民用氣墊船制造體系的優化

山東省黃河航運局有限責任公司 張日宏

一、民用氣墊船應用現狀

隨著我國在環境治理方面所作出的巨大努力，環境保護取得了日益顯著的成果，同時由于人們對于生活質量的要求不斷提高，近年來，濕地旅游已經逐漸成為人們旅游的一種重要形式。不同于傳統旅游景區，濕地旅游的通勤出行是單純的陸上交通工具和普通船舶難以勝任的，這時氣墊船這一水陸兩棲的特殊船舶在這一領域就有了用武之地，氣墊船既是必要的交通工具，又可以當作一種新奇的旅游項目，頗受廣大游客青睞，在開封黃河古渡口、鄭州黃河文化公園、陜西華山風景區潼關三河口等都有廣泛應用并且受到了景區管理方及廣大游客的一致好評。氣墊船是一種靠空氣壓力懸浮于地表、水面、冰面、以及沼澤淺灘等介質之上，由空氣螺旋槳推進行駛的船舶，除了上述旅游通勤等領域外，氣墊船得益于其水陸兩棲的特殊優勢，在消防救援、生態環境治理保護等領域也發揮了極大的作用。

二、亟須改革的民用氣墊船制造技術

氣墊船無論是旅游用還是消防救援用，由于其行業特殊性，對于交船時間的要求相對較為緊迫，這就對于氣墊船的設計建造效率提出了較高的要求。

目前國內的民用氣墊船的制造市場主要由上海某公司和山東某船廠占據，這兩個企業的氣墊船的頂尖制造技術一定程度上代表了國內的民用氣墊船制造技術。目前，這兩個企業的主要制造方式大致可以總結為以下幾步：（1）設計部門根據不同客戶的不同需求，進行差異化船體設計；（2）生產部門分解設計圖紙，采用人工方式或者機械設備輔助人工的方式將鋁合金板材彎折成所需構件；（3）輔以按需切割的鋁合金型材，人工拼接構件，人工鉆孔，采用手工鉚接的方式將構件組裝成整體。

不可否認的是此種方式已經運用了幾十年之久，的確是有其合理性，例如差異化設計是由于船舶行業的特殊性，每條船都有其獨特的用途，所以需要不同的設計，這在船舶行業中是一種普遍使用的設計方式；再比如手工鉚接的方式也的確是一種安全可靠的工藝，鋁合金焊接工藝相較于鋼鐵焊接工藝來說，難度較大，可靠性較低，所以在鋁合金制品行業中，手工鉚接仍然是相當重要的一種接合方式。

但是上述制造方式的缺點也同時凸顯了出來：生產效率慢、設計的合理性和生產的可靠性難以達到一個相對較高的水平。

這就需要我們在民用氣墊船的制造技術上，從設計角度和生產角度等進行多方面的探索，力爭尋求一種更加合理，更加先進，更加符合現代科技發展趨勢的制造技術。

三、造船工業特征

縱觀當前的造船工業，基本具備以下特征：

（1）其本質任務是為水路運輸、水產養殖或捕撈、海洋資源開發、科研、軍事等領域提供艦艇、船舶、海洋鉆井平臺等各種海上建筑物。

（2）決定造船工業好壞的關鍵是在船舶市場上的競爭能力，而競爭能力的大小，很大程度上取決于船舶的建造質量、船舶的建造周期、船舶的造價以及售后服務等因素。

（3）一個好的造船企業必須要建立一個優秀的制造技術體系，而一個成功的制造技術體系必須做到：①能夠設計并建造出滿足使用方要求的高質量船舶；②能夠有效地控制建造成本，降低建造成本；③能夠通過優化設計和生產方式縮短建造周期；④有很強的市場競爭力，能夠簽訂足夠多的，質量足夠高的訂單合同。

（4）市場對于船舶的需求是跟隨著對應的行業景氣指數相關，企業必須在有利的年代緊抓機遇，從而實現發展的快速。前面已經提到了，民用氣墊船所對應的市場能夠產生周期性起伏的是旅游行業，而當前的旅游行業情況與我國的環境治理保護是分不開的。只要能夠鞏固環境治理保護的偉大成果，未來民用氣墊船的市場將是非常樂觀的。但是造船企業還是要對市場上對于船舶的其他需求、國內外的經濟形勢、新興技術的發展有一個精細全面的了解和分析，只有這樣才能為船舶的研發設計、船舶訂單的商務決策等提供可靠的依據。

（5）船舶建造是一個裝配性工業，設備的采購與船體構件的制作在造船成本中將會占據極大的比例。因此，加強與設備廠家的合作、降低原材料采購成本就成為相當重要且相當復雜的工作。對于民用氣墊船來說，如何提高設計水平，盡量大規模采購相同廠家的相同設備運用到不同需求的氣墊船上，以及如何設計便于大規模批量生產的船體構件就對造船企業的計劃組織工作形成了考驗。

