海洋資料浮標(biāo)制造技術(shù)發(fā)展研究

韋 偉

（1.江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇南京 210007；2.南京理工大學(xué)瞬態(tài)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210094）

0 引言

我國(guó)擁有總長(zhǎng)1.8 萬(wàn)公里的海岸線，所主張的管轄海域面積達(dá)300 萬(wàn)平方公里，蘊(yùn)含著豐富的海洋資源。其中油氣資源沉積盆地約70 萬(wàn)平方公里，海洋漁場(chǎng)280 萬(wàn)平方公里，海水可養(yǎng)殖面積260 萬(wàn)公頃，淺海灘涂可養(yǎng)殖面積242 萬(wàn)公頃。在“十二五”規(guī)劃中，國(guó)家明確提出發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，未來(lái)海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將被提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。同時(shí)隨著全球化進(jìn)程的加速，也隨著我國(guó)國(guó)際地位的不斷提升，從保障國(guó)家的安全和海洋災(zāi)害的防護(hù)監(jiān)測(cè)等角度，都應(yīng)該把海洋事業(yè)擺在十分重要的位置。雖然近幾年在海洋科技上的投入有所增強(qiáng)，海洋人才隊(duì)伍有所擴(kuò)大，我們參與和處理國(guó)際海洋事務(wù)的能力有了一定的提高。但是與世界上很多國(guó)家相比，我國(guó)海工設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)還相對(duì)滯后。提高海洋設(shè)備的自主研制能力，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，成了當(dāng)務(wù)之急。本文將以典型的海洋設(shè)備——浮標(biāo)——為例，提出海洋浮標(biāo)等產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)以價(jià)值工程為基礎(chǔ)，實(shí)踐全壽命維修理論，提高部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，并注重海洋工程產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)效，加大專業(yè)人才的培養(yǎng)。

1 以價(jià)值工程為基礎(chǔ)

價(jià)值工程（Value Engineering.簡(jiǎn)稱VE）是一種以最低總成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品必要功能，尋求最佳經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)代管理方法。VE于1947 年產(chǎn)生于美國(guó)，創(chuàng)始人是麥爾斯（L.D.Miles）［1］。他認(rèn)為應(yīng)該抓住產(chǎn)品最本質(zhì)的東西——功能，追逐低成本的研究重點(diǎn)應(yīng)是產(chǎn)品功能的分析。價(jià)值=功能/成本。海洋浮標(biāo)的研制，也應(yīng)該以價(jià)值工程為基礎(chǔ)，對(duì)其功能進(jìn)行分析、管理。區(qū)分哪些是為反映該產(chǎn)品根本目的而設(shè)計(jì)的基本功能，哪些是與基本功能并存但是次要的、附帶的輔助功能，保留用戶要求實(shí)現(xiàn)的必要功能，去除可有可無(wú)用戶沒(méi)有明確要求的不必要功能（包括過(guò)剩功能）。并在此基礎(chǔ)上提高功能，同時(shí)降低成本；或成本不變，設(shè)法提高功能；或功能不變，力求降低成本；或成本稍有增加，而功能大幅提高；或功能稍有降低，而成本大幅下降。

價(jià)值工程在美國(guó)海軍海洋氣象自動(dòng)觀測(cè)裝置VE NOMAD的改建過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了最佳的功能與成本的統(tǒng)一。他們所設(shè)計(jì)制造的6m VE NOMAD 型浮標(biāo)在兼具之前10m 和12m NOMAD 船型浮標(biāo)的性能之外，還進(jìn)一步優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，而建造總成本更為低廉。例如，通過(guò)成本分析了解到，材料費(fèi)用大約只占浮標(biāo)全部成本的25%［1］，而運(yùn)輸、維修等方面的費(fèi)用相當(dāng)可觀。浮標(biāo)的殼體采用鋼質(zhì)時(shí)，其材料費(fèi)用只比采用鋁質(zhì)略低，而鋼質(zhì)殼體在維修和運(yùn)輸方面的費(fèi)用卻較鋁質(zhì)高很多。綜合考慮最終優(yōu)選鋁材，在制造時(shí)采用5086 鋁合金作為主殼體的制造材料。該浮標(biāo)在設(shè)計(jì)制造時(shí)注重優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，將原有的8 個(gè)艙室減少到4（1 個(gè)儀器艙和3 個(gè)電池艙）。優(yōu)化設(shè)計(jì)使制造時(shí)勞動(dòng)力成本大約減少50%，總造價(jià)降低40%［1］。

