船舶与海洋平台

船舶与海洋平台（共10篇）

船舶与海洋平台 篇1

多媒体技术教学以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式, 极大地优化了教学过程, 实现了教学效果的最优化。它打破了“粉笔加黑板, 教学一言堂”的传统教学方法, 不但在教学中起到事半功倍的效果, 而且有利于培养大量掌握现代造船理念的工程应用型、复合型专业技术人才[1] 。如何搞好多媒体教学, 如何将多媒体教学方法与传统的船舶工程教学方法相结合, 使其发挥最佳效果, 是一个值得探讨的问题。主要介绍在多媒体教学中的一些经验和体会, 并结合具体教学实践中遇到的问题, 提出一些建议。

一、“船舶与海洋平台制造理论与方法”多媒体教学的实践

“船舶与海洋平台制造理论与方法”是船舶与海洋工程专业的主干课程, 它内容繁多、涉及面广, 具有综合性、实践性强的特点。随着工程技术的发展, 讲授的内容越来越多, 因此教师的讲解越来越困难。以往在课堂讲解中虽然配合一些教学挂图和教学模型, 但由于各方面条件的限制, 学生所见到的船舶制造设备和各种类型的船舶寥寥无几, 缺乏感性认识, 很难建立起船舶与海洋平台制造过程的整体概念, 学生难学难懂, 往往挫伤学生学好该课程的积极性, 达不到预期的教学效果[2] 。而多媒体教学手段的应用能够克服目前传统教学手段的不足之处, 而且还将船舶制造过程与工艺过程以文本、图形、动画、声音等多种技术形式表现出来, 从而使船舶制造理论与工艺教学质量得到进一步提高。

(一) 运用多媒体演示进行船舶类型模块的教学

多媒体计算机辅助教学手段的应用, 能够在一定程度上解决教学资源短缺的问题, 为现代教学方法改革奠定物质基础。例如, 本课程在介绍包括客船、集装箱船、散装货船、油船等13大类不同功用和特点的船舶时, 虽然教材上有部分船舶的图片, 但由于图片的色彩、形象不鲜明, 学生对此印象不深。为了提高教学效果, 教师可以将收集到的船舶资料, 用图、文、像和动态视频等效果, 直观地把传统媒体技术条件下难以表述的现象与过程生动而形象地显现出来。通过形象的手段来表达抽象的内容, 引导学生认识事物的本质, 使教学方法多样化, 信息技术传递立体化, 符合认知理论模型。学生不仅对学习对象加深了印象, 更重要的是提升了浓厚的学习兴趣, 这种潜在的动力对整个学习过程将会产生积极的作用。

(二) 采用非线性方法组织教学

教学内容的选择和组织应围绕能充分发挥学习者的积极性和主动性的原则进行, 这是多媒体教学实施的关键。建构主义认为, “人的认知是学习者的内部心理过程与外部刺激相互作用的产物, 而不是外部刺激直接给予的结果”[3,4] 。作为外部刺激物的各种媒体的组织顺序, 必须符合学习者的认知心理活动规律。而人的认知心理活动规律是非线性的, 经常会由一种概念转移到另一种概念, 由一种事物联想到另一种事物。因此, 教学方案的组织也应该是非线性的。在具体的实施过程中我们以电子教案为主线, 以知识点的形式进行组织。具体到每个知识点需要图片或动画演示, 我们会在电子教案与多媒体课件之间切换, 从而对一个知识点充分利用文字、静图、船体装配三维动画以及声音等各种媒体所创设的情景, 激发学生的积极性、主动性, 使学生在多重感官的综合刺激下完成所学知识的意义建构。

(三) 在教学过程中发挥好教师的主导作用

为了提高教学质量, 教师不仅要有的放矢地使用多媒体教学课件, 还需要对课堂内容进行有效的组织和驾驭。虽然多媒体教学立体直观, 提供各种虚拟的教学活动情境, 但是它只是一种教学辅助手段, 教师的主导作用始终是课堂教学质量关键性的因素。如果注意课堂观察, 教师可以很快通过学生的反应, 得到许多教学效果的反馈信息。因此, 如何把适当的多媒体课件内容展示出来, 使之变成课堂上学生容易接受和理解的形式, 应是教师不断探索和提高教学质量的实际要求。教师只有充分做好课前准备, 注意课堂观察, 及时了解学生认知结构的平衡状态, 有针对性地使用教学课件, 才能达到改善教学效果的目的。可见, 运用多媒体教学, 教师的主导地位不但不能削弱, 反而其作用和要求也更高了。为了搞好多媒体教学, 教师不仅要提高教学技能, 还应努力学习多媒体教学理论与方法, 使多媒体教学作为一种有效地激发学生参与教学活动并相应提高教学效果的辅助手段。

(四) 掌握灵活多样的多媒体教学方法

多媒体教学不是只有一种模式, 它与传统的教学方法如读书法、观察法、谈话法、实践法进行结合, 可形成多种教学方式。由于每一门课程都有其自身的特点和规律, 各堂课所要达到的教学目标也不一样, 所以教师应根据实际情况, 选择恰当的教学方式。课堂多媒体教学主要采用的方式有:

1.播放与探索结合式。

教师通过播放, 提出相应课题和问题, 并为解决问题提供相应的电教媒体, 引导学生主动学习, 得出科学结论。

2.播放与讲解结合式。

这种方法既能解决重点难点, 又结合语言讲授的方法把教学任务完成, 使用效果较好。

(五) 适时适度地使用多媒体教学手段

随着科学技术的不断发展, 现代信息技术已广泛运用于课堂教学, 成为课堂教学的重要辅助手段。然而, 使用不当也会使多媒体教学走入误区。虽然多媒体教学有效地提高了教学效率和教学质量, 但也应注意到多媒体教学手段不能完全取代传统的教学方法, 而要与传统的教学手段有机结合。和教师相比, 多媒体教学仍处于教学中的辅助地位, 即使多媒体完成了许多人力所不及的任务, 也不能代替教师的全部工作, 教学过程的诸环节仍需教师来组织实施, 因此, 教师应通过精心认真的教学设计, 选择最合适的教学媒体[5] 。

二、多媒体教学的几点隐忧

利用多媒体技术对动画等各种信息的综合处理及其强大的交互式特点, 编制的“船舶与海洋平台制造理论与方法”多媒体教学课件, 能充分创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境, 为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具, 能有效激发学生的学习兴趣, 真正改变传统教育的单调模式, 使乐学落到实处。在“船舶与海洋平台制造理论与方法”课程教学中引入多媒体计算机辅助教学, 毫无疑问大大提高了教学效率和教学效果。借助各种媒体直观形象的演示, 无论是学生理解和接受知识的速度, 还是教师讲课的进度, 都会明显快于常规教学。但由此也暴露出一些新的问题, 对于这些问题, 我们应设法解决和克服。

(一) 不恰当地运用多媒体会使教学过程变得机械化

检验一位教师是否有经验, 从他对课堂灵活性的驾驭能力上可以看出。“船舶与海洋平台制造理论与方法”是一门专业性比较强的课程, 在课堂教学过程中需要不断引入一些最新的船舶制造技术及相关的工艺加工方法, 这就避免不了一些同学提出比较个性化的问题, 也需要教师随机应变地显示对课堂的调控能力, 这也是我们一直大力提倡的。而多媒体教学在这一点上有所限制, 尤其是老师制作课件时对课文内容及其答案都事先设计好了, 课堂上很难修改, 教学过程中教师势必一步步引导学生去理解自己设计好的答案, 这在一定程度上限制了学生思维的发展, 埋没了一些有创意的见解, 这种机械化的教学过程尤其不利于学生对船舶与海洋平台制造工艺知识的灵活掌握和思维的发展。

(二) 过多地运用多媒体会使教师的作用向不良的方向转变

多媒体教学手段虽然能给我们带来诸多方便和好处, 但也并不是越多越好。因为它只是一种辅助性的教学手段, 不能过分夸大它的作用, 更不能让它替代教师的有创造性的工作, 教师在课堂教学中的主导地位是多媒体所无法取代的。但有的教师一味地依赖多媒体, 既不深入讲解, 也没有突出重点的板书, 从而造成“只见机器不见人, 只见画面不见文”的情况。学生眼睛始终盯着屏幕, 这是一种烦琐的单调, 是由过去教师讲的传统的单调走向新的现代化的单调, 这样就有些本末倒置了。有时候或许课堂气氛很活跃, 但老师忽视了教学密度, 使课后学生脑子里空空荡荡。任何情况下, 教师都应该是课堂的主导, 所以教师的作用不能等同于放映员, 多媒体教学也不能陷入华而不实的境地。

(三) 多媒体课件制作缺乏通用性方面的考虑

通用性是考查课件效率和效益的最重要的标准。许多人制作课件, 出发点不是为整体的教学服务, 只是为了充分显示出“运用了最先进的教学手段”。众多的教师为了评比、上公开课、观摩课等制作了许多精美的多媒体课件, 耗费了大量的时间和精力。而这些课件仅针对某些特定的课例而设计, 不能用在别的课上或者不能用在别的老师的课上, 因此, 课件的前期投入与后期的教学效益不成比例, 造成大量的教学资源浪费。很显然, 虽然通过制作课件确实能提高教师的微机操作水平, 培养掌握新型教学设备的人才, 但教师的主要工作还是应该在教学中适度地应用教学软件, 而不是花费大量的时间和精力去编制不具备通用性的软件。

三、结论

由于多媒体教学手段能够集图、文、声于一体, 对船舶与海洋平台制造过程中所涉及的相关技术方法可用多种形式表现, 提供多种刺激信息, 作用于学生的多个感官, 所以能增强理解力, 提高学习效果, 有利于培养高素质的船舶工程应用型人才。同时, 我们要理性地看待多媒体教学, 并不是所有的课程内容都适合采用多媒体教学手段。在教学时, 要充分发挥教师的主导作用, 注意适时适度地使用多媒体, 多媒体对现代教育必定会注入新的活力。

摘要：多媒体教学是现代教育采用的最先进的教学手段, 能使课堂教学生动而直观, 激发学生的学习兴趣。将多媒体教学手段引入到“船舶与海洋平台制造理论与方法”课程中, 有效地解决了课程学时少、内容多的矛盾, 提高了教学效果和学生的学习兴趣与积极性, 有利于培养高素质的船舶工程应用型人才。结合课程实践, 分析了影响多媒体教学质量和效果的诸多因素, 并就多媒体教学具体实施过程中遇到的问题提出一些建议。

关键词：船舶工程教学,多媒体教学,多媒体课件

参考文献

[1]朱安庆, 马晓平.船舶制造技术工程应用能力教学改革探索[J].江苏科技大学学报:社会科学版, 2007, (6) :106-108.

[2]叶明君.船舶结构与设备教学方法改革与思考[J].航海教育研究, 2007, (2) :48-49.

[3]David H.Jonassen.A model for designing constructionlearning environment.Proceedings of ICCE97, 1997.

[4]何克抗.建构主义革新传统教学的理论基础[J].电化教育研究, 1997, (4) :98-10.

[5]何昌伟, 李成玉.船舶辅机课程多媒体教学的实践与思考[J].航海教育研究, 2003, (3) :43-45.

