造一艘船难吗?

前几天有人跟我说,造船没啥技术含量,找几个工人将这些零件焊接起来就可以了。那么,造船真的就这么简单吗?我们今天重点来说说这个问题。否则到时候造船行业利润起来了,给大家憧憬美好未来,拉估值讲高端制造业故事的时候,大家有可能跟不上节奏。

先说结论:造船行业属于高端制造业。造船属于系统工程,不仅仅要考虑性能,还要考虑成本,安全性等指标,此外还要统筹巨量的零部件、人工等。不同船型制造的难度不同,附加值也不同。最难制造的是,造船业皇冠上的三颗明珠:航空母舰,豪华邮轮、LNG运输船。其中豪华邮轮、LNG船的附加值最高。此外,大型的集装箱船的附加值也相对比较高。当然,也有一些低附加值的船型(门槛最低,利润最低),例如一些小型渔船和小散货船。

一、船舶制造工序。

现在造船业属于系统工程,需要统筹的人工、材料、建造工艺等元素量非常庞大。严格来说,船舶制造分为三个大的步骤。一是船舶的设计,二是原材料的采购,三是用分段法进行造船。这里仅仅介绍一下分段法造船。

现代造船用分段法,即把船体按场地条件,分成若干个模块,先造好模块然后移到船台上合拢,以下都假定是按分段造船处理。

钢材下料是第一个环节 (一般造船合约付定金后的第一个付款阶段) 进行小组装:把加工好的单独的钢材部件装配成大部件,主要是强化平板,分段组装:把大部件和切割好的及加工成型的钢材并装成分段模块,这是船体模组开始成形,一般从底部开始造,船的艏艉比较复杂,也会先开工 。分段焊接的同时也进行预舾装,一些跟结构有紧密关系的部件会先安装在分段里,主要是各种管子,通海阀组,部分楼梯,大型基座等,因为分段合并后不好施工。分段装焊完成通过报验后进行涂装,主要是密闭舱室的内部油漆,如双层底,边舱等,需要打沙除锈,在分段时做效率高效果好。造好若干个分段后开始上船台,这个英文叫 keel laying 是传统放龙骨的意思,现代造船没有真正放龙骨的概念,所以最初一批分段放到船台上定位就等于是放龙骨。这是很重要的环节,一般船舱收取第二期的付款。在船台上进行分段合拢,即把独立的分段模组结合起来,其中包括准确定位,割除结构余量,合龙缝施焊。如此车间继续生产分段,陆续移到船台上合拢,船体开始成形。主机是最大的机器,和其他比较大型的设备一样,在机舱部份的分段完全合拢前会先会先放到机舱底分段上,因为需要大型吊机吊装,所以同时定位摆放在基座上 船艉部分装配完成后,进行艉轴镗孔,加工出与主机轴准确对中的轴套。这工序要求很高的精准度,不能出现结构变形,所以一般在晚上进行,因为不平均的日照会令船体缘中轴线弯曲。而且镗孔后不能够再有大型焊接施工,因为烧焊会引致钢结构变形,所以一般会等到船体差不多完成时才做。

   当船体完全合拢后,基本上形成完整水密结构,船体就会下水。有几个理由船要在没有造完前就下水: 1。船台的承重力有限,不能承担整条造好的船的重量,特别是对从斜轨道滑下水的船台。 2。如果船是滑下水的,船体进水时产生的应力限制了最大下水重量 3。即便船台有足够能力,又比如在干船坞里造船,基本上下水重量没有限制,但船台是重要的生产资产,其利用率直接影响船厂的营利,所以当在建船只一旦能自浮便得马上腾空船台造另外一条船,尽量利用生产资源。下水前会做第一度船底外板涂装,船体下水时第三个付款点,船体结构大致完成。 船体下水后移舶到舾装码头,进行内部装配 包括所有的机械设备,管路连接,电工装配,舱室内装等工程,就好像毛房装修一样,同时甲板机械也进行安装。

