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07:产经行业风
人工智能撬动,船舶设计建造加速发展?

  记者 赵芸

  当前,人工智能(AI)技术的发展正不断提速,既给海事业带来前所未有的机遇,也形成一系列挑战。AI对海事业有哪些积极影响,在应用该技术的过程中有哪些方面值得关注?本版将分两期刊发相关报道,由专家分析解读AI对造船业、航运业的相关影响,以飨读者。——编者

  近年来,人工智能(AI)技术在船舶制造领域的重要性越来越突出。韩国为了维持其造船业引以为豪的造船技术“超级差距”,不仅在设计阶段,还在建造阶段也引进了AI技术。

  今年,韩国HD现代重工与韩国机器人公司BRILS宣布,双方将共同开发基于AI的船舶制造自动化技术,以增强韩国造船业竞争力;韩国HD现代集团造船业务控股公司——HD韩国造船海洋相关负责人表示,该公司将在韩国造船业界首次采用自主研发的AI技术进行船舶设计,在造船厂全价值链上推进数字化。

  中国船舶集团有限公司旗下上海船舶研究设计院副院长李鑫表示,AI技术是未来全球船舶工业的核心竞争力,它可以达到优化设计、提高建造效率,同时降低设计和建造成本的效果。更重要的是,AI工具可以让船舶的性能更贴合用户需求。

  “但目前的AI技术范畴我理解为通用AI,其主要具备语言理解和推理分析能力,可以用于知识问答(大模型利用自动检索出的文档信息进行回答)和信息查询(大模型利用查询互联网或特定数据库得到信息进行回答)。AI技术若要被应用于船舶行业的设计和建造领域,还需要通过数据和人不断去验证、完善,才能作为更佳的替代工具被使用。”李鑫说。

  AI+建造

  在AI浪潮下,HD现代重工希望通过AI技术进一步革新船舶建造技术,从而在全球造船业的竞争中占据优势。今年10月,HD现代重工与韩国机器人公司BRILS签订了包括“构建新一代液化天然气(LNG)液货舱生产自动化系统”在内的共同研发业务协议。

  HD现代重工表示,将与BRILS开发以尖端技术为基础的船舶建造标准化应用程序,以开展船舶建造所需的综合技术分析和评价、投资回报率(ROI)计算、确保安全性等工作,特别是致力LNG运输船建造所必需的新一代液货舱的生产自动化研发,通过开发自动安装及移动技术、引进确保人员安全的AI安全管制系统等,实现船舶建造过程中复杂作业的自动化,最大限度地减少人为错误、提高生产效率及品质。

  按计划,BRILS将开发建造LNG运输船所需的AI自动化技术,并进一步与HD现代重工一起实现工艺标准化,以持续应用自动化技术建造船舶,并通过此举提高生产效率、增强质量竞争力、减少二氧化碳排放。

  业内人士指出,上述协议将推动船舶建造领域AI技术应用及机器人技术的发展,加快新一代LNG液货舱生产自动化系统实现“缩短工期、降低成本”的目标,推动LNG运输船建造模式发生变化。

  我国业内专家指出,在大模型火爆之前,AI技术在船厂就有应用,如基于机器视觉的零件识别等。但AI技术在造船领域的应用还存在一定的局限性。首先,AI需要大量的数据去训练(尤其是大模型),目前在船舶建造领域,AI技术缺乏相关行业知识、数据质量差,导致大模型以及其他AI算法应用面临挑战。其次,造船行业的业务标准化程度低,应用AI技术后也很难达到无人状态,因此应考虑AI辅助、人机融合。

  不过,推动AI技术在造船业的应用,可以倒逼船舶企业重视业务标准化、数据管理及信息化等工作;激发船舶企业进行业务变革,创造新的价值增长点、效率提升点;促进新产品开发,如无人船舶等。

  李鑫表示,船舶建造的特性就是在有限时间内用更低的成本完成达标、合规的工作。AI技术作为“赋能”的工具,可以帮助船厂提升管理能力、优化生产流程。

  举例来说,山东省的一家船厂,就通过使用5G+AI技术,让钢板切割“游刃有余”。在材料车间,该船厂利用上述技术,配合等离子切割系统、点激光传感器、伺服推料小车、高精度编码器定位装置等,实现从上料、进料、喷码划线印字到分拣出料、下料等原材料加工的全过程自动化。为满足不同规格板材的柔性切割需求,在5G+AI技术的“加持”下,这家船厂在短短3分钟内就能制定出最优切割方案,使切割效率提升35%、成品率提升26%,解决了钢材切割质量不高导致的边角料和废料过多问题,实现造船板材整体利用率的大幅提升。

  李鑫说:“对于标准化大批量建造的船型,可以在未来通过AI技术实现技术革新,因为该类船型具备了数据大量积累的条件,如果标准流程被拆解得越细,那么数据积累就会越充分。但如果是定制化船型,由于数据积累量不够,就比较难应用AI技术了。”他认为,各大船厂可以基于自身的业务领域和核心技术,有区别地开展AI技术深度融合。

  AI+设计

  近年来,随着AI技术的迅猛发展,船舶设计作为一个复杂且关键的造船环节,也开始逐渐采用AI技术来提高设计效率和准确性。

  今年9月,HD韩国造船海洋表示,将在船舶设计领域积极引进AI技术,在造船厂全价值链上推进数字化。

  据悉,HD韩国造船海洋于2022年开展船舶设计应用AI技术的基础研究,目前已将“AI基础设计、自动化技术”纳入研发业绩,也就是将可视化相关技术正式视为该公司的无形资产。

  按照计划,HD韩国造船海洋把自主开发的AI程序应用于3家造船子公司——HD现代重工、HD现代三湖、HD现代尾浦的船舶设计工作。首先,由AI收集之前建造船舶的各种图纸和实船数据;在此基础上,制定新建船舶各种零部件的数量、位置及连接方法等方案;最后,针对设计完毕的船舶进行多种模拟实验,以验证该型船是否在任何外部环境下都能安全、高效地运行。

  据了解,HD现代集团已将AI技术视为引领未来发展的核心动力。该集团与首尔大学研究生院联合开设了硕、博士课程,旨在使AI、大数据技术融入船海领域,最大化发挥产学合作协同效应,培养引领海事业转型的人才。

  李鑫表示,船舶设计工作是具有创造性的,和船舶建造的性质不一样。因此,AI技术在这两个领域的应用也是不一样的。在他看来,设计工作是围绕对船舶的“深度理解”展开的,AI的能力最终是由“理解深度”来决定的。具体来说,如果初始的设计水平受限,那么,即便通过建模,AI工具的“能力”也是受限的。

  目前看,AI技术还难以融合到船舶设计中,但已有了明显的发展趋势。李鑫说:“船舶设计工作存在一定的规律性,如船型的油耗指标、结构重量、成本参数等,这些需要计算的数据是可以被量化的,相关工作未来就可让AI技术参与。”他认为,在具有重复性、人容易出错且需要校对的设计工作中也可使用AI技术,以进一步提高精准度并释放人力,让人更好地投入到更具创造性的工作中。 

  李鑫指出,数字化转型的终极目标就是和AI结合。目前,我国造船业手持近70%的全球新船订单,我国船舶企业已具备海量数据积累的基础。

  李鑫表示,未来只有不断地推动AI技术和造船业相结合,才能够“让强者更强”。我国船舶企业要根据自身特色船型和核心竞争力,找准各自的赛道,在设计生产工作中利用AI做好决策分析,“一旦形成属于自己的AI能力,将无人赶超,无人复制。”

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