船舶与海洋平台 篇2

naval architect 造船工程(设计)师

naval architecture造船(工程)学

instruction 任务书、指导书

oil tanker 油轮

deadweight 载重量

knot 节

specification 规格书，设计任务书

vessel 船舶

cargo 货物

passenger 旅客

trade 贸易

machinery 机械、机器

hold capacity 舱容

consumable store 消耗物品

light weight 轻载重量、空船重量

hull 船体

dimension 尺度、量纲、维(数)

displacement 排水量、位移、置换

tonnage 吨位

fineness 纤瘦度

draft 吃水

breadth 船宽

freeboard 干舷

rule 规范

tentative 试用(暂行)的

longitudinal direction 纵向

vertical direction 垂向

trim 纵倾

stability 稳性

shaft horse power 轴马力

strength 强度

service 航区、服务

scantling 结构(件)尺寸

frame 肋骨

classification society 船级社

steering 操舵、驾驶

vibration 振动

net register tonnage 净登记吨位

harbour 港口

dues 税收

gross tonnage 总吨位

deductible space 扣除空间

revenue 收入

docking 进坞

charge 费用、电荷

bulkhead 舱壁

subdivision分舱(隔)、细分

collision 碰撞

compromise 折衷、调和

coefficient 系数

training 培训

fluid mechanics 流体力学

structural strength 结构强度

resistance 阻力

propulsion 推进

shipbuilding 造船

aptitude (特殊)才能，适应性

maritime 航运，海运

polytechnical school 工艺(科技)学校

academic 学术的

shipyard 造船厂

electronic computer 电子计算机

owner 船主，物主

船舶与海洋平台 篇3

关键词：船舶与海洋工程专业 应用型人才 培养模式 体系建设

中图分类号：C961 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0207-02

船舶与海洋工程对国民经济发展及国防建设现代化具有十分重要的意义。是大连海事大学所特有的的优势专业之一，目的是培养不仅仅具有船舶与海洋工程制造、研究的基本技能和管理基础知识的应用型人才，而且还能够在船舶以及海洋结构物的相关部门从事相应的管理层面的工作的船舶与海洋工程学科高级工程技术人员[1]。为了这一目标得以最终的实现，大连海事大学结合学校自身的实际情况，在学生的专业素质以及相关能力的培养上得到了一定的成果。

1 针对相关培养目标设计课程体系

各个高校对学生的基本素质与相关的业务素质特别重视。专业基础课以及专业方向等课程主要体现学生的业务素质；公共基础课、人文类等课程主要体现学生的基本素质。然而本文在方案的设计上则将对学生业务素质的提高作为侧重点。

为了实现学生的教育培养目标，并且提高教学质量，学校应该把教师教学的课程内容以及相关的课程体系作为核心部分[2]。各个高校要根据国内外析船舶与海洋工程教育的统一要求，明确人才目标定位，逐步构建有利于创新人才健康成长的人才培养体系。一个专业教学体系的构建需要以教学计划的形式来体现。该文通过对学校教学计划进行多次修改，设计出了能够使学生素质得到大大提高的方案，渐渐形成了一套自己的应用型人才的培养方案。

船舶与海洋工程专业课程分为四块：船舶设计、船体结构、船舶原理以及造船工艺类（图1）。

2 根据课程模块强化教学实践

教学实践作为一种加深学生理论认知以及相关知识巩固的一种有效方式，处于培育具有高度创新意识的高素质人才的重要部分，是一个能够提高学生动手能力的有效平台。根据训练方式的特点，可以将实践教学环节分为3大类：造船工艺、计算机综合与业综合设计类。这3大类按专业课程体系可以划分为4个模块中。

（1）造船工艺类的最终目的是不断改善相关的研究类实验项目，提高学生不断发现问题以及有效解决问题的能力、创新与实践能力，从而使得学生的综合素质得到不断地提高。

（2）计算机综合类包含的主要内容有高级语言编程、应用软件开发、专业技能应用等环节。其中具体实验项目主要包括软件开发、相关技能训练等。目的在于培养学生分析以及善于解决问题的相关能力[3]。

（3）專业综合设计类主要目的是培养学生利用自身的专业知识，对专业问题进行解决的一项综合型的能力。部分课程进进行双语教学，使得学生将英语与专业课相结合。

教学计划实施时，学校可以对工程概论系列课程的传授，使学生对工程背景以及学科前沿方面的信息有一个更为深入的了解。开设创新教育系列课程，使学生基础能力得到提高，不断提高学校的专业教育质量，培育工程师熟练的专业能力[4]。本专业在原来基础上，进一步增加了实验实习环节，以此来达到在教学实践中提高人才素质的目的。

3 统筹安排教学，优化考核方法

统筹协调课程与训练之间的关联，对授课内容以及具体实践模式进行合理设计，不断优化学校的授课内容，使之达到提高学生综合素质的教学目的。对于教学内容要进行统筹安排制定考核标准和方法。对于相关专业课如船体制图[5]等课程考核内容，实行一票否决制。高学生增强对船体结构知识的掌握。使得毕业生就业后，很快适应专业岗位的要求。近年来，这种考核效果收到了良好的效果。

4 通过综合素质训练，提高学生分析以及解决问题的能力

以前的实践教学内容存在单一的劣势，以此要改变这种模式，实行一种新型的教学方案，使学生成为教学的主体；增强学生面对问题的自信心，增强其钻研与竞争能力，以及敢为人先的主动精神。其具体的事实过程是将计算机实践教学分成三个层次：初、中、高。初级阶段主要将对单项应用问题的解决作为主要内容；中级阶段以应用软件二次开发为主；高级阶段以解决专业综合性问题为主。经过几年来的教学实践，学生的综合能力得到明显提高。

通过上面的相关训练，实现了基础知识同专业知识的有效结合，提高了学生对问题的分析能力、解决能力以及创新能力。培养应用型人才培养关键是素质和能力。其目的在于培育学生勤奋、终生学习的习惯，从而具有良好的工程意识。

5 毕业设计训练，重点培养学生的创新能力

与其他相关院校相比，大连海事大学在毕业设计方面具有自身的独到之处。要求每一个想、进行毕业设计的学生最一整条船进行设计，要求学生从船体方案的设计，甚至到整体的设计，从各个部分性能设计到主要图纸的绘制上都需要亲手做一遍。作为学生工作前一次实战演习。

毕业论文的选题，注意培养实践能力，要求学生有扎实的专业知识、灵活的思维模式、良好的软件应用能力以及解决问题的能力。充分发挥学生能动性，给学生提供自我发挥空间。使学生入职后，能更快地进入工作状态。毕业生为我校争得荣誉。从用人单位对我校毕业生的反馈来看，综合素质普遍高，能吃苦耐劳，适应能力快，动手能力强。

6 理论联系实际，实施多样化的实践性教学

多样化的实践性教学课程中大多数课程都有一套完善的专业技能训练方法，使学生能够得到系统的训练。在此项教学过程中，要着重提高学生综合素质，培养创新精神与创新能力。

（1）航行实习是最具特色的教学，学生在南北方造船基地等专业区域的实习，使学生了解船舶行业的发展前沿、增加专业知识、增强专业信心。

（2）在全国一流生产企业建立实习基地。

（3）形成船体结构类课程教育教学特色。由于专业特色，可以对学生进行在船厂进行讲课，使学生对船体的结构有一个更为具体的认知，构造一种职业氛围，增强对学生的教育作用，使教学收到良好反应。

7 结语

综上所述，通过对以上各个方面的不断完善与提高，我校逐渐建立起了适合自身并且适合船舶行业发展的一套综合性的人才培育模式，从而满足船舶行业对高素质综合型人才的要求。但是本研究仍然具有很多不足之处，需要根据具体情况及需求做进一步的完善。

参考文献

[1]黄亚南，刘大路，孙风胜，等.船舶与海洋工程专业应用型人才培养体系的建设与实践[J].船海工程，2011（4）：48-50.

[2]程细得，袁萍.论创新型船舶与海洋工程专业人才培养[J].船海工程，2008（4）：191-193.

[3]冯佰威.“船舶CAD”课程教学模式的剖析与实践[J].船海工程，2008（4）：207-

209.

[4]王丽铮，袁萍，刘祖源.船舶与海洋工程本科专业人才培养模式探讨[J].船海工程，2008（4）：150-152.

船舶与海洋平台 篇4

1船舶与海洋平台生活区供水系统

生活区供水系统通常主要包括:洗涤水供应系统、卫生水供应系统和饮用水供应系统。洗涤水供应系统又包括冷水供应系统和热水供应系统。以往的船舶和海洋平台大小便具的冲洗水使用海水或江水, 从上世纪80年代以来, 大中型船舶及海洋平台使用淡水作为卫生水已日益普遍, 只有小型船舶有的仍用舷外水作业为卫生水, 而这类小型船舶通常配备的人员少、生活楼较小, 供水系统简单, 不易出问题, 因此本文中只探讨大中型船舶及海洋平台的生活水系统, 并将洗涤水和卫生水供应系统共称为卫生水供给系统。

1.1供水系统的形式

根据船舶和海洋平台大小和用途的不同, 供水方式的要求也有差异, 目前主要分为重力式和压力式两种。

1.1.1重力式

重力式供水系统适用于小型船舶或在停泊作业时要求尽量减少振动及噪声的科学调查船舶及平台。该系统通常在高于最高用水器具一定高度处设置重力水箱, 根据箱内水位的变化控制补水泵自动起停。这种重力式供水系统的优点是用水处的出水压力稳定, 即使是离重力水柜较远处的压力变化也不大。它的缺点是:重力水柜需要安装在高于最高用水设施一定高度处并且占有一定的容积, 若位于温度可能低于0℃的环境内, 还需采取防冻和温度监测措施, 所以目前该种供水方式应用较少, 鉴于此本文不做重点讨论。

1.1.2压力式

压力式供水系统是船舶与海洋平台最常用的一种供水方式, 它是由压力水柜内保持一定的水压或由变频水泵和缓冲罐组成的变频供水装置根据管路内的压力变化自动起停向各用水处供水。对于热水供应系统, 使用具有加热功能的热水压力柜或其它承压加热装置直接与淡水压力柜或变频供水装置相连向各用水处供水。为使生活区内热水管内热水始终保持高温, 热水管路常设成循环式。压力式供水系统所占容积小, 近年来采用压力水柜与日用水泵/热水循环泵组成单元结构更紧凑。另外安装位置和高度如不受水舱的影响, 其布置将更灵活, 因此该供水方式得到广泛应用。

1.2压力式供水系统经常存在的问题及解决方案

1.2.1存在的问题

压力式供水系统虽然有诸多优点, 但如果系统原理和配管设计考虑不周, 系统运行时往往会存在一些问题, 例如:用水高峰时, 位于高处的用水器具水压和水量不足, 而位于低处的用水器具却压力过高、水量过大。热水供应系统高处的热水循环管线由于水压低而循环不畅, 造成水不热及流量低而影响正常使用等等。

导致上述这些问题出现的最主要的原因是系统原理和配管设计存在着不合理的地方, 下面就这两个方面进行分析。

对于定员较多的船舶和海洋平台, 可以分别采用两根淡水总管和热水总管布置在左右两个管通道内。生活区的饮用水、淡水、热水均是从位于低处机械舱室内的压力柜引出后, 从主甲板开始通过管通道内的总管逐次由低往高向各个甲板用水器具供应, 热水回水也是直接从每个甲板的上水总管经过环形布置的管路后通过回水总管直接返回至热水循环泵。根据管路内的介质压力公式:

式中:P———管路内介质压力

Pb———泵出口压力

Pz———管路总阻力

Pj———管路内的介质相对泵出口高差引起的相对静压力

其中, 管路总阻力=各直管管段摩擦阻力 (又称沿程阻力) 之和+所有管路附件的局部阻力之和, 详见阻力公式:

式中:Pzz———直管摩擦阻力 (Pa) ;

Pzj———局部阻力 (Pa) ;

l———管段长度 (mm) ;

d———管子水力直径, 充满水的管子通常指内径 (m) ;

U———管内液体平均流速 (m/s) ;

g———重力加速度 (9.81m/s2) ;

ζ———局部阻力系数;

λ———沿程阻力系数。

可以看出, 因低处甲板, 如主甲板的支路总管距压力水柜的距离较近、高差小, 泵至低处甲板支路总管距离相对短、阻力小、相对静压力小、管路内的介质压力要高于高处甲板。再根据管路内的介质流量公式:

式中:Q介———管路流量 (m3/s) ;

μ———管路流量系数;

