綠色制造工藝在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳艷君

（南通潤(rùn)邦海洋工程裝備有限公司，江蘇 南通 226255）

從我國(guó)船舶行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，船舶工程的數(shù)量與規(guī)模在不斷地?cái)U(kuò)大，為了更好的滿(mǎn)足節(jié)能減排的要求，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造理念，重視資源節(jié)約與水源保護(hù)，為船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠保障[1]。在這種情況下，必須要落實(shí)環(huán)保理念的要求，推動(dòng)綠色船舶設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，從而減少對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的破壞，彌補(bǔ)傳統(tǒng)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足。因此通過(guò)針對(duì)綠色制造工藝技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)展深入的探究，可以實(shí)現(xiàn)船舶穩(wěn)定性的提升，增強(qiáng)船舶的設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)船舶制造性能的改善。

1 綠色船舶概述

1.1 綠色船舶的內(nèi)涵

綠色船舶指的是在環(huán)保與資源理念的基礎(chǔ)上，通過(guò)將綠色環(huán)保理念融入到船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造以及后續(xù)的使用回收等全過(guò)程中，降低船舶工程在生態(tài)環(huán)境中產(chǎn)生的危害。與此同時(shí)，在目前的船舶工程發(fā)展中，綠色制造工藝的應(yīng)用體現(xiàn)在諸多方面，包括綠色環(huán)保材料的應(yīng)用、船體綠色設(shè)計(jì)以及污染防治工作等，必須要開(kāi)展系統(tǒng)性的規(guī)劃，將綠色制造工藝的作用充分發(fā)揮出來(lái)，推動(dòng)船舶制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

1.2 綠色船舶的特點(diǎn)

從綠色船舶的特點(diǎn)來(lái)看，主要體現(xiàn)在三方面：首先，技術(shù)先進(jìn)性。在綠色船舶的設(shè)計(jì)與制造當(dāng)中，對(duì)于技術(shù)的要求相對(duì)較高，只有發(fā)揮出先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)才能為綠色船舶的實(shí)效性提供保障，借助先進(jìn)的技術(shù)，保證其能夠滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)，提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；其次，經(jīng)濟(jì)合理性。在船舶制造業(yè)的發(fā)展中，必須要保證自身的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)綠色船舶的制造成本進(jìn)行有效控制，結(jié)合用戶(hù)的實(shí)際需求，制定合理的使用價(jià)格，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升[3]；最后，環(huán)境協(xié)調(diào)性。對(duì)于綠色船舶的發(fā)展來(lái)說(shuō)，必須要滿(mǎn)足綠色環(huán)保的理念，體現(xiàn)在節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境等方面，在整個(gè)生命周期中融入綠色設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足環(huán)境協(xié)調(diào)性的要求。

2 綠色制造工藝在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用途徑

2.1 優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)

在推動(dòng)綠色制造工藝應(yīng)用中，需要對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合優(yōu)化，從資源節(jié)約的角度出發(fā)，對(duì)船舶的尺度以及型號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)船舶航速的提升，增強(qiáng)船舶的穩(wěn)定性與載重量，為船舶的安全性提供保障。與此同時(shí)，需要對(duì)船舶節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，積極地開(kāi)展新能源的研發(fā)工作，將水能、風(fēng)能與太陽(yáng)能等新能源的作用發(fā)揮出來(lái)，豐富船舶推進(jìn)方式，發(fā)揮出現(xiàn)代科技的作用[4]。針對(duì)傳統(tǒng)能源資源來(lái)說(shuō)，需要實(shí)現(xiàn)燃油利用率的改善，借助各種燃油使用手段，滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的要求。除此之外，必須要重視能源循環(huán)技術(shù)的使用，開(kāi)展廢氣回收循環(huán)，對(duì)廢棄物進(jìn)行分離利用，滿(mǎn)足目前的節(jié)能設(shè)計(jì)需求。

遺傳模型主要建立在數(shù)學(xué)模型變量屬性的基礎(chǔ)之上，在不斷的演變下形成了一種新的模型，在開(kāi)展船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要包括連續(xù)變量模型、離散變量模型以及混合變量模型等。針對(duì)傳統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化中所存在的缺陷，專(zhuān)家學(xué)者推出了一種新型的算法方式，在融合生物進(jìn)化知識(shí)的基礎(chǔ)之上，滿(mǎn)足船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征，形成了遺傳算法，為設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化提供了可靠保障。運(yùn)用這一優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在脫離導(dǎo)數(shù)資料的情況下同樣可以將目標(biāo)函數(shù)的作用發(fā)揮出來(lái)。在實(shí)踐以后發(fā)現(xiàn)，在一些繁瑣的設(shè)計(jì)環(huán)境下，這種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用價(jià)值明顯，推動(dòng)了整個(gè)工程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，為船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展提供了新的路徑。

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，智能型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用比較普遍，為船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展提供了可靠保障。在這一方法之下，可以對(duì)最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行明確以后，結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)展深入的研究設(shè)計(jì)工作，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方案的形式，對(duì)最佳的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行總結(jié)。在應(yīng)用智能型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的過(guò)程中，主要包括專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)法兩種類(lèi)型，為輪船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展提供了新的路徑。比如說(shuō)在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，能夠?qū)喆慕馄拭孢M(jìn)行收集，然后將其上傳到專(zhuān)家系統(tǒng)當(dāng)中，專(zhuān)家能夠借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)展在線分析工作，保證專(zhuān)家主管經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際情況的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化。在這一系統(tǒng)的應(yīng)用下，可以將專(zhuān)業(yè)人士的作用發(fā)揮出來(lái)，為設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 選用綠色原材料

