海洋资料浮标制造技术发展研究

韦 伟

（1.江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院，江苏南京 210007；2.南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏 南京 210094）

0 引言

我国拥有总长1.8 万公里的海岸线，所主张的管辖海域面积达300 万平方公里，蕴含着丰富的海洋资源。其中油气资源沉积盆地约70 万平方公里，海洋渔场280 万平方公里，海水可养殖面积260 万公顷，浅海滩涂可养殖面积242 万公顷。在“十二五”规划中，国家明确提出发展海洋经济，未来海洋经济的发展将被提升到国家战略层面。同时随着全球化进程的加速，也随着我国国际地位的不断提升，从保障国家的安全和海洋灾害的防护监测等角度，都应该把海洋事业摆在十分重要的位置。虽然近几年在海洋科技上的投入有所增强，海洋人才队伍有所扩大，我们参与和处理国际海洋事务的能力有了一定的提高。但是与世界上很多国家相比，我国海工设备的研发和生产还相对滞后。提高海洋设备的自主研制能力，扩大生产规模，成了当务之急。本文将以典型的海洋设备——浮标——为例，提出海洋浮标等产品的生产应以价值工程为基础，实践全寿命维修理论，提高部件的标准化和通用化，并注重海洋工程产品的经济实效，加大专业人才的培养。

1 以价值工程为基础

价值工程（Value Engineering.简称VE）是一种以最低总成本，实现产品必要功能，寻求最佳经济效益的现代管理方法。VE于1947 年产生于美国，创始人是麦尔斯（L.D.Miles）［1］。他认为应该抓住产品最本质的东西——功能，追逐低成本的研究重点应是产品功能的分析。价值=功能/成本。海洋浮标的研制，也应该以价值工程为基础，对其功能进行分析、管理。区分哪些是为反映该产品根本目的而设计的基本功能，哪些是与基本功能并存但是次要的、附带的辅助功能，保留用户要求实现的必要功能，去除可有可无用户没有明确要求的不必要功能（包括过剩功能）。并在此基础上提高功能，同时降低成本；或成本不变，设法提高功能；或功能不变，力求降低成本；或成本稍有增加，而功能大幅提高；或功能稍有降低，而成本大幅下降。

价值工程在美国海军海洋气象自动观测装置VE NOMAD的改建过程中实现了最佳的功能与成本的统一。他们所设计制造的6m VE NOMAD 型浮标在兼具之前10m 和12m NOMAD 船型浮标的性能之外，还进一步优化了结构，而建造总成本更为低廉。例如，通过成本分析了解到，材料费用大约只占浮标全部成本的25%［1］，而运输、维修等方面的费用相当可观。浮标的壳体采用钢质时，其材料费用只比采用铝质略低，而钢质壳体在维修和运输方面的费用却较铝质高很多。综合考虑最终优选铝材，在制造时采用5086 铝合金作为主壳体的制造材料。该浮标在设计制造时注重优化其结构，将原有的8 个舱室减少到4（1 个仪器舱和3 个电池舱）。优化设计使制造时劳动力成本大约减少50%，总造价降低40%［1］。

我国的浮标研制工作虽然刚刚起步，但仍有很多值得积累的经验。FZS2-1 型浮标是由FZF2-1 浮标改进而来。其最大的改进之处就是采用国际海事卫星INM ARSAT-C 通讯取代短波通讯。不仅将实时接受率由原来的70%提高到95%，还大大提高了经济效益。例如，蓄电池由原来的305 块减少到137 块，降低了自重的同时节省了近18 万元，并能用太阳能，将电源造价降低至7 万元；电池寿命也由原来的8 年延长到12 年，减少维修更换的费用；接收设备由原来的独立接收室，缩小为西瓜大小的可移动接收机，既方便使用又节省成本和空间。

这些都是价值工程思想给实际生产带来的显著效益。而要实现成本的有效控制，全寿命维修理论不容忽视。

2 实践全寿命维修理论

全寿命维修理论是指将现代维修科学贯穿于产品全寿命的5 个阶段：论证、设计、制造、使用和淘汰。由维修论证、可靠性和可维修性设计、可维修性检验、维护与修理、淘汰处理等组成［2］。在海洋浮标设计制造过程中，实践全寿命维修理论能有效的提高功能与成本的比值。

例如对于海洋浮标中的漂流浮标而言，是否回收一直是浮标淘汰处理的重点研究内容。在过去，漂流浮标中的表层漂流浮标主要用于大洋，一般不考虑回收。随着全球定位系统（GPS）的建立，实现了精确定位，出现了一批可回收的近海的表层漂流浮标。而是否将其回收则取决于浮标购置费与船时人工费的权衡比较。例如，法国SERPE-IESM 公司的SC25/SC25G型、加拿大Seimac 有限公司的C-AST 型和日本Toyo 通讯设备有限公司的C-2383 型等，都在此列。但是浮标本身的功效与费用比也提高了。那么浮标的淘汰处理问题在论证设计之初也就开始考虑并实现了。