A———管路流通面积 (m2) ;

g———重力加速度 (9.81m/s2) ;

H———管路的起端与终端的水压差 (mH2O) 。

其中管路流量系数由伯努利方程推得:

式中:ζ--管路局部阻力系数;

λ———沿程阻力系数

l———管路管段长度 (m)

d———管路管子内径 (m) 。

我们可以发现影响管路内介质流量的三要素是管路流量系数、管子内径和压差。

当每层甲板的用水器具有水消耗时或者说支路总管内有水流动时, 甲板支路起、终端水压差H=P (即支管与总管连接处的压力) , 如果每层甲板的支路总管流量系数和管径都相同, 则越低层甲板的支路总管水压越高, 流量越大;如果低层甲板的管路流量系数或管径比高层甲板高或大, 则流量将会大的更多。这时, 供水水泵即使采用离心泵, 排量却也只能在有限范围内变化, 而且一般的离心泵压头都会随着排量增大而减小, 这就是用水高峰时, 往往低处的用水器具水量很大, 位于高处的用水器具水压和水量都不足甚至无水的主要原因。

同理, 当热水各用水器具不开启时, 如果每层甲板的环形支路总管流量系数和管径都相同, 每层的热水环形支路总管流量将也会因为压力问题随着甲板层数的升高而逐层递减, 生活区总高度越高, 这种现象越明显, 同时也是高处的热水循环管线内水不热的直接原因。

1.2.2解决方案

根据上述压力式供水系统常存在的问题及原因分析过程, 我们可以很容易地找到解决问题的途径, 即:提高压力柜和泵压力、减小高低层甲板之间的总管压差、增大高层甲板管路的流量系数和流通面积、减小低层甲板管路的流量系数和流通面积。其中提高压力柜和泵压力也将增加采购成本, 同时相应也会增加低层甲板管路的压力而导致洗涤用水类器具开启时水量过大而费水以及阀门和水龙头过早损坏等后果, 所以最有效是后三种。根据管路压力公式, 高低层甲板之间的总管压差由甲板之间的高差和管阻决定, 管阻又由管路的阻力系数、流速、管子内径及长度决定, 高差由层高决定无法改变;根据流量系数公式, 流量系数也由管路的阻力系数、管子内径及长度决定;这三者很明显相互关联, 所以我们不能通过单一的途径来解决问题, 需要将这三种途径合三为一来考虑。下面就这三种途径提出了具体的实施方案。

(1) 修改常规的供水系统方案 (或者说上水模式)

常规的由供水总管从低层甲板就开始分支路供水模式, 打破常规采用优化后新的供水方案, 根据上述的重力式供水系统的优点来模仿其供水方式, 即:淡水供水总管由压力柜直接上到最高层甲板后, 再从高处开始往下逐层分支路供水;热水供水管从低层甲板一直上到最高层甲板后再从高处开始往下逐层通过每层的循环管路串联式供水, 考虑到管路维修需要, 每层的热水回水总管上设有常关的旁通阀。

为了准确分析出两种方案的优缺点, 首先, 假设两种方案中淡水泵和热水循环泵的压力及排量均分别相同;淡水压力柜至高层甲板之间的上水总管管材、管径和配管设计也基本相同 (上水总管都是沿管子通道内侧上下竖直布置) ;热水压力柜至高层甲板之间的上水总管管材、管径也相同, 上水总管也都是沿着管子通道内侧上下竖直布置;各层甲板的支路总管、支管在两方案中也全部相同;所有甲板的支路流量均不为零。其次考虑分析在常规供水系统方案中用水高峰时流量和压力受影响最大的甲板和受影响最小的甲板-主甲板在两种供水方案中有什么相异之处。

1) 压力问题

高层甲板淡水和热水上水总管压力根据公式P=Pb-Pz-Pj, 其中Pj和Pb在两种方案中完全相同, 因此只与压力柜至高层甲板的上水总管阻力有关。在常规供水系统方案中上水总管内的水流从低层甲板开始分配至每层甲板, 每升高一层甲板总管内的流量就相应减小一部分, 管子的流速也会相应减小 (假设每层甲板的管径相同) , 而新方案中管子流速在这几层甲板之间却无变化, 因此管路的沿程阻力新方案比常规方案要大;而常规方案上水总管比新方案多三路支管, 因此局部阻力新方案比常规方案要小, 这样二者之和的管路总阻力很难分出孰大孰小, 因此两方案中高层甲板淡水和热水上水总管压力大小只能根据具体项目确定的具体详细供水系统参数计算来得出结果, 如果新方案的计算最小压力对将来器具使用有影响, 则在不增加配管设计难度的前提下, 设计者可以通过采用内表面光滑并耐腐蚀 (沿程阻力系数小) 的管材和适当增加上水总管管径等方式来减小水管阻力以达到增加上水压力目的。

在新方案中, 根据公式P=Pb-Pz-Pj, 其中Pj和Pb在两种方案中也是完全相同, 因此也只与压力柜至主甲板上水总管的阻力有关。对于淡水, 上水总管内的水流从主甲板升至高层甲板后, 再往下开始分配至每层甲板, 从压力柜至主甲板上水总管的管子长度比常规方案中要至少多出主甲板至高层甲板高度的2倍, 同时上水总管比常规方案中还要多分有三路支管, 因此管路的总阻力很显然新方案比常规方案要大, 所以主甲板上水总管压力新方案比常规方案小。对于热水, 上水总管内的水流从主甲板升至高层甲板后, 流经高层甲板的环形支路, 再往下依次流经每层甲板的环形支路后 (每层甲板的热水环形支路串联, 而非常规方案中的并联) 返回热水循环泵, 很明显从压力柜至主甲板上水总管的管子长度及管件比常规方案中要多出好多, 管子流速也始终未变, 因此管路的总阻力很显然新方案比常规方案要大, 所以主甲板上水总管压力新方案比常规方案小。

2) 流量问题

新方案中每层甲板之间的淡水管路和热水管路采用的连接型式不同, 其中淡水为并联, 热水为串联, 整个热水管路的流量均相同并等于热水循环泵的排量, 因此我们只需要分析淡水管路流量。

主甲板和高层甲板的淡水支路总管流量根据流量公式, 主要由这两层甲板管路的流通面积、流量系数和压力决定。其中, 主甲板:支路总管流通面积和流量系数均相同, 压力新方案比常规方案小, 因此新方案比常规方案流量小;高层甲板:支路总管流通面积和流量系数均相同, 压力根据上述分析和简单推理无法得出最终结论, 因此流量大小尚需根据具体项目的具体系统压力详细数据计算结果来确定, 但新方案中各层甲板的支路总管上水水流均需经由高层甲板处的上水总管, 上水总管的流量等于泵的排量或各层甲板流量之和, 并不受下面各层甲板的各支路流量分配比例影响, 因此不存在常规方案中可能出现的由于低层甲板水流过大 (或者说实际流量分配并不与设计预期相符) 而导致高层甲板上水总管和支路总管水量很少或无水现象。

通过以上分析, 采用优化供水系统原理的途径是行之有效的。

(2) 配管设计

这里所说的配管设计主要包括:管线布置、管线支撑。

通过以上两种典型供水系统的管路压力和流量分析, 我们知道影响管路压力和流量分配的因素主要有几方面, 其中决定管路静压的甲板层数、层高都是供水方案设计前就已定型;加大水泵容量对改善部分管路压力、流量有一定作用, 但同时也会额外增加电力消耗及低处甲板用水器具压力;而当流量指标确定后管路阻力完全由系统方案 (包括原理、管材和管径的选择) 和配管设计等决定, 系统方案在前期方案设计阶段已基本定型, 管线布置决定着管线长度、附件的数量以及位置, 管线支撑决定着管路实际运行过程中管线的变形量, 这些都是影响管路阻力的关键因素。

结语

生活区供水系统在船舶与海洋平台上虽算不上一个最复杂和最重要的系统, 但它却与我们居住在楼房内的人们使用的自来水一样重要, 直接影响着其上工作人员的生活质量、进而影响工作质量甚至船舶和平台的安全, 因此我们要予以足够重视。

参考文献

[1]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册-轮机分册[M].北京:国防工业出版社, 1999.

[2]《轮机工程手册》编委会.轮机工程手册[M].北京:人民交通出版社, 1994.

船舶与海洋工程常用缩写 篇5

above base line A/B 基线以上 access hole ACC.HOLE 通道口

additional ADD 附加的，追加的 after perpendicular A.P 尾垂线 afterward AFT 向船尾的方向 after peak tank A.P.TK 尾尖舱 air hole A/H 空气口，通风口 alignment ALIGNMENT 调整，对位

arrangement AARR`T 排列 assembly ASS`Y 装配，组装

B

ballast water tank B.W.T 压载水柜

base line B/L 基线

bead BEAD 焊肉 beam BEAM 横梁

bilge keel BLG KEEL 舱底龙骨 bilge well B/W 污水井 block BLK(B)分段

block division BLK.DIV 分段分割

bottom BTM 船底

bracket BKT 加强筋板

bulb plate B.PL,B.P 球型钢 bulkhead BHD 隔壁，舱壁 bulwark BULWARK 船舶的栏杆，防浪板

buttock line B.L 纵剖线 butt welding BUTT WELDING 对缝焊接

C

camber CAMBER 上拱度 cargo hold C/H 货舱

carling CARL~G 局部补强材 casting CAST~G 铸铁 center line C/L 中心线

chain locker CHAIN LKR 锚链库

chain pipe CHAIN PIPE 锚链管 chamfer C 倒角 channel C.H 槽钢

coaming COAM~G 舱口围板，通舱件

check plate C.PL 花纹钢板 cofferdam C/D 围堰，防油堰 collar plate C.PL 补板 component

assembly COMP.ASS~Y 小组装

c*****truction C*****T 构造 corrugated

bulkhead CORR.BHD 波形舱壁

crack CRACK 破裂，裂纹 corrosion

腐蚀 curve

弧形

cutting CUTT~G 切割

D

deck DK 甲板

deck house DK HOUSE 船室 detail DET 详细 diameter DIA 直径

diaphragm DIAFH 横隔板 double bottom D.BTM 双层底 double continuous fillet D.C.F 双面连续焊接 double plate D.PL 双层板 drain hole D/H 排水口

E

each EA 个数，个个 elevation EIEV 侧面图 engine room E/R 机舱

engine room bulkhead E/R BHD 机车室舱壁

equal angle E.A 等边角钢 erection EREC 合拢

expansion EXPAN 展开，膨胀

F

fabrication

sequence diagram F.S.D 装配程序图 false bottom FALSE BTM 活/假底

fashion plate FASHION PL 组成船首部材

fender FENDER 防卫板，挡泥板

flat bar F.B 平铁

face flat F/F 面材，面板 floor F 地板

fore peak tank F.P.TK 首尖舱 fore perpendicular F.P 首垂线 forecastle deck F~CLE DK 首楼甲板

forward FWD 向船头的方向 foundation FDN 地基 frame FR 肋骨，骨架

frame space F.S 肋骨间距

fresh water tank F.W.TK 淡水舱 fresh water generator

海水淡化装置

full penetration welding F.P 完全熔入焊接

fillet joint

部材穿越 flange

折边

funnel FUNNEL 烟囱.烟道

G

galvanized GALV 镀锌，电镀 general arrangement G/A 一般配置图

girder GIR 船的首尾方向的主纵通梁

girnding GIRND~G 打磨，磨挫 gutter bar GUTTER BAR 排水挡板

H

h-beam H-BEAM H-形钢，工字钢

half round bar H.R.B 半圆钢 hand grip H/G 把手 hatch HATCH 舱口

hawse pipe HAWSE PIPE 锚链

管

hold HOLD 船舱 hole HOLE 开孔

hopper tank HOPP.TK 防撞舱 horizontal HORL 水平

I

I-beam I-BEAM I形钢

insert plate INSERT PL 嵌入板 inspection INSP 检查 inverted angle I.A 逆角钢

K

knuckle line K.L 转折线 key plan

主平面图

knuckle point K.P 转折点

L

lifting beam LIFT~G BEAM 吊装横梁

lifting lug LIFT~G LUG 吊耳 lightening hole L/H 减重孔 longitudinal

bhd LONGL.BHD 纵向隔板 longitudinal space L.S 纵向间隔

LUG

搭接线

looking LOOK~G 观察方法

M

main deck MAIN DK 主甲板 man hole M/H 人孔 man hole cover M/H COVER 人孔盖

marking MK 标记 maximum MAX 最大

midship MIDSHIP 船体中央部 minimum MIN 最小的 mould line ML 理论线

N

navigation bridge deck NAV.BRI.DK 航行甲板 number NO 编号 no water tight bulkhead N.W.T.BHD 非水密舱壁

