制造模式
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2023年3月17日发(作者：shutdown命令)1
目录
一、现代造船模式.........................................................................................................................2
（一）现代造船模式的发展.................................................................................................2
（二）学术界对于现代造船模式的研究.........................................................................2
1.中心制造船模式.................................................................................................2
2.精益造船模式.....................................................................................................2
3.总装化造船模式。.............................................................................................3
（三）现代造船生产流程体系构建思路.............................................................................3
（四）现代造船生产流程的发展趋势.................................................................................5
（五）现代造船模式的特性.................................................................................................5
1.统筹优化的造船理念.................................................................................................5
2.面向生产的设计技术.................................................................................................6
3.均衡连续的作业流程.................................................................................................6
4.严密精细的工程管理.................................................................................................6
5.高效合理的生产组织.................................................................................................7
二、总装化造船模式.....................................................................................................................7
（一）总装化造船模式定义.........................................................................................7
（二）总装化造船模式特点分析.................................................................................8
（三）总装造船模式应用的现状及问题.....................................................................9
（四）总装化造船生产作业流程.................................................................................9
三、新兴IT技术对船舶集成制造过程的影响.........................................................................10
（一）5G在船厂工业互联网中的应用..............................................................................10
1.快速低成本实现工业互联网...................................................................................11
2.人机料位置感知.......................................................................................................11
3.厂区车辆自动驾驶...................................................................................................12
4.虚拟现实...................................................................................................................12
5.智能车间...................................................................................................................13
（二）智能制造技术在船舶行业的应用...........................................................................13
1.船舶行业智能制造的框架.......................................................................................13
