中國船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟研究院 桂傲然
船舶工業(yè)面臨的問題需通過技術(shù)創(chuàng)新解決,船舶工業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展又為技術(shù)創(chuàng)新提供了導(dǎo)向。
當(dāng)前,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速重構(gòu)世界船舶工業(yè)競爭格局,重塑世界船舶工業(yè)分工體系,全球科技創(chuàng)新進入空前密集活躍期,深刻影響著我國船舶工業(yè)的國際競爭地位。同時,面對國際貿(mào)易保護主義抬頭、地緣政治風(fēng)險上升和技術(shù)封鎖愈演愈烈的復(fù)雜嚴(yán)峻形勢,在我國構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局的過程中,加速開展技術(shù)創(chuàng)新,攻克關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸、提升自主創(chuàng)新能力已經(jīng)成為我國船舶工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。
近年來,我國船舶工業(yè)持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新,應(yīng)對船舶安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適等性能要求的不斷提高,在大型化、綠色化、智能化的技術(shù)發(fā)展方向不斷提高產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計、開發(fā)創(chuàng)新與制造水平,船海領(lǐng)域產(chǎn)品取得顯著成就。
船型智能化、綠色化、大型化共性技術(shù)不斷發(fā)展,深水/超深水海工裝備、動力裝備及機電裝備相關(guān)水動力、結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料應(yīng)用技術(shù)取得突破,自主工業(yè)軟件通過引進、吸取和創(chuàng)新發(fā)展,提升了船舶線型與綜合性能快速優(yōu)化設(shè)計的綜合能力,推進、操作、減振、降噪與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等關(guān)鍵共性技術(shù)水平得到提升,縮短了與世界一流水平的差距。
主流船型方面,已經(jīng)具備了全系列船型研發(fā)設(shè)計建造能力,以節(jié)能、安全、環(huán)保為重點,形成了一批標(biāo)準(zhǔn)化、系列化品牌船型,并交付了“大智”號散貨船、“明遠(yuǎn)”號VLOC、“明卓”號VLOC、“凱征”輪VLCC等一批智能船舶;在高技術(shù)和特種船舶方面,已經(jīng)具備大型LNG船、VLGC、汽車滾裝船等船舶設(shè)計能力,在國際市場上享有一定聲譽;主流海工裝備自主開發(fā)能力大幅提升,全面具備了500米以內(nèi)淺海油氣開發(fā)裝備的自主設(shè)計建造能力,成功研制交付了世界首座圓筒型深水鉆井儲油平臺、“海洋石油981”、深水鋪管船等深海裝備實現(xiàn)了淺水油氣裝備和部分深水高端裝備的自主設(shè)計,部分產(chǎn)品具備了總承包能力;極地船舶等前瞻性船型開發(fā)取得重要進展,雪龍2號破冰科考船成功交付。
自主品牌動力產(chǎn)品設(shè)計能力提升,400mm缸徑雙燃料機和520mm缸徑低速機工程樣機建造接連取得重大突破,自主品牌小缸徑低速柴油機、雙燃料發(fā)動機、大功率高速機等實現(xiàn)接單。自主品牌甲板機械研發(fā)和創(chuàng)新能力大幅提升,以青島雙瑞為代表的船用壓載水處理系統(tǒng)、廢氣洗滌器等船舶環(huán)保裝備在世界海事界簽署批量訂單,動力定位系統(tǒng)、單點系泊系統(tǒng)、升降系統(tǒng)等重點海洋工程裝備配套系統(tǒng)取得突破??傮w來看,我國已具備滿足三大主流船型80%以上配套設(shè)備裝船需求的能力。
受全球造船市場有效需求不足和產(chǎn)能過剩的影響,船舶工業(yè)的競爭格局態(tài)勢依舊嚴(yán)峻,在競爭策略上將由價格戰(zhàn)為主轉(zhuǎn)向全要素競爭,包括技術(shù)、成本、質(zhì)量、服務(wù)、效率在內(nèi)的產(chǎn)品競爭力全方位比拼。相比于競爭對手,我國船舶工業(yè)在技術(shù)性能、建造周期、建造成本、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)等方面還存在較大的提升空間,對科技創(chuàng)新提出了更高要求。
主流船型產(chǎn)品設(shè)計方案的成本指標(biāo)與國外差異巨大,空船重量較國際先進水平重5%~10%,結(jié)構(gòu)部件數(shù)多15%~30%,油耗相差約5%,建造周期相差10%以上;海工產(chǎn)品方面,鉆井平臺重量高2%,鉆井船空船重量高1%~5%,F(xiàn)PSO空船重量高出1%~2%以上;發(fā)動機方面,自主中低速機的最高強化指標(biāo)、最高熱效率和高速機功率重量比均不及競爭對手;機電設(shè)備的產(chǎn)品壽命和可靠性等技術(shù)指標(biāo)也與國外水平存在差距。
大型豪華郵輪、PC-6級極地運輸裝備、重型/核動力破冰船等船型尚未實現(xiàn)自主可控;TLP、SPAR、大型FLNG、LNG-FSRU、半潛式生產(chǎn)平臺等裝備缺乏自主設(shè)計技術(shù)或工程化能力和經(jīng)驗;動力裝備型號單一、型譜不全,不及MAN、現(xiàn)代重工等已形成大功率范圍跨度的系列化產(chǎn)品。