四、計算機及工業自動化技術在造船工業中的應用

造船的過程是一個需要多個工種協同，每個工種又有多種復雜工序的繁雜工程，目前民用氣墊船的建造周期大概在一年到兩年不等，而其中進行船舶設計所需要的時間通常會占據整個造船周期的二分之一，縮短設計周期將是提高建造效率的一項重要任務，這也對設計部門的電子計算機運用能力提出了更高的要求。

當船舶使用方提出使用需求后，設計部門首先需要進行調研，其目的是確定船舶的主尺度、船體結構、航行性能以及船舶所需設備等，因此，船舶制造企業要收集大量各方面的資料進行分析計算，這就需要電子計算機來進行資料的搜集、儲存以及輔助分析等工作。

計算機在自動化生產、生產調度、勞動力分配、船舶性能試驗、物料清單的編制和記錄等方面都發揮了重要的作用。

五、現代化造船工業技術理論

目前國際上造船行業已經形成了比較成熟的造船成組技術，其對于船舶的整個建造周期系統化管理，已形成了成熟體系。20世紀50年代，成組技術被提出并且應用，至今已經發展了六七十年。成組技術是將計算機充分運用其中的一門生產技術學科，是計算機輔助設計、輔助工藝過程設計、輔助制造等技術的基礎。成組技術是一種技術概念，在各種工業領域得到了廣泛的運用，它是指通過利用不同工件的相似性、加工方式的相似性以及生產設備的相似性等對企業所完成生產所需的所有工作進行科學合理的安排，它貫穿于從產品的設計、生產物資的準備、成本控制、勞動資料分配等都包括在內的整個生產過程。它已經能夠實現生產管理的現代化，顛覆傳統的生產理論。成組技術有效的和數字控制技術以及工業自動化技術結合，在現如今有了顯著的發展。

從20世紀70年代開始，國內外新建設的船廠或者是在進行現代化改造的老舊船廠中，引進了成組技術并經過深入研究形成了“造船成組技術”這一船舶行業的系統工程學，傳統造船行業的組織原則是以工種為導向，而造船成組技術改變了傳統造船行業這一原則，造船企業按照新概念開發了針對不同結構零件的專用生產設備，極大地減少了勞動力的密集程度，增加了生產效率。

六、基于工業自動化的民用氣墊船制造技術優化

不同于大型船舶和軍用登陸作戰氣墊船，民用氣墊船主尺度相對要小很多，目前國內常見的民用氣墊船總長大多在20米以下，屬于小型船舶，這就使得在國內較為成熟的造船成組技術無法直接照搬過來在該領域發揮作用。又因為人類對于生活資料及產品的生產過程中資源消耗量不斷增加，所以人們對于生產方式的要求和效率越來越高。這就需要我們進行探討研究，力圖將先進的大型船舶生產理念與實際中的小型船舶建造進行有機結合，尋求一種先進的民用氣墊船制造技術。

通過從上述幾個方面所闡述的民用氣墊船的特點與普通船舶的制造技術理念，筆者認為可以從以下幾個方面對民用氣墊船的制造技術進行優化。

首先，從設計角度進行優化。我們可以總結經驗，全面詳盡的對市場需求進行調研，將市場需求進行分析分類，針對不同類別的使用場景中的相似因素，充分利用小型船舶的特點，設計幾個典型氣墊平臺，對典型氣墊平臺進行相對完善的計算和設計。誠然，此項任務必將是艱苦卓絕的，但是一旦經過試驗反饋形成較為完善的平臺，將會為后期的優化過程打下堅實的基礎。典型氣墊平臺將采用統一的結構，統一的動力系統及操控系統，同時對于乘坐和設備安裝預留針對不同使用需求而進行不同設計的平臺。例如：設計一款16米的氣墊平臺，未來針對所有需要16米氣墊船的使用場景，都采用該平臺進行設計，只是在平臺基礎上，針對不同的使用場景，將客艙按需設計，在設備平臺安裝所需設備。這樣可以大大降低設計工作的工作量，同時方便船體構件的統一生產。

第二，基于上述設計，對于同一氣墊平臺的船舶，可以成規模的采購相關動力設備，操控設備等，提高采購數量，可以有效地降低設備單價，提高采購效率。

第三，得益于典型氣墊平臺的統一性，船體所需的構件可以大規模生產，造船企業可以充分利用電子計算機技術和工業自動化技術，開發相應的設備，直接將板材沖壓成型，提高生產速度。

第四，開發相應的工裝件，承托組裝船體所需的構件，在構件組裝時直接利用工裝件，既能節省人力，又可以提高組裝精度，保證造船質量。

第五，開發自動化鉚接生產線，利用可編程序邏輯控制器（PLC）、步進電機、伺服系統和變頻器等，開發相應的智能機械手，配合工業視覺識別系統，高效準確的在船體構件的相應位置進行鉆孔和鉚接，不僅大大提高鉆孔精度和鉚接質量，還可以極大地減少勞動力的投入。

通過優化船舶設計，規模化采購船舶設備，自動化生產船體構件以及自動化組裝船體，

將極大地降低民用氣墊船的建造成本，縮短建造周期。不斷地總結經驗教訓，建立起科學合理的現代化民用氣墊船制造技術體系。