   设备安装妥当后,进行系舶试验,就是在码头边启动各系统,进行调试和功能测试,确定功况等,每项工程完成后报验。 船只接近完工,会作第一次进坞,移到干船坞里 (小船可以拉回船排上) 进行最后一度船底油漆。

  如果一些水下设备没有在下水前装上 (有时螺旋桨和舵会在最后才装),也会在这阶段进行 进坞工程完善,重新出坞,准备试航 试航是船只交付业主的验收过程,对合约责任至为重要。 如船舶成功通过试航,船东接受船只满足验收条件,则船只可以交付。

   交船时船厂收取最后一笔造船价款,船只产权移交船东,项目进入保修期。

二、难度最高的三种船型:航母、豪华游轮、LNG运输船。

1、航空母舰。

这个的确很难。严格意义讲,目前只有美、中、法、英、俄罗斯等国有现代化大型航母,军工的东西不多说了。

2、豪华邮轮。

建造豪华邮轮是一个非常复杂的巨型系统工程,零部件有2500万个,是大飞机的10倍。能生产这一船型的企业屈指可数。目前主要集中在欧洲,包括意大利芬坎蒂尼造船厂、德国迈尔海王星造船厂、法国大西洋造船厂和荷兰阿克尔造船厂。这些船厂拿下了全球90%以上的订单。其中,意大利芬坎蒂尼占据了世界邮轮市场的半壁江山,是全球邮轮制造领域的领头羊。日本三菱重工曾经试图进入这一领域,结果因为亏损而退出了10万吨以上的邮轮建造业务。豪华邮轮的造价也非常高,以芬坎蒂尼的手持订单为例,平均单价超过20亿元人民币。2019年10月18日,外高桥船厂正式启动首艘国产大型豪华邮轮的建造(与芬坎蒂尼合作),这艘13.5万吨的邮轮计划2023年下半年交付,造价达到7.7亿美元(约合54亿元人民币)。

3、LNG船。

LNG船的关键核心设备就在于液货舱,其内部构造十分复杂,进入的门槛很高,其技术难点有五:一是,须将天然气液化、压缩到原体积的1/600,以便于存储和长途海运。二是,须保持舱内温度在零下163摄氏度以下,维持天然气液体状态,特别是夏天要耐得住超过190摄氏度的内外部温差,只要液货舱内部温度稍微上升,LNG就会急剧膨胀而产生物理爆炸。以“泛亚”号为例,船上的液化天然气约重8万吨,等同于100万吨TNT当量的核弹。所以大家又把天然气运输船称为“海上沉睡的氢弹”。因此,安全性,是LNG船最重要的考量指标。除耐超低温的性能外,还要最大化降低LNG在舱内自然蒸发气化的量,增强舱壁的耐冲撞性能等。因此,液货舱的制作需要精巧的设计技术作为后盾。三是成本控制问题。出于成本考虑,船东总是希望船舶载的货物越重越好,船越轻越好。使船更轻的最简单方法,就是使钢板变薄。用于LNG船冷库的殷钢厚度,只有0.7毫米,就像一张纸。然而,这种薄而高韧性的殷瓦钢钢板,加工难度很大。这种薄如纸的钢,非常娇贵,只要接触到水或者是油,八个小时就能锈穿。所以对施工环境的要求极其苛刻,而且目前全中国只有200多人有这种材料的焊接资格。看过相关的记录片,这些焊接工人需要去欧洲进行专业培训,每人光是培训费就要花20-30万,考核成功后拿到资格证书才能上岗。四是LNG船的LNG蒸发率。考核LNG船技术是否先进的核心指标之一就是围护舱系统的日蒸发率。日蒸发率越低,则运输损耗越少。韩国三星和大宇造船厂建造的LNG船能将日蒸发率控制到0.07%以下,最低至0.017%。而中国沪东造船厂在2017年建造的4艘LNG船,日蒸发率都在0.1%以上。据统计,LNG日蒸发率每高0.01%,每年运输损耗就增加150万美元。五是,建造速度。在建造时间上,韩国船厂具有绝对的优势。由于LNG船国产化设备配套率不足,太多的设备材料需要从国外进口。运输、报关、验收、安装、调试都需要时间。需要外方技术支持时,一旦外方不配合,国内又没有替代,就只能等待,这样一来会直接影响工期。健全的配套产业,是韩国造船竞争力的根本所在,也助力韩国在技术和成本方面都形成压倒性优势。