船體線型優(yōu)化和減排技術(shù)的核心技術(shù)研究不強,仍有部分船型未滿足現(xiàn)有排放控制的最高要求。從當(dāng)前新建船舶滿足EEDI要求來看,基本滿足EEDI第二階段要求,部分船舶也能滿足第三階段要求,但大型船舶(尤其是散貨船和油船)滿足EEDI第三階段的難度較大,從目前EEDI的執(zhí)行力度來看,其距離IMO實現(xiàn)2050年航運業(yè)溫室氣體減排50%的目標(biāo)還有差距。
高端動力裝備的關(guān)鍵元器件進口,采購成本高,關(guān)鍵零部件國內(nèi)替代產(chǎn)品可靠性較進口產(chǎn)品差,導(dǎo)致產(chǎn)品經(jīng)濟性難以提高。LNG加注系統(tǒng)采用的再液化及氣體處理系統(tǒng)、螺桿壓縮機、液貨系統(tǒng)、低溫閥件等重點設(shè)備系統(tǒng)基本全部依賴進口;水下生產(chǎn)系統(tǒng)中水下采油樹節(jié)流閥、堵塞器等關(guān)鍵零部件尚未具備國產(chǎn)化能力;船舶自動化系統(tǒng)內(nèi)配率仍為零。國產(chǎn)CPU、GPU核心芯片性能不足,大數(shù)據(jù)和智能化信息處理需求的支撐平臺軟件技術(shù)儲備不足,缺乏可用產(chǎn)品。
面對國際新公約、新規(guī)范的陸續(xù)出臺,數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新一代信息技術(shù)在船海產(chǎn)品領(lǐng)域的持續(xù)應(yīng)用與創(chuàng)新,以及國際市場日趨激烈的競爭,我國船舶工業(yè)需要繼續(xù)加強基礎(chǔ)和前瞻性技術(shù)布局,抓住綠色化、智能化、集成化和可持續(xù)的變革趨勢,滿足極地航線拓展和深遠(yuǎn)海資源開發(fā)持續(xù)增長的需求,積極開展前沿領(lǐng)域技術(shù)布局,聚焦智能、綠色、極地、深遠(yuǎn)海、內(nèi)河航運等重點領(lǐng)域強化技術(shù)基礎(chǔ)研究,著力提升原始創(chuàng)新能力。
國際海事組織(IMO)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)等國際組織將智能船舶列為重要議題,LR、CCS等船級社先后發(fā)布了有關(guān)智能船舶的規(guī)范或指導(dǎo)性文件,世界主要造船國家大力推進智能船的研制與應(yīng)用,歐美、韓、日等國均計劃在未來10~15年突破自主船舶的總體設(shè)計、智能感知、自主決策與協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù),完成無人船的研制和實現(xiàn)自主航行。
IMO提出船舶減碳排放要求,到2030年,每一運輸單位的二氧化碳排放量相較2008年減少40%,到2050年減少70%,同時到2050年,總排放量與2008年相比減少50%,并將逐步朝零碳排放目標(biāo)邁進。
油氣開發(fā)加速向深水、超深水延伸,海工裝備隨之跟進,半潛式鉆井平臺、鉆井浮船和FPSO等裝備的設(shè)計工作水深與鉆井深度、生產(chǎn)作業(yè)深度等不斷創(chuàng)造新記錄;北極地區(qū)油氣資源開發(fā)對全球能源戰(zhàn)略格局影響重大,當(dāng)前中歐正聯(lián)手啟動極地船舶研發(fā)項目,該項目隸屬歐盟“地平線2020計劃”,旨在為北極航路航運提供一整套以安全、高效、環(huán)保為目標(biāo)的解決方案。
以信息化技術(shù)為驅(qū)動,基于數(shù)字化研發(fā)驗證和協(xié)同設(shè)計技術(shù),實現(xiàn)設(shè)備功能系統(tǒng)集成和作業(yè)效率提升,為船海機電設(shè)備的定制化、模塊化發(fā)展奠定基礎(chǔ);在基礎(chǔ)平臺和集成框架的指導(dǎo)下,船用信息自動化設(shè)備的集成化、擴展化程度快速提高,正逐漸實現(xiàn)信息自動化產(chǎn)品的集成和多功能全覆蓋。
日本NYK聯(lián)合芬蘭ELOMATIC公司、意大利Garroni公司開發(fā)名為“NYK 2030”的超級生態(tài)環(huán)保概念船,預(yù)計實現(xiàn)比同等運載能力船舶減少69%二氧化碳排放量的目標(biāo);達(dá)門船廠設(shè)計建造的全球最大單體純鋁合金船舶預(yù)計將于2020年8月投入運營。DNV GL在《2030技術(shù)展望》中提出圍繞航運脫碳、增材制造、數(shù)值航運與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全技術(shù),新概念船型和新材料在船舶上的應(yīng)用將得到不斷發(fā)展。此外,氨作為船舶動力燃料有望在2030年以后實現(xiàn)快速增長,生物柴油則在2040年達(dá)到高峰。
面對世界經(jīng)濟新格局與全球造船業(yè)的發(fā)展趨勢,我國船舶工業(yè)要想贏得競爭,必須持續(xù)加強技術(shù)創(chuàng)新。要圍繞綠色、安全、智能等全球海事技術(shù)的三大發(fā)展方向,積極布局和實踐新技術(shù)在系統(tǒng)、設(shè)備、裝備和重大工程的應(yīng)用,支撐船海裝備向脫碳、深遠(yuǎn)海、極地、無人船等前瞻性領(lǐng)域拓展。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),我國船企要不斷提升基礎(chǔ)技術(shù)研究能力、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力、船海技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用能力以及工程牽引能力,通過科技創(chuàng)新促進產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)升級和效率效益提升,發(fā)揮對科技創(chuàng)新對轉(zhuǎn)型發(fā)展的引領(lǐng)作用,為我國船舶工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供不竭動力。