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陆军军事交通学院 江苏 镇江 212003
摘要：文章对船舶结构维修的现状和特点进行了分析，提出了维修管理决策见解，即通过编制包含所有维修船舶基本资料，维修厂家记录等的维修管理数据库，来实现记录船舶结构维修情况记录及推荐维修办法等功能。
关键词：船舶结构；维修；数据库
1船舶结构维修现状及特点
在船舶的生命周期内，因其所处的恶劣工作环境以及对船体结构不利的工况，致使船舶结构的维修占到船舶维修工作的较大比重，且维修工作量大，船舶结构维修存在着以下特点。
（1）船舶维修工作侧重于动力装置的维修，而忽略了结构的维修。造成这种现象的原因有：①船体结构不直接影响船舶的运营。运行的机器设备和系统会以性能指标的恶化来体现部件的损伤，并影响到船舶的运输性能，从而促使船东尽早进行维修。但对于船体结构，在其损伤未达到一定的严重程度之前，一般不会直接影响船的运输性能，所以容易被人们所忽视。②动力装置是可修复系统，而船体结构一般不能大量更换。动力装置在设计时就考虑到其运行时期的维修、保养，并有检测和报警设备，其部件大部分已经标准化，具有可替换性；动力装置维修较方便，费用也易于接受。船体结构在设计时较少考虑日后的维修，结构部件更换麻烦，如经常大面积更换船体结构，其费用难于接受。③与机器维修相比，船体维修保养工作量大且不易完成。船体结构部件繁多，遍布全船，有些部件所在位置不易进行日常检修；而动力装置设备部件数目相对有限、位置相对集中，便于检修与维护。
（2）船体结构不易做到维修管理，而轮机设备较早建立了插板管理。维修管理工作复杂船舶本身是一个复杂的运输系统，维修工作管理难度较大，一方面是船舶的原始设计资料不齐全，会给船舶修理带来一定的困难，另一方面不定地点的修理以及船舶的专卖过程常常造成维修资料不齐全，这些都给船舶的维修工作带来困难。
（3）船舶向大型化发展，而规范和理论对大型化给船体结构带来的影响认识不足。近年来载重量几万吨的散货船屡屡发生船体损伤甚至灭失的事故，说明了传统的设计概念和规范要求并没有完全解决船舶大型化给结构带来的新问题。
（4）船舶结构优化带来的问题。船舶科技在结构方面的发展趋势一直以结构优化为目标，尽量减轻结构重量，以降低建造成本和增加运载能力。这方面的研究如从纯理论的角度出发尚难以把握，所以很多工作是以建造规范的要求作为约束条件。计算机的普遍应用使这方面的优化获得很大进展。但事实表明近来一段时间船舶结构出现的问题几乎都与采用高强度钢和减小构件尺寸有关，这是因为当船体一些部位用上高强度钢时，尽管脉动应力提高了，但抵抗疲劳的能力在本质上没有改变。从腐蚀方向来讲，当防腐措施效果不佳或随船龄增长而被忽视时，船体构件尺寸减小后，腐蚀的相对比例则会增加，最近两年来规范对船体结构和破舱稳性都提出了新的要求，也正说明了现役船舶这方面的不足。
（5）重大海损事故除了火灾、撞船、触礁等极端原因，结构事故占到多数。近几年来，国际2万t以上散货船的海损事故很多，国际散货船船东协会（Intercargo）和国际海事组织（IMO）散货船安全通讯组的统计表明，在1990至1994年间共有97艘散货船沉没或发生严重海损事故。其中，由结构问题引起的事故占到45％。报告还表明，失事船舶多为老龄散货船（船龄10年以上）。
6）从经济性角度的考虑使得船舶超龄服役的现象广泛存在，从而使船舶结构维修的工作量增大。传统的设计一般将船舶的使用年限按20年考虑，但事实上由于超期服役期间不再有折旧费用的支出，用船部门出于运输经济性的考虑尽量使船舶超期服役，这使得船龄超过20年者屡见不鲜。尽管船舶运载量大，运价较低，但近些年来仍然受到了公路运输和空运的强烈冲击。波罗的海指数最高时曾达到2 000左右，而前段时间低至800左右，虽然目前有所回升，但目前国际航运界处于货源不足而运力过剩是不争的事实，与此同时建造新船的成本却在不断地上升。在这种情况下，用船部门普遍不打算废弃旧船去购置新船。另外，某些船东为了追求近期的经济效益，置危险于不顾而令船体结构长时间带伤服役，致使出现一些高龄船舶在结构损伤的范围较大、损伤程度已经很明显的情况下，还在继续营运的现象。这样，世界船队的平均船龄日趋增高，结构的高龄效应成为不可忽视的问题。
