綠色制造工藝在船舶結構設計中的應用

陳艷君

（南通潤邦海洋工程裝備有限公司，江蘇 南通 226255）

從我國船舶行業的發展來看，船舶工程的數量與規模在不斷地擴大，為了更好的滿足節能減排的要求，需要轉變傳統的設計制造理念，重視資源節約與水源保護，為船舶行業的可持續發展提供可靠保障[1]。在這種情況下，必須要落實環保理念的要求，推動綠色船舶設計工作的開展，從而減少對生態環境產生的破壞，彌補傳統船舶結構設計中存在的不足。因此通過針對綠色制造工藝技術的應用開展深入的探究，可以實現船舶穩定性的提升，增強船舶的設計能力，促進船舶制造性能的改善。

1 綠色船舶概述

1.1 綠色船舶的內涵

綠色船舶指的是在環保與資源理念的基礎上，通過將綠色環保理念融入到船舶的結構設計、生產制造以及后續的使用回收等全過程中，降低船舶工程在生態環境中產生的危害。與此同時，在目前的船舶工程發展中，綠色制造工藝的應用體現在諸多方面，包括綠色環保材料的應用、船體綠色設計以及污染防治工作等，必須要開展系統性的規劃，將綠色制造工藝的作用充分發揮出來，推動船舶制造行業的可持續發展[2]。

1.2 綠色船舶的特點

從綠色船舶的特點來看，主要體現在三方面：首先，技術先進性。在綠色船舶的設計與制造當中，對于技術的要求相對較高，只有發揮出先進技術的優勢才能為綠色船舶的實效性提供保障，借助先進的技術，保證其能夠滿足國家相關制造標準，提升自身的市場競爭力；其次，經濟合理性。在船舶制造業的發展中，必須要保證自身的經濟效益，對綠色船舶的制造成本進行有效控制，結合用戶的實際需求，制定合理的使用價格，實現經濟效益與社會效益的提升[3]；最后，環境協調性。對于綠色船舶的發展來說，必須要滿足綠色環保的理念，體現在節約能源與保護環境等方面，在整個生命周期中融入綠色設計，滿足環境協調性的要求。

2 綠色制造工藝在船舶結構設計中的應用途徑

2.1 優化船舶設計

在推動綠色制造工藝應用中，需要對船體結構進行整合優化，從資源節約的角度出發，對船舶的尺度以及型號進行優化，實現船舶航速的提升，增強船舶的穩定性與載重量，為船舶的安全性提供保障。與此同時，需要對船舶節能設計進行優化，積極地開展新能源的研發工作，將水能、風能與太陽能等新能源的作用發揮出來，豐富船舶推進方式，發揮出現代科技的作用[4]。針對傳統能源資源來說，需要實現燃油利用率的改善，借助各種燃油使用手段，滿足節能環保的要求。除此之外，必須要重視能源循環技術的使用，開展廢氣回收循環，對廢棄物進行分離利用，滿足目前的節能設計需求。

遺傳模型主要建立在數學模型變量屬性的基礎之上，在不斷的演變下形成了一種新的模型，在開展船舶結構優化設計的過程中，主要包括連續變量模型、離散變量模型以及混合變量模型等。針對傳統模型結構優化中所存在的缺陷，專家學者推出了一種新型的算法方式，在融合生物進化知識的基礎之上，滿足船舶結構設計的特征，形成了遺傳算法，為設計方法的優化提供了可靠保障。運用這一優化設計方法，在脫離導數資料的情況下同樣可以將目標函數的作用發揮出來。在實踐以后發現，在一些繁瑣的設計環境下，這種優化設計方法的應用價值明顯，推動了整個工程設計的創新，為船舶結構優化設計工作的開展提供了新的路徑。

在當前科學技術的快速發展下，智能型優化設計方法的應用比較普遍，為船舶結構設計工作的開展提供了可靠保障。在這一方法之下，可以對最基礎的設計方式進行明確以后，結合實際情況開展深入的研究設計工作，采用數學規劃方案的形式，對最佳的設計方案進行總結。在應用智能型優化設計方法的過程中，主要包括專家系統設計法以及神經網絡設計法兩種類型，為輪船結構優化設計工作的開展提供了新的路徑。比如說在整個設計環節中，能夠對輪船的解剖面進行收集，然后將其上傳到專家系統當中，專家能夠借助網絡技術開展在線分析工作，保證專家主管經驗與實際情況的結合，實現結構設計工作的優化。在這一系統的應用下，可以將專業人士的作用發揮出來，為設計結果的優化奠定堅實基礎。

