1、绿色造船船舶在制造过程中存在材料的选用和利用不当而造成资源的浪费，以及对空气、土壤和水体等环境的污染问题。绿色船舶制造需要综合考虑环境因素和资源利用效率，要求最大限度地减少对环境的负面影响，要求原材料和能源的利用效率达到最高。绿色船舶制造主要针对船舶的设计过程和制造过程中，船舶的绿色度。设计是先导，设计人员的环境意识决定了船舶产品的绿色度。因此，设计人员必须具备良好的环境意识。绿色船舶制造是力求船舶制造过程对环境影响最小，对资源利用率最高的生产技术。在船舶设计和制造过程中，废弃物和有害排放物最少，以减少对空气、水和土地的污染;并节约资源，从而提高制造活动的经济效益和社会效益。在现代化的造船模式
2、的影响下，国内外船舶企业已经越来越多地认识到绿色船舶制造的重要性，通过引入先进的三维设计系统和产品全生命周期管理系统，降低船舶在设计和制造过程中对资源的浪费。绿色制造的定义是“产品在制造过程中无污染、节约能源，并利用自然资源，同时也符合经济效益，而且对雇员、社区和消费者都安全无虞”。要实现“绿色造船”，改善造船行业环境，必须极大地依靠产品生命周期管理解决方案，来提高生产效率、优化资源利用，达到协同合作的目的。绿色造船可区分为两大块：绿色船舶和绿色船厂。绿色船舶是以“绿色设计”和“绿色规划”为主。可采用虚拟设计软件，通过以流程为中心的 3D 设计解决方案进行模块设计，不仅可减少设计过程中的原料消
3、耗，同时能通过虚拟设计软件做到精准维护，降低对天然气和矿物燃料的消费。绿色船厂包括“绿色制造”和“绿色营运”。可采用虚拟制造软件，通过以资源管理为中心的解决方案，进行精益制造，降低返工率，精准做到“一次到位”；同时帮助规划者实现创新，并实践“精益制造”过程，包括自动制造、船体建造、舾装、喷漆和装配工艺，从而减少能源消耗。“材料消耗大、能源消耗大、返工率高！”达索系统公司全球造船和能源产业经理PrashanthMysore 向中国电子报记者指出了造船行业存在的三个最大问题。对于我国而言，造船产业既是我国国民经济的支柱产业之一，又是一个高资源消耗的产业，在为社会创造财富的同时，也在大量消耗资源、污
4、染环境。尽管我国在发展低消耗、节约型的造船经济中取得了一系列积极进展，在产出规模快速扩大的同时，资源消耗水平有了一定程度的降低，但是，与日韩造船业相比，我国船舶工业在资源消耗方面仍存在一些不可忽视的问题，与世界先进水平的差距还十分明显。以电力和钢材消耗为例，日本造船企业万美元产值平均耗电约 350 千瓦时，而我国大部分造船企业万美元产值耗电在 1000 千瓦时以上，约为日本企业的 3 倍；2006 年日本、韩国每载重吨完工船舶消耗钢材分别为 0.14 吨和 0.24 吨，我国每载重吨完工船舶消耗钢材 0.39吨，约为日本的 2.8 倍、韩国的 1.6 倍。提高造船行业绿色指数已刻不容缓。日韩角
5、力绿色造船尽管国际金融危机对全球造船业的影响仍然存在，但日、韩等造船强国早以着眼于未来，力图化本次危机为契机，抢占下一轮国际船舶产业竞争的制高点，而这一制高点就是绿色技术。中国船舶重工集团公司经济研究中心副主任李彦庆告诉记者，日本应对本次危机的措施之一就是充分利用自身高科技能力推动船舶工业安全及环境标准的制定和船舶科技的发展，特别是引导全球到 2013 年将新船的 CO2 排放量降低 30%。“占据未来市场、设置技术壁垒、保持技术优势”这显然是日本推出此措施的用意。据了解，近年来国际海事组织(IMO)围绕船舶安全性和环境保护出台了一系列国际海事新标准和规范，典型的如单壳油轮淘汰、船舶新涂层标准
6、(PSPC)、压载水管理、温室气体排放的新船设计指标等，成为影响船舶工业发展的重要因素，也是今后国际船舶产业竞争的制高点。“日、韩高度重视绿色造船领域的工作，积极参与新标准、新规范的制定，为未来发展争取更大的空间和优势。这些新标准和新规范对船舶工业在技术创新、制造模式转化、精细化管理等方面提出了很高的要求。”李彦庆表示，“我国应该加快部署前沿竞争领域。”源头在设计 工业软件受宠“绿色船舶制造中设计是先导，设计人员的环境意识决定了船舶产品的绿色度。因此，设计人员必须具备良好的环境意识。”PTC 公司技术经理陈超在接受中国电子报记者表示。的确，对于绿色造船来说绿色设计是源头，船舶产品在制造、营运、