2船舶结构维修管理决策
鉴于上述情况，船体结构维修和决策问题已引起国内外航运界、造船和验船部门的极大关注，制定船体维护管理细则、排除非标准船舶营运、建立老龄船舶资料自动反馈系统等呼声日益高涨，但目前仍未能建立能对海运及相关部门起到切实可行的指导和制约作用的普遍措施。加入IACS船级社协会的会员社已执行“针对散货船和油轮的船舶强化检测（Enhanced Hull Survey）”，这些对用船部门来讲也增加了船体维护管理的工作内容，今后还要对目前的Enhanced Hull Survey中的规定进行修改补充，以确立详实的检查实施和判定细则，期望有一套能对监督、检查、维修人员素质培训和技术水平进行考核的标准。
从以上分析可以看出，船舶结构维修存在这样的问题：没有建立起完善的系统的船舶结构定期检验、定期测厚、定期状态评估及维修保养的信息管理系统。没有建立起对船舶结构在不同状态下（如营运中及修理后）进行多侧面的强度管理与评估的风险分析系统。因此当一些船龄高、船体老化，构件破损、腐蚀严重的船舶，没能及时进行强度评估，仍然盲目航行，便会造成海难事故。所以这里提出一套关于维修保障的数据库系统，为船舶技术、管理和使用人员提供必要的信息，以作为统计分析、研究计算和决策的工具。总的目的是在保证安全的大前提下，尽量减少维修费用，其中包括减少维修次数，避免损伤的加剧，避免船舶的损伤导致的船舶营运功能的下降，降低船舶营运中的风险，为船舶的设计建造及今后的维修、保养提供理论和实践上的依据。
制定数据库时主要考虑的因素有如下几点。
（1）维修的依据因素集。
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维修的依据是检测的结果和对其进行分析处理的结果。具体的做法是通过数据库的形式来进行，内容有：①损伤的部位：由于本课题针对整船的安全风险有影响的结构部分进行评估和处理，所以需要结合检测及强度计算确定一些重点部位，例如货仓之间的甲板板架，货仓横舱壁、边水柜等，这些部位往往形成一定的破损概率。②损伤的类型：可分为焊缝开裂，板或型材的屈曲变形，腐蚀或破损，这些可以由统计规律归纳成几种形式。③损伤的原因：大体可分为事故性（如碰撞）原因，设计或工艺方面的原因，以及维护保养和自然损伤等方面的原因，在每一方面原因中又可通过统计规律、理论分析和经验判断等方法找出其具体的原因。④损伤的影响及后果：可以通过统计规律和经验判断估计其影响和后果，必要时可通过具体的总纵强度和局部强度计算来判断。
（2）维修决策内容。
①修复的必要性与可能性的判断。将以上损伤的情况分为必须修复的，不必修复的和不可修复的三种情况，例如全船性的腐蚀或疲劳损伤是不可修复的。另外有些损伤是不必修复的或不必立即修复的，因为（a）某些构件的损伤对船体的总纵强度和一定范围的局部强度并无显著影响，不会对船的完整性和安全性构成威胁；（b）有时会因为损伤周围的构件而得不偿失；（c）原始设计有很大裕度；（d）在作业功能上采取限制措施也许更可行、更经济。②维修的时间包括两种含意。（a）根据破损项可能带来的危险性规定出必须在多长时间内予以修复，如船舶应停止营运，破损项应立即修复，或船舶可继续营运，破损项应在半年内修复等等；（b）根据每个修理项的规模估计出其修理施工所需的时间，如三天，一周等等，这里指能被压缩到的最短的施工时间。③维修的方法。诸如更换型材，增加补强结构，裂缝修补等等，值得注意的是不一定采用百分之百恢复原状的修理方法，适当地采用补强措施往往能达到省工省时而且起到没有副作用的效果。④维修项之间的关系。如果有两个或多个修理项目不能同时进行维修施工时，应设法在数据库中载明。⑤维修的费用。建立有关维修费用的统计式，例如处理加工单位重量钢材的费用，以估算各维修项的所需费用。⑥与船体结构检测维修同时进行的其他项目的检测维修状况。包括轮机、电气、甲板设备等。⑦维修项目受规范、标准的约束的情况。