2.智能制造技术的具体应用方向...............................................................................14
3.智能制造技术应用在船舶行业的优势...................................................................14
（三）区块链在船舶制造企业的应用...............................................................................15
1.智能合约...................................................................................................................15
2.知识感知...................................................................................................................15
3.设备管理...................................................................................................................15
4.供应链及物流管理...................................................................................................16
5.售后管理...................................................................................................................16
（四）3D打印在船舶制造领域应用.................................................................................16
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一、现代造船模式
（一）现代造船模式的发展
船舶制造业的发展开始于木船榫接与钢质船舶铆接技术的整体制造模式，船
台是当时唯一的生产场所。随着中间产品“分段”的产生，实施区域造船的分段
制造模式应运而生。分道制造模式则是以利用成组技术提高中间产品，分段的专
业化和生产效率提高为特征。目前大力推广的精益制造模式、敏捷制造模式和全
球制造模式则代表了不同的发展要求，其表现特征各有不同：精益制造模式以精
简或消除生产过程中不增值或少增值的累赘，降低人力、物力和财力的消耗，提
高效率与效益为特征；敏捷制造模式以突破了企业的界限，通过社会化的优化配
置，形成突出主业、突出核心竞争力共同生存的企业集团（联盟）为特征；全球
制造模式则以在全球范围内进行造船资源的优化配置、造船生产的价值链在全球
内分解为特征。
日本石川岛播磨重工（IHI）公司首脑真藤（）博士认为，“现代
造船方法的渊源，在于依尔莫到达日本”。事情源于二战时期，盟国空袭日本领
土时留下造船设施；战后又派凯撒的船厂主管依尔莫（）率专家团赴日
本传授造船技术。真藤博士通过对2000多艘船舶建造实践和持续改进，到70
年代末，日本船厂生产率超过美国船厂的60%。80年代起，美全国造船研究组织
邀请大批日本专家到美国阿冯达尔船厂传授现代造船方法，并执行“全美造船研
究计划”（NSRP）的“先进的船舶生产体制和技术”（ASSAT）的研究。并由NSRP
组织编撰出版了以GT为指导的现代造船理论系列丛书。我国造船GT课题组把国
际研究成果引进，翻译编撰了《造船成组技术》。该理论专著，是国际造船界研
究和实施现代造船模式的楷模。
（二）学术界对于现代造船模式的研究
1.中心制造船模式
我国学者陈强以普通制造系统的复杂性为基础，对船舶制造系统的复杂性进
行了研究，随后提出了“中心制造船模式”，并以我国上海外高桥船厂为范例进
行了分析。中心制造船模式是在机械加工中心以及单元化制造模式的基础上对船
舶制造工程项目进行分解，再运用分型相似原理把生产活动内容相似的部件形成
特定构建进行单独分类生产，在此分类状态下能够对特定构件的生产活动进行批
量处理，并且根据生产规模能够进行专项产业的中心生产基地的建立。中心制造
船模式的核心思想在于将整船生产项目进行分解后形成工艺专业化。中心制造船
模式能够实现生产资源的合理配置与控制，使得不同的生产中心能够集中优势资
源对负贵的构件进行专业化深入研发，在专业性不断提升的情况下能够使生产成
本得到有效降低。我国学者张志英对我国造船生产流程进行分层后，得到了根据
实际产品规模制定生产计划的计划层、对生产资源进行合理调配与优化分配的配
置层以及运用生产资源按照计划进行实际生产的执行层。
2.精益造船模式
我国学者张明华对日本近现代船舶制造行业的生产管理模式进行了研究后
提出了“精益造船模式”，该模式的优势在于将传统造船生产流程中的不合理
环节进行筛选与剔除，使得整个船舶制造流程更加专业紧凑，对造船生产管理过
程中不能产生价值的部分进行精简，能够对制造资源实现优化配置从而提升船舶
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制造的经济效益，并且对生产过程中无效时间的部分进行优化能够有效缩短造船
周期。
可以看出“精益造船模式”所注重的方面在于对整体造船成本与造船周期进
行科学合理的配置。史迪平对精益造船模式进行研宄后表示，精益生产流程可以
分为几个阶段，其不同的阶段的生产组织所表现出的特性是具有差别的，是一个
由浅入深的循序渐进过程。朱文藻根据精益产品的设计模式，将原来的金字塔型
设计模式进行了重新定义，以适应对大规模定制产品进行精益化生产的需求。张
佳春等学者对生产过程中生产中间产品而产生的成本进行了定义，提出了生产单
元的作业成本的观念，如果在进行生产的过程中，生产不同中间产品的时间可以
进行互换调整而不会对整体产品提交造成影响。
3.总装化造船模式。
我国学者王建对现代化总装造船生产管理模式进行了研宄后，提出了适应我
国现阶段船舶制造企业的模式，即壳舾涂一体化造船法，该方法有机结合了船壳、
舾装、涂装等工序，按区域进行设计制造以及配备对应的生产资源，使得造船流
程中的前期设计工艺与生产管理能够实现有机结合。在造船生产活动的过程中，
根据具体的施工区域对相应的生产资源以及制造规范标准进行确定，运用中间产
品的专业化生产将不同的工种进行结合，实现多项生产活动同时进行的目标。并
且在以中间产品为生产核心的区域制造过程中需要对该区域进行独立自主管理。
杨兴林等提出将敏捷制造这种新型生产方式与船舶制造相结合，使得船舶制造的
管理更加具备效率。通过通信技术的便捷对各种生产技术与生产管理人员进行快
速配置，使生产资源达到快速协调来完成生产内容。将敏捷制造运用到造船行业
