船舶總體性能優(yōu)化設計研究綜述

胡琛++張玙姣

【摘要】：船舶總體性能設計是指依據(jù)研制任務書，通過分析、論證、計算、試驗和繪圖等工作，提供一系列技術資料，滿足研究單位的設計要求，確保造船廠能建造出性能優(yōu)良的船舶。文章對船舶總體性能優(yōu)化設計的國內(nèi)外研究進展進行了介紹，分析了船舶總體性能優(yōu)化設計的主要特點，總結了船舶總體性能優(yōu)化設計用到的主要方法，最后提出了船舶總體性能優(yōu)化設計時所要研究的關鍵問題，對進行船舶總體性能優(yōu)化設計有一定的指導意義。

關鍵詞：船舶；總體性能設計；優(yōu)化設計

1船舶總體性能優(yōu)化設計主要特點

1.1矛盾錯綜復雜

由于船舶自身的內(nèi)在矛盾錯綜復雜，使得船舶總體性能的優(yōu)化設計更加復雜。如在排水量不變的前提下，船舶負重量與船舶航速之間的矛盾，船舶耐波性與初穩(wěn)性之間的矛盾，船舶航向穩(wěn)定性與操縱靈活之間的矛盾等。在船舶總體性能的優(yōu)化設計中，要妥善處理這些錯綜復雜的矛盾，不能簡單地采用折中的辦法來解決，應遵循如下原則：局部服從總體；次要矛盾服從主要矛盾；總耗能服從經(jīng)濟效益，并以最小的代價獲取利益。

1.2問題具有多解性

一艘設計成功的船舶，其總體性能方案應能最大限度地滿足研制任務書中各項戰(zhàn)術和技術性能指標的要求。為此，對同一個設計目標來說，往往設計出的多種方案都能滿足同一設計目標要求，因此需要對多個方案進行分析評估，決策部門可根據(jù)任務需要和實際情況，從待選的設計方案中選取出“最優(yōu)方案”。

2船舶設計項目管理組織結構

我們設計院分為總體、船體、輪機、電氣、舾裝、涂裝、項目管理和設計保障等專業(yè)室。設計院往往會同承擔多個項目的設計任務，而船舶設計項目需要各專業(yè)部門工程師的緊密合作，這需要各個項目能夠分享各專業(yè)部門的工程師。同時，船舶設計項目的技術性質也決定了項目管理的必要性，所以需要將船舶設計項目的管理與技術合并為一個整體，成立項目管理組織。根據(jù)船舶設計的工作流程和特點，我們設計院的項目外在組織結構采用矩陣型組織結構，項目內(nèi)部組織結構采用同形團隊結構。也就是矩陣式組織結構支撐下的項目經(jīng)理負責制，由項目經(jīng)理負責對項目人員和技術的管理，項目組人員由各專業(yè)室人員組成，根據(jù)項目的設計進度隨時調(diào)整人員的構成，項目經(jīng)理由院領導直接管理。

3船舶總體性能優(yōu)化設計主要方法

3.1設備廠家資料和設計圖紙的核對

設備廠家資料和設計圖紙的核對問題主要包括斷電器選擇、設備和圖紙設計問題、電纜和用電設備的選擇問題。首先，斷路器的選擇問題是船舶電氣設計中的常見問題。一個選擇正確的斷路器對船舶設備和供電的連續(xù)性都會產(chǎn)生積極作用。在設計的過程中一定要根據(jù)船舶用電設備的數(shù)量、功率等問題，對斷路器的容量進行核對，并最終選擇合適的斷路器。實踐證明斷路器選擇的科學合理性可以有效減少造船成本。其次，電氣設備和圖紙設計的布置問題。電氣設備在設計的過程中一定要考慮操作便利、維護及使用便利等問題。在圖紙設計的過程中，圖紙上的圖形符號一定要經(jīng)過嚴格審核，設備的代號、位置、名稱等一定要選擇正確，圖紙上的內(nèi)容一定要清晰、以免造成統(tǒng)計失誤。再次，用電設備的審核需符合要求。船舶電氣專業(yè)并不是一個單一的專業(yè)，它與其他專業(yè)之間有密不可分的關系。一定要考慮用電設備電功率配備、發(fā)電機的容量等問題，防止用電設備缺乏電源饋電開關造成船舶使用過程中的安全隱患。最后，電纜的選擇問題。船舶電纜的選擇一定要與全船的防火區(qū)域為依據(jù)進行劃分。照明系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、報警系統(tǒng)電纜的選擇都是不同的。因此，在電纜選擇的過程中要進行清晰劃分。在電纜選擇時根據(jù)用途不同選擇規(guī)格、截面積、耐火程度不同的電纜，從而避免電纜選擇不恰當造成的電纜老化速度加劇，壽命縮短及施工難度加大等問題，從而增加電纜使用效率和壽命。