2020年全年LNG船市场规模超过1500亿,主要订单来自卡塔尔、非洲莫桑比克和俄罗斯。全球LNG船龙头包括卡塔尔天然气、日本商船三井、日本油船、加拿大Teekay、挪威Golar等。LNG船建造工艺技术难度很大,使得LNG船全球市场集中度较高,很长一段时间LNG船由日韩两国垄断。当前由中日韩占据全球主要市场,国内仅有沪东中华和上海江南。2021年韩国LNG船订单市占率大约90%,中国大约8%。2022年一季度全球订造的38艘17.4万立方米以上大型LNG船中,韩国承接了27艘,占比71%;中国承接了11艘,占比29%。今年中国在大型LNG船领域的订单有放量的趋势。

三、难度相对较高的船型,超大型集装箱船。

超大型集装箱船,指的是20000标箱以上的集装箱船,现在最大的集装箱船甚至达到了24000标箱。超大型集装箱船在设计和建造上具有以下技术难点:

1、大量使用高强度止裂钢。为了保证在超大载货量情况下的船只稳定性,在20000TEU的建造过程中大量使用高强度止裂钢,这种钢板同时具备高强度、高韧性、高耐腐蚀、抗疲劳、抗层状撕裂等性能和优秀的焊接性能。具有较大厚度的止裂钢集中分布在抗扭箱、舱口围区域,由于止裂钢的特殊性能及应用区域的重要性,船东和船检对止裂钢板的焊接及打磨都提出极高的要求。

2、差异化船只外板装配对定位精度要求高。20000TEU的设计综合考虑船体结构强度和船身自重等因素,最终得到优化的船体结构方案。然而优化的方案中船只各个外板(通俗理解为船只最外层钢板,直接和海浪接触)的理论线、板厚都有所区别。这种每块外板的差异化,可以很好地满足船只设计上的需求,但却无疑增大的建造难度。但由于厚板特别多、板厚差别大等原因,导致外板、内纵壁的厚板种类非常多,甚至相邻分段都不一样,这样在现场建造过程中每个板的定位必须严格按照图纸进行,否则后续总组搭载过程将产生错位,导致船只无法合拢。尤其是涉及到高强度的抗扭箱区域的错位,在后期更是难以修复。为了提高装配精度以减小船只外板的差异化所造成的影响,在船只的建造过程中必须加强精度控制。造船厂因此专门成立了精度控制小组,增加装配过程中的精度测量节点,确保总组搭载质量。

3、特殊的横舱壁结构。横舱壁除了简单的隔舱作用,更重要的是它可以承受横向载荷、保证船体横向强度、起到了对船梁的内部加强作用。船舱内部结构被一个个垂直隔板分成若干个独立的舱室,沿船宽方向设置的分隔船舶舱室的垂直隔板称为横舱壁。在20000TEU的设计中隔舱结构档距相比同类型的集装箱船有所增加,这自然使得在各个分段的制造过程中的整体刚度有所下降,增大了分段船体形变控制的难度。

4、空间狭小的艉部结构。船舶在水中行进时,附近的水流会受到船体运动的影响而产生一种追随船体运动的水流,称为伴流。在某种程度上这种客观存在的伴流是船舶运行的一种阻力,为了尽可能避免伴流对船舶行进过程的影响,20000TEU集装箱船对包含桨、舵在内的艉部进行了结构优化。最终的优化结构中艉部线型收缩较严重、空间狭小,这虽然保证了该船的动力特性,但同时也导致艉轴和其他舾装件布置及安装较为困难。

