民用气垫船制造体系的优化

山东省黄河航运局有限责任公司 张日宏

一、民用气垫船应用现状

随着我国在环境治理方面所作出的巨大努力，环境保护取得了日益显著的成果，同时由于人们对于生活质量的要求不断提高，近年来，湿地旅游已经逐渐成为人们旅游的一种重要形式。不同于传统旅游景区，湿地旅游的通勤出行是单纯的陆上交通工具和普通船舶难以胜任的，这时气垫船这一水陆两栖的特殊船舶在这一领域就有了用武之地，气垫船既是必要的交通工具，又可以当作一种新奇的旅游项目，颇受广大游客青睐，在开封黄河古渡口、郑州黄河文化公园、陕西华山风景区潼关三河口等都有广泛应用并且受到了景区管理方及广大游客的一致好评。气垫船是一种靠空气压力悬浮于地表、水面、冰面、以及沼泽浅滩等介质之上，由空气螺旋桨推进行驶的船舶，除了上述旅游通勤等领域外，气垫船得益于其水陆两栖的特殊优势，在消防救援、生态环境治理保护等领域也发挥了极大的作用。

二、亟须改革的民用气垫船制造技术

气垫船无论是旅游用还是消防救援用，由于其行业特殊性，对于交船时间的要求相对较为紧迫，这就对于气垫船的设计建造效率提出了较高的要求。

目前国内的民用气垫船的制造市场主要由上海某公司和山东某船厂占据，这两个企业的气垫船的顶尖制造技术一定程度上代表了国内的民用气垫船制造技术。目前，这两个企业的主要制造方式大致可以总结为以下几步：（1）设计部门根据不同客户的不同需求，进行差异化船体设计；（2）生产部门分解设计图纸，采用人工方式或者机械设备辅助人工的方式将铝合金板材弯折成所需构件；（3）辅以按需切割的铝合金型材，人工拼接构件，人工钻孔，采用手工铆接的方式将构件组装成整体。

不可否认的是此种方式已经运用了几十年之久，的确是有其合理性，例如差异化设计是由于船舶行业的特殊性，每条船都有其独特的用途，所以需要不同的设计，这在船舶行业中是一种普遍使用的设计方式；再比如手工铆接的方式也的确是一种安全可靠的工艺，铝合金焊接工艺相较于钢铁焊接工艺来说，难度较大，可靠性较低，所以在铝合金制品行业中，手工铆接仍然是相当重要的一种接合方式。

但是上述制造方式的缺点也同时凸显了出来：生产效率慢、设计的合理性和生产的可靠性难以达到一个相对较高的水平。

这就需要我们在民用气垫船的制造技术上，从设计角度和生产角度等进行多方面的探索，力争寻求一种更加合理，更加先进，更加符合现代科技发展趋势的制造技术。

三、造船工业特征

纵观当前的造船工业，基本具备以下特征：

（1）其本质任务是为水路运输、水产养殖或捕捞、海洋资源开发、科研、军事等领域提供舰艇、船舶、海洋钻井平台等各种海上建筑物。

（2）决定造船工业好坏的关键是在船舶市场上的竞争能力，而竞争能力的大小，很大程度上取决于船舶的建造质量、船舶的建造周期、船舶的造价以及售后服务等因素。

（3）一个好的造船企业必须要建立一个优秀的制造技术体系，而一个成功的制造技术体系必须做到：①能够设计并建造出满足使用方要求的高质量船舶；②能够有效地控制建造成本，降低建造成本；③能够通过优化设计和生产方式缩短建造周期；④有很强的市场竞争力，能够签订足够多的，质量足够高的订单合同。

（4）市场对于船舶的需求是跟随着对应的行业景气指数相关，企业必须在有利的年代紧抓机遇，从而实现发展的快速。前面已经提到了，民用气垫船所对应的市场能够产生周期性起伏的是旅游行业，而当前的旅游行业情况与我国的环境治理保护是分不开的。只要能够巩固环境治理保护的伟大成果，未来民用气垫船的市场将是非常乐观的。但是造船企业还是要对市场上对于船舶的其他需求、国内外的经济形势、新兴技术的发展有一个精细全面的了解和分析，只有这样才能为船舶的研发设计、船舶订单的商务决策等提供可靠的依据。

（5）船舶建造是一个装配性工业，设备的采购与船体构件的制作在造船成本中将会占据极大的比例。因此，加强与设备厂家的合作、降低原材料采购成本就成为相当重要且相当复杂的工作。对于民用气垫船来说，如何提高设计水平，尽量大规模采购相同厂家的相同设备运用到不同需求的气垫船上，以及如何设计便于大规模批量生产的船体构件就对造船企业的计划组织工作形成了考验。