我國(guó)的浮標(biāo)研制工作雖然剛剛起步，但仍有很多值得積累的經(jīng)驗(yàn)。FZS2-1 型浮標(biāo)是由FZF2-1 浮標(biāo)改進(jìn)而來(lái)。其最大的改進(jìn)之處就是采用國(guó)際海事衛(wèi)星INM ARSAT-C 通訊取代短波通訊。不僅將實(shí)時(shí)接受率由原來(lái)的70%提高到95%，還大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。例如，蓄電池由原來(lái)的305 塊減少到137 塊，降低了自重的同時(shí)節(jié)省了近18 萬(wàn)元，并能用太陽(yáng)能，將電源造價(jià)降低至7 萬(wàn)元；電池壽命也由原來(lái)的8 年延長(zhǎng)到12 年，減少維修更換的費(fèi)用；接收設(shè)備由原來(lái)的獨(dú)立接收室，縮小為西瓜大小的可移動(dòng)接收機(jī)，既方便使用又節(jié)省成本和空間。

這些都是價(jià)值工程思想給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)的顯著效益。而要實(shí)現(xiàn)成本的有效控制，全壽命維修理論不容忽視。

2 實(shí)踐全壽命維修理論

全壽命維修理論是指將現(xiàn)代維修科學(xué)貫穿于產(chǎn)品全壽命的5 個(gè)階段：論證、設(shè)計(jì)、制造、使用和淘汰。由維修論證、可靠性和可維修性設(shè)計(jì)、可維修性檢驗(yàn)、維護(hù)與修理、淘汰處理等組成［2］。在海洋浮標(biāo)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，實(shí)踐全壽命維修理論能有效的提高功能與成本的比值。

例如對(duì)于海洋浮標(biāo)中的漂流浮標(biāo)而言，是否回收一直是浮標(biāo)淘汰處理的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。在過(guò)去，漂流浮標(biāo)中的表層漂流浮標(biāo)主要用于大洋，一般不考慮回收。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）的建立，實(shí)現(xiàn)了精確定位，出現(xiàn)了一批可回收的近海的表層漂流浮標(biāo)。而是否將其回收則取決于浮標(biāo)購(gòu)置費(fèi)與船時(shí)人工費(fèi)的權(quán)衡比較。例如，法國(guó)SERPE-IESM 公司的SC25/SC25G型、加拿大Seimac 有限公司的C-AST 型和日本Toyo 通訊設(shè)備有限公司的C-2383 型等，都在此列。但是浮標(biāo)本身的功效與費(fèi)用比也提高了。那么浮標(biāo)的淘汰處理問(wèn)題在論證設(shè)計(jì)之初也就開始考慮并實(shí)現(xiàn)了。

實(shí)踐全壽命維修理論，必然要注重系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展，雖然讓產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了更豐富的性能，但是復(fù)雜的系統(tǒng)也使得產(chǎn)品的可靠性大大降低。因此，在選用高性能部件的同時(shí)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。使系統(tǒng)所有部件種類和數(shù)量盡量減少，部件之間的相互關(guān)系盡量簡(jiǎn)單［2］。英國(guó)MAREX公司在設(shè)計(jì)DS14 型浮標(biāo)時(shí)選擇了9 種來(lái)自荷蘭、美國(guó)、英國(guó)等不同國(guó)家的傳感器，均以可靠性為前提。在選用羅盤時(shí)，綜合考慮耐用性、可靠性以及不需要更換等因素，摒棄了市場(chǎng)上一些更先進(jìn)的同類設(shè)備，選用了屬于早期羅盤種類的磁通門羅盤。

3 提高部件的標(biāo)準(zhǔn)化

部件的標(biāo)準(zhǔn)化能使得零件互換性更強(qiáng)，生產(chǎn)、制造、維修上的成本更低，設(shè)計(jì)更有依據(jù)可循，更好的實(shí)現(xiàn)全壽命維修。在汽車工業(yè)中，雖然曲軸、連桿等特征性技術(shù)性強(qiáng)的部件還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，但是緊固件、軸承、軸套、傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)帶等標(biāo)準(zhǔn)化程度已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝恕Ｎ覈?guó)的海洋浮標(biāo)產(chǎn)業(yè)可以借鑒汽車工業(yè)和國(guó)外海洋浮標(biāo)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品共性的部分如數(shù)據(jù)采集、控制、傳感器、電源、線路板、接插件、資料傳輸設(shè)備等實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化和通用化設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)浮標(biāo)部件的互換性，將研究工作縮小到一定范圍內(nèi)，避免不同單位對(duì)部件的重復(fù)研制和生產(chǎn)。有利于我國(guó)海洋浮標(biāo)技術(shù)水平的提升和產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)使用上的一致性，有效的提高生產(chǎn)效率和降低成本。以英國(guó)MAREX 公司的DS 系列浮標(biāo)為例，從DS10 至DS17 經(jīng)歷了多次易型。若沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的前提，他們將在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中花費(fèi)更多的時(shí)間和人力、物力、財(cái)力。另外，部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化能進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備間的互換性，有利于生產(chǎn)和維修，以及淘汰回收再利用，這正實(shí)踐了全壽命維修理論。而標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的實(shí)現(xiàn)也將大大降低材料成本、制造成本、備件成本等，是價(jià)值工程的有效體現(xiàn)。

