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智慧造船与智慧船舶:游戏从此改变

发布时间:2016-08-08 14:01 来源:中远造船 编辑:中船通 浏览:

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“领袖与跟风者的区别就在于创新”——史蒂芬·乔布斯

最近几年国内外的船舶工业一直处于风雨飘摇状态,不时会传来船厂和船东申请破产的消息,包括昔日的造船业巨头也连续出现财政赤字。一些船厂把相当比例的产能都转向海工领域,甚至连一些小厂为了存活下来,开始建造小型的海工结构件。一些昔日建造传统船型的船厂亦涉足LNG船舶建造。

目前船舶工业的立足状况如何?

在压倒性产能过剩的造船市场,大家都在寻找各自的竞争力。最近石油价格暴跌给很多的海工订单也打上了问好,所以船厂要更努力地去寻找下一个关键的游戏改变者:

1.智慧造船——利用智能设备建造船舶,从而节省人力、改善精确度、提高效率和安全等等;

2.智慧船舶——配备了智能装备的船舶、改善船舶运营绩效、保护环境。

从商船建造的市场份额上来讲,中国或许已经超过了韩国,不过韩国三大船企(现代重工、大宇重工和三星重工)依然是全球顶级船企。尽管这些企业最近都公示了亏损,它们持续的科技创新是的它们依然是船东的首选船厂。它们的智慧造船和智慧船舶技术使得它们卓尔不群。

智慧造船

现代重工(HHI)开发了用于油漆船底的自动油漆喷头,可以均匀涂刷船底表面油漆,再不用油漆工在船底脖子后仰刷油漆,同时节省了20%的油漆用量。这种设备还会避免油漆工由于劳作发生肌肉骨骼失调,提高了经验不足的油漆工的工作绩效。

大宇造船海洋(DSME)利用以聚氨酯橡胶夹心做的夹层钢板系统(SPS)建造了很多国际建筑项目。这种由智能工程公司IntelligentEngineering开发并申请专利的复合材料技术非常适用于船舶建造。传统的加筋钢处理需要密集劳动力,并且容易疲劳和受到腐蚀。利用SPS板材,所需人力可以减少40%,大幅度减少了建造的复杂性和成本,并且生命周期显著加长。引用劳氏船级社的评论,“相比传统加筋钢板材,SPS板材在每一个应用方面都表现卓越。”制作的板材能确保维度精确性和平整性。SPS具有如此特性,无需二次加强,把焊接长度缩小了60%。对于船厂来说,SPS板材比普通钢板看起来更厚一些。SPS板材重量轻、平整度高并且坚硬,高度抗疲劳裂纹、抗冲击损伤和局部卷曲。SPS板材内置有符合国际标准的防火材料,对结构噪音和震动有非常有效的阻尼效果。平整美观的SPS板材表面无需填充或找平,可以直接进行喷漆装饰,或者用于装饰塑料层压板或者铺地板。SPS板材易于保护、检查和维护,可以把喷漆和涂料成本减少30%。DSME设计建造的第一个SPS船用产品是一条汽车船的可抬升汽车甲板。利用SPS板材制作的甲板样本经受了静态和动态压载测试,由此矫正了设计计算和分析数据。测试结果为其他商船配件,比如舱口盖,的进一步开发提供了必不可少的数据。

DSME还为工人开发了机器人工服原型,工人穿上这样的工服可以让工作流程更佳顺畅。这个原型重量不到62磅(28.15公斤),适合任何身高5.3-6英尺(1.615-1.829米)的工人穿着。穿上这样的工服,工人可以正常走路,并且借助工服抬升和移动重量为66磅(29.96公斤)物体。工服电池续航达3小时。工程师有志向要把工服抬升物体的能力最终提高到220磅(99.88公斤)。

智慧船舶

燃料效能是船舶设计最具吸引力的一个方面。DSME收获订单中有一条LNG运输船,该船将配备MAN的ME-GI发动机,将把燃料效能提高20%。三星重工也将把两条LNG运输船的动力系统由双燃料发动机(DFDE)改装为两冲程低速的ME-GI主机。相比新近交付市场的装配DFDE主机的LNG运输船,为长途运输设计的装配双螺杆ME-GI主机的LNG船每天可以节省大约25%的燃料(燃气和燃油)消耗。

