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

陳艷君

摘 要 在當(dāng)前社會發(fā)展中，船舶制造業(yè)的規(guī)模在不斷擴大，但是在具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)中往往會對水環(huán)境產(chǎn)生影響，為了更好地控制船舶行業(yè)發(fā)展中所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，必須要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的傳播結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，積極地應(yīng)用綠色制造工藝。在開展船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造的過程中，需要發(fā)揮出綠色理念的作用，落實環(huán)保工作的要求，構(gòu)建性能高、航速快，具有加強穩(wěn)定性的綠色船舶。因此，必須要針對綠色制造工藝在當(dāng)前船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行研究，從設(shè)計與制造兩方面著手，滿足船舶設(shè)計的功能性與使用要求，推動綠色船舶設(shè)計水平的提升。

關(guān)鍵詞 綠色制造工藝 船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計 綠色船舶

中圖分類號：U662 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0053-02

從我國船舶行業(yè)的發(fā)展來看，船舶工程的數(shù)量與規(guī)模在不斷地擴大，為了更好的滿足節(jié)能減排的要求，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計制造理念，重視資源節(jié)約與水源保護，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，必須要落實環(huán)保理念的要求，推動綠色船舶設(shè)計工作的開展，從而減少對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的破壞，彌補傳統(tǒng)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的不足。因此通過針對綠色制造工藝技術(shù)的應(yīng)用開展深入的探究，可以實現(xiàn)船舶穩(wěn)定性的提升，增強船舶的設(shè)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(nèi)涵

綠色船舶指的是在環(huán)保與資源理念的基礎(chǔ)上，通過將綠色環(huán)保理念融入到船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)制造以及后續(xù)的使用回收等全過程中，降低船舶工程在生態(tài)環(huán)境中產(chǎn)生的危害。與此同時，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)計以及污染防治工作等，必須要開展系統(tǒng)性的規(guī)劃，將綠色制造工藝的作用充分發(fā)揮出來，推動船舶制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

1.2 綠色船舶的特點

從綠色船舶的特點來看，主要體現(xiàn)在三方面：首先，技術(shù)先進性。在綠色船舶的設(shè)計與制造當(dāng)中，對于技術(shù)的要求相對較高，只有發(fā)揮出先進技術(shù)的優(yōu)勢才能為綠色船舶的實效性提供保障，借助先進的技術(shù)，保證其能夠滿足國家相關(guān)制造標準，提升自身的市場競爭力;其次，經(jīng)濟合理性。在船舶制造業(yè)的發(fā)展中，必須要保證自身的經(jīng)濟效益，對綠色船舶的制造成本進行有效控制，結(jié)合用戶的實際需求，制定合理的使用價格，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的提升[3];最后，環(huán)境協(xié)調(diào)性。對于綠色船舶的發(fā)展來說，必須要滿足綠色環(huán)保的理念，體現(xiàn)在節(jié)約能源與保護環(huán)境等方面，在整個生命周期中融入綠色設(shè)計，滿足環(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)計中的應(yīng)用途徑

2.1 優(yōu)化船舶設(shè)計

在推動綠色制造工藝應(yīng)用中，需要對船體結(jié)構(gòu)進行整合優(yōu)化，從資源節(jié)約的角度出發(fā)，對船舶的尺度以及型號進行優(yōu)化，實現(xiàn)船舶航速的提升，增強船舶的穩(wěn)定性與載重量，為船舶的安全性提供保障。與此同時，需要對船舶節(jié)能設(shè)計進行優(yōu)化，積極地開展新能源的研發(fā)工作，將水能、風(fēng)能與太陽能等新能源的作用發(fā)揮出來，豐富船舶推進方式，發(fā)揮出現(xiàn)代科技的作用[4]。針對傳統(tǒng)能源資源來說，需要實現(xiàn)燃油利用率的改善，借助各種燃油使用手段，滿足節(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，開展廢氣回收循環(huán)，對廢棄物進行分離利用，滿足目前的節(jié)能設(shè)計需求。

