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上海船舶研究设计院:让“上海设计”在全球海域乘风破浪

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9月2日—6日,数字无限 贸易无界为主题的上海城市形象展区将亮相2023年中国国际服务贸易交易会,重点展示上海实施全面深化服务贸易创新发展试点、大力发展数字贸易新模式新业态的成果和亮点。

中国船舶集团上海船舶研究设计院

如果现在前往中国船舶集团上海船舶研究设计院(以下简称“上船院”)一楼展厅参观,会发现中间有一个陈列柜是空着的。“这里原本放的是7500车LNG双燃料汽车运输船模型,最近刚运走,准备在服贸会上进行展出了。”上船院副院长周志勇说道。该船是为船东SIEM CAR CARRIER 开发设计,厦船重工承建,德国大众集团承租。

从2000车到9600车的国际航线,从常规燃料到LNG(液化天然气)和电池混合动力,经过十多年来的蛰伏、摸索与创新,上船院已经在汽车运输船领域打响“上海设计”的金字招牌。

数据显示,自建院以来,上船院累计开发新船型1200余型,客户分布全球40余个国家和地区,超过2700艘由上船院设计的船舶,正在全球范围的海域上乘风破浪。就汽车运输船来说,目前上船院承接的设计订单量更是占据全球市场近70%的份额。

虽然看起来平平无奇,甲板上也没有堆满五颜六色集装箱的那般气势,但实际上,从我国出口的汽车都藏在汽车运输船的“肚子”里。

是的,汽车运输船的革新不仅关乎行业本身,关乎其上下游零部件业务的蓬勃发展,它更是国际贸易中至关重要的纽带,在国产汽车出口方面起到稳定与保障作用,也为上海加快构建国际航运中心建设不断添砖加瓦。

担重任,从跟随与学习开始

见证国内汽车运输船的研发过程,周志勇说,就像看着一个小婴儿从呱呱坠地,逐渐成长为能够担重任的成年人。

资料显示,早在十几年前,上船院就开始布局汽车运输船的研发。只不过,当时的航运领域具有一定垄断性,大部分的船舶订单都掌握在其他国家一些大型船厂手中,甚至,连那时候的船舶设计标准都由他们来制定。对于想要研发汽车运输船的上船院来说,国内可谓没有任何先例和经验供参考。

这种情况下,唯有一边紧跟他人步伐,一边苦练自身内功。“我们整个汽车运输船的开发是从跟随开始的,这是一个学习挑战和积累经验的过程。”比如在汽车运输船的设计方面,不同船只的一层大甲板通常会有不同风格,到底是使用半舱壁、欧洲船级社提出的柔性设计还是其他?上船院都一一进行过尝试,最后才在实践中让各条船只拥有了量身定制的风格,“在设计方面,国际上有很多不同的流派,我们只能一个个去试。”

周志勇至今还记得设计5000车汽车运输船的场景。这艘船中有许多独特的设计,其中包括要在非常薄的船壳内划分出14层甲板,而每一层空间又要追求尽可能大的开敞面积,这给结构设计等多方面都带来不小难题。不过,也正是不断探索带来的大量技术储备,上船院最终成功推出了国内第一条5000车汽车运输船,并成功下水。

“我们做工程产品,往往会依托一些经验和模型,但真正在做国内第一型产品时,往往数据和经验都不是特别成熟,需要我们逐步去摸索。”关关难过,关关过。周志勇依然认为做工程是一件很有魅力的事情,它的魅力在于,要在有限的时间内,做出能经得起实践检验的产品,这是在极限中间寻找极致性价比的过程。

换道超车,还靠自研创新

然而,想要从国外友商手中抢到订单,光靠跟随他人步伐是远远不够的。周志勇坚定表示,只有在此基础上形成自己的技术壁垒,从船舶设计初期就开始介入,才能实现自主可控和创新引领。“在制造业里有一个‘微笑曲线’,最底端是制造,往上延伸的两头是设计和销售。我们必须向上走,才能做到‘微笑曲线’全流程,才能占据利润的制高点。”