4 充分體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值

無(wú)論是漂流浮標(biāo)還是錨泊浮標(biāo)都是海洋觀測(cè)中十分重要的工具。在很多先進(jìn)國(guó)家，海洋浮標(biāo)的作用和地位已經(jīng)等同甚至超越了海洋站、調(diào)查船和遙感衛(wèi)星。它們實(shí)現(xiàn)了海洋站在空間上的延伸；完成了調(diào)查船在時(shí)間上的延續(xù)；與遙感衛(wèi)星互相配合，覆蓋全球，監(jiān)測(cè)海洋。它們與衛(wèi)星、飛機(jī)以及海濱觀測(cè)站等構(gòu)成現(xiàn)代化海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。應(yīng)該發(fā)揮其靈活機(jī)動(dòng)特性和全天候定點(diǎn)連續(xù)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，為海洋資源開發(fā)、環(huán)境預(yù)報(bào)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)研究服務(wù)。提供其卓越的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，與市場(chǎng)接軌，實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)。

5 注重專業(yè)人才的培養(yǎng)，教學(xué)資源的開發(fā)

目前海洋工程專業(yè)人才還十分短缺。尤其是由高職高專院校培養(yǎng)的工程技術(shù)人才。而在專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，海洋浮標(biāo)等海洋工程專業(yè)教學(xué)資料面臨全面缺失的窘境。甚至沒(méi)有一本適合高職高專的教學(xué)需求的教材?，F(xiàn)有的船舶與海洋工程教材中只有很少部分涉及海洋工程實(shí)例，教學(xué)針對(duì)性不強(qiáng)，無(wú)法滿足海洋工程人才培養(yǎng)的需要，更缺乏相關(guān)的適合教學(xué)培訓(xùn)規(guī)范的課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃，以及多媒體教學(xué)課件和網(wǎng)絡(luò)資源等等。另外，對(duì)海洋工程專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)資源的開發(fā)研究非常緊迫。在高職院開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程，力求讓學(xué)生能很好地學(xué)習(xí)和借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并將其應(yīng)用到生產(chǎn)一線，推進(jìn)我國(guó)海洋工業(yè)技術(shù)和海洋工業(yè)產(chǎn)品的快速發(fā)展。在教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)合理安排，采用模塊化教學(xué)，課堂教學(xué)和實(shí)踐操作相結(jié)合等教學(xué)模式。努力形成“以就業(yè)為導(dǎo)向”的課程體系。突出“做中學(xué)、做中教”的職業(yè)教學(xué)特色。

6 結(jié)語(yǔ)

人類經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，資源、能源成為永恒的主題。隨著“十二五”規(guī)劃開啟海洋經(jīng)濟(jì)的藍(lán)圖。我們國(guó)家將在財(cái)稅、金融、政府采購(gòu)、消化吸收和再創(chuàng)新、創(chuàng)新基地與平臺(tái)等6 個(gè)政策方面上給與新興的海洋產(chǎn)業(yè)以的大力支持。未來(lái)我國(guó)海洋區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模將不斷擴(kuò)大。海洋產(chǎn)業(yè)將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。為了更好的讓海洋為人們服務(wù)，在海洋工業(yè)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該以價(jià)值工程為前提，盡可能的實(shí)現(xiàn)成效與成本的最優(yōu)比。同時(shí)將現(xiàn)代維修科學(xué)貫穿于從產(chǎn)品論證、設(shè)計(jì)、制造、使用到淘汰的全壽命過(guò)程，并注重系統(tǒng)整體的可靠性。為擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，加速現(xiàn)代化生產(chǎn)進(jìn)程，應(yīng)該盡可能的提高部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。高等院校，尤其是相關(guān)的高等職業(yè)院校，加大人力財(cái)力的投入，培養(yǎng)更多面向世界的專業(yè)人才。讓海洋工業(yè)的產(chǎn)品與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)掛鉤，多為工業(yè)、軍事、生活等服務(wù)，有效實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，達(dá)到產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性的良性循環(huán)。

［1］王乃敏.浮標(biāo)技術(shù)的新發(fā)展價(jià)值工程浮標(biāo)［J］.海洋技術(shù)，1994（3）.

［2］謝榮.船舶檢修技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］孫仲漢.關(guān)于發(fā)展我國(guó)漂流浮標(biāo)和錨泊浮標(biāo)技術(shù)的建議［J］.海洋技術(shù)，2000（2）.

［4］陳天福.關(guān)于我國(guó)海洋資料浮標(biāo)工程若干問(wèn)題的探索［J］.海洋技術(shù)，1998（1）.

［5］孫仲漢譯.Marex 公司的波向浮標(biāo)研究［J］.海洋技術(shù)，1987（2）.

［6］孫辰，陳志平，寧春林，等.海洋資料浮標(biāo)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問(wèn)題研究［J］.杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（6）.