O

offset OFFSET 偏移量 opening OPEN~G 开口 only ONLY 仅，单独的 outfitting OUTFITT~G 舾装

P

pad plate PAD.PL 垫板 partial penetration welding P.P 部分焊透焊接

perforated flat PERF.FLAT 多孔管

pillar PILLAR(P)支柱 pipe hole P/H 管孔

plan PLAN 计划，平面图 steel plate PL 钢板

platform deck PLATE DK 平台甲板

poop deck P.DK 船尾搂甲板 port PORT 左舷

pre-erection P.E 预合拢

Q /R

quality control Q.C 质量控制、radius R 半径

radius end R.E 半径末端 round bar R.B 圆钢

rudder trunk R/T 舵的通管

S

scale S 比例

sea chest S/C 海水吸入口 section SEC 截面图

side shell S.SHELL 边舱 snip

削斜

speed log

计速器 square bar S.B 方钢 starboard STB~D 右舷 stay STAY 支柱

steering gear S/G 舵机

step ST 踏脚

stern frame S/FR 船尾骨材 stiffener STIFF 加强材

stringer STR 船侧纵向加强肋 sub-assembly SUB ASS~Y 小组立

swage bulkhead SW BHD 槽形壁

T

tack welding T.W 定位焊，点焊 tank TK 舱，容器 tank top T/TOP 舱顶 temporary TEMP 临时的 thickness THK,t 厚度

transverse TRANSV 横向的 transverse

bulkhead TRANSV.BHD 横隔壁

tripping

防颠肘板 typical TYP 典型的

U

unequal angle U.A 不等边角钢 upper deck UPP.DK 上甲板

V

voyage

航海

vertical VERT 竖直的 vertical ladder V/L 直梯

W

water ballast tank W.B.TK 压载舱 water tight bulkhead W.T.BHD 水密舱壁 weather deck

露天甲板 weight W/T 重量

welding WELD~G 焊接

whell house top W/H TOP 驾驶室顶

web

船舶与海洋平台 篇6

1.1 舱底含油污水的根源

对于船舶污染中的含油污水来说, 主要根源在于机械设备、水柜、油柜排放、泄漏以及油水管路泄漏、甲板开口处水密性缺失而引起的泄漏, 会导致油污水流至船舶舱底。其中船舶舱底含油污水的量和船舶载重有着直接的关系, 如果油田作业船舶中每艘船的舱底含油污水量按照20吨来计算, 那么污水含油量大约为2000~20000mg/L, 也就是说, 每年油田作业船舶随舱底含油污水排入海洋中的油量是非常大的, 对海洋环境造成了非常严重的影响。

1.2 压载水污染的根源

在油田作业船舶中, 压载水的作用是确保船舶的稳定运行, 虽然各种船舶的压载物都不同, 有的会使用水泥、铁块等, 但是绝大部分的船舶都会存在压载水, 而压载水的量和船舶的载重没有直接的关联, 通常都是为了保证船舶的稳定性。一般情况下, 压载水都有独立的舱室, 而且压舱水都比较干净, 但是对于一些废弃、破旧的船舶压舱水来说, 因为使用的时间比较长, 所以会含有一些污染物, 其含油量也比较低。比如, 要是油田作业船舶, 在类比对为1.5~2万吨的压舱水中, 分散油和乳化油的最高含量在59.23mg/L左右, 最低含量在1.44mg/L左右, 平均含量在12.14mg/L左右。

1.3 船舶冲洗水根源

在油田作业船舶中, 船舶冲洗水中的污染物含量不是特别高, 而且最主要的包括泥沙、油以及铁锈等, 如果要对油轮进行清洗, 会使用较多的洗舱水, 洗舱水的量是由油品而决定的, 轻质油品的洗舱水用量就比较小。因为受到高压冲洗和洗涤剂的作用, 洗舱水中大部分的油都是以乳化油的形式存在。在油轮洗舱水中, 平均含油浓度大约为3000mg/L, 而基本情况下船舶的冲洗水含油量不会大于10mg/L。如果采用船舶的数量和吨位来进行冲洗水的计算, 那么油田作业船舶每年产生的冲洗废水量会非常多。

2 船舶污染给海洋环境带来的影响

对于目前的海洋环境而言, 船舶污染会给海洋环境带来非常严重的影响, 比如, 2014年美国一艘油田作业船舶在经过太平洋时, 由于发生漏油现象对太平洋造成了非常严重的污染, 海洋监管部门及时采取了相应的措施, 对船舶污染现象进行防治, 其中稀释扩散起到了非常重要的作用, 利用以下公式在海洋二维稳态形式下进行了相关的计算, 具体的公式为:

式中的C (x、y) 代表的是 (x、y) 处污染物的垂直平均浓度;H、B、u分别代表的是深度、宽度以及流速;Cp、Qp代表的是污染物的排放浓度以及排放量;Ch代表的是上游污染物的浓度;My代表的是横向混合系数。

从公式的计算结果中我们可以得出:如果是在正常的排放情况下, 对海洋环境产生的影响比较小, 在涨潮、落潮时海洋中石油类的浓度量最大大概在0.003mg/L左右。如果是在船舶污染的排放情况下, 其最大浓度会变为0.05mg/L, 已经超出GB3097—1997的标准, 对海洋环境会造成非常严重的影响, 因此, 一定要采取相应的措施, 避免污染现象的发生。

3 预防船舶污染、保护海洋环境的措施

3.1 海面溢油监测系统的完善

对于油田作业船舶来说, 海面溢油监测系统的建设能够对溢油进行准确的定位, 而且还可以将应急处理和指挥决策结合在一起, 对溢油的相关情况进行自动保存, 记录人员使用费用以及图片依据等, 为后续的工作提供强有力的证据。如果我国存在将基金作为保障的政策, 那么就能够很好的解决清污费的补偿问题, 加强我国的清污能力, 对我国海洋环境进行有效的保护, 实现油田作业船舶的良好运行。

3.2 完善清污公司的市场机制

清污公司在工作过程中要遵循一定的规则, 该规则可以由当地的海事部门来创建:油田作业船舶在进行海洋范围时, 要与符合标准的清污公司签订相关的合同, 从而明确事故发生后双方应付的责任以及具有的权利, 创建完善的市场机制, 从而在根本上保护海洋环境, 为海运事业提供良好的工作环境。

3.3 对船舶溢油设备的站点进行优化

对于船舶污染来说, 可以在电子海图上利用模糊数学的形式进行评价体系的建立, 一旦发生船舶污染事故能够及时对其进行定位, 并且采取相应的措施进行解决, 对海洋环境起到良好的保护作用。

综上所述, 目前海洋环境的保护已经成为了全世界人民重点关注的问题, 尤其是在石油船舶运输逐渐发展的今天, 船舶污染公约的修改和制定显得非常重要, 只有严格遵守相关的规定, 才能切实实现海洋环境的保护。所以, 我国一定要不断完善海面溢油监测系统、完善清污公司的市场机制、对船舶溢油设备的站点进行优化、强化船舶动态跟踪机制, 从而有效的预防船舶污染, 实现海洋环境的良好保护。

参考文献

[1]王红涛.船舶对海洋环境的污染及其防治措施[J].科技视界, 2013, 33:331.

[2]林颖毅.论船舶污染与海洋环境的关系[J].环境与可持续发展, 2014, 06:123-126.

船舶与海洋平台 篇7

课程建设与专业建设一样, 也是高等学校一项重要的教学基本建设。课程建设 (特别是课程体系建设) , 与专业建设虽有区别, 当时也有着密切的联系。人才培养方案的主体是教学计划, 教学计划的主体则是课程, 包括理论教学的课程和实践教学的课程, 这些课程在教学计划中应该能够形成一个结构合理的体系, 这就是课程体系。课程体系是由若干个系列的课程构成的, 为了使课程结构合理, 就要注意柯雪德构建教学计划中的课程体系。

因此, 船舶与海洋工程专业课程建设过程中就不能只是单门课程的建设, 而是课程体系的建设, 要着重考虑课程体系中各门课程间的相互联系, 既要做到承上又要做到启下, 这样才能让学生觉得自己知识的学习具有连贯性, 使自己的学习更加轻松如意。

二、船舶与海洋工程专业课程建设的主要任务

船舶与海洋工程专业课程建设的主要有三个任务:

1. 促进当地经济的发展

钦州学院是广西沿海地区唯一一所公立的普通本科高等学校, 是北部湾畔崛起的全国首批应用技术大学改革试点高校, 学校的宗旨就是服务于地方经济, 强调应用性。因此, 钦州学院船舶与海洋工程专业的课程建设要始终围绕应用性和地方性, 广西沿海地区拥有钦州、北海、防城港三个地级市, 三个地级市是广西北部湾经济区中滨海的城市群, 大陆海岸线长1629公里, 20米水深以内的浅海面积6488平方公里, 潮间带滩涂面积1005平方公里, 海洋及港口资源丰富, 具有非常明显的临海区位优势。但广西境内学校却缺少船舶与海洋工程专业, 钦州学院充分考虑了这一现状, 在国家政策扶持和钦州市政府的大力支持下, 钦州学院决定开设船舶与海洋工程专业, 并致力于把该专业做大做强, 更好地服务于北部湾地方经济。因此, 船舶与海洋工程专业的课程建设一定要围绕“怎样能更好的促进当地经济的发展”这个中心, 课程建设要以培养应用技术型人才为目标。

2. 加强校企间的合作

钦州学院是应用技术型学校, 因此, 船舶与海洋工程专业的课程建设要保证该专业的应用性和技术性, 简单的来说, 钦州学院培养的人才注重的是实践能力, 而非学术性。其中“订单式”培养模式是我国在发展“校企合作”教学模式时自己摸索出来的比较符合我国职业教育现状的一种新的模式[3]。这种模式中, 人才培养目标和计划主要由其企业提出和制定, 学校并承担大部分培养任务。企业不仅仅是根据学校提出的要求, 提供相应的条件或协助完成部分的培养任务。主要采取提供教育资源的方式, 例如投入设备和资金帮助学校建立校内实训基地, 利用企业资源建立校外实训基地, 企业专家兼任学校教师, 设立奖学金、奖教金等, 而且还参与研究和制定培养目标、教学计划、教学内容和培养方式[3]。最终培养出企业自己想要的适合自己企业的专业人才。“招生与招工同步、毕业即就业”良好的就业、发展前景备受企业、和学校的推崇。

3. 转变思想

钦州学院是一所刚升本不久的院校, 与全国的名牌和老牌学校相比, 不论是在师资还是实验室等方面都存在着一定的差距。因此, 我们要转变思想, 不能以培养学术型学生为标准, 而是要根据国家地区发展战略、地方经济社会和文化发展需求和学校的办学实际来办学和培养学生。因此, 船舶与海洋工程专业在课程建设和发展过程中也应以应用型和技术型为主, 重点培养学生的实践动手能力。

三、船舶与海洋工程专业课程设置的弊端及课程改革的方向

纵观我国本科高等教育课程设置, 我国本科高等教育课程设置普遍存在着以下弊端:

(1) 知识面过窄, 过分强调专业的对口性, 毕业生的知识面比较窄, 适应能力差; (2) 管理过于集中, 学校缺乏活力、动力和压力; (3) 课程设置不够规范。

因此, 钦州学院船舶与海洋工程专业课程建设发展中要避免以上弊端, 要本着促进学校和地方经济发展、处处以学生为本的原则, 把船舶与海洋工程专业建设成应用技术型大学的标杆专业。

目前, 教育部在“十二五”期间实施的本科教育工程中, 有一项工程为专业综合改革, 我们应该把专业综合改革的精神扩展到课程改革中来。因此, 钦州学院在船舶与海洋工程专业课程改革中, 应该朝向下面几个方向发展:

(1) 坚持拓学生的知识面, 增强专业毕业生的适应能力; (2) 继续发挥钦州学院的应用性特色, 积极探索船舶与海洋工程专业在应用性方面的办学规律; (3) 坚持进行人才培养模式的改革, 特别是进行产学研结合之路的探索; (4) 在我国实行社会主义市场经济体制的条件下解决实习难的改革探索; (5) 加强课程体系建设的改革; (6) 在课程建设中走特色办学之路的改革。

四、总结

在课程建设和改革中, 要把建设与改革的关系处理好, 将两者很好地结合起来, 而不要把它们割裂开来、对立起来:在建设中进行改革, 用改革的精神指导建设, 不要一讲建设就不敢改革、不要改革, 也不要一讲改革就不要建设了, 甚至教育教学规律、教学管理的规范都不要了, 两者要统筹发展, 共同进步。

摘要：课程建设是高等教育教学基本建设之一, 决定了一所高校教学工作的好坏。船舶与海洋工程专业是钦州学院着重打造的优势特色专业, 本文以钦州学院船舶与海洋工程专业课程建设为例, 为钦州学院的课程建设和发展提供了些许思路与建议, 促进钦州学院课程建设与改革的发展。

关键词：课程建设,船舶与海洋工程,改革

参考文献

[1]牛国庆, 王海娟.对高校特色专业建设的思考[J].河南理工大学学报 (社会科学版) , 2009, 10 (2) .

[2]黎悦.“三势”:船舶与海洋工程专业[J].高校招生 (高考升学版) , 2006, Z1.

船舶与海洋平台 篇8

一、船舶与海洋工程结构疲劳分析的范畴

为构建合理的船舶与海洋工程结构疲劳强度本科生课程知识体系, 首先需要在总体上明确船舶与海洋工程结构疲劳分析的宏观范畴。而船舶与海洋工程结构疲劳分析的范畴必然远远大于本科生课程知识的范畴。当对整体的船舶与海洋工程结构疲劳分析有了明确的概念后, 才能根据本科生的特点, 构建相应的知识体系。结构疲劳破坏过程一般可划分为三个阶段:裂纹的萌生阶段、裂纹的稳定扩展阶段以及最后的断裂阶段。目前的疲劳分析方法大都是建立在宏观分析的层次上的。在这个层次上, 疲劳分析方法主要可以分成两类:一是基于S-N曲线和Miner线性累积损伤准则的疲劳累积损伤方法 (即通常所称的S-N曲线方法) , 二是基于裂纹扩展法则的断裂力学方法 (即通常所称的断裂力学方法) 。S-N曲线方法的基础是S-N曲线及累积损伤理论, S-N曲线表示了构件的寿命与所受的各级应力范围水平之间的关系, 对于多级应力范围水平连续作用时, 一般按照线性累积损伤理论进行疲劳累积损伤的计算。这种受应力范围水平控制的疲劳一般称为应力疲劳, 然而, 工程上也有许多构件, 在其整个服役期间内, 构件所经历的循环载荷次数并不多, 但载荷水平却较高 (超过屈服应力) , 寿命短, 这种疲劳问题, 通常称为应变疲劳或低周疲劳。断裂力学假设在材料和结构中存在裂纹, 又分为线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学, 应力强度因子K和J积分等断裂参数可用于描述裂纹尖端附近的应力和应变特性。线弹性力学从应力强度因子和能量释放率两方面描述含裂纹体的力学行为, 所提出的断裂准则实际上是传统强度理论的补充和革新。线弹性断裂力学进一步还扩充到了预测含裂纹体在交变载荷下的疲劳裂纹扩展行为, 从而可以完成对结构从初始裂纹扩展到临界裂纹尺寸时的疲劳寿命的计算。弹塑性断裂力学要考虑材料非线性效应, 主要的理论有裂纹张开位移 (COD) 理论和J积分理论等。通过上面的分析可知, 宏观上的疲劳分析方法主要有S-N曲线方法和断裂力学方法两个大的方面, 以上两种方法又各自具有不同的体系和理论脉络。船舶与海洋工程结构疲劳分析本科生课程体系应该在这两种理论体系下展开。

二、船舶结构疲劳评估方法的工程应用

船舶结构尺寸是基于相关规范进行设计的。船舶规范是相关船舶运营经验和理论分析方法相互结合的产物。船舶结构的疲劳强度分析方法或者分析流程与步骤, 规范中也做了相应的规定。从本科生学习和工作的角度而言, 掌握规范的疲劳分析流程和方法是十分必要的。目前, 船舶与海洋结构物疲劳分析规范的基本理论主要是基于S-N曲线的线性累积损伤的方法。如果只考虑到对规范的学习和掌握, 仅开展有关S-N曲线方法知识的讲述是合适的。但是从掌握船舶与海洋结构疲劳分析有关知识的全面性来考查, 我们认为既要涉及S-N曲线方法也要涉及断裂力学方法, 但是应该将S-N曲线方法进行重点而详细的探讨, 进而将该方法拓展至在船舶与海洋结构疲劳分析中的应用, 而对于断裂力学方法进行必要的概念性、基本方法的简要介绍即可。

三、本科生知识体系的构建

(一) 理论系统脉络要清晰

首先应建立疲劳的基本概念并明确疲劳问题的特点, 在此基础上展开讨论给出疲劳分析的基本方法, 主要包括S-N曲线方法和断裂力学方法, 并对疲劳分析的S-N曲线方法和断裂力学方法分别进行探讨。S-N曲线的方法主要涉及到S-N曲线的概念、物理意义、表达形式以及影响S-N曲线的有关因素, 包括平均应力、载荷形式、尺度效应等。对于受到不同水平应力范围作用的结构疲劳问题, 一般应用累积损伤的方法进行分析计算, 其中最为重要的亦是应用最为广泛的就是迈纳 (Miner) 线性累积损伤理论。对于随机载荷情况, 需要对载荷时间历程进行计数, 物理意义明确, 应用广泛的雨流计数方法应该作为重点内容。由于裂纹的存在, 结构或构件的强度不可避免地要受到削弱。在使用载荷、腐蚀环境或此二者共同的作用下, 结构中存在的裂纹一般还将扩展, 裂纹的尺寸也将随着使用时间的增加而不断增长。因此, 随着使用时间的增加, 裂纹尺寸的增长, 结构或构件的剩余强度也将随之下降。若使用中出现较大的偶然载荷, 剩余强度不足以承受此载荷, 则结构或构件将发生断裂破坏。若在正常载荷下工作, 不出现意外的高载荷, 则裂纹将持续扩展, 剩余强度不断降低, 直到最后在正常的工作载荷下发生断裂。因此, 我们需要回答下述问题:控制含裂纹结构或构件是否发生破坏的力学参数是什么?怎样建立断裂破坏的力学判据?剩余强度与裂纹尺寸的定量关系是如何表达的?裂纹是如何不断发生扩展的?裂纹从某一个初始尺寸增长到发生破坏所对应的临界裂纹尺寸, 如何计算其扩展寿命?结构中可以允许存在多大尺寸的初始裂纹?如何确定临界裂纹尺寸?为保证结构的安全使用, 在日常应如何科学合理地安排检测维修?等等。我们认为船舶与海洋工程结构疲劳本科生知识点仅涵盖线弹性断裂力学即可, 可以不涉及弹塑性断裂的知识。

(二) 突出与规范相结合的S-N曲线方法

对于船舶与海洋工程专业本科生而言, S-N曲线方法仍然是相对重要的知识, 因为目前船舶与海洋工程结构领域内有关规范的疲劳分析方法仍然主要是S-N曲线的线性累积损伤方法, 所以需加以重点论述。同时, 应特别注意船舶与海洋工程疲劳分析理论与疲劳规范有关的累积损伤计算公式的关系, 即规范的公式可由线性累积损伤理论推导得出。明白了理论的推导, 也能更好地与规范相结合, 便于规范的理解与应用。例如, 按Miner线性累积损伤理论, 当疲劳载荷是用相应于一定时间内的连续概率密度函数表示时, 疲劳累积损伤度的计算可写为,

式中, S为应力范围水平, 为应力范围分布的连续概率密度函数, N为在应力范围水平S的单一循环载荷作用下的寿命, NL为所考虑的整个时间期间内应力范围水平的总循环次数, dn=NLfS (S) d S为落在区间[S, S+d S]内的应力范围循环次数, 为对所考虑的整个使用时间的积分。

将应力范围S的长期分布的表达式, 见式 (2) 及代入式 (1)

式中, q称为尺度参数, h称为形状参数。得到相应的疲劳损伤计算式

式中, m, A为S-N曲线参数, Γ () 为伽玛函数。

式 (3) 即为规范中计算累积损伤的基本公式, 在规范中是直接给出的, 并没有推导过程。通过相关的疲劳理论推导, 给出了公式的来龙去脉, 使学生能更好地掌握疲劳理论, 也能将其与实际工程分析相结合。

(三) 工程案例分析

疲劳分析的根本目的是工程设计和工程应用, 因此, 结合规范的疲劳分析方法, 使学生掌握该分析方法是船舶与海洋工程专业本科生的基本要求之一。这一目标可以通过布置相应的大作业, 要求学生根据规范完成实际船舶的疲劳校核来实现。通过实船的疲劳分析, 学生可以明白船舶结构疲劳校核的关键部位, 并进一步深化理解船舶结构疲劳分析的主要的计算流程:疲劳载荷的计算;各应力范围分量的计算;应力集中系数的确定;疲劳应力范围的合成;疲劳累积损伤的计算及衡准。通过疲劳分析理论与工程实际的结合, 真正地实现了学以致用, 对理论方法的理解得以深化, 工程实际的动手能力、分析问题的能力也得到了增强。

四、展望

我们根据自己的教学和科研工作经验, 对《船舶与海洋工程结构疲劳强度》本科生课程知识体系进行了初步的分析与研究, 构建了船舶与海洋工程专业本科生课程《船舶与海洋工程结构疲劳强度》的知识体系。而船舶与海洋工程结构疲劳分析也是一个不断发展变化的研究热点, 必将有一些创新的成果被人们认识。所以, 船舶与海洋工程专业本科生课程《船舶与海洋工程结构疲劳强度》的知识体系, 是一个开放的体系, 有待不断更新, 不断完善。

参考文献

[1]支庆庆, 贺竹梅.遗传学知识体系构建的思考[J].高校生物学教学研究 (电子版) , 2013, 3 (1) :7–11.

