世界造船技术的现状和发展方向

世界造船技术的现状和发展方向

摘要：进入新世纪以来，世界经济稳定增长，航运业持续发展，世界造船业正在并将继续经历30年不遇的市场高峰期，世界造船市场呈现兴旺势头；现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展。

本论文分为两个部分，第一部分从CAD/CAM技术的广泛应用、信息技术、数控切割技术、区域舾装和壳舾涂一体化、船舶智能化、集成化、模块化等技术介绍了目前世界造船技术的现状；第二部分从精度造船技术、造船模式转换、模块化造船方法、高效焊接技术、船体分道建造技术 以及舰船敏捷制造、造船虚拟企业、造船并行工程、智能控制系统、绿色制造技术等其他前沿技术等方面对世界造船技术发展方向作了阐述，最后就目前我国船舶工业技术在精度控制技术、转换造船模式、模块化造船技术和绿色造船技术方面与世界造船技术作了比较。

一、世界造船技术的现状

进入新世纪以来，世界经济稳定增长，航运业持续发展，世界造船市场呈现兴旺势头；科学技术也在飞速发展，许多先进制造技术在造船领域得到应用，现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展。

在计算机技术快速发展的今天，CAD/CAM技术得到广泛的应用，目前世界上许多重要的造船企业都在加快CIMS技术的开发和应用，世界上几乎所有重要的企业都在不同程度地推进本企业内部的网络化建设。

在日本、韩国的先进造船企业中，对现代生产管理模式探索和创新的效果非常明显，造船模式正在由集成制造模式向敏捷制造模式迅速演变，形成“空间分道、时间有序”的顺畅工艺流程。

现代造船已使用部分自动化设备来代替人操纵各种机械，广泛运用了数控切割技术，美国、英国、芬兰等许多国家在船舶建造中都相继不同程度的采用了自动化装备和机器人。

此外，自动焊接技术、成组制造技术和柔性制造技术等都在广泛应用。

二、世界造船技术发展方向

半个多世纪以来，科技的飞速发展，促进了船舶工业的生产方式由劳动密集型转变为设备密集型和信息密集型，并进而向知识密集型方向发展。

研究并付诸实践的先进制造技术理论和方法主要有：成组技术、柔性制造系统、计算机辅助集成制造系统、全面质量管理、精益生产和并行工程等。

下面分别就精度造船技术、转换造船模式等一些新技术进行介绍。

2．1 精度造船技术

造船精度控制管理技术是现代造船方法中的一项重要内容。所谓精度造船控制管

理，就是通过运用先进的工艺技术手段
和严密的科学管理方法，对造船的全过程实施尺寸的精度分析和控制，从而达到最大限度地减少施工过程中的修整工作量，这对于提高造船生产效率和建造质量具有十分重要的意义。

2．2 造船模式转换

所谓现代造船模式，即以统筹优化原理为指导，应用成组技术原理；以中间产品为导向，按区域组织生产；壳、舾、涂作业在空间上分道、时间上有序；设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船。现代造船模式是现代造船企业缩短造船周期、提高生产效率和降低造船成本的必由之路。精益造船生产是指从造船合同签约开始到船舶完工交付使用的生产全过程，包括与船舶设计、生产和管理相关的一切生产活动。目前，现代造船模式的关键所在是做好信息化工作。

2．3模块化造船方法

模块化造船方法的基本思想就是充分应用成组技术、分道技术、集成技术、信息技术、预舾装技术、精度造船技术、壳舾涂一体化技术、区域化管理和总装化的思想，实施以中间产品为导向组织生产的方式，把整条船视作由百把个船体分段模块（充分预舾装和涂装／安装型的）和几十个设备装置模块（安装型的、功能型的）以及生活中心模块（功能型的、安装型的）最后进行总装而成。
2．4 船体分道建造技术

船体分道建造技术是指在造船全过程中，将构成船舶的中间产品的制造不按船舶最终产品和船舶系统分类，而是按特征的相似性分类成组，即按平面分段、曲面分段、上层建筑等各自独立的多通道并行展开，实现空间分道、时间有序、责任明确、相互协调的作业优化排序。同时，与此相配合的船舶设计、生产、管理和采购各部门的任务和计划及相互关系，都围绕着各个通道形式的中间产品的制造予以明确规定，使得船厂的一切工作相互协调，极富节奏。船体分道建造技术是建立现代造船模式的重要手段和基础技术之一。

2．5 高效焊接技术

焊接技术是造船业的主导技术，它的先进和高效在很大程度上决定了产品制造质量可***和效率可控。高效焊接方法有单面焊、两面成型自动焊（FCB）、埋弧自动焊、垂直自动焊、二氧化碳焊、熔化咀焊和机器人焊接等，这些焊接方法已经在先进造船企业普遍采用。焊接技术的发展动向，最令人瞩自的是，自动化信息和信息技术近年来在造船焊接领域的应用进展迅速。

2．6 其他前沿技术

2．6．1 造船虚拟企业

造船虚拟企业是把全世界、或某国家、或某地区的有关造船业的船厂、分包企业、供应商、设计研

究单位、舰船检验机构和舰船使用部门的职能，集成为一个一体化的组织。这个组
织以船厂为盟主，根据造船任务的要求，把船厂和其他企业的各种优势力量集成为一个单一的造船实体，开展船舶产品的投标、设计和制造，一旦所承接的产品完成，这个实体，即虚拟企业立即解体，各类人员立即转入其它产品。