现代重工(HHI)也接到了满足最近国际技术要求的VLCC订单,按照设计要求,这些船豆浆依照最新环保参数设计,实现最高的燃料能效。

2014年2月,HHI宣布独立开发了能够把薄膜LNG围栏货舱的蒸发气体液化的HHI气体管理系统,液化后的气体可以用于LNG运输船的燃料。这种系统,包括一台ME-GI主机、蒸发气体高压压缩机、蒸发气体再液化系统、LNG燃气供应系统以及现代综合燃气供应系统 (Hi-GAS)。这种系统能够把蒸发气体百分百再液化,重新储藏在LNG货舱中留作船舶燃料。相比之下,传统的系统只能把蒸发气体部分液化。有了替代燃料消耗,装有这种系统的LNG运输船,相比利用重油或者船用汽油的标准船舶,将节省50%燃油成本,硫化物、氮氧化物和二氧化碳的排放分别减少92%、80%和92%。HHI现在为挪威船东Knutsen建造的两条176,300立方的LNG运输船将于2016年交付,正是配备了这样的气体处理系统。

2015年4月,三星重工与全球LNG海事储运薄膜围栏系统领军企业GTT达成伙伴关系。双方就GTT新研发的MarkV技术产业化签署合作协议。相比GTT之前开发的Mark III以及Mark III Flex,Mark V技术包含加强聚氨酯泡沫的双绝缘处理。新技术还包含创新型的铁镍合金瓦楞形状二级薄膜,显著改善了保证的气体闪蒸率。

2015年5月,DSME为Teekay建造的配备ME-GI主机的LNG运输船“Creole Spirit”成功下水。MAN开发的两冲程发动机技术,ME-GI推进系统把全球的LNG运输船性能向前推进了一大步。当今高效的DFDE推进系统海上功率裕度范围在125-130吨/天,配有ME-GI系统的船舶燃油消耗在100吨/天的水平。

2015年7月,DNV GL船级社宣布完成了与GTT、HHI以及Gaslog的合作工业项目LNGreen,开发的新一代LNG运输船概念显著地改善了船舶的环保性能、提高能效和气体闪蒸率,增加了载货容积,使之比现有船舶更适合于未来贸易类型。货舱形状、适度加固以及闪蒸率计算都在项目的考虑范围,由此开发的新型货舱设计能提高船舶的载货能力。

同样在今年7月,HHI与全球领先的工业燃气涡轮制造商GE航空及海事(GE)合作开发了全球第一条燃气涡轮的174,000立方LNG运输船。该船已经取得劳氏船级社的原则性许可。如果以一条LNG运输船运营20年,每年运营费用72万美元计算,该船可为船东或管理公司节省1,783万美元。该船无需额外的尾气处理设备。燃气涡轮主机比传统主机重量轻60%,相应节约了运营和维护成本。主机持久耐用、震动和噪音低,通过了在海上平台、海上电厂以及高速轮渡船上总计超过7,000万小时的应用测试。

2015年8月,三星重工交付了 全球第一条应用Traxens技术的集装箱船“CMA CGM Bougainville。”该技术创新性地将标准集装箱转变为智能的彼此连接的物体。

DSME为马士基建造了先驱性Triple-E船舶,并且双方已经签署了打造第二代智慧Triple-E19,630标准箱的集装箱船合同。

依照CGT计算,日本的今冶造船拥有的LNG运输船订单总数全球排位第三。其订单中包含利用GTT开发的Mark III Flex围栏系统的船舶,也包括新型的ME-GI推进系统的船舶。

中国的船厂同样活跃。最明显的例子就是扬子江船业(全球排名第九大船厂)总计斩获了Seaspan船东23条10,000箱SAVER型技术先进的集装箱船订单。这笔订单被称为中国造船史上最大一笔订单,彰显了行业领军企业包括Seaspan、扬子江船业、中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)以及DNV GL船级社综合的研发资源和能力。Seaspan宣称 “SAVER是Seaspan船舶能源削减行动的英文首字母缩写,Seaspan的生态环保船舶计划旨在通过改进设计和增强设备实现船舶能效和优化。其中设备增强包括了船体优化、船舵和推进器设计、灵活的主机和机械。”

结语

在全球顶级船厂当中,增加技术和设计的研发投入决定其是否能改变行业的游戏规则。韩国船厂最具创新性。日本船厂着力提升现有设施、流程和设计的效能。中国的研发领军力量是少数几个同时擅长军品设计的大型国有设计院所。扬子江船业的SAVER系列展示了大型企业如何能在市场疲软的时候通过综合的技术力量赢得市场。

我们相信国内的中小船企的生存之道也在于是否能够同那些趋向于利用智慧技术改变项目现有商业和技术配置的船东合作,从而占取竞争优势。我们将这些成为技术创新,而非科技创新。换而言之,船企如何更好地利用现有技术而非像韩国船企那样研发全新技术。一个案例就是LNG的价值链。很多现有配置依赖于长期的照付不议合同,照样赚大钱。将来的LNG市场将依赖于建造价格便宜的LNG液化和接收设施,然后在更短时间内找出LNG配送的新方法。客户在这里发挥更大的作用,将更强势地引导船厂的技术要求的科技创新。


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