船舶绿色设计的原则与方法

齐京涛

本研究以船舶设计工作的实际和发展趋势作为研究基础，提供了船舶设计中绿色设计应该坚持的主要原则，提出了船舶的模块化设计，计算机辅助船舶绿色设计，虚拟设计和制造在船舶绿色设计的应用等方法，希望为更为准确而全面地实现船舶绿色设计有所帮助。

当今，以计算机、网络为特征的信息化社会改变了我们的生活方式，也改变了船舶设计师的工作方式，设计的形式和内涵都在发生变化。电脑微型处理器的运用解放了机械化时代对产品形式的束缚，设计师可以更多地在形式上发挥自己的创造性和想象力。发生在设计品内在的变化则是人们对工业化发展进程中一些问题的认真反思和严肃认识，工业化造成的环境污染使设计师意识到了保护自然的责任，对人本身的关怀使设计更多地体现出人性化的另一面。而且，数字信息技术的发展为船舶设计带来了新的设计方法、思维和工具，促进了船舶设计的研究、实施和发展。

1、船舶绿色设计的主要原则

如何在船舶设计体现绿色理念，如何实现船舶绿色设计？应该在船舶设计体现出如下原则和要点，船舶设计才可称之为船舶绿色设计，也正是如下原则和要点才能体现出船舶绿色设计的主要内容：

1.1 体现绿色的目标取向

船舶设计中必须具有绿色目标取向才能成为船舶绿色设计，在船舶绿色设计过程里应该具有明确的绿色目标，指导船舶功能设计、船舶结构设计，这样才能够使船舶设计符合环境特征和具体要求，进而实现船舶绿色设计。

1.2 体现全寿命周期的设计

船舶绿色设计与船舶的复杂性有着直接的关联，因此必须在船舶绿色设计体现全寿命周期的思想，要有从原材料到装配、从制造生产到使用、从回收到处置等重要环节全过程的设计理念，要协调和控制船舶设计的关键环节，使船舶方案能够在设计的过程中进行重新调整和全面控制，进而满足绿色理念和设计的要求。

1.3 要有绿色评价环节

船舶绿色设计方案必须有环境、安全方面的考量，同时也应该通过环境和安全的评价和检验，只有在环境和安全两个方面通过验证的船舶设计才能被社会认可为船舶绿色设计。要在船舶设计中体现绿色评价的部分，使船舶设计的过程更加完善，在实现船舶绿色设计的同时，达到提升船舶设计市场竞争力和适应力的目标。

1.4 建立船舶设计数字模型

信息化时代的船舶绿色设计需要以数字模型的形式加以呈现，应该在船舶绿色设计工作中通过计算机、专业软件和数据库建立起船舶的数字模型，这样不但方便船舶绿色设计信息的交换，同时也能加快船舶绿色设计的进程和效率，做到对船舶绿色设计结果的准确分析和科学研究，能够为船舶设计的效率和质量提供保障，进而为船舶绿色设计提供可能和平台。

2、船舶绿色设计的基本方法

2.1 船舶的模块化设计

船舶模块化设计方法应该突出模块的选择环节，在船舶设计中将功能作为划分的前提与设计出发点，确定船舶模块的经济成本、外观结构、产品性能、通用化程度等关键参数，进而为船舶功能模块的划分提供前提，确定船舶设计过程中分析、综合和设计的基本单元和关键环节。一般来讲，船舶设计模块划分要强调模块的基本功能、辅助功能，同时也要重视模块的特殊功能和适应功能，形成各功能和各系统整合下的独立化单元和结构，这样不但可以提升船舶设计的效率，同时也可以为船舶设计提供更多的组合方式和方案设计，并会提供船舶设计的更多变形与可能，极大丰富了船舶设计的内涵与外延，通过模块功能划分完善设计的主体部分和关键体系。在船舶模块化设计中还应该突出模块的接口设计，只有提倡高匹配接口和多功能接口的船舶模块化设计才有更大的设计空间和整合能力，进而为船舶设计提供节能、降耗的可能。船舶模块接口设计环节中要把握模块组合和接口的关键，常见的模块结构方式有：一，直接组合式结构：船舶各系统和各模块以系统组合的方式进行直接组合，形成具有功能化和系统化的整体；二，集装组合式结构：船舶各系统和各模块先构成一定的区域结构或功能木块，然后进行进一步总装形成船舶整体的方式；三是，浮动组合式结构：船舶各模块根据自身要求前进行分装，最后进行船舶各模块的机械连接和总装的方式。在船舶绿色设计中考虑到接口的形态和模块的体系特点，合理设计船舶模块的接口，做到对船舶整体建造速度、效率、质量目标的综合保障。