需要将造船过程进行清晰的分段处理，并且为各个不同段设立规范标准。朱瑞博
认为现代造船的核心在于对船舶制造流程进行模块化区分，实现分区造船的工
序，由于制造过程模块化能够使各个模块具备通用与快速组合的能力，因此具备
总装造船的特性。
现代化的造船模式，是以计算机技术和数字化管理为基础、以统筹优化的管
理理念、以中间产品的组织生产为基本特征的总装造船模式，现代化的造船模式
强调对传统体制与模式的改革，力求实现工作管理的精细化、生产技术的创新化
以及管理模式的现代化，从而促进造船生产效率以及生产效益的提升［3］。
建立现代化的造船模式，已经成为推动我国船舶制造业向前发展的必然要
求，只有实现对物资、资金、信息、人才、设备、场地的综合合理利用，才能在
世界造船能力趋于饱和、生产材料设备价格飞涨的今天，为我国造船业争得一席
之地，从而为顺利实现“制造强国”的发展规划。建立现代化的造船模式，强调
完整的船舶制造体系的整合与集成，要求跳出传统局限在技术层面上的单项推进
模式，以体制、机制、技术、管理多个层面的创新和突破，根据企业发展实际情
况，改变过去“大而全”“小而全”的企业发展模式，以总装化造船打造现代化
装配工厂，从而实现有效分工和分道生产，以此取得改革的实效。
（三）现代造船生产流程体系构建思路
现代造船模式基本理论是运用“流程分析法”，通过合理的设备调整和各自
能完成中间产品生产任务的多工种组织建立，从而实现造船全过程的空间分道和
时间有序，使造船生产高效而富有节奏的进行。从生产过程组织分析，高于在空
间上属于对象原则模式，在时间上属于平行式或平行顺序模式。这种面向中间产
品对象集成的组织模式，大大减少了在制品的等待调度和运输时间，从而使满足
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条件的船舶生产得以采用大批量生产方式，建立既有柔性，又是大批量高效率生
产的方式，从而为缩短造船周期，提高建造质量，降低成本奠定了坚定的基础。
这种中间产品既可以是厂内的，也可以是厂外的，从而形成空间分道、时间有序
的生产过程。
因此，现代造船模式是对生产过程组织的对象进行换位思维的产物，即将以
船舶总体建造为生产过程组织的基本单元，实行壳舾涂分段造船的传统造船观
念，转变为以“中间产品”为生产过程组织的基本单元。“中间产品”经过不断
结合，形成高一级中间产品，最终形成船舶，是一种壳舾涂一体化的区域造船模
式，是以中间产品为对象、实行平行式和平行顺序式组织生产过程的模式。
这种生产过程组织模式，是建立在信息化和专业化协作高度发达的基础之
上，适应船舶建造市场竞争激烈化、需求多样化、生产柔性化的新的生产过程组
织模式。
研究并规划这种最佳造船工艺流程的目的，就是要使船厂成为现代化造船企
业。所以构建现代造船流程的基本思路必须具有以下特征：
1、科学合理的总体布局。
根据项目建议书的基本要求，依照陆域和水域的实际状态，在造船中间产品
合理分解的基础上，围绕造船作业的全部工艺过程，研究并规划各个中间产品的
生产中心（车间）、大分段组合场地、大合拢的船坞（船台）及产品舾装码头的
合理位置，对从钢料进入材料码头开始到产品交货的舾装码头为终点的整个生产
区域内，进行科学、合理和系统的布置，以实现最佳的综合工艺布局。
2、中间产品的合理分解。
根据成组技术相似性原理对造船中间产品进行合理的分解，统计相关的工艺
技术数据，进行物量分析，根据中间产品逐级制造的原则，依照分道建造、区域
舾装、区域涂装的现代造船方法，规划造船工艺流程。
3、均衡、协调的建造流程。
造船工艺流程的具体布置，应该以钢料加工及分段建造，涂装和舾装作业，
大分段组合及全船大合拢等三大区域为主线，以管子加工、模块制造、机械加工
及其它内场加工为辅线，运用工艺流程分析方法，进行前后、平行方式的综合布
置，形成壳舾涂三大作业均衡、协调的工艺流程。
4、流程优化性和经济性。
设定各项作业的工艺流程，必须遵循单向、无迂回、运输量最小、加工路径
最短的原则。既要使钢料、零部件运输量最小，工艺路径固定和畅通，又要使分
段运输便捷，舾装和涂装在规定的场所适时作业，实行固定的工艺流程，并建立
相关的生产单元。
5、追求生产过程的效率与效益。
确定造船生产的工艺流程，既要考虑有其一定数量的中间堆场和仓库，又要
按照实施短循环期流通量控制的生产技术的有关要求，努力减少中间产品停留时
间。为保持生产的连续和一定的节奏，生产场地和中间堆场的面积应维持合适的
比例，确定企业用地总量时必须考虑投资的综合效益。
6、造船工艺流程设定的先进性与可行性结合。
造船工艺流程，主要是根据工厂生产纲领的基本要求，但又要考虑船舶市场
今后的可能变动及发展需要，应留有一定余地，并予以统筹研究。具体工艺设施
的选定，既要保持其较高的生产效率，又要注意国情的实际，妥善处理需要和可
能。应该使投入与产出之比合理和先进，每一修正总吨所耗工时的生产效率达到
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国际一流水平。
7、总体造船生产流程畅通运行机制。
自然环境和外在条件的变化对造船体系的运作关系重大，比如：码头岸线淤
泥问题，大件设备起水问题，资材物资运输问题，信息化应用问题。总之，涉及
全局的一些具体问题均需要认真研究和妥善处理，以确定最佳的工艺流程。
（四）现代造船生产流程的发展趋势
要实现壳舾涂一体化，以中间产品为导向的现代造船，涉及到的相关工作非
常繁琐，甚至要改变企业原有的生产格局，因而企业原有各部门的工作协调（特
别是经营、设计、计划、物资、保障、生产部门）是确保现代造船模式有效运行
的关键。按现代造船模式建立的生产作业体系，其生产作业流程如图所示：
这种流程是以中间产品按区域作业为其主要特征，体现了以下特点：壳舾作
业时间空间概念明显，有分道有结合；涂装作业渗透在壳舾作业的各个阶段进行，
体现壳舾涂一体化作业；各类中间产品固定在各自的施工区域进行封闭作业；中
间产品趋向流水定位，或流水定员作业。可以认为，上述生产特点也体现了现代
造船的设计、生产和管理一体化的理念。
目前，国内船厂已经普遍实现了壳舾涂一体化的区域造船体制，并获得了巨
大的成功，但随着国际市场竞争的变化及国外大型造船集团采取技术封闭的措
施，要追求更高更好的效益，追求创新发展是必然的内外在要求。新型企业的建
立必须要在这一体制的基础上运用更加先进的思想，按照船体、舾装、涂装三大
作业类型，形成更加有效的作业生产体制。因此，精益造船模式应运而生。
（五）现代造船模式的特性
1.统筹优化的造船理念
作为现代造船模式的理论基础，统筹优化强调成组技术、并行工程、精益生
产、集成制造、管理理论等，从船舶建造的各方面深化造船理念。其中最重要的
是区域造船的空间组织实施，它依靠柔性化生产组织，通过单元、模块、总组、
串联造船等并行生产模式，消除无效劳动，并依托中间产品的社会化、管理决策
简单程序化达到提高效益的目的。
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区域造船法就是用成组技术和系统工程技术的原理，将整艘船按空间划分区
