勞動(dòng)密集型重工企業(yè)，大部分船廠都是幾十年不斷積累發(fā)展起來的，其流程、設(shè)備、廠房布局不易更新調(diào)整。另外，船廠各個(gè)年代的設(shè)備都有，有人工操作的、PLC 程序控制的、單片機(jī)、電腦數(shù)控的，設(shè)備接口不統(tǒng)一，獨(dú)立操作管理軟件也未集成，造成孤島多，機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化在不同階段并行推進(jìn)中。這種現(xiàn)實(shí)情況嚴(yán)重制約了船廠的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。也因?yàn)檫@樣，我國(guó)在推進(jìn)智能造船時(shí)一定要立足實(shí)際，提防陷入“大而全”的泥潭。

應(yīng)找準(zhǔn)切入點(diǎn)循序漸進(jìn)

目前，大多中大型船廠都存在眾多老舊設(shè)備和大量手工作業(yè)。這種情況下如何推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，無疑是擺在船舶企業(yè)面前的難題。造船企業(yè)的資源可以分為場(chǎng)地設(shè)備資源、勞動(dòng)力資源兩大類。加之生產(chǎn)對(duì)象即生產(chǎn)設(shè)計(jì)要提供各類中間產(chǎn)品的圖紙，要用生產(chǎn)計(jì)劃把生產(chǎn)對(duì)象與資源匹配起來，時(shí)間有序、空間分道，進(jìn)行流水節(jié)拍生產(chǎn)。因此，筆者認(rèn)為，發(fā)展智能造船應(yīng)從場(chǎng)地、設(shè)備資源的數(shù)字化先入手，先建立覆蓋企業(yè)全范圍的有線及無線網(wǎng)絡(luò)，制定設(shè)備聯(lián)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)、通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，新購的設(shè)備需滿足企業(yè)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)接口要求，舊的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需解決個(gè)性化數(shù)字化問題。此外，對(duì)于與加工質(zhì)量相關(guān)的監(jiān)控參數(shù)、與設(shè)備運(yùn)維壽命相關(guān)的參數(shù)等，用什么方法采集，都需要進(jìn)行逐個(gè)攻關(guān)、改造、突破。

另一方面，要梳理一下智能制造的點(diǎn)、線、面。點(diǎn)是指單個(gè)工位的設(shè)備，如數(shù)控切割機(jī)、油壓機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、電焊機(jī)等。線是指由多個(gè)工序組合而成的的生產(chǎn)線，如鋼板預(yù)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(shù)字化車間、智能車間。事實(shí)上，要一步實(shí)現(xiàn)智能制造的難度相當(dāng)大，而首要任務(wù)應(yīng)是先做好智能制造總體規(guī)劃和實(shí)施路線圖。具體到船企，應(yīng)根據(jù)各自條件，選擇某些更新改造的設(shè)備先行開展數(shù)字化示范，以電焊機(jī)更新為例，建議要購買數(shù)字聯(lián)網(wǎng)焊機(jī)，通過云服務(wù)實(shí)現(xiàn)焊接工藝的有效控制。隨著聯(lián)網(wǎng)焊機(jī)覆蓋面加大，焊工應(yīng)用人數(shù)增多，在數(shù)據(jù)大量積累后就可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析焊機(jī)利用率、焊接工時(shí)等。有條件的還可以引進(jìn)智能生產(chǎn)線，待到設(shè)備智能化設(shè)備實(shí)現(xiàn)大量累積后，則可以聯(lián)接到車間信息網(wǎng)絡(luò)，打造數(shù)字化車間雛形，然后逐步完善智能工藝，實(shí)現(xiàn)智能排產(chǎn)、智能管控，最終建成智能車間。

滬東中華安裝5G 采集盒的數(shù)字焊機(jī)

智能造船要注重效益

船企要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能造船，需要大量資金投入和人力投入。目前，造船業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，要實(shí)現(xiàn)盈利，除了要把握市場(chǎng)需求，還需要強(qiáng)化精細(xì)管理，控制好成本。數(shù)字化轉(zhuǎn)型可助力造船精細(xì)化提升，所以控制好投入產(chǎn)出，顯然是發(fā)展智能造船的目標(biāo)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(huán)節(jié)，對(duì)目前行業(yè)成熟的、效率較高的智能裝備或生產(chǎn)線進(jìn)行改造或引進(jìn)。

期望盡快實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)，是每一家船企實(shí)現(xiàn)智能造船的初衷。對(duì)此，可用能效率、工時(shí)、決策時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)來衡量，譬如采用條材智能生產(chǎn)線、小組立智能生產(chǎn)線后要分析生產(chǎn)效率提升了多少、工時(shí)和決策時(shí)間減少了多少。目前，我國(guó)骨干船企制造過程整體自動(dòng)化率為38%左右，遠(yuǎn)低于日韓船企的70%，即使有些船企已實(shí)現(xiàn)10 多條自動(dòng)化智能生產(chǎn)線，也沒有形成真正意義的智能車間。這說明我國(guó)船企的數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)空間還很大。面對(duì)未來，只要目標(biāo)明確、循序漸進(jìn)，確保成本控制和智能化投入產(chǎn)出的良性循環(huán)，從設(shè)計(jì)協(xié)同化、制造智能化、管理精益化、產(chǎn)品服務(wù)化等方向進(jìn)行造船數(shù)字化轉(zhuǎn)型，我國(guó)造船業(yè)就一定會(huì)在全球性智能制造潮流中大有作為、大放光芒！