“146岁”江南造船王牌产品如何实现世界第一?

2021年09月06日 09时 文汇报

拥有近一个半世纪历史的中国船舶工业集团公司江南造船(集团)有限责任公司,正在加速拥抱当今的数字时代。在他们看来,数字化已成为企业生存和长远发展的“必修课”,要想突破规模和效率的天花板,打破微笑曲线的惯性,必须持续推进数字化转型;反之,则有可能陷入困境。
 


作为我国船舶工业龙头、造船数字化转型的标杆,江南造船可以说是代表行业在寻找适合的转型模式。对于其他同样希望焕发新生的传统制造企业,江南造船的探索也有很大借鉴意义。

一以贯之
江南造船的数字化还只是处于起步阶段,但已经看到了实实在在的成效:设计周期被显著缩短,峰值投入的研发人员相应减少,设计质量和数量却达到新高。

江南造船曾是我国民族工业的发祥地,创造过无数个“中国第一”。而今,在数字化转型方面,江南造船也在率先书写新的篇章。其“数字造船”的核心,是一条主线贯穿全程,那就是“单一数字模型”,也就是在一个平台、一个系统里打造数字造船的底座,实现人、流程、信息的高度耦合。

造船有许多环节。而过去,各环节之间是“多国语言”的协作。比如:设计阶段,设计师运用三维建模形成方案,但给到船厂的却是平面的图纸。开工前,船厂根据图纸作生产设计,仔细规划“怎么造船”以及“怎么组织造船”,期间又将二维设计图变为三维模型。最后,来到生产一线,还需要再次做一个“三(维)转二(维)”,因为工人需要看图施工。此外,新船交付客户时,一般也是提供纸质说明书,哪怕多得能装满一辆卡车。

这一次次切换,实际上是用低效的手段、高额的成本串联庞大而复杂的造船产业链。不仅拖慢了造船的节奏,平添了许多重复劳动,也使得设计、制造、售后等各个环节因为充满断点、堵点,无法实现数据的贯通和赋能。

为此,自2015年以来,江南造船以壮士断腕的决心与过去告别,推进基于“单一数字模型”的数字化转型。经过摸索,到2019年,江南造船下水的“海巡160”大型航标船,成为全球首艘无纸化建造的大型钢质船舶。这艘船,从设计到建造,都是立足于同一个数字化平台和底座,前道环节的智力“输出”,就是后一道再加工的基础和“输入项”。一环扣一环,一步接一步,在一个数字模型上,成百上千人不断“添砖加瓦”,形成协同设计的格局。转到制造环节,数字平台可以方便地给出三维的“数字化图纸”,让工人能通过Pad或电脑直接查阅与零件、材料、工艺、工步等相关的关键参数,并在屏幕上观看三维“图纸”。

虽然迄今为止,江南的数字化还只是处于起步阶段,但已经看到了实实在在的成效:设计周期被显著缩短,峰值投入的研发人员相应减少,用户体验明显提升。目前,江南造船在其王牌产品——大型液化气船上已经全系列数字化,该船型2020年在全球的份额已经超过50%,排名世界第一。

虚虚实实
和其他工业产品相比,船舶可能是最庞大、最复杂的一种。若用零件数量来衡量系统复杂度,一辆汽车大致有3000个零件,客机有10万个,集装箱船则常常要达到100万个之巨。面对如此庞杂的系统,过去,船厂要花很大精力,对设计和制造的各道工序进行衔接和磨合。但传统磨合方式并不高效。一般来说,同一个错误,如果能在设计阶段就早发现、早改进,可能只须消耗1小时;但假如让问题潜伏到制造阶段再暴露,那么,临时改动和返工可能会耽误100小时。

数字化工具就像庖丁解牛,能把船舶这个巨系统拆解得清清楚楚,整合得天衣无缝,从而提升设计、制造的效率,打通价值链,全方位提升客户体验。

这1到100,大致描述了船舶工业的数字化提效空间。实际上,江南造船在进行数字化设计时,就已经在虚拟世界里造出一条“数字船”;由于“数字船”基于真实物理参数,因此,它虽然无法驶入大海,但其结构、性能、操控的细节,做到了对实船的高度仿真。船厂第一次可以边设计、边“建造”、边体验,从而能用最高的效率,实现最优的设计。

在江南造船的数字化实验室里,记者看到了虚实结合的数字造船应用。为了检验“数字船”的设计方案,设计者可以派出“虚拟人”登船,然后就像控制3D游戏中的角色一样,让“数字人”走遍各个舱室,“实地”勘察,搜集问题。除了看之外,“数字人”还可以动手,通过操作进一步排查不那么一目了然的设计缺陷——比如:阀门装得太高,通道留得太窄,数字人就会够不着、通不过。找到问题,设计师可以马上纠错、在线进行优化设计,在阀门下加一把梯子。这种改动,可以立即被“单一数字模型”吸收、生效。于是,从前需要在设计院和工厂车间往返奔波才能解决的问题,一下子变得非常简单。

