绿色制造工艺在船舶结构设计中的应用

陈艳君

（南通润邦海洋工程装备有限公司，江苏 南通 226255）

从我国船舶行业的发展来看，船舶工程的数量与规模在不断地扩大，为了更好的满足节能减排的要求，需要转变传统的设计制造理念，重视资源节约与水源保护，为船舶行业的可持续发展提供可靠保障[1]。在这种情况下，必须要落实环保理念的要求，推动绿色船舶设计工作的开展，从而减少对生态环境产生的破坏，弥补传统船舶结构设计中存在的不足。因此通过针对绿色制造工艺技术的应用开展深入的探究，可以实现船舶稳定性的提升，增强船舶的设计能力，促进船舶制造性能的改善。

1 绿色船舶概述

1.1 绿色船舶的内涵

绿色船舶指的是在环保与资源理念的基础上，通过将绿色环保理念融入到船舶的结构设计、生产制造以及后续的使用回收等全过程中，降低船舶工程在生态环境中产生的危害。与此同时，在目前的船舶工程发展中，绿色制造工艺的应用体现在诸多方面，包括绿色环保材料的应用、船体绿色设计以及污染防治工作等，必须要开展系统性的规划，将绿色制造工艺的作用充分发挥出来，推动船舶制造行业的可持续发展[2]。

1.2 绿色船舶的特点

从绿色船舶的特点来看，主要体现在三方面：首先，技术先进性。在绿色船舶的设计与制造当中，对于技术的要求相对较高，只有发挥出先进技术的优势才能为绿色船舶的实效性提供保障，借助先进的技术，保证其能够满足国家相关制造标准，提升自身的市场竞争力；其次，经济合理性。在船舶制造业的发展中，必须要保证自身的经济效益，对绿色船舶的制造成本进行有效控制，结合用户的实际需求，制定合理的使用价格，实现经济效益与社会效益的提升[3]；最后，环境协调性。对于绿色船舶的发展来说，必须要满足绿色环保的理念，体现在节约能源与保护环境等方面，在整个生命周期中融入绿色设计，满足环境协调性的要求。

2 绿色制造工艺在船舶结构设计中的应用途径

2.1 优化船舶设计

在推动绿色制造工艺应用中，需要对船体结构进行整合优化，从资源节约的角度出发，对船舶的尺度以及型号进行优化，实现船舶航速的提升，增强船舶的稳定性与载重量，为船舶的安全性提供保障。与此同时，需要对船舶节能设计进行优化，积极地开展新能源的研发工作，将水能、风能与太阳能等新能源的作用发挥出来，丰富船舶推进方式，发挥出现代科技的作用[4]。针对传统能源资源来说，需要实现燃油利用率的改善，借助各种燃油使用手段，满足节能环保的要求。除此之外，必须要重视能源循环技术的使用，开展废气回收循环，对废弃物进行分离利用，满足目前的节能设计需求。

遗传模型主要建立在数学模型变量属性的基础之上，在不断的演变下形成了一种新的模型，在开展船舶结构优化设计的过程中，主要包括连续变量模型、离散变量模型以及混合变量模型等。针对传统模型结构优化中所存在的缺陷，专家学者推出了一种新型的算法方式，在融合生物进化知识的基础之上，满足船舶结构设计的特征，形成了遗传算法，为设计方法的优化提供了可靠保障。运用这一优化设计方法，在脱离导数资料的情况下同样可以将目标函数的作用发挥出来。在实践以后发现，在一些繁琐的设计环境下，这种优化设计方法的应用价值明显，推动了整个工程设计的创新，为船舶结构优化设计工作的开展提供了新的路径。

在当前科学技术的快速发展下，智能型优化设计方法的应用比较普遍，为船舶结构设计工作的开展提供了可靠保障。在这一方法之下，可以对最基础的设计方式进行明确以后，结合实际情况开展深入的研究设计工作，采用数学规划方案的形式，对最佳的设计方案进行总结。在应用智能型优化设计方法的过程中，主要包括专家系统设计法以及神经网络设计法两种类型，为轮船结构优化设计工作的开展提供了新的路径。比如说在整个设计环节中，能够对轮船的解剖面进行收集，然后将其上传到专家系统当中，专家能够借助网络技术开展在线分析工作，保证专家主管经验与实际情况的结合，实现结构设计工作的优化。在这一系统的应用下，可以将专业人士的作用发挥出来，为设计结果的优化奠定坚实基础。