2019年,上船院自主研发了7500车LNG汽车运输船,交付于德国一家大型车企,这也是世界上第一艘大型LNG汽车运输船。

据了解,这艘7500车LNG汽车运输船是从沃尔夫斯堡前往纽约港,要求在船体保持完全平浮的情况下,将满载时的吃水线控制在一定范围内。如果船体稍有纵倾,相当于吃水加大,无法装载更多车辆,这对于汽车运输船的重量以及重心控制提出了很高的要求。面对棘手订单,周志勇却表现出相当强的信心。“基于我们的积累,我认为没有国外任何一家船厂或者设计公司,能够在这样的条件下完成。”

此次成功交付,不仅填补了国内这一细分领域的空白,攻坚克难,更是成为上船院在国际领域打响“上海设计”的关键一战。“恰恰是这次LNG 7500车的设计,让欧洲和日韩船东看到并认可了我们的能力。”

过去,人们常说有一种超越叫“弯道超车”,不过在周志勇看来,这次7500车LNG汽车运输船,实现的则是一种“换道超车”。“原来大家‘弯道’用的比较多,希望可以在技术上形成绝对代差,跨步超越,但实事求是地说,在工程领域里有很多东西是逐步替代的,能够跨越别人很远的东西不见得存在。‘换道超车’代表了一种技术上的取舍和选择方向,从而在这种替代过程当中,让行业产生更快的迭代速度。”

AI赋能船舶,展现中国特色

中国的船舶,自然少不了中国特色。在秉持“人无我有,人有我精”理念的上船院,也让船舶设计搭上国内人工智能和数字化的浪潮,变得越发智能化。在周志勇看来,中国有天然的优势,比如数字化和通信领域的提升,能为未来的技术发展和贸易便利化提供更好的保证。

“我们船舶设计,实际要运用大量仿真手段,包括参数化的建模,以及通过一些神经网络对这些参数进行充分优化等。以机器学习为代表的人工智能技术,完全可以应用于这些领域。”另外,船舶设计也进入3D可视化展示技术阶段,设计师可以进入船体三维模型内,实现沉浸式设计和初步虚拟建造,科学评估人在船上的活动是否舒适、建造维修是否方便,还能模拟故障,全面验证设计思路。

甚至,当前在无人车上运用较多的L4级自动驾驶技术,未来也有望运用于船舶航行。周志勇说,目前,上船院还专门成立了智能船部门,有近60套智能化产品装船使用。“智能化探索最早可以追溯到2017年,主要还是解决能效运维问题,但同时我们也有专门团队在开发船舶的无人驾驶技术,已经有了初步成果,有望接下来的两年实现装船下水。”

中国工程院院士严新平此前也在采访中表示,现在的智能系统是在现有船基础上增加设备,可以说还处于智能船舶发展的初级阶段。考虑到现实需求和技术发展支持,运输船无人化是大势所趋。

“目前我们可以通过各种智能系统的搭载,获取大量的数据,通过这些积累的大数据,更好地进行思考未来智能船舶的设计。未来的智能船会有基于机器人系统的全新体系,船员逐步从船端移到岸基之后,船的设计规范,以及结构形态都会发生变化。”严新平说,“我们需要在技术不断叠加和发展过程中进行思考和决策。”

用服务贸易,助力上海五个中心建设

透过即将在服贸会上展出的7500车LNG双燃料汽车运输船模型,世界能看到什么?不仅是技术层面的领先,还有其背后支持行业发展的优质生态与营商环境,这些服务软实力的提升,让上海在孕育更多航运头部企业的同时,也能不断受到企业反哺带来的良性循环。

在周志勇看来,“服务”两个字包括技术服务和专业服务,涵盖前期工程项目所需的认证咨询、行政效率、国际化程度、通关便利性等具体措施。“随着我们掌握越来越多的前端设计和总体制造技术,相信能够提供技术服务咨询能力的机会,会更多回到我们自己人的手上。”

数据显示,过去三年,上船院的新船订单已经平均占到全球总份额的17%,全国新造船市场的34%。当以上船院为代表的“上海设计”越发得到国际认可,这也在助力依水而生的上海,不断向全面建成“五个”中心而迈进。

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