船舶与海洋平台 篇9

本文尝试从船舶与海洋工程结构疲劳分析理论和应用创新两个角度出发, 对《船舶与海洋工程结构疲劳强度》研究生课程知识体系构建进行探究, 从而为船舶与海洋结构疲劳分析教学和学习提供参考。

一、船舶与海洋工程结构疲劳分析的基础理论

结构中的缺陷随着加工制造的过程不可避免地出现, 尤其是出现在结构的焊接部位, 构件中的微裂纹总是存在且具有一定的随机性。正是这些微裂纹的扩展聚合, 从而形成了宏观裂纹。宏观裂纹进一步扩展, 导致构件最终失效, 这就是疲劳失效这种失效模式的实质。通常疲劳破坏过程可被分为三个阶段, 即裂纹的萌生阶段, 裂纹稳定扩展阶段以及最后的失稳扩展直至断裂。在微观水平上, 疲劳破坏具有一定的随机性和不确定性, 是一个尤为复杂的问题, 用严格的理论方法很难进行模拟或描述。所以, 目前的疲劳分析方法多是建立在宏观水平上的。从宏观角度出发, 疲劳分析方法可分为两大类, 即基于应力-寿命曲线和迈因纳线性累积损伤准则的疲劳累积损伤方法 (本文称S-N曲线法) 以及基于裂纹扩展法则的断裂力学方法 (本文称断裂力学法) 。严格地讲, S-N曲线法只适用于裂纹萌生阶段寿命的预报, 但目前一般都通过人为地定义某一种状态为“破坏”, 将“疲劳破坏”的概念模糊化。这样, 原本的一个扩展过程就简化为一个状态, 因而也可将S-N曲线法用于结构全寿命期的估计。断裂力学法则明确考虑疲劳裂纹的扩展特性, 但必须假定初始裂纹的存在, 最后可预报得出达到临界裂纹的时刻。在断裂力学法中, 裂纹萌生阶段寿命被忽略。

S-N曲线法的基础是S-N曲线及累积损伤理论, S-N曲线表示了构件的寿命与所受的各级应力范围水平之间的关系, 对于多级应力范围水平连续作用时, 一般按照线性累积损伤理论进行疲劳累积损伤的计算。这种受应力范围水平控制的疲劳一般称为应力疲劳, 然而, 也有众多的工程构件, 在整个使用寿命中所经历的循环载荷次数并不多而循环载荷水平较高 (超过屈服应力) , 寿命短的疲劳即为应变疲劳或低周应变疲劳。

断裂力学假设在材料和结构中存在裂纹, 又分为线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学, 应力强度因子K和J积分等断裂参数可用于描述裂纹尖端附近的应力和应变特性。线弹性力学从应力强度因子和能量释放率两方面描述含裂纹体的力学行为, 所提出的断裂准则实际上是传统强度理论的补充和革新。线弹性力学还发展了含裂纹体在疲劳荷载作用下的扩展行为预报, 可以计算结构由初始裂纹扩展至临界裂纹尺寸的疲劳寿命。弹塑性断裂力学要考虑材料非线性效应, 主要的理论有裂纹张开位移 (COD) 理论和J积分理论等。

通过上面的分析可知, 宏观上的疲劳分析方法主要有S-N曲线方法和断裂力学方法两个大的方面, 以上两种方法又各自具有不同的体系和理论脉络。船舶与海洋工程结构疲劳分析研究生课程体系应该在这两种理论体系下展开。

二、研究生知识体系的构建

陈至立强调, 研究生教育作为教育的最高层次, 在培养创新人才中具有决定意义。要以增强创新能力为核心, 提高研究生教育质量。创新意识是创新的根本前提, 没有创新的意识和欲望, 就不可能取得创新成果。不仅要树立创新观念, 更重要的是要掌握创新规律, 学会创新方法和创新思维, 这是培养创新能力的根本所在。研究生知识体系的构建就是要为研究生的创新能力的培养提供帮助。

一个专业的知识架构中, 各部分知识之间绝不是简单的堆垒, 是有机联系在一起的。分析一个专业的知识结构并构建相应的知识体系就是要发现其内在的必然的有机联系, 并利用知识之间的关联表述将其明晰地给出, 从而使每一个接触该专业的人员都能正确和清晰地知道需要掌握哪些知识以及为什么要掌握这些知识。

1. 理论系统脉络要清晰。

首先应明确疲劳问题的基本概念以及疲劳的特点, 进而探讨得出疲劳分析的基本方法, 即主要包括S-N曲线法和断裂力学法, 再对以上两种方法分别进行讨论。S-N曲线的方法主要涉及到S-N曲线的概念、物理意义、表达形式以及影响S-N曲线的有关因素, 包括平均应力、载荷形式、尺度效应等。对于受到不同应力范围水平的结构疲劳问题, 一般采用累积损伤的方法进行计算, 其中最重要也是应用最为广泛的就是Miner线性累积损伤理论。对于随机载荷情况, 需要对载荷时间历程进行计数, 物理意义明确, 应用广泛的雨流计数方法应该作为重点内容。

对于存在裂纹的结构, 其结构强度相比于常规的屈服强度要有所降低, 若没有考虑到裂纹对强度的影响而直接按完整结构对其进行强度评估, 很可能导致偏于危险的判断, 从而带来不必要的损失, 因而, 从结构安全性的角度而言, 必须合理地考虑含裂纹结构的强度, 或裂纹对结构强度的影响。另外, 对于具有某一初始尺寸裂纹的结构, 在交变载荷的作用下, 如果所受的载荷超过某一阈值, 则该裂纹将进一步地扩展, 随着循环次数不断累积, 裂纹尺寸变得越来越大, 直到最后发生断裂破坏, 或者在循环过程中遭遇到某一很大的载荷, 结构也可能发生破坏。

因此, 必须对以下问题进行思考和回答:控制含裂纹结构是否发生破坏的参数是什么?如何建立断裂或破坏的判据?裂纹尺寸与剩余强度的关系如何?结构中可以允许存在的最大初始裂纹是多少?疲劳裂纹是如何扩展的?如何获得临界裂纹尺寸?裂纹由某一初始尺寸扩展到发生断裂时的临界裂纹尺寸, 还有多少剩余寿命?如何安排结构在日常使用中的安全检修?……这些问题都必须借助于断裂力学的知识才有可能解决。我们认为船舶与海洋工程结构疲劳研究生知识点可以线弹性断裂力学为主, 初步涉及弹塑性断裂的知识即可, 因为就多数船舶与海洋工程结构而言, 其结构并不处于大面积屈服的状态。

2. 突出实用评估方法。

疲劳的基础理论仅仅为实船结构的疲劳评估奠定了基础, 但是要真正完成实船的疲劳评估还要充分结合船舶与海洋工程结构的实际特点。将疲劳理论与实船载荷和疲劳特点相结合, 就出现了各种实用的船舶与海洋工程结构实用疲劳评估方法。目前, 实用的船舶与海洋工程结构疲劳强度评估方法主要有船级社提出的简化疲劳分析方法和直接计算法。在简化分析方法中, 疲劳载荷通过船舶主尺度等信息, 利用经验公式进行计算, 疲劳应力主要通过船体结构强度分析的理论模型进行船体梁、船体板架及船体纵骨的弯曲应力的计算。在直接计算方法中, 主要采用势流理论进行波浪载荷直接计算, 疲劳应力则通过建立相应的有限元模型, 采用有限元分析的方法得到, 疲劳应力的分布特性可以通过设计波方法或谱分析的得到, 进一步可以得到疲劳累积损伤。

简化分析方法操作简单便于应用, 适用于常规船舶的疲劳分析。由于各船级社经验和所用的分析方法不尽相同, 疲劳分析的具体规定和流程可能有所差别, 但总的来说, 其计算流程主要包括: (1) 各类疲劳载荷 (船体梁载荷、局部压力载荷) 的计算; (2) 各级应力范围分量 (船体梁、板架、骨材) 的计算; (3) 各级应力范围水平的合成; (4) 疲劳强度 (S-N曲线) 的确定; (5) 累积损伤的计算和校核。根据以上计算过程, 参照规范的计算方法可很方便地对常规船体结构的疲劳强度进行评估。

由于简化方法的局限性, 对于新型的船舶与海洋工程结构就需要使用直接计算方法。目前, 在船舶与海洋工程领域, 谱分析法是公认的计算疲劳强度相对精确的方法。我们认为应该是研究生必须要掌握的方法。

疲劳谱分析方法主要内容是:对于每一个装载状态, 假定船舶以不同浪向经历所有海况 (一般为全球海况或北大西洋海况) , 每个海况和浪向的组合定义为一个短期工况, 在窄带情况下, 每个短期内的应力分布符合瑞利分布, 该应力分布的统计特征可通过谱分析得到。谱分析中的应力频响函数通过单位波幅作用下的船舶结构有限元直接计算分析得到。船舶寿命期内的疲劳应力长期分布通过各短期内的瑞利分布的加权求和得到。寿命期内的损伤可由各短期内的疲劳损伤累积求和得到, 也可以通过长期分布计算得到。

疲劳评估谱分析法的过程可用下面的流程图来说明。

3. 突出研究发展方向。

掌握了疲劳强度评估的简化方法和谱分析方法, 为研究生的能力培养奠定了坚实的基础。为了进一步培养研究生的创新性, 可以主要从目前的研究热点, 基于断裂力学的疲劳强度评估和可靠性的疲劳评估两个方面着手。

在断裂力学理论中, 应力强度因子是一个十分重要的物理量, 它的正确求解是一项重要的工作, 目前除了少数结构形式和载荷形式简单的结构, 存在应力强度因子的理论解之外, 大部分工程结构中的裂纹都需要采用数值分析的方法求解应力强度因子。求解应力强度因子常用的数值方法包括有限元法、边界元法和无网格法等。边界元法通过将域内微分方程转化为边界积分方程进行求解, 可以降低求解问题维度, 同时边界单元布置和修改也相对方便。有限元方法的前提条件是单元类型和裂纹尖端网格尺寸。为了常规的有限元分析结果的可靠性, 裂纹尖端的网格必须足够精细, 因而工作量十分巨大, 不宜采用。为了考虑裂纹尖端的奇异性, 便提出了裂尖奇异有限单元法, 由于单元本身具有的奇异性, 在裂尖布置较小的网格就可以得到较好的计算精度。无网格法无须单元信息, 只需合理布置边界点和计算点。无网格方法的数值原理与有限元方法类似, 又省去了有限元分析方法需要的网格划分这一费时费力的工作, 所以逐渐成为研究的热点之一。疲劳裂纹的扩展法则是断裂力学研究中的另一个重要方法, 目前已经研究了众多的裂纹扩展模型, 典型的包括Paris裂纹扩展法则, Forman模型, Walker模型等, 和考虑超载迟滞的Wheeler模型和Willenberg模型等, 但是事实上由于对裂纹扩展的影响因素很多, 如疲劳载荷应力比或平均应力、腐蚀和温度等环境因素, 疲劳载荷的加载频率以及材料厚度等。所以, 目前还没有公认的理想的裂纹扩展模型。近年来, 船舶与海洋工程领域有学者提出了九参数或十一参数的疲劳裂纹扩展模型, 值得引起重视。另一个值得关注的问题就是小裂纹的扩展问题, 由于小裂纹问题的复杂性, 所以目前的研究还不是很成熟, 在实际扩展的驱动力以及微观控制机理等方面还存在很大分歧。以上的问题都需要不断加大研究力度, 以期寻求突破。

船舶与海洋工程结构的疲劳具有很大的不确定性。首先, 海洋环境具有明显的随机性, 因而作用在结构上的各种载荷也呈随机的状态, 导致结构内的应力具有很强的不确定性。结构的疲劳热点部位 (特别是焊接接头) , 由于加工制造过程中的误差等影响, 存在很多不确定因素, 导致结构抵抗疲劳的能力也是不确定的。另外, 在采用理论方法进行结构应力计算的时候, 总要做一些假定和简化, 导致采用理论方法得到应力的计算值和结构内真实的应力存在一定的差别, 这样也会引起一种不确定性。显然, 对上述各种不确定因素的影响, 用确定性的方法获得的计算值不可能对实际情况做出客观的反映。一座海洋平台或一艘船舶, 进行确定性方法疲劳分析时, 如将有关参数都取为期望值, 计算得到的疲劳寿命可能数倍甚至是数十倍于规定的设计寿命。从表面上看, 可以认为是足够安全的。但是, 如考虑到各参数的不确定性, 在相同的条件下, 疲劳寿命小于设计寿命的概率却可能很高, 实际上并不能满足结构安全性的要求。目前, 在船舶及海洋工程结构的疲劳设计与分析中已对确定性的方法做了一定的改进, 如用概率S-N曲线 (P-S-N曲线) 或概率断裂力学方法来代表结构的疲劳强度等。但是这种改进只是局部的, 并未从根本上解决问题, 有必要进一步寻找更加合理的方法。在充分考虑各种不确定因素的基础上, 采用概率统计的方法或风险的方法对结构安全性做出评价, 是更为科学合理的。结构在规定使用期内不发生功能失效 (即结构安全) 的概率称为结构的可靠度。对于受大量不确定因素影响的船舶与海洋工程结构疲劳问题, 显然用结构可靠性分析理论来加以研究是非常合理的, 这就是船舶与海洋工程结构疲劳可靠性分析。用疲劳可靠性分析方法, 可以对结构的疲劳安全性做出比用确定性方法更为科学合理的评估。