域，按不同的工艺阶段和不同的施工区域去组织、优化，以达到高效的生产。在
一个施工区域内完成的过渡性产品，亦即“中间产品”，经过不断组合，形成高
一级的中间产品，最终形成船舶。以“中间产品”专业化生产为导向的生产单元，
通过定场地、定设备、定人员、定任务、定指标、定规模，形成一个封闭的，能
够实行自主管理的生产单元。同时，大量的物流和人员的密集生产得以分道、有
序的进行，从而大大减少在制品的等待调度和运输的时间。
2.面向生产的设计技术
生产设计通过建造方针书，对造船全过程进行统筹研究；用系统工程的观点
对设计、工艺、成本、质量、施工进度、安全生产、工程管理等方面进行踪合平
衡，同时对船厂现有设备、场地、劳动力、物资以及技术，管理力量等作出综合
安排。在满足船舶技术性能要求的前提下，我们要求生产设计具备详细的制造、
安装信息；面向生产的合理中间产品划分；生产过程必备的使用辅助设施；准确
的物量数据等。因而生产设计是生产部门与设计部门共同的职责。
生产设计是为满足区域造船的需要，从生产角度出发，对造船全过程进行事
先研究，统筹安排的设计。它通过舾装综合布置图，按已划好的区域，把该区域
内的舾装设备，全部绘在图纸上，进行统筹安排调度。
生产设计通过托盘管理表来组织生产，安排计划，进行物资配套。由于每个
托盘均在同一安装区域同一安装阶段，使得工人施工十分方便，管理人员也便于
落实调整，同时通过托盘按区域、按阶段将高空立体作业划为平台平面作业，将
密闭舱室作业划为开敞作业，将码头船台作业尽可能前移至分段作业、平台车间
作业，从而提高工作效率，降低劳动强度。
生产设计通过标准化，编码化和电算化来解决巨大工作量，并快捷传递、交
流它所涉及的大量纷繁杂乱的信息，以达到提高设计质量，缩短设计周期之目的。
3.均衡连续的作业流程
流程化作业是减少专业技能人才的关键，好的流程组织对产品建造将起到事
半功倍的作用。造船均衡连续的作业流程主要取决于企业基础规模的硬件设施和
员工创新发展的软件要求。新型企业的建造已经给予基础规模认知的高度重视，
因此，这里重点强调员工创新发展对均衡化流程作业的实际意义，而托盘管理是
员工理解和应用作业流程的关键。
由于企业的基础设施、管理模式、文化氛围有自己的特殊性。因此，只有合
理的作业流程，没有最好的作业流程。优化流程就是根据企业不断的发展，找出
更加合理的流程。均衡生产要求各生产流程的生产能力、节拍的相互匹配，连续
生产要求减少待工时间。大量的舾装工作量从码头、船台前移后，平台和车间的
物流量也随之大大增加，物流管理的任务也更加繁重。托盘管理就是满足现代造
船模式物流管理在细致的生产设计和精确的计划编制的前提下的一种新的管理
办法，是处理均衡连续作业流程的有效方式。
随着改革不断深入，企业发展引进了“流程再造”的概念。所谓“流程再造”，
就是以工作流程为中心，重新设计企业的经营、管理及运作方式。包括生产
流程、
设计流程和工作流程的再造。但其本质还是不断优化生产流程。
4.严密精细的工程管理
区域造船的工程细化后，工程更复杂了，管理的内容也随之增加，若有一个
环节管理不善、脱节，就会影响整个造船生产的进程。严密精细的工程管理是建
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立在各工序基础数据之上的计划管理体系。
计划管理是分层次的，企业有三年甚至更长时间的船舶产品主要节点滚动计
划，以指导各部门的工作。各部门再根据主要节点的实际情况，编制部门的主要
节点。如设计部门的出图计划，工程部门的大、中日程计划，各生产区域的月度
计划及双周滚动计划。计划管理型的科学管理将现代企业的运作贯穿到企业的方
方面面，日程计划通过由上而下的层层分解和由下而上的层层落实使得企业总体
计划目标的实现得以保证。
5.高效合理的生产组织
现代企业组织机构设置主要依托以中间产品为导向、分区域封闭作业、生产
与辅助生产相分离的原则。因此机构设置总体模式基本不变，但在部门设置、职
责分工、专业化生产等方面表现各一。作为施工组织，船舶大多数中间产品都包
含了壳、舾、涂三个方面的内容，生产设计也包含了多专业、多系统的工作，区
域造船同样也包含了壳、舾、涂三种不同类型的作业。因此，在以区域划分的设
计组织和生产组织中，单一的专业和单一的工种，是无法完成这些工作的，必须
推行混合专业的设计组织和复合工种的生产组织，以达到按区域设计和按区域生
产的目的。
二、总装化造船模式
（一）总装化造船模式定义
现代总装化造船模式是与传统造船模式相比对造船理念进行统筹优化，对工
程管理进行严密细分并实现生产组织的构建更为高效合理，使得造船生产效率明
显提高的新型现代化造船模式。随着中国经济的发展以及现代科技的进步，国内
大规模的造船企业对总装造船模式进行深入研宄后，形成了以大船重工为建造特
色的总装造船模式，最为典型的有上海外高桥船厂，其以生产中心制模式为生产
制造与综合管理的特性；另外还有以精益生产模式为优势的南通中远川崎船舶工
程有限公司，另外其他船舶制造企业也在对现代造船模式进行积极研究并取得了
较好的成效。
总装化造船模式是建立在充分的理论基础上构建而成，包括产业集群理论以
及专业分工理论，其核心在于对船舶制造中的中间产品进行精益化生产，并且对
企业的生产资源进行充分有效的分配，结合社会生产资源形成产业集群效应，最
大限度的提升船舶制造生产效率以及提升制造的专业性。总装厂根据划分区域进
行生产流程封闭化管理，构建现代化生产组织架构与管理模式。
总装化造船从技术层面以及技术形态上来看，是以统筹优化理论为基础，使
整个生产流程在分解后，确定中间产品并以此为核心要素，对相关配套的生产工
序以及生产项目进行有机结合，使得各个生产工序能够在时间上与工艺上与中间
产品形成统一，最终实现设计、生产、管理的有机结合，对生产资源进行最大化
利用。从体制与机制上来看，总装造船是对现代先进科技的充分运用，并根据现
代先进科技来构建与之相匹配的生产组织结构，以及生产管理体系，使得现代先
进科技能够发挥其最大效用来提升生产力，使传统生产管理体系得到变革，最终
形成具备专业化与标准化特性的生产制造集群。
以作者个人的浅薄理解来看，总装造船模式是一种应用于船舶制造领域的模
块化流水线制造模式。其概念可以归结为：船舶建造过程按照生产区域、阶段和
类型定置管理，制造过程以中间产品为生产模块，根据各个模块项目的特点组织
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有节拍的专业化流水线生产。
（二）总装化造船模式特点分析
总装造船模式将船舶制造的主要生产流程进行优化，将非主要生产流程进行
分解，在总生产场所对主要生产流程内容进行完成。对于非主要生产流程则在总
生产场所区域之外的生产基地进行加工制造，最终将分解的非主要生产流程内容
与主要生产流程内容进行有机结合。与传统造船模式相比，总装造船能够在主
要生产场地对船舶制造的核心内容进行充分的生产技术与资源投入，而不必对非
主要构件内容进行生产与管理，能够实现资源的集中有效配置，而非主要生产流
程内容也能够分配到具体的生产资源并使制造非主要生产流程的区域实现产业
集群化。总装造船模式以各个作业区对自身所对应的中间产品的生产制造以及生
