100多个系统【造一艘邮】轮到：底有多难

　　“十五五”规划纲强调，要“实施产业基础再造工程”和“实施重大技术装备攻关工程”，明确提出要推进“大型邮轮、大型液化天然气运输船等研发设计制造”。可能很多人都会疑惑：大型液化天然气运输船的重要性好理解，可是为什么“大型邮轮”也写进规划纲要了呢？

　　今天，“科普中国”对话这艘邮轮的设计研发者，中船邮轮科技发展有限公司的研发部副主任、总体组长贺明鸣和研发部内装组长张逸，详解国产大邮轮在设计制造中攻克了哪些难关。

　　Q1：邮轮被“十五五”规划纲要列为“重大技术装备”。造一艘邮轮到底有多难？有种说法说它比造航母还难造，难在哪儿？

　　造船皇冠上有三颗明珠，一个是邮轮，一个是航母，另外一个是LNG运输船，这三种船的难点都不一样。

　　首先，邮轮是一个大型的巨系统工程，不是简单地从A到B。邮轮的设计目的是塑造良好的乘客体验，从而为整个邮轮运营建立起正向的经济循环。但什么是好的体验，其实没有一定之规，每艘船面向的市场、塑造的主题、设计的侧重点都不一样。要在不同的思路里平衡兼顾，协调不同的设计逻辑。

　　其次是全船重量的控制。邮轮和航母相比体量非常接近，甚至还要小一点。邮轮常用“总吨”这一体积单位做计量，而航母总以“排水量”这一重量单位进行统计，所以邮轮总吨13.55万吨和航母排水量8万余吨实际上说的不是一回事。

　　回到重量上，大型邮轮全船排水量中绝大部分份额都是固定载荷贡献的，可调整、移动的载重量特别少，设计裕度十分受限。邮轮全船有上千万级的零件，要在这么大的体量上实现毫米级的重心控制，在计算的时候，每个桌椅、地毯都需要纳入设计师的考量范畴。

　　再有就是减振降噪。航母追求减振降噪是为了作战的隐蔽性，而邮轮的要求则更加全面。不仅是要控制全船主要噪声源，每个舱室的噪声也要控制。常规的客舱，夜间噪声要控制在49分贝以下，套房45分贝以下，就是为了提高乘客的舒适度，在降噪的最终效果这方面，它要比航母要做得更好。

　　另外，还想提一下资源调配的复杂度。航母建造可能聚集了整个国家最尖端的军工技术，造的时候不管是设计还是后续建造，成本上的考量不是第一位的。但是邮轮不管怎么难造，最后还是一个商业性的项目，必须要注意到整个的成本，后续的运营能不能收回成本。我们想要把邮轮做成一个可持续的、可盈利的、健康的生态体系，为邮轮乘客提供最佳的旅行体验。

　　使用航母的人是数千名训练有素的官兵，使用邮轮的人则是千余名船员与服务员，以及几千名以老年人为多数的消费者。大型邮轮要方便船方人员有条不紊地工作，为乘客营造舒适、愉悦、无障碍、有保障的海上度假环境。在空间、舒适、安全、长期经济收益等多方面做出极致平衡，设计上绝对不能有短板。

　　因此，开发航母和邮轮两种船型所需要点的“科技树”是不一样的，但设计建造的难度，涉及的技术深度不相伯仲。

　　Q2：设计国产大邮轮时，我们攻克了哪些技术难关？

　　核心技术，第一就是重量控制技术。我们采用了“数字孪生”理念去进行整个流程的精准设计，从概念设计到最后的总装建造，一直在控制船上所有设备的重量。

　　第二是安全返港技术。一旦这个船在海上发生了什么意外，能像一艘救生艇一样，带着全船乘客安全返回最近的港口。这要求邮轮本身就是一个最好的救生艇。整个大洋是很大的，安全返港指标是从大洋的中心到最近的港口，是一个很长的距离，有1500海里。