在傳統(tǒng)船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中，所選用的涂裝材料會(huì)對(duì)環(huán)境與水源等產(chǎn)生嚴(yán)重危害，這就需要在應(yīng)用綠色制造工藝的過(guò)程中，盡量減少傳統(tǒng)涂裝材料的使用，積極地借助先進(jìn)涂裝技術(shù)，盡可能地使用一些綠色環(huán)保的涂料，控制其對(duì)水源與環(huán)境的危害，滿(mǎn)足綠色船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。在焊接材料方面，傳統(tǒng)焊接過(guò)程中會(huì)使用一些助焊藥劑，在高溫焊接的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)的情況，影響作業(yè)人員的身體健康，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些環(huán)境污染問(wèn)題[5]。這就要求在焊接材料的選擇中應(yīng)該做到低毒低煙，借助先進(jìn)焊接工藝，將焊接材料的作用發(fā)揮出來(lái)。

2.3 船舶標(biāo)準(zhǔn)與模塊化設(shè)計(jì)

在船舶工程的零件選擇方面，需要以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，減少選擇失誤的發(fā)生幾率，將標(biāo)準(zhǔn)零件的作用發(fā)揮出來(lái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)材料之間的有效銜接，促進(jìn)船體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提升各項(xiàng)資源的使用效率。通過(guò)開(kāi)展模塊化的設(shè)計(jì)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)工作效率與質(zhì)量的提升，減少逐件分裝過(guò)程中存在的不足，實(shí)現(xiàn)人力與資金的合理控制。特別是在模塊化設(shè)計(jì)中，可以對(duì)噪音污染進(jìn)行有效控制，促進(jìn)資源的整合優(yōu)化，滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保的要求。

3 綠色船舶制造的實(shí)施途徑

3.1 重視綠色加工工藝

在開(kāi)展綠色船舶制造中，需要發(fā)揮出綠色加工工藝的作用，積極地利用凈成形加工技術(shù)，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工的形狀與性能保持一致，減少資源浪費(fèi)與能源消耗。與此同時(shí)，需要將干式加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)，在不加入冷卻劑的情況下，解決傳統(tǒng)加工中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工藝流程的精簡(jiǎn)，降低自身的加工成本。在干式加工技術(shù)下，可以減少船舶制造工藝流程，實(shí)現(xiàn)傳播制造資源的有效控制，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染與破壞。

3.2 強(qiáng)化綠色焊接工藝應(yīng)用

在近些年的發(fā)展中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，在焊接工藝方面呈現(xiàn)出了節(jié)能高效的發(fā)展趨勢(shì)，高性能焊接能源的應(yīng)用可以發(fā)揮出節(jié)能、環(huán)保、效果佳的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)推動(dòng)信息技術(shù)與焊接電源之間的有效結(jié)合，能夠提升其數(shù)字化與信息化水平。在這一過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)焊接精度的提升，為船舶制造工作的開(kāi)展提供保障。與此同時(shí)，需要發(fā)揮出各種高性能焊接設(shè)備的作用，盡可能地替換傳統(tǒng)焊接設(shè)備，升級(jí)自身的制造工藝。在開(kāi)展船舶制造的過(guò)程中，高性能焊接技藝的應(yīng)用能夠有效地促進(jìn)焊接效果的提升，在選擇焊接技藝的時(shí)候，必須要從自身的實(shí)際情況出發(fā)，合理地選擇焊接工藝。在高性能焊接技藝的作用下，可以實(shí)現(xiàn)焊接效率的提升，對(duì)操作流程進(jìn)行優(yōu)化，降低能源消耗，提升船舶制造的綠色環(huán)保需求。

3.3 注重綠色涂裝工藝應(yīng)用

在綠色船舶的制造中，需要注重綠色涂裝工藝的應(yīng)用，對(duì)綠色環(huán)保涂料進(jìn)行仔細(xì)地甄別，選擇符合自身制造需求的涂料，借助專(zhuān)用環(huán)保型涂料，提升制造工藝。通過(guò)選擇一些厚膜型的涂料，可以對(duì)涂裝的次數(shù)進(jìn)行有效控制，針對(duì)底漆的選擇來(lái)說(shuō)，應(yīng)該使用一些萬(wàn)能型的涂料對(duì)涂裝程序進(jìn)行簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)涂裝效果的改善。除此之外，必須要重視綠色船舶制造中環(huán)保理念的融入，在整個(gè)涂裝過(guò)程中必須要嚴(yán)格地按照綠色環(huán)保的要求，對(duì)船舶制造開(kāi)展模塊化分工，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整工作，將綠色環(huán)保涂裝工藝的作用發(fā)揮出來(lái)，提升船舶涂裝環(huán)保作業(yè)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)積極地應(yīng)用綠色制造工藝，可以降低傳統(tǒng)船舶制造中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，落實(shí)生態(tài)環(huán)保的理念，減少污染物質(zhì)的排放。在這一過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用綠色制造工藝，能夠提升船舶的使用性能與功能，將綠色環(huán)保理念融入到船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造的全過(guò)程，發(fā)揮出綠色制造工藝的價(jià)值，為船舶制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。