产管理为主，使各个作业区能够将达到技术形态与质量工艺的标准化与规范化为
最终目标。总装化造船模式的具体特点如下所示：
（１）总装化造船模式在生产管理体系上对传统长线制造的流程进行分解，
通过对不同流程进行分隔后形成各个流程较短的生产规范内容，能够对生产流程
更加精益化与专业化。每个单元生产流程中的产品与生产类型形成固定模式与规
范化标准后，能够不断提升产品的质量，并且对流程进行不但优化，使得生产资
源的调配能够不断完善，管理组织架构也能够在长期的规范化流程与产品生产标
准中实现高效化。通过单元块内对船舶内的小构件进行批量制造，形成专业流水
生产线流程。
（２）从总装化造船的生产管理方面来看，对于生产管理人员的管理能力有
一定要求，其需要具备较强的综合管理能力，能够对各个管理环节进行逻辑关
系紧密的衔接处理，并且在管理过程中需要对每个环节进行精细化管理。因此在
进行船舶制造的前期方案研讨与生产流程规划的制定时，就需要对方案进行精细
化与严谨化，对于生产计划中所涉及到的项目必须要能够具有实际可行性，并能
够在方案启动初期就确定相关职能部门进行核实，加强各个部门之间的联系与沟
通，共同为总目标的实现而尽职尽责［４７］。总装化造船的管理难点在于需要
对各个环节进行精细化管理，并且要将各个生产部门进行协调实现管理的无缝结
合，相对传统的船舶制造管理模式要更加具备精确性与严谨性，并且还要具备先
进的现代化管理硬件平台进行支撑，需要构建现代化数据库以及相关配套的管理
软件来对总装化造船模式进行支持。
（３）对传统管理模式进行改革，使得专业分工的管理能够体现精简高效的
协同化特点，在船舶制造过程中对管理幅度进行收缩，对现代总装造船逐渐増大
的规模进行分区管理，并将各个部分的管理幅度进行控制以此来提升管理效率。
具体需要对管理组织进行扁平化处理，减少管理的流程与阶级，对效力不高的管
理环节内容进行优化或删除。组织扁平化能够使造船管理体制得到有效优化，对
管理资源进行集中，以充分发挥现代总装化造船管理的效力。
（４）对中间产品的生产过程实现专业化与批量化生产，形成规范标准的
生产管理体系。契里洛作为现代造船理论的权威研宄者，其提出应用组成技术能
够对多品种少批量的产品生产进行改善，使其达到大批量生产的效应，能够对造
船企业的工作进行有序的设定与安排。发达资本主义国家的船舶制造企业在生产
过程中采用产品导向的工程分析，对船体分道、区域舾装、区域涂装进行分解制
造。区域内的零件与各个组件所构成的一个体系都能够称为区域。船舶制造行业
在长期的发展过程中，以往的设备与系统己经高度化配套，船舶制造企业无需再
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对专业化生产进行优化以适应供求问题。总装化造船模式考虑的内容是如何对中
间产品实现专业化标准生产，需要对以往由于核心造船资源被占用的配套流程进
行改进，并且对造船流程的核心作业内容进行专业化生产。
（三）总装造船模式应用的现状及问题
目前，我国总装造船的理论研究基本成熟，实际应用也更加广泛，但是总装
造船模式的应用并未在全国范围内推广，相对于其他造船模式仍没有体现出压倒
性的效率优势。其原因主要有以下几个方面：
（１）总装造船模式的实际应用与理论研究仍存在滞后。由于造船企业都是
资金、技术和劳动力密集型企业，生产运作结构复杂，转型调整机制不灵活，部
分国企受体制制约，改革步伐更加缓慢。所以，新的理论和研宄成果不能在短时
间内通过调整企业结构或管理模式得到应用。
（２）企业应用先进管理模式改革不彻底。部分己经应用总装造船模式的企
业受企业原有思想束缚或者由于向历史遗留问题妥协等原因，无法完全按照总装
造船模式改造企业结构和管理模式，导致大部分应用总装造船模式的企业实际上
是出于一种新旧管理模式杂交混合的状态。总装造船模式并不能完全发挥其优
势，体现其价值。
（３）总装造船模式的理论研宄与实际制造流程的结合不够紧密。部分理论
要求在实际生产过程中执行不严格，管理的实施者只注重最终完成的结果，但对
中间环节和中间产品的考核力度放松。同时也存在部分理论过于理想化，对管理
现场问题估计不足，要求过高的情况。例如，有些企业过分要求分段预舾装率，
而忽略精度控制，导致预舾装率数据造假或者施工的舾装件因精度原因大批返
工；有些企业盲目追求“零库存”管理，导致生产物资供货不连贯等问题。
（４）对于总装造船模式下造船项目流程的具体研宄还不够细致，部分环节
理论模糊，阐述不够具体。目前对于总装造船模式下造船项目的各个子项目部分，
除计划管理方面研宄比较深入具体外，其他方面的研究还很不足。例如，对于总
装造船模式下具体的技术支持、物资配套、生产现场管理、安全质量控制方式等
方面的具体实施细节要求很少有文章详细探讨。
针对以上总装造船模式实际应用中存在的问题，本文将再次优化理顺总装造
船模式下的生产流程，同时结合精益生产理论对总装造船项目的部分具体环节的
管理做相对深入的探讨并提出建议。
（四）总装化造船生产作业流程
总装造船生产作业流程的重点是在于中间产品的专业化制造，使中间产品的
制造形成完整的成品化流程，其生产组织架构由分段中心、总装中心与专业生产
中心构成。我国大连船舶重工就采用该生产组织架构建立了分段制造部、总装制
造部以及由几个中间产品制造公司构成的专业生产中心，并且还建立了相应的生
产管理部对该生产组织架构成员部门进行综合管理。采用该生产组织架构的大连
船舶重工能够将总装造船里面较为全面的进行展示，其中具有典型意义的工序有
船体分道、区域舾装、区域涂装等。
分段制造部需要对中间产品就行成品化分段，为下一个工序的作业单位提供
舾装完整与涂装结束的成品化分段。分段制造的内容工序有材料切割、对结构部
件进行加工与装配、各种类型的小中大主力、分段涂装与分段预舾装等等。
总装制造部需要接收分段制造部与其他专业生产中心所提供的成品化中间
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产品，完成分段总组工序。具体内容有总组舾装、船坞舾装与下水、码头系泊与
航海测试等工序。生产管理部门的主要职责包含：
（１）对总装造船进行流水线管理并掌握生产节奏。
（２）对生产工序进行区块划分。
（３）协调各总装造船部门与各个专业生产中心的生产计划。
（４）对年度生产经营规划方案进行制定并对方案内容进行协调。
（５）对主要任务目标以及总装造船生产资源进行优化配置并保持协调。
在总结改造经验的过程中,提出了以中间成品化商品化制造为导向的总装造
船生产作业流程优化和生产作业体系改造以及以专业化、标准化制造为基本原则
的加工与配送中心等配送集群化制造体系的建设思路。为我国船舶行业在现有规
模能力的条件下,快速提升产业能力提供了可借鉴的总装造船生产作业体系样板
和模型。
依据生产流程优化与管理体系改造的模型大连船舶重工集团有限公司的经
验,经过提炼和整理,并结合其他总装造船厂的改革成果,最终确立实现总装造船
生产流程优化的模型。
在现代总装造船的流程设计与布置中,引入了主流程与配套流程的概念,将
作业流程划分为主流程和配套流程两大部分。主流程指的是完成现代船舶生产的
核心、关键性的生产流程,主要包括钢材加工与配套流程、组立制作流程、合拢
