基于綠色船舶制造技術(shù)淺談其發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

韓雪明

（嘉善錦盛船舶修造有限公司， 浙江 嘉興 314100）

0 引言

船舶制造業(yè)對(duì)人類的發(fā)展進(jìn)程發(fā)揮著積極的促進(jìn)作用，但同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)了破壞。隨著社會(huì)科技水平不斷提升，人們?cè)絹?lái)越注重環(huán)保意識(shí)，因此在船舶行業(yè)中融入節(jié)能減排思想成為必然發(fā)展趨勢(shì)。在制造業(yè)領(lǐng)域中，船只生產(chǎn)污染問(wèn)題最為突出，且其耗費(fèi)的能量較大，如果將節(jié)約減排思維理念融合到船只制造業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，不僅能減少船只制造業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本費(fèi)用，還能減少能源消耗。由于綠色造船技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于環(huán)境保護(hù)有著非常重要的意義，因此，世界各國(guó)都開(kāi)始積極地研究綠色船舶制造技術(shù)。但海運(yùn)事業(yè)面臨著船舶技術(shù)革新，在這個(gè)新時(shí)代背景下，同樣會(huì)變得日益迫切，人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度日益增加，而作為一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，綠色船舶制造技術(shù)正是符合這一要求的新型技術(shù)。伴隨全球氣候變暖態(tài)勢(shì)的加強(qiáng)以及人們環(huán)保意識(shí)的提升，我國(guó)對(duì)于環(huán)保管理工作越發(fā)注重，將“低碳”概念引入到船舶工業(yè)之中，能為造船行業(yè)帶來(lái)全新的機(jī)遇。在新時(shí)期下，一些相關(guān)的工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)綠色船舶制造技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，使得船舶在制造和設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸得到完善，讓更多綠色技術(shù)在船舶制造業(yè)中得到應(yīng)用，推進(jìn)綠色船舶制造。

1 綠色船舶制造的含義

1.1 綠色船舶制造的界定

所謂綠色船舶建造主要指對(duì)船進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，建造及后期經(jīng)營(yíng)與使用全過(guò)程中，借助現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，以把經(jīng)濟(jì)效益、產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能和需求得以提升為前提，實(shí)現(xiàn)資源和能源雙節(jié)約，最大限度地減少船只生產(chǎn)給環(huán)境造成的負(fù)面影響[1]。從造船方面來(lái)看，綠色制造為綠色造船提供了基礎(chǔ)力量，對(duì)于整個(gè)船舶業(yè)而言，具有決定性的作用與促進(jìn)作用。船舶綠色制造并不只是僅僅需要在船上進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)，更需要于船舶建造全過(guò)程中，盡量把對(duì)環(huán)境的影響降到最低，各種有害物質(zhì)和廢棄物排放量降到最低，并且同時(shí)又要能夠最大限度地提高資源的利用率，繼而達(dá)到全船制造環(huán)境效益[2-3]。由此可見(jiàn)，綠色船舶的概念十分廣泛，涵蓋了船舶工業(yè)發(fā)展過(guò)程之中所涉及到的所有相關(guān)內(nèi)容，包括船體結(jié)構(gòu)以及配套設(shè)施等。

