(中船第九设计研究院工程有限公司 上海 200090)

一、引言

船舶工业作为我国装备制造业的重要组成部分，肩负着维护国家海洋权益、支撑航运产业发展、推动海洋资源开发的光荣使命。经过改革开放四十余年的接续发展，我国船舶产业规模持续扩大，造船能力不断增强，综合实力稳步提高。特别是进入新千年以来，我国造船工业步入了高速发展的快车道，散货船、油船、集装箱船等三大主流船型均实现了本土自主研制和产业链自主配套。造船界皇冠上的“三颗明珠”——航空母舰、LNG船、豪华邮轮的关键技术难点稳步突破，造船总载重吨连续多年位居世界第一，我国已然成为世界第一造船大国。但是，我国船舶工业“大而不强”的问题仍旧十分突出，以工时/修正总吨为指标的造船生产效率，较日韩、欧洲等先进船厂还有较大差距，船舶产品自主开发、自主研制的能力亟需加强，船舶产业核心配套零部件仍依赖发达国家进口，核心关键技术仍未完全掌握。随着制造业数字化转型战略持续深入，新一代信息技术横空出世，以及国家新型基础设施建设稳步推进，我国船舶研制模式变革箭在弦上，势在必行。

二、船舶工业特点

同航天、航空、汽车等先进装备制造业相比，船舶工业特点明显，这也决定了船舶研制的数字化转型道路必须要由船舶人自己来摸索着前进。

(一)复杂的“巨系统工程”

以国产大型豪华邮轮为代表的高附加值、高技术船舶，堪称装备制造业中复杂的“巨系统工程”。我国首艘国产大型豪华邮轮所含零部件数量超过2500万个，千万级体量的零部件基本都需要借助零件托盘来实现总装厂内的生产制作、物流集配和安装测试等各个工艺环节。同时，豪华邮轮技术图纸数量高达6万余份，是常规船舶产品图纸份数的10倍以上，其复杂程度更是呈指数级数上升。千万级的零部件数量和万余份的技术图纸份数对于全球产业链协作关系、总装厂技术水平及管理效能提出了很高的要求。

(二)离散型制造业

船舶工业属于典型的离散型制造业，无法大规模采用生产流水线或者模块化生产，这与大规模应用焊接机器人、涂装机器人等大型自动化、数字化装备进行流水线式大批量生产的汽车工业不尽相同。按照造船成组技术原理，船用钢板、管件等原材料经一系列不连续加工制作后，形成规格相似的中间产品，中间产品通过厂内物流运输系统搬运、吊装等操作，最终在船坞、船台等造船总组场地装焊合拢。

(三)首制确保成功

相较于其他先进装备制造业产品，船舶产品批量小且单价昂贵，船舶工业也没有可以用于科研试验及技术验证的物理样船，“首制船即交付”是船舶工业的业内常态。这对于新型产品，尤其是新型首制产品的研制成功率要求非常高，必须确保首制成功，不容有失。

(四)厂所协同研制要求高

船舶工业是现代工业的缩影，参与船舶研制的学科专业众多，各技术工种云集，特别是我国船舶工业体系中的总体所与总装厂由于历史等原因，多处于我国的不同城市，这导致研制过程中存在大量的异地协调沟通工作。同时，船舶产品蕴含的信息量巨大，数据类型繁多，总体所、总装厂、配套厂之间的数据信息交互频率很高，这都对厂所协同研制能力提出了很高的要求。

(五)产业链上下游企业协作要求高

船舶工业是典型的长链产业，上下游配套企业众多，产业链上游产业包括原材料、船舶设计、船舶配套等，中游产业主要指大型总装制造厂，下游产业包括维修保障运维等售后服务产业。位于产业链中游的大型总装制造企业需要协调分散于世界各地的产品研发机构，加工制造中心以及零配件供应商，这对于全产业链的企业协作要求很高。

三、研制思路转变

通过上述对于船舶工业特点的浅要分析，船舶工业需要借鉴航天、航空、汽车等先进装备制造业的发展经验，结合自身行业特点，形成独具船舶特色并且独立自主探索的船舶研制模式。鉴于船舶工业属于信息量级巨大的高度离散型制造业，并且对于厂所协同研制、产业链上下游企业协作和研制成功率有较高要求，为了进一步降低前端设计迭代次数，减少后端装配试错次数，压缩产品研制周期，需要建立基于数字样船的船舶研制模式，并建议船舶研制由基于模拟量传递的串行研制模式向基于数字量传递的并行协同研制模式转变。新模式下，单一三维数字模型将取代传统的二维技术图纸和技术文档说明，它承载着船舶研制全生命周期中近乎所有的价值信息，并将数据来源各异、高度离散的价值信息统一集成起来，伴随数字模型在研制的不同阶段以及船舶产业链的上下游企业之间，高速度、高效率、高质量传递。

四、船舶研制新体系

为了支撑船舶研制模式从基于模拟量传递的串行研制模式向基于数字量传递的并行协同研制模式转变，船舶工业需要建立以单一三维数字模型为核心信息载体的并行协同研制新体系。并行协同研制新体系具备以下五个特点：

(一)核心信息载体必须是数字模型。相较于传统的技术图纸、技术文件等基于模拟量传递的信息载体，数字模型作为传递数字量的信息载体，形成了数字化研制环境，确保了船舶产品全生命周期各类信息、参数、数据的准确性和唯一性。

(二)数字模型必须是三维数字模型。三维模型可以通过三个维度对船舶产品进行精确描述，相较于传统二维技术图纸，三维模型更加直观明了，在产品设计迭代过程中，设计变更效率也更高，装配干涉现象也能在研制前期更早地被发现。

(三)三维数字模型的信息来源必须是单一的。信息源头单一为船舶工业实施跨地域、跨组织的厂所协同研制，甚至今后的船舶全产业链的协同研制打下及其重要的技术基础。单一数据来源的数字模型可以避免大量的重复建模工作量，提高了工程技术人员的工作效率。

(四)数字模型作为企业的虚拟资产和知识沉淀，从研发设计到制造维保，将贯穿于船舶产品的整个生命周期，并作为今后产品升级的重要基础技术依据。第二代产品的优化升级工作可以在第一代产品数字模型的基础上进行，此举可以大幅缩短项目前期的准备工作。

(五)基于三维数字模型而逐步搭建起来的船舶工业数字化虚拟仿真验证环境，将在产品研制的前期，从多个方位和不同技术角度，更加科学、严谨地验证产品的可行性，尽可能避免在项目研制后期出现颠覆性的情况。