四、计算机及工业自动化技术在造船工业中的应用

造船的过程是一个需要多个工种协同，每个工种又有多种复杂工序的繁杂工程，目前民用气垫船的建造周期大概在一年到两年不等，而其中进行船舶设计所需要的时间通常会占据整个造船周期的二分之一，缩短设计周期将是提高建造效率的一项重要任务，这也对设计部门的电子计算机运用能力提出了更高的要求。

当船舶使用方提出使用需求后，设计部门首先需要进行调研，其目的是确定船舶的主尺度、船体结构、航行性能以及船舶所需设备等，因此，船舶制造企业要收集大量各方面的资料进行分析计算，这就需要电子计算机来进行资料的搜集、储存以及辅助分析等工作。

计算机在自动化生产、生产调度、劳动力分配、船舶性能试验、物料清单的编制和记录等方面都发挥了重要的作用。

五、现代化造船工业技术理论

目前国际上造船行业已经形成了比较成熟的造船成组技术，其对于船舶的整个建造周期系统化管理，已形成了成熟体系。20世纪50年代，成组技术被提出并且应用，至今已经发展了六七十年。成组技术是将计算机充分运用其中的一门生产技术学科，是计算机辅助设计、辅助工艺过程设计、辅助制造等技术的基础。成组技术是一种技术概念，在各种工业领域得到了广泛的运用，它是指通过利用不同工件的相似性、加工方式的相似性以及生产设备的相似性等对企业所完成生产所需的所有工作进行科学合理的安排，它贯穿于从产品的设计、生产物资的准备、成本控制、劳动资料分配等都包括在内的整个生产过程。它已经能够实现生产管理的现代化，颠覆传统的生产理论。成组技术有效的和数字控制技术以及工业自动化技术结合，在现如今有了显著的发展。

从20世纪70年代开始，国内外新建设的船厂或者是在进行现代化改造的老旧船厂中，引进了成组技术并经过深入研究形成了“造船成组技术”这一船舶行业的系统工程学，传统造船行业的组织原则是以工种为导向，而造船成组技术改变了传统造船行业这一原则，造船企业按照新概念开发了针对不同结构零件的专用生产设备，极大地减少了劳动力的密集程度，增加了生产效率。

六、基于工业自动化的民用气垫船制造技术优化

不同于大型船舶和军用登陆作战气垫船，民用气垫船主尺度相对要小很多，目前国内常见的民用气垫船总长大多在20米以下，属于小型船舶，这就使得在国内较为成熟的造船成组技术无法直接照搬过来在该领域发挥作用。又因为人类对于生活资料及产品的生产过程中资源消耗量不断增加，所以人们对于生产方式的要求和效率越来越高。这就需要我们进行探讨研究，力图将先进的大型船舶生产理念与实际中的小型船舶建造进行有机结合，寻求一种先进的民用气垫船制造技术。

通过从上述几个方面所阐述的民用气垫船的特点与普通船舶的制造技术理念，笔者认为可以从以下几个方面对民用气垫船的制造技术进行优化。

首先，从设计角度进行优化。我们可以总结经验，全面详尽的对市场需求进行调研，将市场需求进行分析分类，针对不同类别的使用场景中的相似因素，充分利用小型船舶的特点，设计几个典型气垫平台，对典型气垫平台进行相对完善的计算和设计。诚然，此项任务必将是艰苦卓绝的，但是一旦经过试验反馈形成较为完善的平台，将会为后期的优化过程打下坚实的基础。典型气垫平台将采用统一的结构，统一的动力系统及操控系统，同时对于乘坐和设备安装预留针对不同使用需求而进行不同设计的平台。例如：设计一款16米的气垫平台，未来针对所有需要16米气垫船的使用场景，都采用该平台进行设计，只是在平台基础上，针对不同的使用场景，将客舱按需设计，在设备平台安装所需设备。这样可以大大降低设计工作的工作量，同时方便船体构件的统一生产。

第二，基于上述设计，对于同一气垫平台的船舶，可以成规模的采购相关动力设备，操控设备等，提高采购数量，可以有效地降低设备单价，提高采购效率。

第三，得益于典型气垫平台的统一性，船体所需的构件可以大规模生产，造船企业可以充分利用电子计算机技术和工业自动化技术，开发相应的设备，直接将板材冲压成型，提高生产速度。

第四，开发相应的工装件，承托组装船体所需的构件，在构件组装时直接利用工装件，既能节省人力，又可以提高组装精度，保证造船质量。

第五，开发自动化铆接生产线，利用可编程序逻辑控制器（PLC）、步进电机、伺服系统和变频器等，开发相应的智能机械手，配合工业视觉识别系统，高效准确的在船体构件的相应位置进行钻孔和铆接，不仅大大提高钻孔精度和铆接质量，还可以极大地减少劳动力的投入。

通过优化船舶设计，规模化采购船舶设备，自动化生产船体构件以及自动化组装船体，

将极大地降低民用气垫船的建造成本，缩短建造周期。不断地总结经验教训，建立起科学合理的现代化民用气垫船制造技术体系。