7、报废拆解过程的绿色度取决于船型、结构、功能冗余、节能以及材料的合理选用与利用这几个方面设计的绿色度。因此，在设计时应综合考虑船舶产品的性能质量、自然资源的节约和生态环境的保护，树立全新的绿色产品设计理念。“设计中应广泛采用绿色材料、标准化和模块化零部件或单元，充分考虑加工制造过程中的材料利用率，同时还必须满足船舶产品在营运寿命终止后，报废、拆解对环境不造成负面影响，以及部分材料、零部件和设备再生利用;尽量简化工艺，优化配置，提高整个制造系统的运行效率，使原材料和能源的消耗最少;减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物资和技术。”陈超强调。当然，减少物理样机的浪费、缩短产品研发周期
8、也将有助于船舶绿色度的提升。“目前，船舶行业已步入创新时代，新型船舶大量出现，多种型线设计方案的优化需要进行大量船模实验，如何减少实验次数，减小费用开支，缩短周期是船舶设计急需解决的问题。”安世亚太公司流体产品总经理杨振亚告诉中国电子报记者。而为了达到上述绿色设计的目的，就不能不用到相应的工业软件，如CAD、CAE、PDM、PLM(产品生命周期管理)等。“在绿色设计和绿色规划方面，可采用虚拟设计软件，通过以流程为中心的 3D 设计解决方案，进行模块设计，不仅可减少设计过程中原料消耗，同时能通过虚拟设计软件做到精准维护，降低对天然气和矿物燃料的消费。”PrashanthMysore 表示。而杨振
9、亚告诉记者，在 CAE 中，CFD(计算流体力学)软件可以分析船舶外流场，并解决初步设计、优化设计等工程应用问题，并通过数值模拟，可以得到螺旋桨附近的详细流动细节，合理布置螺旋桨的位置，从而提高螺旋桨推进效率，进而提高能源利用率。而在 PLM 方面，陈超就表示，通过建立完善的企业级 PLM 系统，可以提高船舶设计数据的准确性和有效性，减少设计、制造过程中的变更次数，避免资源浪费，提高多专业、多人员并行工作效率，缩短船舶设计周期；提高船舶项目管理水平，使设计资源、管理资源能够更加有效地在项目过程中进行运转。不过，技术总是把双刃剑。其一方面可以提高产品研发效率，另一方面也有可能提高企业成本，毕竟一
10、些先进技术往往售价不菲。对于企业运用先进技术提高船舶绿色度，广州文冲船厂有限责任公司副总工程师林洪山就向中国电子报表示，新的绿色设计技术与经济的发展和环保规范出台是密切相关的，有些先进绿色技术已经存在，但因为价格昂贵企业并没有采用，除非政策法规强迫企业产品要达到一定环保标准。“我想不会有人愿意花 50 万元买辆环保指标满足十年以后的新标准的车，而更多的人只会愿意花 20 万元买辆满足当下环保标准的车。”林洪山举了个简单的例子。看来，企业如何在技术和成本之间找到平衡点至关重要。不过，无论如何，船舶绿色设计已成大势所趋，如何运用资金补贴等手段，通过政企互动推广绿色船舶设计技术，将是政府主管部门和行
11、业协会需要深入思考的问题。相关链接绿色船舶设计关键技术船舶优化设计1.船型优化设计。优化船体结构功能。如将燃油舱从双层底搬到了顶边舱，减少燃油泄漏的可能性；优化主尺度和型线，使船舶在制造和未来的营运中，实现节能、环保、提高经济效益的目标。2.消除冗余功能设计。强化设计的节约意识，全过程地推行功能成本分析。对船体材料规格、船舶设备选型、管系布置、电缆走向等专业设计进行优化分析，消除冗余功能，降低制造成本和资源消耗。3.动力节能设计。探寻船舶新型动力能源；改进推进效率；利用主机废气等。从设计源头提高钢材利用率1.运用船舶设计软件的套料功能，合理调整船体零件套料排列、在板材零件的开孔中套补板零件等其
12、他零件，以提高整板的利用率。2.通过利用船体设计软件中的材料管理程序，从余料数据库中调取合适的余料进行再次套料，避免盲目使用余料，提高余料的利用率。绿色材料的选择1.舱室绝缘材料。随着硅质纳米孔绝热保温材料、聚酰亚胺泡沫材料等新型节能环保绝热保温材料的开发与应用，传统舱室绝缘材料将逐步被替代。2.环保焊接材料。无镀铜实芯焊丝具有焊接烟雾小、污染轻等优点，与药芯焊丝相比具有更大的发展潜力。3.船用涂料。如无污染、节能、高效、低耗的绿色涂料。近 10 年来，船舶行业飞速发展。船舶行业对船舶设计提出了新的要求：船东对船舶设计的要求发生了显著的变化（他们对船舶的建造周期、价格、快速性、耐波性、操作性、