2.2 计算机辅助船舶绿色设计

船舶设计体现绿色理念不应该机械地将多学科知识粗暴地组合，也不应该简单地将多领域内容简单地叠加，而是应该利用计算机、网络和专业软件系统，将绿色理念融入到船舶设计过程之中，提升船舶设计的效率，整合多学科知识和多领域内容，真正构成船舶绿色设计的内容、过程和核心。当前，可以发挥CAD、CDP等设计和加工软件的优势，将环保意识、绿色理念融入到船舶设计的工作之中，降低船舶设计过程中人力、物力、资源的消耗，有针对性地提升船舶设计的效率和产出比，增加船舶设计各类方案对比和叠加的内容，提升船舶设计的合理性和高效性。在船舶设计中要利用计算机辅助技术，模拟船舶设计工作的过程和要点，通过专家辅助决策系统高效评定船舶设计的水平和质量，找出船舶设计存在的不绿色、不合理和不完整的内容，进而提升船舶设计质量和水平。未来计算机辅助船舶设计将会成为船舶绿色设计工作的主流，当前应该把握船舶设计工作这一发展机遇，加强船舶设计与计算机、软件和网络的联系，构建适于船舶绿色设计的计算机、网络和软件体系，为把握船舶设计的发展方向，实现船舶绿色设计夯实基础。

2.3 虚拟设计和制造在船舶绿色设计的应用

虚拟设计和制造是当前船舶设计行业又一新方向，虚拟设计和制造就是利用计算机和网络的优势，以数字技术为基础，以虚拟软件为平台实现的船舶设计与制造的模拟过程和结果，实现对船舶全寿命、全周期、全过程的专业性分析，通过系统化的模型和数据展现出船舶设计的成果和问题，进而为提升船舶设计效率和质量，体现船舶绿色设计提供支撑。当前虚拟设计和制造以CAM、CAE软件的应用为主，虚拟生产和制造更多地将概念设计、装配实际、使用具体情况整合在一起，将人体工程学、人机工程学、材料科学、动力学和心理学等内容协调处理，形成对船舶设计更为全面而准确的评价，更进一步地为绿色理念融入船舶设计的细节和基础提供了平台和可能。今后，虚拟设计和生产在船舶设计中将会将使用者要求和实际使用环境综合地考量，使船舶设计更能体现绿色思维和绿色理念，形成船舶设计环节和船舶使用环节的协作与沟通，更能满足不同需求对船舶设计的要求，在增加和提升船舶设计水平和质量的同时，将船舶绿色设计作为客观结果和设计精品加以呈现。

结语

绿色理念已经成为21世纪生产、生活的新理念，绿色生产、绿色设计业已成为船舶制造的核心观念，应该在船舶设计过程中坚定绿色的理念，明确船舶绿色设计的基本原则，不断将船舶绿色设计推向现代化、绿色化。应该看到船舶绿色设计工作具有复杂性、艰巨性和过程性，体现船舶绿色设计的困难性和多样性，需要从船舶绿色设计理念的深入入手，探寻船舶绿色设计的新突破和新结合点，找寻船舶设计与绿色理念的新契合点，形成船舶绿色设计体系，为实现船舶绿色设计目标提供保障。