1.2 綠色船舶制造的內(nèi)涵

2 綠色船舶制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及工藝現(xiàn)狀

2.1 綠色船舶制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

為更好地應(yīng)對(duì)越來(lái)越苛刻的環(huán)保要求，以及迎接未來(lái)船舶市場(chǎng)對(duì)船舶的要求，全球主要的船舶研究機(jī)構(gòu)，先進(jìn)的造船企業(yè)和有關(guān)機(jī)構(gòu)正在加強(qiáng)研究與開(kāi)發(fā)，不斷引進(jìn)符合綠色船舶發(fā)展需要的新技術(shù)、新的船型和新的動(dòng)力等。尤其是近年來(lái)出現(xiàn)了一系列全新的環(huán)保型船種——“零污染船舶”，其發(fā)展對(duì)于世界的海運(yùn)貿(mào)易以及全球造船工業(yè)發(fā)展而言，無(wú)疑將帶來(lái)重大和深刻的影響。目前，從綠色船舶的開(kāi)發(fā)方向來(lái)說(shuō)，由最基本的先進(jìn)節(jié)能船型向低污染方向發(fā)展，并研制出了環(huán)境溫度較高的材料和輕質(zhì)材料等，全方位打造未來(lái)的新型綠色船舶。這些創(chuàng)新成果也為船舶工業(yè)發(fā)展注入了強(qiáng)勁活力。船舶歷來(lái)被視為最潔凈的運(yùn)輸方式之一，但是IMO 有一批研究報(bào)道資料表明，2007年，船舶行業(yè)二氧化碳排放量為10.46 億t，它在世界排放總量中約占3.3%，到2020 年估計(jì)將進(jìn)一步增長(zhǎng)[4-5]。在此背景下，航運(yùn)界呼吁減少溫室氣體排放量的呼聲越來(lái)越高。國(guó)際油輪獨(dú)立船東協(xié)會(huì)也發(fā)表了類似的研究成果，報(bào)告還指出由于船舶數(shù)量不斷增多，導(dǎo)致船舶廢氣排放量急劇上升，從而使全球氣候變暖加劇[6]。而這種狀況對(duì)于正在崛起的造船大國(guó)——我國(guó)而言，沖擊與影響會(huì)很多，作為全球最大的造船國(guó)和消費(fèi)國(guó)之一，我國(guó)船舶工業(yè)已經(jīng)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是在低碳經(jīng)濟(jì)背景下，更是面臨前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為此，必須加快推進(jìn)船舶制造業(yè)向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。具體而言，船舶企業(yè)要加快發(fā)展的步伐，多措并舉，從船舶設(shè)計(jì)階段，直至船舶建造、營(yíng)運(yùn)的整個(gè)過(guò)程，一直滲透著綠色思想，通過(guò)新技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展新的綠色船型，提高今后船舶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的砝碼。

2.2 綠色船舶制造技術(shù)的工藝分析

2.2.1 精度造船技術(shù)

在當(dāng)前綠色船舶制造工藝下，精度造船技術(shù)的應(yīng)用能夠在更大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保。精度造船技術(shù)是一種新的船舶設(shè)計(jì)理念，通過(guò)對(duì)船體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)零部件進(jìn)行優(yōu)化處理，能夠有效提升船舶整體質(zhì)量水平。精度造船技術(shù)能夠讓船體建造參數(shù)變得更規(guī)范，采用先進(jìn)技術(shù)與工藝，對(duì)船體各構(gòu)件實(shí)施精度制造，減少返工及后期修正，在某種程度上，能夠減少制作船體材料的浪費(fèi)，從而達(dá)到用綠色環(huán)保的方式開(kāi)發(fā)船舶制作業(yè)的目的。

2.2.2 綠色焊接技術(shù)

船舶制作中起著至關(guān)重要作用的就是焊接，焊接技術(shù)直接影響船舶質(zhì)量。在船舶建造時(shí)采用綠色焊接技術(shù)能夠有效降低對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)還能節(jié)約大量能源，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。將綠色焊接科技應(yīng)用到綠色船舶生產(chǎn)科技當(dāng)中，能夠在很大程度上解決艦船制造商所面臨的各種問(wèn)題。因此，在船舶工業(yè)發(fā)展中要重視對(duì)綠色生態(tài)造船科學(xué)技術(shù)的研究，并積極采用先進(jìn)的焊接技術(shù)來(lái)促進(jìn)綠色造船產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。所謂綠色生態(tài)焊接技術(shù)，就是采用綠色環(huán)保的焊接方法來(lái)對(duì)綠色船舶進(jìn)行焊接生產(chǎn)，從而使綠色船舶領(lǐng)域更節(jié)能、更環(huán)保。通過(guò)采用綠色焊接設(shè)備，能夠有效地降低焊接成本，同時(shí)還能使生產(chǎn)效率得到顯著提升。高效的綠色焊接技術(shù)采用熔化極氣體保護(hù)焊，能夠有效降低焊接時(shí)煙塵排放量，使技術(shù)人員更容易掌握，焊接效率高。

2.2.2.1 節(jié)能型逆變焊機(jī)