流程、船台下水或船坞出坞、系泊与调试流程、试航、交船配套流程指的是辅助
性的、可以从主流程中分离出船厂并实施专业化生产的流程。
图为以中间产品为导向的总装造船生产流程优化示意图。
三、新兴IT技术对船舶集成制造过程的影响
（一）5G在船厂工业互联网中的应用
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船舶行业是典型的离散制造业，产品是由零部件通过多道不连续的工序加工
装配而成的，生产过程是离散的。因此船舶建造涉及的整个生产链条很长，而生
产链条上的各个环节相互独立，产能差异很大。这样就会出现因某个环节出问题
导致各环节衔接出现问题，而影响最终产品的生产。从工业互联网的视角看，每
一个环节就是一个数据生产、收发的“数据岛”，但因为没有实现互联互通，当
前还是一个一个“数据孤岛”。因此，在船舶行业通过工业互联网把各个“数据
孤岛”联通起来，就会非常有意义。基于工业互联网在船厂的应用现状和面临的
问题，实现工业互联网在船厂的全面落地，5G技术在实现成本、应用场景方面
的突出优势决定了5G是目前实现船厂工业互联网最合适的通信技术。
1.快速低成本实现工业互联网
当前国内船厂基础设施建设于10年前，在建设阶段没有考虑设备联网的问
题，因此并没有将有线网络敷设到车间、场地。考虑到船厂普遍占地面积大，要
实现全厂区的可靠网络覆盖，必须在全厂区敷设光纤骨干网，将光缆敷设到车间
一级。这样不但设备采购成本高，而且施工难度大、周期长、代价高，无法实现
移动设备的入网。5G使上述问题得到很好的解决。
(1)5G是无线通信技术，通过合理的基站部署，只需要少量的基站即可实现
厂区5G信号的全覆盖，在个别信号盲区可以通过中继微基站实现网络覆盖。其
施工简单，不需要挖沟开槽，不破坏已有建筑、场地的结构，车间内部无需架设
桥架。
(2)5G的基础设施建设是由电信运营商负责。在基础设施建设成本的分摊上
船厂可以与运营商商谈，这可以极大降低船厂在基础设施上的一次性投入。
(3)5G可以实现船厂全生产要素联网。作为移动通信技术，5G既可以用于固
定生产要素(材料、设备、办公用具等)的联网，也可以用于移动生产要素(人员、
车辆、机器人等)的联网。在技术上可以实现工控网和办公网的融合。
2.人机料位置感知
(1)人员定位
船舶行业属于劳动力密集行业，大中型船厂人数均
在万人以上，人员分布复杂。船舶行业又是高危行业，生产现场总是呈现多
工种立体交叉作业状态。从安全、工作纪律、生产效率等方面考虑，加强人员管
理是十分必要的。当前已有船厂在特定区域(如船上、船台、船坞等)做了人员定
位管理的尝试，取得了不错的效果。但都是使用特定的技术，如蓝牙、ZigBee、
RFID等，需要专门搭建专用的系统，实施较复杂，维护成本高，制约了此类技
术的推广应用。而以往基于2G/3G/4G蜂窝网的定位技术(如ECID、OTDOA等),
虽然信号可以覆盖到室内外，但是精度无法满足需求。
(2)物资定位
船厂可移动设备多、危险物品多、中间产品多，以往对这些设备、物资的管
理是做手工台账。但手工台账存在更新不及时、物品去向不明确、无法知道物品
当前位置等问题。易出现诸如设备在某处闲置，而需要使用的人找不到设备；危
险物品未得到及时有效处理；中间产品管理不到位等情况。
上述问题，5G都能解决。5G的高密集组网、波束赋形、大规模天线阵列、
毫米波频谱等，为高精度距离和角度测量提供了基础性技术支持。基站密度显著
提高，终端信号可被多个基站同时接收到，这也将有利于多基站协作实现高精度
定位。2019年北京邮电大学邓中亮团队首次在室内实现了5G高精度定位，实现
“能通信就能精确定位”，将现有基站测距精度从数十米提高到5cm[21]。可
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以预见在不久的未来，随着5G的大规模商用，室内外融合高精度定位将成为现
实。届时，只要有5G信号覆盖的地方就可以实现实时定位，做到能通信就能精
确定位，不需要搭建专门的定位系统，只要人员、物品携带有5G终端，位置就
能被感知，同时实现了高精度定位和通信。船厂对人员、设备、物资的管理将更
加精细。
3.厂区车辆自动驾驶
船舶行业是重工业，原材料、中间产品、设备的搬运都要依靠各种运输车辆。
因为产品特点，船厂厂区占地面积大，厂区内通勤、保洁、消防都得依靠机动车
辆。因此，每天都有各式各样的车辆在厂区的道路上行驶，使得厂区的交通状况
较复杂。由于一些特种车辆(如平板运输车、叉车)司机的驾驶盲区很大，车辆肇
事时有发生。此外，船厂都位于大江、大河或海边，水面开阔，易出现雾天，也
给厂区交通安全造成不利影响。感知能力建立在多种信息来源(例如雷达、激光、
车载摄像机、高精度地图等)基础之上的自动驾驶车辆，不容易受到天气、障碍
物等因素影响，更是将人的因素(如疲劳驾驶、超速驾驶、无证驾驶、醉酒驾驶
等)剔除掉，通过V2X模式，实现人、车、路等信息的协同，实现最高等级的安
全，最优的通行效率。自动驾驶车辆可能是未来船厂运输和通勤的主要交通工具。
5G网络可以满足其接近100%的高可靠性、毫秒级端到端时延和每秒上百兆
传输速率的需求。通过车载终端将本地传感器和远程服务信息进行智能融合，合
作式感知能够有效提升车辆的安全机动性能，在车辆超车、换道、躲避障碍物等
方面提供可靠保障。
4.虚拟现实
虚拟现实在船舶行业应用多年，从最初的笨重昂贵的3D巨幕投影设备到现
在的VR头显，从仅显示3D立体影像到现在的VR、AR、混合现实(MR)、全息现
实(HR)等，从最初仅有几家高校、研究机构和船厂的实验室可以体验到目前全行
业得到广泛的应用。在此，将VR、AR、混合现实(MR)、全息现实(HR)多种场景
呈现和交互方式总称为XR。近年来，XR在可视化、交互方式2个核心能力方向
上取得了突破性的进展，在当前能预见的场景下，XR在船舶制造行业也有着非
常广阔的行业应用场景和增值空间，如虚拟化协同设计、产品推广、智能制造、
教育培训等，国内已有船厂在这方面做了初步的尝试[22]。虽然XR在船舶行业
有着非常广阔的应用价值和适用场景，但XR对整个通信过程的低延时、高带宽、
大并发提出了极严格的要求，具体如表1所示。通过对XR业务做专有网络切片，
5G都能满足技术指标要求。
(1)虚拟化协同设计
XR虚拟化协同设计使不同地域、不同单位、不同部门的工程师可以通过5G
网络能够与存储在船厂服务器上的船舶三维模型快速地进行交互设计，也能够使
工程师实时交流想法。
(2)产品推广
船厂拜访船东、参加各种展会推荐自己的产品，以往是通过宣传册和预先录
制的视频资料。通过5G网络，只需给客户戴上XR设备就可以让客户漫游厂区观
看正在生产的产品。
(3)辅助生产
XR可以实现在生产现场工人通过穿戴设备(如3D眼镜)扫描需要组装的零件
上的标识，通过5G网络实时观看存储在船厂服务器上的零件的装配顺序3D动画
演示和安装工艺要求讲解视频。
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(4)教育培训
当前，船厂都非常重视员工培训，并把培训作为降低安全事故发生率、提高
员工技能水平、增强企业竞争力的重要抓手，培训内容包括安全、技能等。通过