韩国船厂超大型集装箱船建造领域具有很大的优势。2021年,韩国船厂持有大型集装箱船订单总量占全球比例超过一半。2021年上半年,大宇造船手持15000TEU以上集装箱船订单量居世界前列,共计12艘,占全球总额18.8%。三星重工紧随其后,手持订单11艘,份额占17.2%。现代重工排名第4,手持订单8艘,份额占12.5%,三湖重工排名8,手持订单5艘,份额占7.8%。

我国的沪东中华造船厂和江南造船厂在超大型集装箱领域也有很强的竞争力。2021年沪东中华承接大型集装箱船订单13艘,全年交付了6艘,在建19艘,交付期已排至2025年。

四、难度适中的船型,普通集装箱船、干散货船等。

这类船舶大部分船厂都能造,技术要求可能没之前的高技术船舶那么高,但是有些船厂盈利能力比较强(例如扬子江造船),有些盈利能力就比较弱(例如一些中小船厂),有些甚至常年亏损(例如韩国的造船厂)。业绩分化核心原因有两个:一是效率。二是成本。

首先,来说效率。造船速度体现出的是一个船厂的管理水平,通过对造船速度的比较,至少可以从一个方面看出船厂的管理水准。散货船市场上最常见的82000载重吨散货船,也即卡尔萨姆型散货船。网上搜集了几大船厂公开发布的信息,对船坞/船台周期做了一个大致的比较。虽然说船台/船坞周期并不能完全代表造船速度的快慢,有些厂家可能船台/船坞完整性很高,水下系泊周期很短,总的造船周期未必有船台周期这么大的差距,但是作为一个核心的指标,基本上能够体现各家船厂的造船速度。

从上面的表格可以看到并非民企造船速度一定快,国企在效率上,可能并不逊色。扬子江船业、中船澄西的船台/船坞周期最短都在五十天以内,可以说代表了国内船厂的最快建造速度。黄埔文冲的最短周期在五十天出头,也是很好的水平。

其次,来说成本。一般来说造船企业的成本20%-30%是钢板,40%-50%是设备,20%左右是人工成本,还有一些其他成本。钢板和设备等都是标准化的商品,船厂之间相差不大(个别船厂有长协价的除外)。造船业是人力密集型行业,工人工资对造船企业的竞争力影响比较大。韩国造船企业之所以年年亏损,工人工资对比中国造船企业高很多是重要原因。韩国造船工人平均工资是中国船企的三倍左右。

五、难度最低的船型,例如小型干散货船和渔船。

随便在沙滩上、道路边、河汊旁港口附近支起几根木桩,在没有船检人员监造的情况下动手造船,人们形象地称此类非法船厂叫“沙滩船厂”。由于设备简陋,技术低下,既无人监造,也无人检验,“沙滩船厂”所造渔船大多是质量低劣,隐患重重的“三无”渔船。这类船,建造技术难度最低,几块钢板(大多数都是二手钢板)焊接在一起,船架子就搭好了。当然,这类船的利润也是最低的。@润哥 @今日话题 $中国船舶(SH600150)$ $中国重工(SH601989)$ $亚星锚链(SH601890)$ 

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精彩评论

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翰生hs08-14 01:34

球友们参考纪录片:超级工程第一季第五集超级LNG船

寻鲲化鹏05-24 00:05

T大果然够专业

Triangle198005-23 20:12

的确是的。

少说多看啦05-23 20:02

那个是亏损大户,,,,否则你想想为什么不纳入上市公司吧。

少说多看啦05-23 19:57

民用船舶,把船造出来没那么难,要高效率的造船还是相当的困难的,涉及到的东西太多,,国内真正拿的出手的船厂没几家,,央企设施大多不差,,但管理大多拉夸,还有就是人才总的来说都短缺,因为待遇这些年太差,太多人都不搞这个行业了。再看看几个上市公司财报的毛利率一项指标就知道有多难了。