三、展望

我们根据自己的教学和科研工作经验, 对《船舶与海洋工程结构疲劳强度》研究生课程知识体系进行了初步的分析与研究, 构建了船舶与海洋工程专业研究生课程《船舶与海洋工程结构疲劳强度》的知识体系, 即首先奠定以S-N曲线方法和断裂力学方法为基础的两大疲劳分析理论基础, 为体现学以致用的理念, 将疲劳基本分析理论和船舶与海洋工程结构物特点相结合, 突出实用的疲劳强度评估的简化方法和基于谱分析的直接计算法。为更好地体现培养研究生的创新能力, 重点突出该研究方向的发展趋势和研究热点。而船舶与海洋工程结构疲劳分析也是一个不断发展变化的研究方向, 必将有一些创新的成果被人们认识。所以, 船舶与海洋工程专业本科生课程《船舶与海洋工程结构疲劳强度》的知识体系, 是一个开放的体系, 有待不断更新、不断完善。

摘要：船舶与海洋工程结构的疲劳断裂问题一直是船舶与海洋工程界所关注的课题, 也是船舶与海洋平台结构强度校核的重要内容之一。本文通过对船舶与海洋工程结构力学方向研究生所应掌握的疲劳分析理论和方法的探讨, 初步构建了《船舶与海洋工程结构疲劳强度》研究生课程知识体系。

关键词：疲劳强度,研究生课程,船舶与海洋工程,知识体系

参考文献

[1]崔维成, 蔡新刚, 冷建兴.船舶结构疲劳强度校核研究现状及我国的进展[J].船舶力学, 1998, 4 (2) :63-81.

[2]胡毓仁, 陈伯真.船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析[M].北京:人民交通出版社, 1996.

[3]陈传尧.疲劳与断裂[M].武汉:华中科技大学出版社, 2005.

[4]冯国庆.船舶结构疲劳强度评估方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2006.

[5]冒小萍, 郎福元, 柯显信.断裂力学的数值计算方法的研究现状与展望[J].商丘师范学院学报, 2004, 20 (4) :20-25.

[6]蔡晓鸿, 赵臻, 解丹, 邓文萍.医学信息工程专业的知识体系构建探讨[J].基础医学教育, 2013, 2 (15) :138-140.

船舶与海洋平台 篇10

关键词：质量管理体系,信息化平台,船舶行业

0 引言

近年来, 随着国际形势的不断变化, 科研单位越来越偏向于精细化设计, 这样就对质量管理工作提出更高要求。质量管理是指对质量信息进行收集、处理等方式来获取及时和全面的质量决策信息[1]。质量管理信息化是指结合质量管理思想与信息化技术, 改进质量管理工作, 目的是提高质量管理效果和效率, 降低质量管理成本的过程[2]。质量管理信息化是保证质量管理先进性、准确性和科学性的基础和前提条件, 也是降低成本和提高利润的重要环节[3]。若能有效结合信息化技术和质量管理思想, 可使得单位在质量管理方面的深度和广度提升。

1 质量管理信息化的重要性

军工科研单位具有高技术、大投入、保密性强、人才集中的特点, 船舶军品属于复杂产品范畴, 其研发过程不同于普通民品, 具有多型号、多学科交叉, 边设计边制造的特点, 质量管理覆盖产品全生命周期过程, 传统人工质量管理模式已经无法在整个产品生命周期中进行有效控制[4], 因此单位应考虑如何依靠有效的技术手段, 辅助单位质量管理水平的提升。信息化技术结合质量管理思想的碰撞成为新的管理火花:

(1) 规范管理过程, 实现质量数据的有据可查, 有迹可循。以往单位的质量记录以纸质方式为主, 根据业务分工或项目分块的不同, 由各部门分散管理相关的质量记录, 船舶设计制造过程基本都是多部门协同共同参与同一型号军舰的设计, 若各部门分散管理质量信息, 很难形成产品全生命周期的系统性管理。而且早期各部门均有自己的质量管理方式, 在没有统一格式的情况下, 各部门质量信息记录不规范, 甚至出现重要项缺项的情况, 给统计分析带来困难。以先进的质量管理思想, 结合信息化建设, 可实现自动的数据处理和挖掘, 将数据分析结果以文字描述、图形图表等多种方式呈现给决策者, 提供清晰的、科学的决策依据。

(2) 提高SPC (统计过程控制) 的应用效果。以往单位质量管理审批流程通常采用人工流转的方式, 导致信息传递缓慢, 无法让领导及时知悉产品的质量问题, 一线工作人员又无法据此作出判断, 往往出现产品故障信息或质量缺陷没有及时追踪和及时解决。基于信息技术实现质量过程管理, 解决目前传统管理模式下的时滞问题[5], 真正做到实时控制产品质量状态和异常情况, 及时跟进质量问题, 最终达到预防为主的质量目标。真正做到实时监控产品过程的质量状态和变异, 及时调节, 实现预防为主的质量管理目的。

(3) 优化质量管理流程。实现质量管理资源整合, 使全过程、全范围的质量管理受控, 连续跟踪与监控质量事件处理过程。将产品的过程信息化, 各项工作制度化和标准化, 最终实现将复杂的工作简单化, 简单的工作流程化, 流程的工作定量化, 定量的工作集成化, 保证军品研制生产过程的质量安全。

(4) 明确质量责任。以往使用纸质质量记录, 容易造成质量信息的共享、查询和追溯不便, 不规范记录造成质量信息的大量丢失, 容易出现质量责任混乱的问题, 借助于信息技术客观记录过程管理, 区分责任, 找出问题所在。

2 质量管理信息化平台建设原则

科学化管理项目全过程, 以信息化手段提升项目管理的水平成为军工科研单位质量管理的重要措施。在单位质量管理体系的总体框架下, 构建符合单位实际需求的质量管理协同管理平台, 才能真正将科学有效管理军品设计制造全过程, 质量管理信息化平台是军品发展的必然发展方向。

结合单位质量方针:精心设计、规范管理、持续改进、发挥顶层优势, 分析可知要做好质量管理, 应从以下几点原则进行质量管理信息化建设:

2.1 总体规划、分步实施

质量管理信息化建设要在充分考虑单位军品生产特点的基础上, 结合军品科研技术环境, 着重考虑信息化平台的实用性和易用性, 同时考虑软件的兼容性和拓展性, 借以配合单位质量管理的长远目标和适应管理实时需求。由于质量管理信息化平台涉及范围较广, 建设周期较长, 建设过程调整范围大, 为降低项目实施风险, 建议分步实施。质量管理信息化平台的建设思路必须围绕单位质量管理理念进行升级调整。因此建设初期需根据单位目前的质量管理现状, 首先业务流程清晰、管理教规范的业务流作为突破口;另一方面, 选择当前大多数人关注的, 需求最迫切的, 且能尽快见到效果的模块进行优先建设, 完成该部分的信息化平台实现。该目的主要是让单位领导和普通员工尽快看到质量管理信息化平台给科研管理带来的效益, 提高全员参与的积极性, 这种方式有利于继续开展下一步工作, 有更多的人去参与和建议。后期再逐步根据管理需求的调整进行拓展建设。

2.2 流程优化

质量管理信息化平台的目的不仅仅是实现纸质档案电子化, 同时也在建设过程中借此契机, 对目前成熟的管理流程进行梳理和细化。流程优化的主体思想是如何通过系统使得更快捷及更易监控流程。流程梳理过程中, 将大家平时提到的关于流程节点和流程元素的建议进行归纳总结, 研究其合理性和便捷性, 在信息化平台中予以实现和固化。识别采取传统管理方式时控制难度较大的过程, 研究如何基于信息化手段进行控制。为提高现有数据的资源利用率和效率, 在建设过程中需考虑到局域网中各系统内已有的基础信息系统数据的共享和利用。尽量做到一次采集数据, 多方利用。其它应用系统中的质量相关数据可通过数据接口方式直接调取到质量管理信息化平台中, 在质量管理信息化平台中进一步处理所需数据, 导出分析结果。借流程自动化的契机, 也可进一步梳理管理流程, 整合、合并和优化, 以最少的流程数量解决最多的流程审批, 以提高运行的效率和管理的效率。

2.3 系统集成、协同共享

缺少有效的质量管理思想和信息化手段, 导致质量信息不能实现及时有效传递和响应, 无法进行有效的监控和追踪故障信息, 最终形成了质量信息孤岛。因此在质量管理信息化基础平台选型搭建方面, 必须考虑要能够与局域网内已有的应用系统集成, 如科研项目管理系统 (PDM) 、产品数据库管理系统等, 初期以利用现有应用系统质量数据为主, 消除系统间的信息孤岛, 减少重复数据建设, 以此减少平台搭建时的工作量和错误率。质量管理信息化系统应该选用成熟、主流的系统构件, 方便与后续应用系统集成, 实现数据共享。

2.4 持续发展、扩展升级

为满足单位质量管理持续发展需要, 以便在后续建设过程中平台与管理思想的融合, 要求系统有很好的可扩展性, 例如通用的数据接口、身份认证集成机制等等。采取模块化设计, 将业务需求模块化, 分步在系统内搭建, 一段时期就只完成这一模块的业务需求实现, 不全面调整全系统所有模块, 为后续建设预留数据接口, 保证系统功能能够伴随着管理需求不断完善, 并可实现通过版本升级或功能模块开放的方式持续完善系统。

2.5 信息安全

军工单位是事关国家安全的战略性产业, 随着国家提出“两化融合”的新理念, 我国军工单位逐渐走向了信息化高速发展阶段, 打破单位间信息壁垒的需求越来越迫切。这种形势下, 信息安全就显得尤为重要, 质量管理信息化过程涉及产品数据, 尤其是军工产品, 信息安全就显得更为重要, 安全保密问题也是平台设计过程中必须考虑的地方。

基于以上质量管理信息化平台建设原则, 单位由“事后追责分析”向“事前预防监控, 过程及时补救”的管理模式转变, 多角度挖掘质量信息, 为单位领导、项目负责人、一线工作人员提供全面的决策信息服务, 推进军品迈向卓越质量模式。根据军工产品特点, 本文以质量信息化的“知、控、管、谋”为建设目标, 实现质量管控体系的持续改进, 制定符合船舶军工行业特点的质量管理信息化解决方案, 如图1所示。

3 质量管理信息化平台建立过程

基于单位现状和实际需求建立质量管理信息化平台, 需从以下6个方面开展工作:

3.1 前期准备, 制定、修订质量管理体系文件

根据GJB5000A提出符合单位实际的质量管理要求, 统一思想, 明确目标。对人力资源、核心业务设计过程、产品制造、规章制度等各方面进行全面调研, 据此形成专项调研报告, 为质量管理体系的修订提供依据, 也为后续完成工作提供评价指标。提出质量管理体系建议。健全单位内质量管理队伍, 除专职质量安全部员工以外还应根据业务需要在各部门培养兼职质量管理员, 并实行年度质量考核机制, 为全面推行质量管理体系落实工作做好准备。