5G网络，员工可以在工作岗位上通过XR接受教育培训而无需定时定点集中培训。
5.智能车间
当前，无线技术在船厂主要应用于通信、设备及产品信息的采集、非实时控
制等。由于在可靠性、数据传输速率、覆盖距离、移动性等方面的不足，导致当
前无线技术未能在制造现场得到广泛应用。随着5G技术的不断发展成熟，特别
是其特有的低时延、高可靠、大带宽等特性，使得无线技术应用于现场设备实时
控制、远程维护及操控、工业高清图像处理等成为可能，同时也为实现未来船厂
柔性生产线、柔性车间奠定了基础。可以预见未来船厂车间中将出现更多的无线
连接，这将促使车间网络架构不断优化，有效提升网络化协同制造与管理水平，
促进船厂提质增效，实现对整个产品全生命周期的管控。5G在船舶智能制造方
面至少可应用于以下4个场景：
(1)工业控制
5G特有的低时延、高可靠特性使得无线技术应用于船厂生产线实时控制成
为可能。通过对船厂已有生产设备的简单改造，如加装5G通信模块或终端，就
可以实现设备的联网控制，省去了弱电施工，大大简化了线网结构，显著降低了
设备联网的成本。
(2)工业穿戴
5G大带宽、移动性、泛在性、低功耗等优势为工业可穿戴设备在生产现场
的应用奠定了技术基础。未来船厂生产线上的工人在工业可穿戴设备的辅助下能
更高效高质安全地完成工作。
(3)车间物流自动化
5G低时延、高可靠、大带宽、移动性等优势可以实现对车间内移动机器人、
AGV、行车的精准控制和调度，甚至基于机器视觉的路径导航规划等。
(4)智能感知
5G泛在性、低功耗等优势使通过在车间安装海量工业传感器实现对环境、
物资、设备的全方位感知成为现实，使原来很多未知不可控的因素变得已知和可
控，使船厂变成一个“透明工厂”。
（二）智能制造技术在船舶行业的应用
1.船舶行业智能制造的框架
在造船业中使用智能制造技术，可以通过对不同数据进行分析来简化总体生
产管理流程。在造船、物流管理和制造方面，它可以有效地建立生产链，并显着
提高造船业工作效率。根据一些发达国家的造船经验，自智能制造技术引入以来，
整个造船行业的发展得到了改进，智能制造技术不仅可以实现信息交互，而且还
可以实现各个方向的生产管理，并集成了最新的生产方法以提高生产水平。如图
所示，这是现代智能造船的基本结构，该框架由许多模块组成，包括原材料，存
储设备，数字平台，现代装配线的机器人处理，智能喷涂和智能装载。每个模块
代表专业的信息收集和处理，因为每个模块之间的交互相对紧密，可以快速发现
生产问题，并且生产环境高效灵活。
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2.智能制造技术的具体应用方向
在某些情况下，智能制造技术主要出现在造船业的六个方面，它们分别是智
能控制、智能服务、智能运营、智能制造、智能设计和云计算平台。在设计方面，
用户可以根据需要使用响应式多维设计入门模块，提高工作项目的灵活性并降低
在计算机上管理智能制造技术的复杂性。用户还可以使用这些方法来用于物联
网，智能服务，这些首先体现在生产过程中信息的相互处理中，从而使得人们很
容易管理整个生产。在许多情况下，智能工作并不意味着智能制造过程，用户通
过参与操作可以识别自己的问题并解决操作问题，从而减少人工成本并帮助提高
生产效率。智能制造是最重要的链接，每个模块都可以设计，在计算机上工作时，
用户只需提前完成以下步骤，如果存在特定问题，系统可以识别并进行有针对性
的调整。在整个制造过程
中，云计算平台可以通过详细收集和分析数据来创建整体周期，从而为五种
领先的智能服务提供数据支持。对于传统造船固有的缺点，该系统对于改善造船
过程的集成和自动化可能非常有效和有用。
3.智能制造技术应用在船舶行业的优势
智能制造技术应用在船舶行业的好处主要体现在以下几个方面：
(1)完善造船体系
智能制造系统不再是纯粹的舰船单位，而是在集成了信息和某些子系统的基
础上，从设计服务、运营、制造等各个方面进行系统分析。因此，制造过程中的
许多干扰因素有助于船上人员工作的整体管理。
(2)信息水平有所提高
智能制造船舶系统使用云计算进行数据分析和决策支持。同时，使用虚拟现
实和智能识别技术可以为生产过程的操作提供智能服务，这有助于减少体力劳动
并提高生产智能。
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(3)劳动力的灵活性较高
船舶系统在设计采用模块化管理方法，在设计、建造和运营的每个阶段都要
考虑到不同的要求。因此，总体制造灵活性相对较高，并且可以对要求和产品进
行各种调整。
(4)增强了造船企业的协同效应
现有的造船企业通常不会在生产过程中考虑其运营和维护，但是可以在租用
智能制造船舶系统后获得信息，使其可以有效地满足任何要求。
（三）区块链在船舶制造企业的应用
伴随区块链共同存在的还有大数据、云计算、边缘计算、虚拟现实、增强现
实、物联网以及人工智能等一系列创新性技术，根据其各自特点和企业发展需求
也都陆续走进制造业。但在区块链应用方面，由于各行业发展基础和特点不同，
各企业发展定位和规划不同，如何将企业要素与区块链结合，从哪些方面融合以
及融汇到什么程度，都存在着差异。目前，区块链技术在船舶制造领域的应用处
于探索的初级阶段，在通过智能化转型升级的船舶制造业领域，我认为根据智能
船厂发展需求，区块链技术将主要应用在经验知识感知备份、大数据整合利用、
设备人员信息可视、物流材料追溯跟踪、供应链管理及售后服务等场景，并将发
挥其提升协同效率、优化业务流程和降低运营成本等优势。
1.智能合约
船东与船厂以及船厂与供应商等之间的合同，设计部门与制造、采购部门等
的合约，目前也是船舶设计阶段的一项重要工作。
面向船东的合同设计是船舶设计的一个重要环节，隶属概念设计阶段。船厂
与供应商的合同是详细设计阶段中的一项工作，主要是完成供应商选择以及材料
设备采购细节等内容。以设计部门为源头的面向生产的合约是生产设计阶段的工
作内容，属于船厂内的要求。
区块链智能合约的出现，使各方上传到区块链的数据信息对相关企业、部门
和人员透明且不可篡改，从而有效保证链上数据信息涵盖合同各项内容，且数据
可靠可信，并减少了很多不必要的见面洽谈等环节［3］。这个应用场景的产生，
首先要将合同中商业、技术、应用等信息全面数据化，即把合同中包括的所有信
息都以一种数据语言来表达或呈现，充分实现数据间的自动传输和链接使用。
2.知识感知
现代化船舶制造企业在技术开发手段方面已基本实现开发工具的信息化，但
在知识管理领域，绝大多数企业仍处于积累经验和创建文档模式阶段。区块链的
出现可卓有成效地实现知识感知和知识应用转型，其优势在于当单点数据出现损
坏或不准确的情况下，能及时用其他节点数据恢复和对比修正。当数据可能被篡
改攻击时，各数据写入者能在第一时间校验数据并发现问题，阻止恶意数据的传
播并恢复有问题的数据节点，充分保证积累记录数据的正确，为后续运用提供保
障。但需注意：数据无法篡改并不等于无法更改，在知识积累过程中如果发现错
误显示，区块链系统可通过多数节点数据的错误识别能力及时进行纠错调整，保
证最终记录在区块链上并经过多次确认的知识信息准确可靠。
3.设备管理
