作为中国船舶工业设计建造难度最高的船型之一,大型邮轮是我国目前唯一没有攻克的高技术、高附加值船舶产品,是名副其实的巨系统工程。整船的零部件,相当于919大飞机的5倍、“复兴”号高铁的13倍;全船总电缆布置长度达到4200公里,相当于上海至拉萨的距离;整船总工时相当于好望角型散货船的20倍。
该领域一直被国外造船厂垄断,大型邮轮的订单主要集中在德国、意大利、法国等国家的造船企业手中。中国造船业在大型邮轮建造方面用“一片空白”来形容丝毫不为过。
H1508船体总长323.6米,型宽37.2米,最大吃水8.55米,最大航速22.6海里/小时,最多可容纳乘客5246人,拥有客房2125间……如此庞大体量的船体的建造,从2019年10月18日开工,到2021年10月18日如期顺利全船贯通。在这两年的紧张时间内,如何从0到1,把一艘大型邮轮魔术般地呈现在世人面前?
一切始于设计,却绝不止于设计。从设计的源头开始,外高桥造船做好全船的精度控制,结合施工工艺,合理做好分段划分、设置预舾装比重、开展有限元计算分析等。利用智能信息化平台首次大规模地采用了“模型下现场”,确保首制船的全三维建模和设计数据的贯通,为现场人员快速解决问题,提高整体施工效率。
重量重心控制一直是大型邮轮设计建造过程中的重点和难点之一,这是遭遇的第一个难关。
外高桥造船副总经理兼邮轮项目经理周琦,在不同时间,从不同角度仔细打量对接处。“控制在正负4毫米,整个精度和质量控制是成功的,一定是国际标准!” 邮轮看似厚重,实则轻盈,客舱和公共区域钢板厚度不到8毫米,这是平日里造货船所用不到的材料。为控制重量重心,整船分段有近80%为4—8毫米厚的薄板分段,切割、焊接、吊装都极易变形。而其他常规民用船舶所用的钢板厚度一般超过10毫米,这意味着大型邮轮的薄板建造技术在国内近乎空白。
为此,外高桥造船多次与其薄板生产商南京钢铁集团等沟通交流,最终携手成功研发生产出了符合邮轮所用的4—8毫米厚的薄板。
困难接踵而来。科技人员发现,这些薄板在加工、吊运过程中都极易发生变形,进而导致船体结构错位,引发火工矫平和开刀修正。怎么办?
数字化造船没有前例可循,只能摸着石子过河。在厂里专为邮轮配套的国内首个薄板智能生产车间,八台从欧洲引进的焊接机器人穿梭往返。创新采用激光切割、机器人焊接等一批国内造船行业首次运用的新装备和新技术,应用5G+机器视觉,以MES(制造执行系统)为核心,搭配工业物联网技术实现产线智能化管控,为邮轮薄板建造提供了智能动力。对于无法进行自动焊的部分,研究团队则开展薄板拼板埋弧焊接、球扁钢焊接等关键技术攻关,联合设计、工艺、质量相关团队,从人、机、料、法、环等维度逐一开展技术归零、管理归零工作。
而在邮轮分段总组搭载阶段,面对薄板分段的吊运极易产生变形甚至遭到破坏的难题,外高桥造船再一次创新研发了薄板分段翻身、吊装等专用工具,有效控制了该阶段的分段变形。同时,对于搭载后部分薄板变形的情况,引入了电磁矫平技术,来解决薄板精度控制的问题,进行全过程的监控和管理。
造船业过去一直比较粗放。设备联网率普遍不到30%,相比造车造飞机,差距很大。外高桥造船数字化通过邮轮项目迈进一大步。更重要的是,三维模型和实物一一对应,全面实现“数字孪生”。在宛若迷宫的邮轮内部,wifi信号全覆盖,以便随时调取设计图纸或模型进行对照。外高桥造船还开发了新一代智能造船云平台“SWS TIME”,覆盖设计、建造、管理等各环节,以解决邮轮舾装量大、施工工序复杂、界面繁多和时间有限等问题。
通过多轮次的问题分析和现场实践,成功攻克一个又一个技术难题,形成规范化的过程监控手段,一步一步征服大型邮轮这项巨大系统工程。