　　第三就是减振降噪。我们在解决减振降噪上花了三方面的努力。

　　首先是噪声源，针对整个主机机械，还有各种大型设备的振动，从源头去控制噪声。在中间的振动传导阶段，对全船整个结构进行优化，保证底下大的振动源不会把大量机械产生的噪声传到上层的建筑里去。最后是对末端的噪声进行优化，比如对舱室空调的出风进行噪声控制，对所有舱室内装板的隔声效果也进行控制。

　　邮轮舱室结构有别于陆上建筑隔墙，其隔声性能在天生上就有短板。常见的建筑隔墙是混凝土或砖石结构，抗振隔声性能相对比较优秀。而邮轮舱壁往往是薄钢板结构的形式，或是非结构的装饰壁板，因为对重量甚至是墙壁厚度的敏感，不能不计后果地增加壁板厚度或是添加隔声材料。

　　在传统客船上，乘客听到隔壁舱室的聊天甚至打鼾声都非常正常。因此技术团队就要在其他思路上下功夫，例如新型板材的开发应用，使用带空气隔层的双层壁板、带开放式吸音背衬的单面板壁板。我们还通过标准化与模块化等手段提高内装工程的安装精度，减少因接缝精度不达标所导致的声音衍射效应。现在我们邮轮上的乘客在舱室里唱卡拉OK，室外走在过道上的人，不趴在门板上，是听不到的。

　　我们当时还沉淀了很多的关键技术，比如薄板建造工艺，还有各种组装工艺工法创新、内装的工程设计管理，还有一些协同设计技术。当时我们花了很大精力去做科研，花了很多的时间陪着我们大型邮轮一起成长。

　　Q3：我们说的国产大邮轮，国产化意味着什么比例的“中国制造”？较之“全球买”，我们为什么选择了“自己造”？

　　一号船、二号船的国产率其实并不太高，应该在30%左右。后面还有三号、四号船，后面的国产率，三号船要达到50%，四号船、五号船争取达到80%。

　　这里面每条船对整个工业体系的作用是不一样的。前两条船主要是引进、消化、吸收。第一步是引进，整个邮轮工业体系有个从0到1的突破，所以不可能一下子就把国产率拉得很高。

　　我们造第一艘邮轮时就碰到了疫情，其间很多国外设备没办法运过来，运过来也要延期。还有一个问题就是战争，欧洲过来的成本大幅上涨。很多设备都已经签过合同了，价格都已经定了，突发情况下，供应商坐地起价，成本上涨了很多，要我们给他一些补偿，价格比原来沟通的大幅提升。还有些国外的设备是很先进的，但不卖给我们。这都不是个例。

　　所以我们要提高自己的国产化率，培养自己的工业体系，避免高端技术封锁和这种加价“卡脖子”、物流延误的情况发生。

　　Q4：引进、消化、吸收，最难在哪儿？

　　最难的应该就是系统集成，以及各个专业，各个配套厂和系统之间的协同。因为一艘邮轮的设备量体量太大，系统的数量太大。所有的零部件有2500万多个，船上的系统有100多个，远远超过一般的船舶，数量级都不一样。图纸也是远超一般的船，详细设计图纸都有三四千份，一般的商船图纸最多就是几百份。

　　数量级完全不一样，各个系统之间的协调要求极高，供应商也非常多。要把所有这些东西能够非常好地整合到一起，在一个有限的空间内、有限的成本内、有限的时间范围内，顺利地把船造出来，实现所有的功能，并且所有功能之间都配合得很好，很难。这个船不是像航空航天的太空飞船那样要具备高精密的技术，它主要是一个复杂的系统集成。

　　造船业包括邮轮，都是一个以经验为引领的学科。欧洲的邮轮产业已经历经了将近200年的技术发展，里边包括一个大的、总体的技术，再到各个分系统、子系统，都有经验的积累。长年累月下来，有了很高的技术壁垒。所谓的欧洲几大造船集团，他们也都是把这些技术壁垒慢慢地融合，才形成了当前的态势。