实践全寿命维修理论，必然要注重系统的可靠性。现代技术飞速发展，虽然让产品实现了更丰富的性能，但是复杂的系统也使得产品的可靠性大大降低。因此，在选用高性能部件的同时，应充分考虑系统的整体稳定性。使系统所有部件种类和数量尽量减少，部件之间的相互关系尽量简单［2］。英国MAREX公司在设计DS14 型浮标时选择了9 种来自荷兰、美国、英国等不同国家的传感器，均以可靠性为前提。在选用罗盘时，综合考虑耐用性、可靠性以及不需要更换等因素，摒弃了市场上一些更先进的同类设备，选用了属于早期罗盘种类的磁通门罗盘。

3 提高部件的标准化

部件的标准化能使得零件互换性更强，生产、制造、维修上的成本更低，设计更有依据可循，更好的实现全寿命维修。在汽车工业中，虽然曲轴、连杆等特征性技术性强的部件还没有标准化，但是紧固件、轴承、轴套、传动链、传动带等标准化程度已经相当的成熟了。我国的海洋浮标产业可以借鉴汽车工业和国外海洋浮标产业的经验，对产品共性的部分如数据采集、控制、传感器、电源、线路板、接插件、资料传输设备等实行标准化和通用化设计，以增强浮标部件的互换性，将研究工作缩小到一定范围内，避免不同单位对部件的重复研制和生产。有利于我国海洋浮标技术水平的提升和产品的批量生产，实现使用上的一致性，有效的提高生产效率和降低成本。以英国MAREX 公司的DS 系列浮标为例，从DS10 至DS17 经历了多次易型。若没有标准化和通用化的前提，他们将在设计制造过程中花费更多的时间和人力、物力、财力。另外，部件的标准化和通用化能进一步提高系统的稳定性、设备间的互换性，有利于生产和维修，以及淘汰回收再利用，这正实践了全寿命维修理论。而标准化、通用化的实现也将大大降低材料成本、制造成本、备件成本等，是价值工程的有效体现。

4 充分体现其经济价值

无论是漂流浮标还是锚泊浮标都是海洋观测中十分重要的工具。在很多先进国家，海洋浮标的作用和地位已经等同甚至超越了海洋站、调查船和遥感卫星。它们实现了海洋站在空间上的延伸；完成了调查船在时间上的延续；与遥感卫星互相配合，覆盖全球，监测海洋。它们与卫星、飞机以及海滨观测站等构成现代化海洋环境立体监测系统。应该发挥其灵活机动特性和全天候定点连续测量的优势，为海洋资源开发、环境预报、国防建设和科学研究服务。提供其卓越的经济价值，与市场接轨，实现其产业发展的良性循环。

5 注重专业人才的培养，教学资源的开发

目前海洋工程专业人才还十分短缺。尤其是由高职高专院校培养的工程技术人才。而在专业人才培养过程中，海洋浮标等海洋工程专业教学资料面临全面缺失的窘境。甚至没有一本适合高职高专的教学需求的教材。现有的船舶与海洋工程教材中只有很少部分涉及海洋工程实例，教学针对性不强，无法满足海洋工程人才培养的需要，更缺乏相关的适合教学培训规范的课程标准、教学计划，以及多媒体教学课件和网络资源等等。另外，对海洋工程专业英语教学资源的开发研究非常紧迫。在高职院开设相关专业课程，力求让学生能很好地学习和借鉴发达国家先进的专业技术和生产经验，并将其应用到生产一线，推进我国海洋工业技术和海洋工业产品的快速发展。在教学设计中应合理安排，采用模块化教学，课堂教学和实践操作相结合等教学模式。努力形成“以就业为导向”的课程体系。突出“做中学、做中教”的职业教学特色。

6 结语

人类经济高速发展，资源、能源成为永恒的主题。随着“十二五”规划开启海洋经济的蓝图。我们国家将在财税、金融、政府采购、消化吸收和再创新、创新基地与平台等6 个政策方面上给与新兴的海洋产业以的大力支持。未来我国海洋区域经济发展规模将不断扩大。海洋产业将为我国经济发展提供新的利润增长点。为了更好的让海洋为人们服务，在海洋工业发展过程中应该以价值工程为前提，尽可能的实现成效与成本的最优比。同时将现代维修科学贯穿于从产品论证、设计、制造、使用到淘汰的全寿命过程，并注重系统整体的可靠性。为扩大生产规模，加速现代化生产进程，应该尽可能的提高部件的标准化和通用化。高等院校，尤其是相关的高等职业院校，加大人力财力的投入，培养更多面向世界的专业人才。让海洋工业的产品与市场经济挂钩，多为工业、军事、生活等服务，有效实现其经济价值，达到产业的可持续性的良性循环。

［1］王乃敏.浮标技术的新发展价值工程浮标［J］.海洋技术，1994（3）.

［2］谢荣.船舶检修技术［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］孙仲汉.关于发展我国漂流浮标和锚泊浮标技术的建议［J］.海洋技术，2000（2）.

［4］陈天福.关于我国海洋资料浮标工程若干问题的探索［J］.海洋技术，1998（1）.

［5］孙仲汉译.Marex 公司的波向浮标研究［J］.海洋技术，1987（2）.

［6］孙辰，陈志平，宁春林，等.海洋资料浮标结构关键问题研究［J］.杭州电子科技大学学报，2013（6）.