2.2 選用綠色原材料

在傳統船舶設計當中，所選用的涂裝材料會對環境與水源等產生嚴重危害，這就需要在應用綠色制造工藝的過程中，盡量減少傳統涂裝材料的使用，積極地借助先進涂裝技術，盡可能地使用一些綠色環保的涂料，控制其對水源與環境的危害，滿足綠色船舶結構設計的要求。在焊接材料方面，傳統焊接過程中會使用一些助焊藥劑，在高溫焊接的時候會產生揮發的情況，影響作業人員的身體健康，同時也會產生一些環境污染問題[5]。這就要求在焊接材料的選擇中應該做到低毒低煙，借助先進焊接工藝，將焊接材料的作用發揮出來。

2.3 船舶標準與模塊化設計

在船舶工程的零件選擇方面，需要以相應的標準為依據，減少選擇失誤的發生幾率，將標準零件的作用發揮出來，實現各個材料之間的有效銜接，促進船體結構的優化，提升各項資源的使用效率。通過開展模塊化的設計工作，能夠實現工作效率與質量的提升，減少逐件分裝過程中存在的不足，實現人力與資金的合理控制。特別是在模塊化設計中，可以對噪音污染進行有效控制，促進資源的整合優化，滿足節能環保的要求。

3 綠色船舶制造的實施途徑

3.1 重視綠色加工工藝

在開展綠色船舶制造中，需要發揮出綠色加工工藝的作用，積極地利用凈成形加工技術，保證產品設計與加工的形狀與性能保持一致，減少資源浪費與能源消耗。與此同時，需要將干式加工技術的優勢體現出來，在不加入冷卻劑的情況下，解決傳統加工中存在的問題，實現工藝流程的精簡，降低自身的加工成本。在干式加工技術下，可以減少船舶制造工藝流程，實現傳播制造資源的有效控制，減少對生態環境的污染與破壞。

3.2 強化綠色焊接工藝應用

在近些年的發展中，科學技術的發展速度不斷加快，在焊接工藝方面呈現出了節能高效的發展趨勢，高性能焊接能源的應用可以發揮出節能、環保、效果佳的優勢，通過推動信息技術與焊接電源之間的有效結合，能夠提升其數字化與信息化水平。在這一過程中，能夠實現焊接精度的提升，為船舶制造工作的開展提供保障。與此同時，需要發揮出各種高性能焊接設備的作用，盡可能地替換傳統焊接設備，升級自身的制造工藝。在開展船舶制造的過程中，高性能焊接技藝的應用能夠有效地促進焊接效果的提升，在選擇焊接技藝的時候，必須要從自身的實際情況出發，合理地選擇焊接工藝。在高性能焊接技藝的作用下，可以實現焊接效率的提升，對操作流程進行優化，降低能源消耗，提升船舶制造的綠色環保需求。

3.3 注重綠色涂裝工藝應用

在綠色船舶的制造中，需要注重綠色涂裝工藝的應用，對綠色環保涂料進行仔細地甄別，選擇符合自身制造需求的涂料，借助專用環保型涂料，提升制造工藝。通過選擇一些厚膜型的涂料，可以對涂裝的次數進行有效控制，針對底漆的選擇來說，應該使用一些萬能型的涂料對涂裝程序進行簡化，實現涂裝效果的改善。除此之外，必須要重視綠色船舶制造中環保理念的融入，在整個涂裝過程中必須要嚴格地按照綠色環保的要求，對船舶制造開展模塊化分工，并進行動態調整工作，將綠色環保涂裝工藝的作用發揮出來，提升船舶涂裝環保作業效率。

4 結語

在船舶結構設計過程中，通過積極地應用綠色制造工藝，可以降低傳統船舶制造中所產生的環境污染問題，落實生態環保的理念，減少污染物質的排放。在這一過程中，通過應用綠色制造工藝，能夠提升船舶的使用性能與功能，將綠色環保理念融入到船舶結構設計與制造的全過程，發揮出綠色制造工藝的價值，為船舶制造行業的可持續發展奠定堅實基礎。