现代化船厂随着智能设备不断增补和升级，人与机器、机器与机器之间统一
身份认证和管理就显得越来越重要。通过区块链技术能使基于智能合约的多智能
体实时交易，有利于实现设计、仓储、制造过程的智能化管理［4］。区块链技
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术所特有的分布式架构特性，使关联在链上的每个自动化、智能化设备都作为一
个相对独立的运行主体，全流程整体解决方案不需要再引入大型数据中心进行数
据同步处理和加工管理控制，可有效降低设备运营成本。各个环节中的不同设备
间通过加密协议传输数据，实现全流程不同阶段设备间安全高效的点对点直接通
信，确保数据信息的安全。当某个环节需要多个设备彼此协同作业时，区块链技
术可有效减少中间环节、提高能源和资源利用率，实现设计、生产过程的智能化
管理和运营。另外，还可联合传感器、存储器、可视化设备等进行作业过程数据
的搜集存储整理分析，根据设计和生产需求，进行人员与设备状态的监控及管理。
设
4.供应链及物流管理
对于船舶总装以及配套企业来说，区块链技术特别适合解决产品生产物流及
供应链管理中最缺乏的追溯能力不足的问题。区块链可以在技术层面保证数据的
真实性和唯一性，为过程追溯提供可能。该技术通过时间戳、分布式存储以及非
对称加密等技术手段，能够对产品生产物流和供应商物流的各个环节形成不可篡
改的记录。在生产物流方面，可联合应用条形码、RFID、定位技术、WMS、传感
器等技术与设备，保证作业过程的流畅度和精益性，为追溯提供环境支撑。在供
应链物流方面，船厂拥有的数据涵盖了材料设备的生产、运输、通关和检验等信
息，以及装卸货港、运输方式等全流程信息，为追溯提供物理路径。在物流金融
方面，通过引入区块链技术，将区块链与物流金融信息数据库相链接，利用链式
账本实时记录各个参与方的交易信息，从而建立高效、安全、透明、信任的交易
环境。
5.售后管理
据悉，国内部分船舶制造企业已开始向产品全生命周期服务型企业转型。船
舶全生命周期管理中，售后服务常常面临时间紧、任务重、专业杂、施工险、数
据积累难等问题，因此对售后服务进行有效管理是企业转型升级过程的必要条
件。区块链技术的应用有利于实现售后服务升级，保证产品信息可追溯，可以建
立起完整而流畅的信息流，存储主机、辅机及其零部件的所有生产及维修信息。
零部件安装和修理的数据可建立完整的维修历史，对部件实现由“生”至“死”
的全程跟踪分析；一旦部件发生故障，技术人员便可快速根据历史记录和航行次
数等因素进行辅助决策。
（四）3D打印在船舶制造领域应用
在船舶制造领域，3D打印仍然是一种较为新颖的技术，工业级的应用还不
是很广泛。但近五年来，西方国家的一些船厂逐渐聚焦3D打印技术应用。2017
年，荷兰达门造船集团在位于霍林赫姆的船厂总部举行了一场揭幕仪式（如图
1），世界上首个被船级社认可批准使用的3D打印船用螺旋桨WAAMpeller揭开
了神秘的面纱。据了解，WAAMpeller由达门集团、螺旋桨制造商Promarin、软
件巨头Autodesk和增材制造实验室RAMLAB合作研发，直径约1.3米，材料为镍
铝青铜合金。该螺旋桨已被安装到一艘拖船上开展了航行测试并取得成功。该项
成果向造船业展示了用于生产船舶部件的3D打印技术的潜力。美国和西班牙的
船厂也在积极开展3D打印技术在舰船及其配套设备制造过程的应用研究。美国
纽波特纽斯造船厂与知名的3D打印设备供应商3DSystems合作，旨在加快推进
3D打印技术在美国海军舰船上的应用。美国橡树岭国家实验室的制造示范工厂
与美海军破坏性技术实验室于2017年合作研制了首个军用打印3D潜艇外壳，其
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设计灵感来源于美国海军海豹突击队的特种运输艇。研发团队仅用不到一个月就
制作完成了长达9米的碳纤维复合材料外壳，并且生产成本相较传统运输艇外壳
降低了90%，未来还将设计样机进行测试。西班牙纳万蒂亚船厂正在安达卢西亚
地区打造一个能使用3D打印等最前沿技术的新式造船厂，新船厂于2017年年底
完成了首个涉及增材制造的研发项目，一个模块化设计的3D打印厕所被成功安
装到一艘船上，同期另外一个项目：3D打印通风格栅，也被安装到了实船上。
该船厂已经启动了一个被称为“Adibuque”的研发项目，目的是为加强3D打印
技术在所有船只制造过程中的使用。相比于西方国家，我国对船舶领域3D打印
的研究处于后发位置，但近年来，技术进步明显。据报道，国内某研究所对多种
金属增材制造材料特性进行研究，现已开发了低合金钢、钛合金等增材制造工艺，
可实现复杂的三维曲面制造；而另一家研究所正利用3D打印技术生产钛合金叶
轮，并试制螺旋桨。
若要探讨3D打印到底能为船舶制造行业带来怎样的影响，首先，需要了解
该技术的优势和劣势，以便更好地做出分析定位。3D打印的优势在于：其一体
化的加工方式可使产品直接成型，可省略部分组装步骤；3D打印属于增材制造，
不会产生大量的边角余料，大幅降低了原材料损耗；加工自由度高，能够加工出
形状结构复杂且多样化的产品；由于无须模具制作以及后期加工，3D打印使得
单件产品生产周期大幅缩短。另一方面，该技术还存在一定的不足与局限。例如，
3D打印设备购置成本高，例如，一台桌面级的小型打印机售价就在2万元人民
币左右；目前，可支持3D打印的材料种类还不是很多，仅有石膏、塑料、无极
粉料、光敏树脂、陶瓷及有限的几种金属与合金，且部分材料价格相对于钢铁来
说更为昂贵；传统的造船业加工制造方式（如切削、打磨）可以看成“减材制造”，
成品的强度、硬度等性能指标往往优于3D打印技术制造的产品；如果需从事大
批量生产，3D打印的生产效率受材料成本、设备可靠性等因素的制约而大幅度
降低，难以与标准化、流水线式的传统生产模式进行比较。
从3D打印自身优势和劣势对比来看，该项技术在船舶领域还是有着较好的
发展前景，发展应用的范围也较大。就近期而言，有以下几个较可行的应用方案：
一是利用3D打印便捷成型的优势，可以提供更快、更精准、更低成本的船舶模
型，有助于对设计进行更高效的验证和改进，例如，美国曾利用3D打印机制造
了一款如图2所示的医院船模型；二是加工船舶使用的某些小型零部件，特别是
形状复杂、传统制造需要先保留加工余量再使用车床等设备加工的部件，可大幅
节省工时，能够满足应急情况下的维修需求，迅速替换损坏零部件；三是对于某
些船型，如快艇、游艇，可采用3D打印制造外壳和曲面的船体结构，以满足外
壳线形光顺、流畅的要求；四是在军用舰船制造领域中，受益于充裕的研发经费
和更加宽松的成本控制要求，3D打印可释放其固有优势，制造出常规材料和生
产手段难以加工的零部件和结构。从长远来看，如果未来3D打印硬件设备发展
成熟后，随着设备的加工能力和可靠性增强，采用该技术生产更大尺寸的复杂结
构与零部件将成为可能；伴随着材料科学技术取得突破，若某些高分子材料性能
能够达到钢铁的水平，那么利用3D打印打造由复合材料建造的中大型船舶也不
再是梦想。虽然短时间内3D打印并不会改变传统的造船业模式，但随着数字化、
智能化工业水平的提高以及3D打印技术自身发展，3D打印也许将对船舶制造领
域带来一场变革。