新形势下船舶建造工艺技术及其改进路径

引言

在全球大浪之中，航运事业繁荣的同时船舶建造技术也一直在革新，随着日益增加的运输需求及环境问题，造船业必须不断尝试新的工艺技术以提高建造效率，又减小对环境的影响。本文介绍了船舶建造工艺技术现状的主要特点，既代表了目前技术水平，同时也预示了未来发展趋势。

1 新形势下船舶建造工艺技术的特点

1.1 高度集成化

新形势的船舶建造工艺技术发展到当下，向着更集中化的方向发展，不是简单技术的堆砌，而是将船体建造、舾装、涂装等以往分开进行的工作形成一体。各个专业的界线慢慢消融，船体结构的设计与动力系统的放置不再是各自为政的事务，而是在数字化平台上实时共享，使每一系统在空间布局、功能匹配上都恰到好处，集成化的还表现在供应链环节上，从买钢材到设备安装都纳入到一个体系内，用模块化的建造方法将船体分段、机电单元等零件在不同地方同步制作，并最后拼装完成。这种集成化趋势冲破了传统船舶建造的线性流程，整个生产过程变得像网络一样，各个部分并行开展，建造周期大大缩短，各环节之间的协同也变得更加精确。

1.2 自动化与智能化

自动化和智能化技术正在彻底改变船舶建造的工艺形态，传统依靠人工操作的工艺流程被根本性地颠覆，焊接，切割这类重要工序已经开始大量使用机器人作业，这些智能装置借助传感器可以即时察觉工件状况，自行调节运行参数，从而保证加工品质稳定不变，哪怕是在复杂曲面焊接等高精度工作时也一样如此。智能化同样渗透到生产的全程把控之中，借助数字孪生技术创建起船舶建造的虚拟翻版，把施工现场的设备运作，进度数值同虚拟模型一同同步更新，管理者通过分析数据就能预先推测出可能出现的麻烦，并预先安排好生产调度事宜。人工智能算法用于工艺参数优化，通过学习大量的历史数据，自动生成最佳的焊接电流、涂装厚度等参数组合，使得工艺决策由经验驱动转变为数据驱动，进一步挖掘生产潜力。

1.3 绿色环保

绿色环保成为船舶建造工艺技术发展的主要导向，从材料选取，生产流程直至废弃物处理的整个链条里，低挥发性有机化合物 (VOCs) 涂料被应用取代传统溶剂型涂料，配合封闭式涂装车间废气收集处理系统，大幅度削减大气污染物排放，钢材预处理工艺选用无磷除锈技术，免除磷酸盐废水对水体造成污染，而且提升了除锈效率和涂层附着力。废弃物资源化利用技术上有所突破，切割出的钢材边角料经过智能化分类分拣系统之后被回收起来，焊接时冒出的烟尘通过净化之后能够达标排放，甚至有些工序还试图采用可再生能源，像是在车间照明，驱动设备之类地方用太阳能发电。这种做法一方面让造船过程达到越发严格环境保护标准的要求，另方面也让造船业界向着循环利用方向慢慢转型。

2 船舶建造工艺技术的改进路径

2.1 强化技术创新能力

提升技术创新能力是破解船舶建造工艺瓶颈的关键路径，要打造一条从基础研究到产业应用的完整创新链路。加大原创性工艺研发力度，瞄准激光焊接，智能涂装等重要领域，搭建起企业为主导，产学研用联合的创新平台，把高校的基础研究成果和船厂的生产实践需求直接对接起来，加快技术转化速度。支持工艺技术跨领域融合，学习航空航天的轻量化制造方法改良船体结构工艺，采纳汽车工业的精益生产概念改进装配流程，依靠跨界创新来实现技术上的突破。同时完善知识产权保护机制，激发企业投入核心技术研发的积极性，防止低水平重复建设，形成以专利布局为核心的技术优势。在创新模式上可以采取“工艺试验田”模式，在部分船厂设立试点车间，先行先试新型工艺技术，待积累一定经验后再逐步推广，减少大规模应用的不确定性。