2.2 选用绿色原材料

在传统船舶设计当中，所选用的涂装材料会对环境与水源等产生严重危害，这就需要在应用绿色制造工艺的过程中，尽量减少传统涂装材料的使用，积极地借助先进涂装技术，尽可能地使用一些绿色环保的涂料，控制其对水源与环境的危害，满足绿色船舶结构设计的要求。在焊接材料方面，传统焊接过程中会使用一些助焊药剂，在高温焊接的时候会产生挥发的情况，影响作业人员的身体健康，同时也会产生一些环境污染问题[5]。这就要求在焊接材料的选择中应该做到低毒低烟，借助先进焊接工艺，将焊接材料的作用发挥出来。

2.3 船舶标准与模块化设计

在船舶工程的零件选择方面，需要以相应的标准为依据，减少选择失误的发生几率，将标准零件的作用发挥出来，实现各个材料之间的有效衔接，促进船体结构的优化，提升各项资源的使用效率。通过开展模块化的设计工作，能够实现工作效率与质量的提升，减少逐件分装过程中存在的不足，实现人力与资金的合理控制。特别是在模块化设计中，可以对噪音污染进行有效控制，促进资源的整合优化，满足节能环保的要求。

3 绿色船舶制造的实施途径

3.1 重视绿色加工工艺

在开展绿色船舶制造中，需要发挥出绿色加工工艺的作用，积极地利用净成形加工技术，保证产品设计与加工的形状与性能保持一致，减少资源浪费与能源消耗。与此同时，需要将干式加工技术的优势体现出来，在不加入冷却剂的情况下，解决传统加工中存在的问题，实现工艺流程的精简，降低自身的加工成本。在干式加工技术下，可以减少船舶制造工艺流程，实现传播制造资源的有效控制，减少对生态环境的污染与破坏。

3.2 强化绿色焊接工艺应用

在近些年的发展中，科学技术的发展速度不断加快，在焊接工艺方面呈现出了节能高效的发展趋势，高性能焊接能源的应用可以发挥出节能、环保、效果佳的优势，通过推动信息技术与焊接电源之间的有效结合，能够提升其数字化与信息化水平。在这一过程中，能够实现焊接精度的提升，为船舶制造工作的开展提供保障。与此同时，需要发挥出各种高性能焊接设备的作用，尽可能地替换传统焊接设备，升级自身的制造工艺。在开展船舶制造的过程中，高性能焊接技艺的应用能够有效地促进焊接效果的提升，在选择焊接技艺的时候，必须要从自身的实际情况出发，合理地选择焊接工艺。在高性能焊接技艺的作用下，可以实现焊接效率的提升，对操作流程进行优化，降低能源消耗，提升船舶制造的绿色环保需求。

3.3 注重绿色涂装工艺应用

在绿色船舶的制造中，需要注重绿色涂装工艺的应用，对绿色环保涂料进行仔细地甄别，选择符合自身制造需求的涂料，借助专用环保型涂料，提升制造工艺。通过选择一些厚膜型的涂料，可以对涂装的次数进行有效控制，针对底漆的选择来说，应该使用一些万能型的涂料对涂装程序进行简化，实现涂装效果的改善。除此之外，必须要重视绿色船舶制造中环保理念的融入，在整个涂装过程中必须要严格地按照绿色环保的要求，对船舶制造开展模块化分工，并进行动态调整工作，将绿色环保涂装工艺的作用发挥出来，提升船舶涂装环保作业效率。

4 结语

在船舶结构设计过程中，通过积极地应用绿色制造工艺，可以降低传统船舶制造中所产生的环境污染问题，落实生态环保的理念，减少污染物质的排放。在这一过程中，通过应用绿色制造工艺，能够提升船舶的使用性能与功能，将绿色环保理念融入到船舶结构设计与制造的全过程，发挥出绿色制造工艺的价值，为船舶制造行业的可持续发展奠定坚实基础。