2．6．2 虚拟造船技术

虚拟造船技术是以舰船及其建造系统的全局最优化为目标，以计算机支持的仿真技术为前提，对船舶产品及其建造过程进行统一的建模；在船舶设计阶段，模拟船舶未来建造的全过程及其对舰船产品设计的影响，预测舰船性能、造船成本、可制造性；从而更敏捷地组织

造船生产，使船厂和车间的资源得到更合理的配置，以达到舰船产品的研制周期和成本最小化，舰船性能最优化和建造效率最高化。

2．6．3 造船并行工程

造船并行工程是集成地、并行地设计舰船产品及其相关的各种过程（包括造船和支持过程）的系统方法，这种方法要求舰船产品开发者，在设计一开始就考虑舰船全寿期（即从概念形成到舰船退役处理）的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用船者的要求。不能把“边设计、边生产”误认为是并行工程。相反，它必须在造船开工之前，在舰船设计时，同时进行舰船及其相关过程的设计，包括舰船的建造工艺、生产计划、配套协作，质量保证和交船后服务的设计。

2．6．4 设计制造一体化

设计制造一体化是并行设计产品及其相关过程，实现集成的系统方法，在可共享的产品全寿期的信息资源的基础上，把先期的产品设计与后续的制造工艺等工程设计过程作为一个整体，由传统的顺序设计、变革为并行设计，使产品开发一开始就考虑到产品全寿期的所有因素，包括产品的性能、质量、成本、工艺、结构、服务和报废等，以实现缩短产品开发周期、提高产品量和减少研制费用的目标。

2．6．5 舰船敏捷制造

舰船敏捷制造是通过建立舰船制造各方的共同基础结构，把企业内外的有关生产过程，迅速集成为一个系统的组织方法，以对舰船的需求作出快速响应，并获取企业的长期经济效益。在舰船敏捷制造体系中，不管它属于哪个部门，都需要建立一个共同的基础结构，把不同企业的生产过程连结为一个系统。

2．6．6 舰船柔性制造系统

舰船柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的舰船组件的自动化制造系统，它能根据制造任务和生产环境的变化迅速调整，适用于多型舰船的单艘或批量生产

。柔性制造系统自动地生产某一零件族的任何零件，它的物料运输、储存也应是自动的，它能实现多机联动。

2．6．7
智能控制系统

智能控制系统是对一个问题的输入，能够产生合适的决策和控制的系统。除了对各被控量实现定值调节外，还要求能实现整个系统的自动启停、故障的自动诊断和紧急情况的自动处理等。针对控制“对象”和装置所处的“环境”，由“传感器”（包括触觉、滑觉、视觉传感器）处理感知信息，并将之输入到“认知”部分。该部分接收和储存知识、经验和数据，并对它们作出分析、推理和决策。再由“规划和控制”部分，根据给定的任务，与系统中各模块的信息，和人— 机联系，进行自动搜索、推理决策和动作规划，指挥“执行器”控制对象。

2．6．8 绿色制造技术

绿色制造技术是力求产品制作对环境影响最小，对资源利用效率最高的生产技术。其目标是使产品从设计、制造、包装运输、使用到报废处理的全寿期中，废弃物和有害排放物最少，以减少对空气、水和土地的污染。绿色制造要求使用绿色材料，应使用再生纸张，要限制不可降解的塑料的应用。它还要求采用水力、风力和阳光发电为能源。制造过程使用节约资源和对环境及用户友好的生产设备，限制使用有毒性的有机溶剂为基体的材料和会产生有害排放物的工艺过程。

三、目前我国船舶工业技术与世界造船技术的差距比较

3．1. 精度控制技术

国内主要船厂大部分也成立了精度造船管理领导小组或相应的管理体制，但是管理计划的内容和力度方面远不如日本；国内船厂应用软件开发能力与国外有相当大的差距；国内船厂内场作业场地较小，数控切割机和数控等离子切割机数量较少，特别是缺乏型钢数控切割设备和大型高精度刨边机。

3．2 转换造船模式

在日本、韩国的先进造船企业中，“绿色造船”、“数字造船”等理念深入人心，我们仍广泛应用传统的管理模式和方法；信息化建设的广度和深度都不够；我国造船企业的生产技术准备缺乏深度和广度，设计方面是一个主要制约因素；我们的开发能力相当薄弱，特别在高新技术船舶方面。

3．3 模块化造船技术

我国船厂模块化生产技术与国外先进水平存在着较大差距。模块化造船技术的研究还处于起步阶段，仅在个别船舶的建造方面得以应用，数量和范围都比较小。

3．4.绿色造船技术

在我国造船行业，绿色制造技术的应用多处于不自觉状态，丰富、廉价的劳动力和成本相对较低的原材料，影响了我国造船业对该项技

术开发和应用的积极性。

结束语

对船舶工业来说，21世纪面临良好的发展机遇。我国已经提出了要在新世纪建成造船强国的奋斗目标，因此，必须要掌握先进
的造船技术，缩短与先进造船国的差距。在技术研究方面，要瞄准国际发展动向进行创新研究，跟踪和达到国际先进水平；在技术应用方面，要探索符合我国国情的技术推广道路，结合实际情况，将先进的造船技术转化为现实生产力，把握机遇，不断用高新技术改造造船产业，提升我国的造船技术，使我国的造船强国之梦早日实现。