3.2詳細設計質量管控

詳細設計質量管控主要內(nèi)容是技術規(guī)格書的消化、設備資料的消化和送退審圖紙的管控。項目經(jīng)理需要組織項目組成員消化技術規(guī)格書和設備資料的技術要點，發(fā)現(xiàn)技術問題，及時向船東澄清并形成紀要。技術要點體現(xiàn)在送審圖紙里，并及時跟進船級社和船東的圖紙退審情況，滿足生產(chǎn)設計的圖紙需求。這個過程中可以由各專業(yè)自行消化技術規(guī)格書和設備資料的技術要求，涉及到跨專業(yè)內(nèi)容的，由項目經(jīng)理牽頭協(xié)調(diào)各專業(yè)處理。

3.3信息數(shù)字化技術的應用

數(shù)字信息技術是實現(xiàn)船舶電氣系統(tǒng)智能化的關鍵技術。其主要作用是解決船舶電氣智能設計系統(tǒng)在設計中面臨的數(shù)字化信息問題，其方法是把設計中的相關條件和相關準則用數(shù)字去描述，但是這種描述必須建立在相關準則和定義的基礎之上。然后將這些數(shù)字化信息在船舶電氣化設計中加以利用，建立起船舶設計的數(shù)字化模型。信息數(shù)字化主要是將船舶設計中的限制條件和計算機無法識別的信息按照相關的規(guī)則和定義進行數(shù)字化翻譯，將其翻譯成計算機可以識別的語言，從而滿足船舶電氣設計的信息化、數(shù)字化。

3.4知識管理模塊和輔助模塊原型實現(xiàn)

知識管理模塊其實就是知識學習模塊，如果要實現(xiàn)此模塊的知識學習可以有錄入學習和資料學習兩種方法。知識管理模塊可以通過程序分析的方式對程序展開自動研究學習，學習有關格式規(guī)則，既可以開闊眼界，又可以修正知識。輔助模塊主要是利用數(shù)據(jù)交換和電氣符號進行相關的圖紙和圖框的編輯。在于數(shù)據(jù)交換板塊，輔助性模塊可以將數(shù)據(jù)嵌入相關的數(shù)據(jù)庫中，最終這些數(shù)據(jù)會以表格的形式出現(xiàn)，并將表格保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。參照相關的GB和CB建立起符號庫。輔助性模塊可以根據(jù)設計者的需求進行自選備用。

結語

隨著國內(nèi)外造船行業(yè)競爭日益激烈，造船界不斷尋找生產(chǎn)效率高的船舶設計方法，本文主要對船舶總體性能優(yōu)化設計方法的相關研究進行了梳理總結，通過對該方法國內(nèi)外研究進展的介紹，并從船舶總體性能優(yōu)化設計的主要特點和主要方法兩個方面的分析著手，提出了應用該方法需要研究的關鍵問題，對進行船舶總體性能優(yōu)化設計有一定的指導意義。

【參考文獻】：

[1]李赟.船舶電氣智能設計系統(tǒng)關鍵技術研究及原型實現(xiàn)[J].中國水運（下半月），2015（12）.

[2]季佳，劉春秀.基于船舶電氣設計的常見問題分析[J].山東工業(yè)技術，2016（03）.endprint