3.2 体系设计, 开展质量管理信息化平台设计

制定质量目标, 联合人力资源部进行职能分配与职位职责的评定和完善工作;调整质量管理体系文件结构, 提出质量手册、程序文件、审批流程表单等管理体系文件目录, 初步形成质量管理信息化总体框架。基于完善后的质量管理体系, 设计信息化平台系统架构, 基于信息技术, 逐步加强和改进质量管理工作, 跳出质量管理旧模式, 建立基于信息技术的质量管理新常态模式。

3.3 平台搭建阶段, 编制质量管理信息化平台主要构架文件

按照体系标准的要求, 对各部门兼职质量管理员开展文件宣贯培训, 研讨拟订质量手册、程序文件、第三层次文件的质量管理体系文件, 并同时在OA系统上开辟“质量管理”专栏, 在信息系统中固化质量管理过程, 在“质量管理”专栏里以较生动活泼的方式发布单位质量工作近况, 让更多的员工了解单位的质量管理工作, 将严谨、专业性强的质量管理条例尽量以通俗易懂的方式表现出来。同时, 推行例会制度, 及时汇总反馈普遍存在的问题, 将质量管理要求融合于信息化平台搭建过程中, 这个过程需要质量安全部、信息化部门和业务部门三方面的积极配合, 如果三方面任两者沟通不到位, 质量管理信息化平台将与单位已经建立的质量管理体系会发生割裂, 或者出现信息化平台完成建设后员工不会用不想用, 达不到预期的质量管理信息化的效果。

3.4 试运行阶段, 开展质量管理信息化平台试运行, 调研试用情况

挑选典型部门试用质量管理信息化平台, 对兼职质量管理员进行系统培训, 要求各部门兼职质量员熟悉掌握质量体系文件要求, 再向部门其他员工宣贯与其业务活动直接相关的质量管理办法和平台使用方法, 通过流程约束有关管理流程工作, 切实保障平台运行工作真正落到实处。

3.5 改善阶段, 完善平台工作

向试用部门发放试用调查问卷, 统计分析试运行中出现的问题, 若是管理问题, 修改完善体系文件, 并基于体系文件对信息化平台的模块进行修改, 若是平台友好性或操作的便捷性问题, 集中解决大多数人的建议。组织开展试用期间的质量项目内审, 对不符合项逐项落实整改, 将相关质量记录按信息化平台模板进行填写, 为体系的完善和提高提供事实依据。在信息化平台上形成质量过程记录、质量绩效考核、质量目标评价、工作改进意见和建议等方面的情况汇总分析, 不断提高质量管理信息化平台的实用性、适用性和有效性。适时调整质量管理体系, 这是适应科研生产的质量管理必要条件, 只有这样, 质量管理信息化才有明确的目标和应用的动力。

3.6 评审阶段, 通过体系外部评审认证

邀请第三方软件测试人员对信息化平台的功能及性能进行评估, 邀请质量管理专家对单位质量管理进程、方法等方面进行现场审核, 结合质量管理信息化平台, 开展不合格判定和流程优化。通过教育培训、理念注入、考核奖励等各项活动, 全面提升员工质量意识, 进一步规范单位科研管理的各项工作, 最终实现提升质量管理水平和军工产品质量的目标。

4 质量管理信息化平台建设

船舶行业质量管理信息化平台是以GJB9001B-2009、国家军用标准、船舶行业标准与先进的质量管理方法为基础, 以求实现事前预防、事中监控、事后反查的管理效果。它注重的单位质量长效管理机制, 为综合管理和科研创新提供基础, 是创建质量管理体系长效机制不可或缺的前提, 也是实现综合质量管理的基础。

在系统的集成方面, 质量管理信息化平台可实现数据共享, 并通过质量管理功能嵌入项目管理流程, 实现质量管理流程和项目管理流程一体化。平台主要包括产品实现过程的质量管理、质量体系管理、综合质量业务管理、质量管理工具和过程管理支持机制5个主要的功能模块。按照有关国家标准和行业规定, 对产品研制过程进行控制和监督, 把要点落实到研制生产的流程环节中, 有机结合质量要求和研制过程。质量体系管理主要是实现日常平台运行的动态管理和控制, 为产品实现过程的质量管理以及综合质量业务管理提供体系与战略层面的计划与控制依据。综合质量业务管理主要是支持和管控单位的标准化等基础性、综合业务流程, 为产品实现全过程控制的质量管理活动提供支持。质量管理工具主要是收集常用的质量管理工具和平台运行情况报告 (例如访问量、数据量、用户使用建议等) , 由信息化部门开发软件小工具, 为员工质量管理工作提供一定便捷, 内嵌在信息化平台中, 主要起到辅助设计的作用。过程管理支持机制主要是推送用户相关项目的质量报告, 建立里程碑式的质量信息公开, 使员工及时知道实时的或者阶段性的产品质量情况甚至是存在的不足, 从而快速做出响应。

通过信息化质量管理, 对科研设计生产情况进行实时监控, 记录产品过程中每一个环节的相关问题, 利用信息化平台内嵌工具进行数据统计分析, 一旦发现项目漏洞或偏差, 一则通过系统及时记录问题备查, 二则通过质量改进纠其原因, 找到解决方案, 保证项目始终可控。质量管理信息化平台如图2所示。

质量管理信息化平台的设计是以神经系统思想为核心思想, 针对单位管理和信息流的实际情况, 进行系统规划和设计。整个信息化平台是由底层的基础数据库、中层的项目质量信息过程控制平台和位于上层的信息决策平台组成。对应到实际业务工作过程中, 又建立系统全面的质量数据采集平台、规范的流程控制平台以及智能高效的管理决策平台。神经系统思想贯穿于整个系统架构和具体的功能模块实现, 对单位所有项目的质量管理过程做到可知、可控、可管、可谋, 以先进的质量管理思想为基础, 融入符合单位产品科研任务的需求, 对基础数据、过程数据、历史产品信息等方面开展多维度多角度的统计、分析, 作为持续改进的依据。

5 保障措施

军工科研设计单位的信息化平台在业务范围、管理流程、安全保密等方面有其特殊性, 要想使所构建的质量管理信息化平台高效实施, 必须重视以下几点:

(1) 建立完整的体系文件制度是质量管理信息化平台有效运行的保证。

建立质量管理体系的目的:通过全员范围正式发布的工作规范, 规定管理流程中各节点“该怎么做”、“做到什么程度”, 明确岗位职责、人员工作范围、质量管理要求, 消除工作中的“空白区”, 避免出现质量管理的“灰色地带”。质量管理体系文件主要分为以下几个层次 (见图3) , 具体为:

完善的质量体系文件指导信息化平台的建立和后期运行维护, 覆盖产品过程控制和质量管理服务, 优化管理流程, 做到各个流程节点上各司其职, 而且明确自己的工作内容, 避免出现推诿。信息化平台运行过程中不断对质量体系文件提出新的规范需求和改进方向, 所以质量体系文件是信息化平台有效运行的保证。

(2) 单位“一把手”的重视是保障质量管理体系建立和成功运行的关键。

ISO9001强调领导作用, 单位“一把手”领导对质量管理和信息化平台建设的重视程度, 直接关系到质量管理信息化平台的建设效果。因此, 若领导充分重视相关过程的建立和实施, 投入较多的基础保障资源, 积极协调各部门汇总管理需求, 将对质量管理信息化平台的运作起到很大的促进作用。制定适应本单位科研设计生产的质量方针和目标, 指导质量管理活动, 确保顺利实现, 建立管理职责, 提供必要的项目环境、人力资源, 以及制度保障等。只有领导重视, 充分发挥各相关部门协作配合工作, 才能让质量管理信息化平台顺利地建立起来, 并有效的实施, 而不是单纯建立一套使用人数较少甚至无人愿用的系统。

(3) 员工的宣贯培训是建立质量管理信息化平台的基础。

质量管理信息化平台的建立和落实工作需要单位全员参与, 做好全员的宣贯培训是真正使得质量管理信息化平台落地的基础。质量安全部应拟定周密地培训计划, 安排时间开展培训, 培训原则是以“一人会, 一人传各人”的方式, 即质量安全部培训部门兼职质量管理员, 兼职管理员根据自己部门的业务, 培训其他员工。明确各部门的管理职责, 确保各部门的质量管理工作都有相应的分管人员, 严格按信息化平台的质量管理流程践行具体工作。在产品质量管理过程中实行信息化, 会冲击已适应传统质量管理的员工产生抵触, 抵触质量管理信息化的管理模式。因此, 在开展质量管理信息化平台建设的同时, 需要组织员工深入学习先进质量管理理念和成功案例, 让员工用自己对质量管理的理解不断的提升单位质量管理工作的深度和广度, 并融入到信息化平台的具体实现, 从而使质量管理体系不仅仅只是一本规章制度, 要指引单位沿着正确的质量管理方向前进。

(4) 建立一支过硬的兼职质量管理员队伍是保障质量管理信息化平台有效运行的必要条件。

培训一批高素质、高水平的兼职质量管理员队伍是保障质量管理信息化平台建立和运行的重要环节。这支队伍对质量管理实施效果的正确评价起到至关重要的作用, 因质量安全部并不完全清楚各部门业务范围和工作要求, 最初搭建的平台只能满足基本需求, 如何不断提升, 对质量管理信息化平台的运行和改进起到监督作用, 并据此对信息化平台不断提出新的要求, 实现信息化和质量管理的有机契合, 这部分工作只能由各部门的质量管理员配合开展。在质量管理信息化平台设计之前, 应该挑选一定数量的业务具有典型特点的部门兼职质量管理员, 按照质量管理总体要求, 结合部门科研生产需要, 负责联系和开展各部门的质量管理信息化需求统计和推行工作。兼职质量管理员应熟悉部门业务、部门质量管理二级管理规定和信息化平台的操作方式, 思路开阔、成熟, 能初步分析判断建成的质量管理信息化平台是否与其管理需求有冲突, 具备整理归纳总结部门质量问题的能力, 以备质量管理例会上提出建议。

(5) 建立定期的例会制度是质量管理体系运行的重要环节。

任何系统都是在不断改进的过程中完善的, 质量管理信息化平台运行例会的目的是在单位内部建立质量管理提升的渠道, 提高体系运行效率, 完善和改进质量管理体系。定期例会上对业务工作中的质量问题进行计划和总结, 及时沟通和评议质量管理信息化平台存在的问题, 能够很好的把握信息化平台的日常运行情况, 避免信息化平台运行成为空架子, 不符合业务工作需要, 最终没有提高质量管理效率, 反而在单位考核制度的强压下变成额外的工作压力, 让员工反感。

国家对“两化融合”理念不断提出新要求, 军工单位质量管理工作也在随着不断进步的质量管理思想不断推进, 基于信息化不断融会贯通现代质量管理思想已是不可阻挡的新趋势。军工科研单位要理解接受信息化与质量管理有效结合的新观念, 不断吸纳新的质量管理知识, 瞄准前沿技术, 结合管理经验, 不断创新, 在日常的管理和工作中, 不断完善质量管理信息化平台, 真正做到“计划-实施-检查-改进” (“P-D-C-A”) 的循环, 并不断扩大质量管理的信息范围, 辅助科研生产需要, 提高质量管理水平和效率, 从而设计制造满足军工需求的高质量产品, 提升我国船舶行业的国际竞争力, 促进船舶军工单位的全面发展。

参考文献

[1]何益海, 常文兵.做好型号设计质量评价控制武器装备质量源头[J].国防技术基础, 2007 (3) :11-15.

[2]张丽.产品数据管理 (PDM) 与质量管理集成研究[J].产业与科技论坛, 2013, 12 (8) :220-221.

[3]马树玲, 周燕飞.基于QWF的质量管理信息系统结构的分析与设计[J], 2013, 42 (1) :35-38.

[4]李成, 吴斌.面向大型复杂装备制造的单位级集成质量系统[J].系统工程, 2012, 30 (6) :117-121.