2.2 优化工艺流程

改良工艺流程要从全局角度重新塑造船舶制造的生产逻辑，冲破传统工序壁垒，做到各个环节无缝对接，推动全流程数字化运作，创建起涵盖设计，生产，检验的一体化信息平台，保证设计图纸，工艺参数，生产进度等数据能在各个部门即时共享，杜绝信息流传时出现迟缓或者变形的情况，利用并行工程思想，把原本串行的设计，生产环节变成并行操作，于船体详细设计期间便开始对舾装单元实施预制预备工作，削减生产时间。就模块化建造时出现的接口问题而言，要创建起标准化的模块对接工艺，统一尺寸公差以及连接方式，从而缩减现场调整的工作量。而且，通过价值流分析找出流程中的多余环节，把重复的检验工序合并起来，改良物料运输线路，削减无用的劳动耗费，流程改进还要具备动态适应能力，创建起依靠即时数据来调整流程的机制，按照设备状况，物料供应等变动灵活改变生产序列，提升应对突发状况的水平。

2.3 加强人才培养

加强人才培养是船舶建造工艺技术得以持续发展的根基，要创建起多层次、复合型的人才队伍架构，就一线技术工人而言，展开智能化设备操作的专门培训，既要学会机器人编程，数字孪生系统运用等技能，也要知晓新工艺背后的原理，在设备出现异常的时候，能够进行初步的诊治和调整，造就一批“懂技术、会操作、善思考”的新型技术工人。针对技术研发人员，要加大跨学科知识的储备力度，促使机械、材料、信息技术等专业相互融合，从而做到从整体上设计出创新工艺方案。创建校企联合培养机制，让高校学生到船厂实习，参与到实际工艺改进项目中，而且邀请行业专家到学校讲授前沿技术课程，缩小理论教学和生产实践之间的差距，还要完善人才激励机制，采用技能等级认证，工艺创新奖励等办法，提升技术人才的职业荣誉感和获得感，从而吸引更多的人员投入到船舶建造工艺当中。

2.4 推动绿色制造

要想推动绿色制造，就需从工艺更新与管理改良两方面着手，塑造起全生命周期的绿色工艺体系。在工艺技术上，要开发更多环境友好的材料与工艺，推广无铬钝化技术代替传统的铬酸盐处理，研发可降解的船舶内装材料，以减轻对环境的影响。采用清洁生产审核制度，针对船舶建造的每一工序执行环境影响评定，找出高污染，高能耗的环节并加以改进，改良焊接工艺削减烟尘排放，改良涂装车间的通风系统来提升废气处理效能。建立资源循环利用网络，把船厂的钢材废料、废涂料等集中起来分类，和专门的回收企业合作，把这些东西变成新的资源，做到“生产—废弃物—再生资源”这个循环，寻找绿色工艺的经济性改进方法，利用大规模的应用来减小环保设备的单位成本，把绿色制造同品牌创建联系起来，提升绿色船舶的市场竞争力，做到环保和效益的良性循环。

结语

伴随着全球化进程的推进以及科技高速发展的大环境里，造船行业的建造正面临着从所未有的机遇和考验。经过分析，新环境下，船舶建造工艺技术的主要特点，让我们感受到行业在高效、精确建造上的明显成就，还让我们意识到环保和可持续发展对长远发展的重要性，提出的建议包含了加大技术创新，改善工艺过程，加大对人才的培养，推行绿色制造等方面。以期引导造船产业朝智能化、绿色化方向前进，在将来的日子里，我们盼望见到更多的新工艺技术应用于造船行业中，并且能看到更多环保又高效的新船产品被创造出来，一起推进全球航运业的发展，使之繁荣并永续。

参考文献

[1] 张晓青 . 船舶建造工艺发展现状分析 [J]. 船舶物资与市场 ,2023,31(02):45-47.

[2] 肖垒 . 船舶建造工艺技术及其改进策略 [J]. 船舶物资与市场 ,2022,30(11):50-52.