采用逆變焊接設(shè)備能夠達(dá)到節(jié)能和節(jié)約原材料的目的，目前已經(jīng)引起了廣大船廠的注意。我國(guó)也是如此，目前國(guó)內(nèi)已有相當(dāng)數(shù)量的焊接企業(yè)使用或正在研究開(kāi)發(fā)新型的弧焊電源，以提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)從七十年代開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行消化吸收和創(chuàng)新研究，使逆變焊機(jī)的產(chǎn)量有了很大提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000 年我國(guó)逆變焊機(jī)占本年度弧焊機(jī)產(chǎn)量的8.4%。因此，大力推廣使用逆變焊機(jī)，是提高我國(guó)造船焊接技術(shù)水平的重要途徑之一。

2.2.2.2 攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊屬于固相焊縫，可用來(lái)進(jìn)行各種金屬板材的全熔深焊。這種方法擁有機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單、成本小、制造有效率高并且操作安全等優(yōu)點(diǎn)。既可焊縫鋁合金和其他低熔點(diǎn)金屬材料，也可焊厚度小于25 mm鋼材。摩擦焊不飛濺，不產(chǎn)生煙霧，不要求加焊絲及防護(hù)氣體，沒(méi)有氣孔、裂縫和其他焊縫缺點(diǎn)，成形后焊縫強(qiáng)度較高，變形較小，是一種性能優(yōu)越的新型、環(huán)保型焊縫工藝方法。從實(shí)際情況來(lái)看，目前我國(guó)船舶制造業(yè)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)較為廣泛。

堂妹坐在沙發(fā)上，看見(jiàn)我只是略帶笑容，我將紅包遞給她，單在心中矛盾，做不出任何禮儀動(dòng)作，她連忙用手推開(kāi)：“我怎么敢收你的禮物呢？姐姐！”我突然愣在那里，于是和她一起坐著品嘗魚(yú)肉。她也說(shuō)不出什么話，不住地打量我。按照家族制度，我向她敬了杯酒，覺(jué)得很不自在。她點(diǎn)了點(diǎn)頭，臉上現(xiàn)出平和的表情，動(dòng)著嘴唇，向大人們匯報(bào)工作情況。她對(duì)我父親的態(tài)度很殷勤，對(duì)我也很恭敬地說(shuō)道：“請(qǐng)吃?！蔽倚⌒囊硪淼爻灾穗?，原本一直彼此冷淡的心在這一刻終于可以驗(yàn)證了，我和堂妹之間確實(shí)筑起了一堵厚厚的墻。

2.2.3 干式加工

加工時(shí)不用任何冷卻液，因此干式加工技術(shù)正日益受到人們的重視并迅速發(fā)展。干式生產(chǎn)的流程簡(jiǎn)潔，這種實(shí)用新型加工技術(shù)在降低成本的同時(shí)還避免了由于冷卻液所引起的一系列麻煩，比如母水的回收和排放。國(guó)內(nèi)外對(duì)這項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)目前還沒(méi)有很深入地廣泛推廣應(yīng)用。目前在國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用干式生產(chǎn)技術(shù)的有美國(guó)、日本、意大利等國(guó)家，實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)有干切削、干研磨、干鏜削等，并做出了一定成果。但是需要注意的是，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用成本相對(duì)較高，在選擇使用時(shí)，需要進(jìn)行綜合考量。

2.2.4 工藝模擬技術(shù)

工藝模擬技術(shù)多應(yīng)用于水火彎板這樣的熱加工工藝中。由于受材料性質(zhì)、設(shè)備條件及試驗(yàn)成本等因素影響，目前在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用還不廣泛。以往一般都要進(jìn)行多次試驗(yàn)，以對(duì)加工工件實(shí)行初步的控制，確保加工質(zhì)量。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，在電子計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建仿真模式能夠大大節(jié)約時(shí)間與成本。運(yùn)用工藝模擬高新技術(shù)，對(duì)其實(shí)行數(shù)值模擬，將物理模擬技術(shù)與專家控制系統(tǒng)結(jié)合，設(shè)定了最優(yōu)化的技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化了工藝技術(shù)方案，對(duì)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題做出預(yù)測(cè)，并采取措施加以預(yù)防，從而對(duì)被加工工件質(zhì)量進(jìn)行有效的控制與保證。

3 綠色船舶制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 增加節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

