2023年3月12日,发表于《亚欧时报》的一篇文章指出,中国相关科研团队利用人工智能(AI)以100%的准确率和前所未有的速度完成了一艘军舰的电气布局设计,更称花费24小时就完成了一年的工作。
图片引用自《欧亚时报》
事情还得从发表于学术期刊《计算机集成制造系统》的一篇论文说起,就在2.27日,中国船舰研究设计中心相关团队发表了一篇名为《先验规则和深度学习相融合驱动的舰船电气图纸布局方法》的文章。
图片引用自中国知网
文章针对目前舰船总体设计过程中电气图纸设计瓶颈问题,提出采用人工智能等先进方法,利用先验规则,可实现自动化的电气图纸设计。
论文部分实验结果(图片引用自文章《先验规则和深度学习相融合驱动的舰船电气图纸布局方法》)
文章选择了某型号舰船7张图纸开展相关实验,且从布局可靠性、合理性、速度三个方面进行了分析和验证。以速度为例,在布线实验中,文章所提方法能在10秒内完成99.1%的图纸设计,准确率极高,且是人工布线速度的300倍。
布局布线所需时间分布图(图片引用自文章《先验规则和深度学习相融合驱动的舰船电气图纸布局方法》)
这篇文章对于舰船设计意义非凡,对于一个船舰而言,不论是航母还是潜艇,其电力系统都是最关键的部分之一,包括电源设备、变电设备、配电设备和用电设备等。由于船舰电气系统非常复杂,而且很庞大,所以依靠传统人力设计很耗费时间,而且正确率很难保证。在此前就暴露过很多其他问题,例如人力设计速度缓慢,变更工作量大等,但文章所提方法在一定程度上彻底解决了人工设计的不足。
虽然文章所提方法目前并没有进行实际工程验证,但是未来一旦真正使用,尤其是在军事方面,笔者认为我国舰船制造速度将会进一步提升。
电气系统
此外需要注意的是,除了舰船以外,对于导弹、战斗机、无人机等众多高科技武器装备而言,电气系统设计都是必不可少的一个环节,所以文章所提的方法并不仅仅局限于舰船,笔者认为未来或许有更多应用场景。
《亚欧时报》指出,美国如今已对中国高速生产军舰的能力感到担忧,同时,美国海军部长卡洛斯·德尔·托罗称美国海军造船厂的产量已经无法与中国造船厂相匹敌。
从海军装备来看,美国目前拥有11艘10万吨级别的核动力航母,以“福特号”航母为例,排水量在10万吨左右,甲板上可至少容纳75架战斗机,被称为“超级航母”,造价高达150亿美元,航速30节。
“福特号”航母
而且一直在进行相关性能升级和测试试验,据2020年的一份报告显示,“福特号”航母完成了包括弹射阻力装置、舰载机、武器升降机等多方面测试。以舰载机为例,对包括T-45“苍鹰”教练机、E/A-18G电子战飞机、E-2D预警机、C-2A“灰狗”运输机和F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机在内的多种舰载机进行兼容性测试。
在弹射系统方面,美国在过去的28年时间曾投入32亿美元经费,目前,美国电磁弹射速度为28-103米/秒,最大弹射能量更是高达122兆焦,可以说在大型核动力航母方面,美国无疑拥有成熟的技术体系。
F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机
以目前数据为例,美国是全球拥有航母最多的国家,同时也是拥有核动力航母最多的国家,为何说美国造船能力已不如我国。
现实是,美国造船业面临严重问题,甚至用苟延残喘来形容也毫不为过。如今,美国只有寥寥无几的几家造船企业,例如通用电船公司、巴斯钢铁造船厂、纽波特纽斯造船厂和英格尔斯造船厂,而且严格意义来说,只有这四家。
美国海军曾公布了一组数据,称仅2018年美国造船业就流失了2万多人,这是相当严重的。
纽波特纽斯造船厂
但实际上,美国造船业曾有过高光时刻,在1942-1945年,美国共交付4070艘货船、720艘油船、125艘客船和1556艘战舰,收入更是达120亿美元。在二战结束以后,美国造船业逐步开始走下坡路,这里有一组数据更能说明这个问题,在1960-1985将近30年的时间里,美国造船厂平均每年向本国和国际船东仅交付20艘商业船舶。
笔者想用八个字来概括美国造船业:船厂倒闭、工人流失。
还有一个例子,美国“博伊西”号核潜艇在纽波特钮斯造船厂等了足足五年时间才得到维修,原因很简单,造船厂数量少、除了“博伊西”号核潜艇以外,还有很多舰艇在排队等待维修,如此便形成了恶性循环。
“博伊西”号核潜艇
随之而来的便是造船速度的缓慢,二战期间,美国平均每12天就能建造一艘航母,如今,美国建造一艘航母最快也需要7年时间左右,而再反观我国建造航母的速度,以“山东舰”为例,从2015年正式动工到2017年下水,仅用了两年时间。
而且更为致命的是,美国建造舰艇所需要的很多关键设备都需要从他国购买,例如巴斯钢铁造船厂主要用于建造驱逐舰的浮动船坞、建造福特级航母的大型龙门吊都是从我国采购。所以从这个角度来说,美国不光造船业衰落,高端制造业也在走下坡路。
龙门吊
再来看我国造船业,根据最新公布的数据来看,2022年我国造船总吨位超4000万吨,占据全球总订单量的40%,处于全球第一的位置,而2019年的数据仅为2300万吨,在短短3年的时间里增长73%左右,此外,集装箱的数量更是惊人,世界上每生产100个集装箱,95个来源于中国制造。
有军事专家表示,我国拥有10万吨造船能力的船厂有56个,30万吨造船能力的船厂有30个,这个数量远远高于美国造船厂数量。
集装箱
此前,有美官员表示,中国一个造船厂的产能或比美国所有造船厂的产能总和还要大,笔者认为这句话并不是卖惨,更多是现实的无奈。
这里不得不提我国大连造船厂和江南造船厂,052D型导弹驱逐舰就产自于两家造船厂,052D驱逐舰对我国海军意义重大。意味着我国拥有了除美国以外唯一的以四面阵全向相控阵扫描雷达、先进垂直发射技术为基础专门面向大型航母编队作战的现代化舰载战斗信息决策系统。
052D驱逐舰
以大连造船厂为例,拥有超大型船坞,可专门用于建造航母,两栖攻击舰等大型军舰,至今,大连造船厂已经建造了共计各型战舰800多艘。再有,江南造船厂更是实力非凡,曾创造了很多第一,例如我国第一艘潜艇、第一艘导弹驱逐舰、第一艘护卫舰等,可以说为我国海军的发展做出了众多贡献。
通过上述分析,可以得出一个基本的结论:不论是在造船产能还是造船速度方面,我国都优于美国。
江南造船厂
而且在笔者看来,支撑我国强大造船能力的是完善的科学体系,假设以一艘航母的建造为例,从航母的设计、论证、建造、试验、服役整个过程来说,任何一个环节能力不足都不能建造出性能优异的航母,也从侧面数量我国正在稳扎稳打、一步一个脚印向前发展。
回到文章开头,笔者认为《亚洲时报》的这篇虽然有些些许夸大的成分,但是也是对我国强大创新能力、科研能力、制造能力的一种肯定。而且从事实上来说,我国如今的确拥有强大的综合生产能力,这是美国不能企及的。