　　如果我们去拷贝欧洲模式，这些技术壁垒，外国人不会因为商业利益给我们完全撤掉。在首制船设计的过程中，我们的大量子系统外包给国外公司进行设计与集成配套，总体院所和船厂仅仅是设计成果的接收方，“所以然”这个事儿人家就不告诉你。人家把自己总包的技术方案做出来了给你用，但是里边到底有什么深层次的技术逻辑，中方是很难知晓全貌的，相关的技术经验应用到对于未来的新船设计建造或者旧船改造工程就会显得捉襟见肘，给我们的学科建设工作增加了很多困难，难以构建完善的技术体系。

　　整个邮轮是个巨系统工程，里边涉及很多子系统的供应链。船厂管总装，像意大利芬坎蒂尼(Fincantieri)，他们有自己的邮轮设计中心，每个分系统可能都是由几十年甚至上百年的小厂去设计，去进行相关的设备配套。这块儿我们有一个非常长的追赶过程，而且也不是商业行为完全放开就能达成的，疫情期间就遭遇了刚才提到的意外状况。

　　我们感受到，这种在中国做组装而供应链远远在外，这中间的物流成本和一些意外，一些其他的、不可知的负面因素，对整个邮轮设计、建造都是不可控的。如果想把整个邮轮产业在中国落地，做得比较成熟，肯定是要消除这些不确定因素，才能保证整个邮轮建造有利可图，是一个正常的生意。

　　Q5：这些重点技术的攻关，除了造邮轮，还能运用在别的什么行业？对中国制造整体意味着什么？

　　对整个船舶行业来说，邮轮的很多技术都可以向外扩散。像货船、商船，甚至军船、海工船，都可以用到邮轮上的技术，比如减振降噪、安全返港等等。对其他行业，减振降噪技术、防腐的技术、复杂的巨系统管理技术，这些都是可以运用到建筑上，比如机场、高铁站的修建，都是可以运用的。

　　实事求是地讲，邮轮不是当今技术革命的先锋产物，在当下，单纯的原创技术从邮轮辐射到其他领域是非常有限的。邮轮作为一种象征工业集成水平的制成品，更多是作为某些技术的落地检验、上限拔高与跨界融合。

　　例如酒店智能管理系统，陆上大型酒店系统需处理上千点位的上线数据，而邮轮需要处理数千点位的数据，且整个数据传输架构比陆上更为紧凑、高效、稳定。类似的，包括建筑装饰材料、音视频系统、商用厨房系统等等，能够上邮轮进行技术检验与应用往往是企业技术实力的可靠背书。

　　另外，邮轮作为复杂巨系统工程，也成为了大型设计软件、数据库、建造辅助设备、5G工厂技术、海上卫星网络通信等新技术应用检验的标杆场景。一些复杂的、大型的船舶，如高端货运船、深远海设施，甚至未来的海上城市，都可以把邮轮积累形成的复杂巨系统管理技术运用进去。

　　事实上，邮轮设计理念辐射其他工业领域在很早就开始了。早在20世纪初期，现代主义建筑设计大师勒·柯布西耶在《走向新建筑》中就表彰了远洋邮轮的标准化，“是按新精神组织起来的世界的初步实现”，“一切都服从于实际需要，没有任何多余的东西”。“我们的住宅还没有标准化，而远洋邮轮已经标准化了……我们必须建立住宅的标准。住宅是居住的机器。”

　　传统建筑是把所有的材料都运到工地来，慢慢地在场地上把它建成。以后有可能有一种新建筑，它是在工厂里面生产的，不是所有东西的搭建都要在工地上来实现。

　　我们邮轮有两千多个舱室，标准舱室模块是在船厂旁边的专门工厂里生产的，生产好之后，它作为一个标准件整个地运到船坞边上，然后像抽屉一样直接插到船里面，效率是非常高的，而且质量也更好。因为它有一套标准的生产流程。这样的理念，其实也可以用于建筑。

　　可以想象一下，未来的建筑有可能很大一部分是在工厂里面生产，然后到现场去组装就可以了。客户可以直接在工厂定制他想要的配置，颜色设计都可以在工厂里面弄好。这样效率也更高，成本也会更低，质量也会更好。

　　贺明鸣、张逸

　　(来源：科普中国微信公众号)

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