船舶綠色設計的原則與方法

齊京濤

本研究以船舶設計工作的實際和發展趨勢作為研究基礎，提供了船舶設計中綠色設計應該堅持的主要原則，提出了船舶的模塊化設計，計算機輔助船舶綠色設計，虛擬設計和制造在船舶綠色設計的應用等方法，希望為更為準確而全面地實現船舶綠色設計有所幫助。

當今，以計算機、網絡為特征的信息化社會改變了我們的生活方式，也改變了船舶設計師的工作方式，設計的形式和內涵都在發生變化。電腦微型處理器的運用解放了機械化時代對產品形式的束縛，設計師可以更多地在形式上發揮自己的創造性和想象力。發生在設計品內在的變化則是人們對工業化發展進程中一些問題的認真反思和嚴肅認識，工業化造成的環境污染使設計師意識到了保護自然的責任，對人本身的關懷使設計更多地體現出人性化的另一面。而且，數字信息技術的發展為船舶設計帶來了新的設計方法、思維和工具，促進了船舶設計的研究、實施和發展。

1、船舶綠色設計的主要原則

如何在船舶設計體現綠色理念，如何實現船舶綠色設計？應該在船舶設計體現出如下原則和要點，船舶設計才可稱之為船舶綠色設計，也正是如下原則和要點才能體現出船舶綠色設計的主要內容：

1.1 體現綠色的目標取向

船舶設計中必須具有綠色目標取向才能成為船舶綠色設計，在船舶綠色設計過程里應該具有明確的綠色目標，指導船舶功能設計、船舶結構設計，這樣才能夠使船舶設計符合環境特征和具體要求，進而實現船舶綠色設計。

1.2 體現全壽命周期的設計

船舶綠色設計與船舶的復雜性有著直接的關聯，因此必須在船舶綠色設計體現全壽命周期的思想，要有從原材料到裝配、從制造生產到使用、從回收到處置等重要環節全過程的設計理念，要協調和控制船舶設計的關鍵環節，使船舶方案能夠在設計的過程中進行重新調整和全面控制，進而滿足綠色理念和設計的要求。

1.3 要有綠色評價環節

船舶綠色設計方案必須有環境、安全方面的考量，同時也應該通過環境和安全的評價和檢驗，只有在環境和安全兩個方面通過驗證的船舶設計才能被社會認可為船舶綠色設計。要在船舶設計中體現綠色評價的部分，使船舶設計的過程更加完善，在實現船舶綠色設計的同時，達到提升船舶設計市場競爭力和適應力的目標。

1.4 建立船舶設計數字模型

信息化時代的船舶綠色設計需要以數字模型的形式加以呈現，應該在船舶綠色設計工作中通過計算機、專業軟件和數據庫建立起船舶的數字模型，這樣不但方便船舶綠色設計信息的交換，同時也能加快船舶綠色設計的進程和效率，做到對船舶綠色設計結果的準確分析和科學研究，能夠為船舶設計的效率和質量提供保障，進而為船舶綠色設計提供可能和平臺。

2、船舶綠色設計的基本方法

2.1 船舶的模塊化設計

船舶模塊化設計方法應該突出模塊的選擇環節，在船舶設計中將功能作為劃分的前提與設計出發點，確定船舶模塊的經濟成本、外觀結構、產品性能、通用化程度等關鍵參數，進而為船舶功能模塊的劃分提供前提，確定船舶設計過程中分析、綜合和設計的基本單元和關鍵環節。一般來講，船舶設計模塊劃分要強調模塊的基本功能、輔助功能，同時也要重視模塊的特殊功能和適應功能，形成各功能和各系統整合下的獨立化單元和結構，這樣不但可以提升船舶設計的效率，同時也可以為船舶設計提供更多的組合方式和方案設計，并會提供船舶設計的更多變形與可能，極大豐富了船舶設計的內涵與外延，通過模塊功能劃分完善設計的主體部分和關鍵體系。在船舶模塊化設計中還應該突出模塊的接口設計，只有提倡高匹配接口和多功能接口的船舶模塊化設計才有更大的設計空間和整合能力，進而為船舶設計提供節能、降耗的可能。船舶模塊接口設計環節中要把握模塊組合和接口的關鍵，常見的模塊結構方式有：一，直接組合式結構：船舶各系統和各模塊以系統組合的方式進行直接組合，形成具有功能化和系統化的整體；二，集裝組合式結構：船舶各系統和各模塊先構成一定的區域結構或功能木塊，然后進行進一步總裝形成船舶整體的方式；三是，浮動組合式結構：船舶各模塊根據自身要求前進行分裝，最后進行船舶各模塊的機械連接和總裝的方式。在船舶綠色設計中考慮到接口的形態和模塊的體系特點，合理設計船舶模塊的接口，做到對船舶整體建造速度、效率、質量目標的綜合保障。