在江南造船,借助数字化创造的“虚实结合”体验,设计师还可以对整条船的性能、工艺,进行全面深入的审视,比如:可以在数字模型中,验证各舱室的温度、声音、光照、气流等是否舒适宜人;或者“驾驶”吊车等装备进入“数字船”,检查船舶在检修时能否使用大型工具和工装,准确评估维修路径的可行性等。

就这样,数字化工具就像庖丁解牛,能把船舶这个巨系统拆解得清清楚楚,整合得天衣无缝,从而提升设计、制造的效率,打通价值链,全方位提升客户体验。

机器与人
在江南造船,许多车间已经陆续布设带有触摸大屏的智能终端,让工人能像看图纸一样,在一线工地查看三维立体的作业指导书,使制造过程更省时、更规范。

“单一数字模型”是江南造船在数字转型中推出的横向平台。有了这个底座,他们就能进一步尝试将数字化能力向外作更有力的投射,打造数字化垂直应用的标杆场景,破解一些典型的矛盾和堵点。

正如前文所说,基于“单一数字模型”完成船舶设计后,系统会很方便地生成三维立体的“数字化图纸”,以赋能生产到一线。在江南造船,许多车间已经陆续布设带有触摸大屏的智能终端,让工人能像看图纸一样,在一线工地查看三维立体的作业指导书,通过数字化方式的带教,使制造过程更省时、更规范。

数字化除了能“教人”外,也可以“管人”。江南造船就以这个思路,将数千台焊机纳入“焊机物联网”。这个系统名为“数字化焊接管控系统”的应用,能根据焊工的任务特点,自动向焊机下发最优的工作参数,从而锁定焊工的工作状态。同时,焊接作业时,系统持续对焊机的参数进行监测,一旦发现连续超标,系统能采取报警乃至强制停机的措施。这套全球首创的“焊机物联网”应用后,进一步提升了江南造船的焊接质量,因为焊接电流过大、温度失控导致的船体变形也大大减少。

此外,在吊马、组立的制造环节,总段对接环节等方面,江南造船通过“机器换人”,提高了工作效率和标准化水平(上图)。比如:吊马加工引入机器后,部门人员规模从27人减少到5人;而总段对接场景中,驮着巨轮总段的几十台自动化运载小车,会结合船体结构,自动调整行进方向和角度,让万吨级总段的对接耗时从之前的7天压缩到4小时。

纲举目张
或许和其他靠成百上千台机器人打造“黑灯工厂”的案例相比,造船的数字化探索在现阶段还不那么“炫”,自动化水平还没那么高。但正如许多专家所言,数字化并不仅仅意味着自动化和机器人;企业能否结合行业情况和自身战略找到最适合切入点,能否推动业务和技术的完美融合,能否激发数据潜能和价值,是更值得关注的。

这几年来,江南造船不仅推动数字化项目落地,管理层也不断从根本上厘清数字化转型的原则、目标、手段,初步形成了一套方法论。用董事长林鸥的话说,江南造船的目标是成为高质量发展的引领者,传统制造业的颠覆者;从这个目标出发,相较于“数字化”,其实更重要的是“转型”,“我们要的并不是数字化战略,而是一个更出色的战略,只是目前,这个战略要通过数字化来实现。”

当前,江南造船推进数字化,最直接的因素就是打破企业发展的天花板。虽然在国内造船业,江南的规模和效益居行业之首,但和其他高端制造业相比,无论是毛利率,还是人均营收,仍有较大落差。在江南造船看来,将来如果依靠科创转型和数字化,强化竞争优势,提升质量效益,那么,自己的人均产出完全可以在现有基础上再翻番。

这几年来,江南造船不仅推动数字化项目落地,也不断发动管理层,从根本上厘清数字化转型的原则、目标、手段,初步形成了一套方法论。

厘清了原则与目标后,就不容易因为一时的得失,而影响长期的投入和探索。正应了万事开头难这句话,最初几型按“单一数字模型”理念打造的船舶,工时消耗反而比传统模式多出几倍,不过,这并没有动摇江南造船的决心。事实证明,当数字造船的模式应用到第三个船型后,工时的消耗已经与传统模式基本持平;等到第四艘,优势则完全在数字化这一边。

数字化不缺口号,重要的是实战。几年来的扎实探索,让江南造船收获了转型经验、磨砺了数字化创新能力,积累了相当的数字化资产。

悬规植矩、器惟求新——这是江南造船百年文化的浓缩和提炼。面对奔腾呼啸的数字化浪潮,他们积极迎战,通过创新和转型累积优势,蓄力飞越,助力“新江南”。

来源:文汇报