隨著各界人士對(duì)綠色、節(jié)能、環(huán)保等問(wèn)題的重視程度逐步提高，船舶制造業(yè)必須更注重綠色船舶制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)。船舶制造業(yè)屬于高消耗產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)效率直接影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展速度和質(zhì)量，因此，必須要對(duì)船舶制造技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新，從而達(dá)到促進(jìn)綠色造船事業(yè)不斷向前發(fā)展的目的。開(kāi)發(fā)綠色船舶制造技術(shù)，需增加節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用，例如，船舶制造中更多地采用新型綠色環(huán)保材料等，盡量減少含有害物質(zhì)物料的用量，達(dá)到從根本上減少環(huán)境污染的目的。還必須進(jìn)一步提高船舶制造業(yè)廢棄物再利用率，盡量減少?gòu)U棄物生成，從根本上達(dá)到環(huán)保的目的，這些均為綠色船舶制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供了必要條件。除此之外，這些技術(shù)的應(yīng)用能夠有效降低船舶制造的生產(chǎn)成本，并且起到保護(hù)環(huán)境的重要作用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2 通信信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展

航海行駛對(duì)于通訊要求是十分嚴(yán)格和嚴(yán)苛的，盡管航海時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的收發(fā)資料，但是這種通訊費(fèi)用卻異常高昂，使得航海成本大幅上升。為了解決這一問(wèn)題，人們發(fā)明了各種新的通信方法，其中一種就是使用對(duì)講機(jī)通訊，這種技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)與外界的溝通。隨著科技水平的進(jìn)步與人們生活質(zhì)量的提高，通訊系統(tǒng)也越來(lái)越先進(jìn)，但是仍然有許多問(wèn)題沒(méi)有解決好。這就要求相關(guān)工作人員要不斷地去研究、去開(kāi)發(fā)、去更新，使通信信息技術(shù)得到不斷完善和提高，促進(jìn)船舶技術(shù)的全面發(fā)展，并推動(dòng)我國(guó)水運(yùn)事業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)步。

3.3 采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于人類的生產(chǎn)和生活，在化工技術(shù)及海洋工程領(lǐng)域中具有重要地位。然而在船舶設(shè)計(jì)過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)仍未得到人們的重視與應(yīng)用。船舶是一個(gè)復(fù)雜、龐大、動(dòng)態(tài)的大型系統(tǒng)，其制造工藝十分復(fù)雜，涉及到眾多學(xué)科領(lǐng)域，因此，必須要對(duì)整個(gè)造船工程進(jìn)行全面而科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理。有必要合理應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，最大限度地降低造船業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)綠色造船、節(jié)能減排方面研究較多，而關(guān)于如何利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)來(lái)降低船舶設(shè)計(jì)制造成本以及減少資源浪費(fèi)的研究則很少。如今，世界各國(guó)的人們都在重視環(huán)保，綠色產(chǎn)業(yè)將取代傳統(tǒng)的高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)，中國(guó)造船業(yè)發(fā)展還需借助現(xiàn)代科技，融入綠色產(chǎn)業(yè)鏈，不斷地將綠色船舶產(chǎn)業(yè)進(jìn)行建立健全。目前我國(guó)的綠色造船還存在很多問(wèn)題，例如綠色船舶設(shè)計(jì)與建造過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)分析不夠全面，這也是影響綠色造船水平提高的重要原因之一。而如此創(chuàng)新的綠色船舶產(chǎn)業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)必須是理性的，就要求專業(yè)人員不斷地探索，不斷地研究風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，保證綠色船舶行業(yè)又好又快地進(jìn)步。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨綠色浪潮持續(xù)領(lǐng)跑，綠色制造概念逐漸得到各個(gè)制造行業(yè)的認(rèn)可和運(yùn)用。綠色制造是以環(huán)境可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，以減少污染，節(jié)約資源為手段，使產(chǎn)品或服務(wù)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程和方式?？偟膩?lái)看，綠色制造并不僅僅是指單一的制作模式，更重要的是一種觀念和想法，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)管理的完善，減少材料，能源等耗損，提高資源利用率，從而增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于造船廠來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行船體建造時(shí)采用綠色造船方法可以達(dá)到節(jié)約原材料，減少能源消耗以及保護(hù)環(huán)境目的。因此，進(jìn)行綠色造船需要船廠的工程技術(shù)人員具備“綠色”意識(shí)，必須按照綠色制造技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。