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，在開展船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，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。針對傳統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化中所存在的缺陷，專家學(xué)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(chǔ)之上，滿足船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計的特征，形成了遺傳算法，為設(shè)計方法的優(yōu)化提供了可靠保障。運用這一優(yōu)化設(shè)計方法，在脫離導(dǎo)數(shù)資料的情況下同樣可以將目標函數(shù)的作用發(fā)揮出來。在實踐以后發(fā)現(xiàn)，在一些繁瑣的設(shè)計環(huán)境下，這種優(yōu)化設(shè)計方法的應(yīng)用價值明顯，推動了整個工程設(shè)計的創(chuàng)新，為船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作的開展提供了新的路徑。

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)計方法的應(yīng)用比較普遍，為船舶結(jié)構(gòu)設(shè)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(chǔ)的設(shè)計方式進行明確以后，結(jié)合實際情況開展深入的研究設(shè)計工作，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方案的形式，對最佳的設(shè)計方案進行總結(jié)。在應(yīng)用智能型優(yōu)化設(shè)計方法的過程中，主要包括專家系統(tǒng)設(shè)計法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計法兩種類型，為輪船結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作的開展提供了新的路徑。比如說在整個設(shè)計環(huán)節(jié)中，能夠?qū)喆慕馄拭孢M行收集，然后將其上傳到專家系統(tǒng)當(dāng)中，專家能夠借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展在線分析工作，保證專家主管經(jīng)驗與實際情況的結(jié)合，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的優(yōu)化。在這一系統(tǒng)的應(yīng)用下，可以將專業(yè)人士的作用發(fā)揮出來，為設(shè)計結(jié)果的優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。

2.2 選用綠色原材料

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

2.3 船舶標準與模塊化設(shè)計

在船舶工程的零件選擇方面，需要以相應(yīng)的標準為依據(jù)，減少選擇失誤的發(fā)生幾率，將標準零件的作用發(fā)揮出來，實現(xiàn)各個材料之間的有效銜接，促進船體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提升各項資源的使用效率。通過開展模塊化的設(shè)計工作，能夠?qū)崿F(xiàn)工作效率與質(zhì)量的提升，減少逐件分裝過程中存在的不足，實現(xiàn)人力與資金的合理控制。特別是在模塊化設(shè)計中，可以對噪音污染進行有效控制，促進資源的整合優(yōu)化，滿足節(jié)能環(huán)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(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(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)出來，在不加入冷卻劑的情況下，解決傳統(tǒng)加工中存在的問題，實現(xiàn)工藝流程的精簡，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，實現(xiàn)傳播制造資源的有效控制，減少對生態(tài)環(huán)境的污染與破壞。

3.2 強化綠色焊接工藝應(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，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，通過推動信息技術(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。在這一過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)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(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(yīng)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(fā)，合理地選擇焊接工藝。在高性能焊接技藝的作用下，可以實現(xiàn)焊接效率的提升，對操作流程進行優(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，對綠色環(huán)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(huán)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(shù)進行有效控制，針對底漆的選擇來說，應(yīng)該使用一些萬能型的涂料對涂裝程序進行簡化，實現(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，在整個涂裝過程中必須要嚴格地按照綠色環(huán)保的要求，對船舶制造開展模塊化分工，并進行動態(tài)調(diào)整工作，將綠色環(huán)保涂裝工藝的作用發(fā)揮出來，提升船舶涂裝環(huán)保作業(yè)效率。

4 結(jié)語

在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過積極地應(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)境污染問題，落實生態(tài)環(huán)保的理念，減少污染物質(zhì)的排放。在這一過程中，通過應(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)計與制造的全過程，發(fā)揮出綠色制造工藝的價值，為船舶制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 王樂，呂忠杰.淺析綠色制造技術(shù)在船舶結(jié)構(gòu)中的運用[J].船舶物資與市場，2020，177（11）：47-48.

[2] 郭世俊.綠色制造工藝技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（07）：128-129.

[3] 任晉宇.ICAI在船體強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)上的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（23）：201.

[4] 李文瑞.船舶綠色制造技術(shù)的運用分析——評《綠色船舶技術(shù)》[J].環(huán)境工程，2020，267（09）：274.

[5] 俞祥彪.船體結(jié)構(gòu)設(shè)計中生產(chǎn)工藝性問題及應(yīng)對措施[J].船舶物資與市場，2020，175（09）：61-62.