2.2 計算機輔助船舶綠色設計

船舶設計體現綠色理念不應該機械地將多學科知識粗暴地組合，也不應該簡單地將多領域內容簡單地疊加，而是應該利用計算機、網絡和專業軟件系統，將綠色理念融入到船舶設計過程之中，提升船舶設計的效率，整合多學科知識和多領域內容，真正構成船舶綠色設計的內容、過程和核心。當前，可以發揮CAD、CDP等設計和加工軟件的優勢，將環保意識、綠色理念融入到船舶設計的工作之中，降低船舶設計過程中人力、物力、資源的消耗，有針對性地提升船舶設計的效率和產出比，增加船舶設計各類方案對比和疊加的內容，提升船舶設計的合理性和高效性。在船舶設計中要利用計算機輔助技術，模擬船舶設計工作的過程和要點，通過專家輔助決策系統高效評定船舶設計的水平和質量，找出船舶設計存在的不綠色、不合理和不完整的內容，進而提升船舶設計質量和水平。未來計算機輔助船舶設計將會成為船舶綠色設計工作的主流，當前應該把握船舶設計工作這一發展機遇，加強船舶設計與計算機、軟件和網絡的聯系，構建適于船舶綠色設計的計算機、網絡和軟件體系，為把握船舶設計的發展方向，實現船舶綠色設計夯實基礎。

2.3 虛擬設計和制造在船舶綠色設計的應用

虛擬設計和制造是當前船舶設計行業又一新方向，虛擬設計和制造就是利用計算機和網絡的優勢，以數字技術為基礎，以虛擬軟件為平臺實現的船舶設計與制造的模擬過程和結果，實現對船舶全壽命、全周期、全過程的專業性分析，通過系統化的模型和數據展現出船舶設計的成果和問題，進而為提升船舶設計效率和質量，體現船舶綠色設計提供支撐。當前虛擬設計和制造以CAM、CAE軟件的應用為主，虛擬生產和制造更多地將概念設計、裝配實際、使用具體情況整合在一起，將人體工程學、人機工程學、材料科學、動力學和心理學等內容協調處理，形成對船舶設計更為全面而準確的評價，更進一步地為綠色理念融入船舶設計的細節和基礎提供了平臺和可能。今后，虛擬設計和生產在船舶設計中將會將使用者要求和實際使用環境綜合地考量，使船舶設計更能體現綠色思維和綠色理念，形成船舶設計環節和船舶使用環節的協作與溝通，更能滿足不同需求對船舶設計的要求，在增加和提升船舶設計水平和質量的同時，將船舶綠色設計作為客觀結果和設計精品加以呈現。

結語

綠色理念已經成為21世紀生產、生活的新理念，綠色生產、綠色設計業已成為船舶制造的核心觀念，應該在船舶設計過程中堅定綠色的理念，明確船舶綠色設計的基本原則，不斷將船舶綠色設計推向現代化、綠色化。應該看到船舶綠色設計工作具有復雜性、艱巨性和過程性，體現船舶綠色設計的困難性和多樣性，需要從船舶綠色設計理念的深入入手，探尋船舶綠色設計的新突破和新結合點，找尋船舶設計與綠色理念的新契合點，形成船舶綠色設計體系，為實現船舶綠色設計目標提供保障。