13、经济性等的要求越来越苛刻）；航运业的发展促使大批新型的专用船舶出现；新的设计规范也对设计提出新的要求，如减少形迹等。所有这些变化都表明船舶设计已进入以创新为主流的时代，这使传统的、基于工程回归分析和经验的船舶设计方法越来越无能为力。目前，船舶行业已步入创新时代，新型船舶大量出现，多种型线设计方案的优化需要进行大量船模实验，如何减少实验次数、减小费用开支、缩短周期是船舶设计急需解决的问题。船舶绿色设计已成大势所趋2009 年 07 月 09 日 国际船舶网 “绿色船舶 制造中设计是先导，设计人员的环境意识决定了船舶产品的绿色度。因此，设计人员必须具备良好的环境意识。”PTC 公司技术经理陈超在接
14、受记者表示。的确，对于绿色造船来说绿色设计是源头，船舶产品在制造、营运、报废拆解过程的绿色度取决于船型、结构、功能冗余、节能以及材料的合理选用与利用这几个方面设计的绿色度。因此，在设计时应综合考虑船舶产品的性能质量、自然资源的节约和生态环境的保护，树立全新的绿色产品设计理念。 “设计中应广泛采用绿色材料、标准化和模块化零部件或单元，充分考虑加工制造过程中的材料利用率，同时还必须满足船舶产品在营运寿命终止后，报废、拆解对环境不造成负面影响，以及部分材料、零部件和设备再生利用;尽量简化工艺，优化配置，提高整个制造系统的运行效率，使原材料和能源的消耗最少;减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用
15、各种替代物资和技术。”陈超强调。 当然，减少物理样机的浪费、缩短产品研发周期也将有助于船舶绿色度的提升。“目前，船舶行业已步入创新时代，新型船舶大量出现，多种型线设计方案的优化需要进行大量船模实验，如何减少实验次数，减小费用开支，缩短周期是船舶设计急需解决的问题。”安世亚太公司流体产品总经理杨振亚告诉中国电子报记者。 而为了达到上述绿色设计的目的，就不能不用到相应的工业软件，如CAD、CAE、 PDM、PLM( 产品生命周期管理)等。 “在绿色设计 和绿色规划 方面，可采用虚拟设计软件，通过以流程为中心的 3D 设计解决方案，进行模块设计，不仅可减少设计过程中原料消耗，同时能通过虚拟设计软件做
16、到精准维护，降低对天然气和矿物燃料的消费。”PrashanthMysore 表示。而杨振亚告诉记者，在 CAE 中，CFD(计算流体力学)软件可以分析船舶外流场，并解决初步设计、优化设计等工程应用问题，并通过数值模拟，可以得到螺旋桨附近的详细流动细节，合理布置螺旋桨的位置，从而提高螺旋桨推进效率，进而提高能源利用率。而在 PLM 方面，陈超就表示，通过建立完善的企业级 PLM 系统，可以提高船舶设计数据的准确性和有效性，减少设计、制造过程中的变更次数，避免资源浪费，提高多专业、多人员并行工作效率，缩短船舶设计周期；提高船舶项目管理水平，使设计资源、管理资源能够更加有效地在项目过程中进行运转。
17、不过，技术总是把双刃剑。其一方面可以提高产品研发效率，另一方面也有可能提高企业成本，毕竟一些先进技术往往售价不菲。对于企业运用先进技术提高船舶绿色度，广州文冲船厂有限责任公司副总工程师林洪山就向中国电子报表示，新的绿色设计技术与经济的发展和环保规范出台是密切相关的，有些先进绿色技术已经存在，但因为价格昂贵企业并没有采用，除非政策法规强迫企业产品要达到一定环保标准。“我想不会有人愿意花 50 万元买辆环保指标满足十年以后的新标准的车，而更多的人只会愿意花 20 万元买辆满足当下环保标准的车。”林洪山举了个简单的例子。看来，企业如何在技术和成本之间找到平衡点至关重要。 不过，无论如何，船舶绿色设计已成大势所趋，如何运用资金补贴等手段，通过政企互动推广绿色船舶设计技术，将是政府主管部门和行业协会需要深入思考的问题。