（3）维修决策的要求。
由以上两个因素集可看到，维修数据库将是检测数据库的延伸和拓宽，维修数据库与维修之间的关系为：数据库支持维修决策，反过来，维修结果将充实数据库。
因素集中的各个选项须经调查、分析、研究、确认后进行填充，开始阶段数据库的主要作用是综合和提示，具体内容须由修船负责人针对提示内容做出判断后填入数据库。如此当数据库充实到一定程度后可以从中总结各种因素的规律而从更高的层次上支持维修决策，并且由此也可发现船体结构方面一些“先天性”的不足：即这些损伤和破坏是源于设计和工艺、规范不尽合理而产生的，从而为修定设计，工艺和规范提供依据。
由以上也可看出维修工作的系统化对船舶维修管理人员提出了更高的要求，即将日常随机的维修处理工作转化成“维修设计”的层次，通过一定的积累掌握维修工作每个环节的特点，能够控制维修工作的轻重缓急、时间和费用，在与修理厂家共同完成维修工作时能在更大程度上占据主导地位。
（4）维修决策的制定。
①研究维修工作的主要目的是维护船舶安全，以及减少维修费用和停航损失，当船舶的必须修理项目确定之后，其修理费和所需工时和时间已为定值，但是各个修理项目同时进行修理的组合修理时间尚有可运筹之处。为此，在制订维修计划时，可将一批轻重缓急程度和所需时间的长短相近，且可以同时施工的项目安排在一次进厂或进坞修理，这样可在一定的停航时间内完成尽可能多的维修工作量，也就是说停航损失可最大限度地减少。②维修项目的预处理和加工在船舶尚未停航之前，对即将要修理的项目进行力所能及的准备工作，例如维修部位的除污除锈清理，维修件的预先加工，要更换的设备的定货落实等等，必要时需要修理厂家派员随船配合，这样也将减少停航修理时间。③维修规模的确定：这要根据船舶的船龄和现状，估计船舶能够维持使用的时间，考虑退役、减载或转卖的可能性，以决策船舶维修规模，例如，若估计船舶在短时间内将退役，则维修规模可小一些，即集中于那些对船舶安全和作业性能带来较大影响的维修项目上。
3数据库的系统流程、功能设定、初步实现及软件编程
船舶结构维修数据库是一个动态的数据库，其内容应随着结构检验和维修的进行而更新。这个动态数据库主要包括以下子数据库：船舶主要参数及有关资料数据库；结构定期检验、保养及状态评估数据库；定期测厚数据库；定期维修数据库以及结构腐蚀规律分析及危险点辨识数据库。
这些数据库主要记录的内容包括：船员自检记录，船舶维护保养记录，牺牲阳极检验情况记录，船舶维修记录，维修厂家资料，船舶特殊检验项目统计及检验后维修项目预计，剖面模数校核情况记录8个部分。
船员自检记录主要记录船员定期对船舶进行检查，并做相应的记录。船舶维护保养记录是船员定期对船舶进行维护保养所做的记录。由于用船单位对散货船的牺牲阳极腐蚀情况要求有详细的检验记录，所以数据库中有牺牲阳极检验记录这一项。船舶维修记录是记载船舶被修理的记录，包括修理部位，修理结果等项内容。维修厂家资料则记录了维修厂家的各种信誉度，以便在选择维修单位时，找到较好的维修厂家。船舶特殊检验项目统计记录来源于本项目的另一个重要组成部分———船舶定期检验数据库。该项记录了船舶经特殊检验后得到的船舶损伤记录，其记录是一个量化的记录，本程序通过记录根据不同的船舶类型来判断损伤部位的损伤程度并决定怎样处理，得出怎样修理的结论，并且需要管理者根据实际需要在需不需要本次修复的记录栏里添加一项值，这样检验后维修项目统计这一项就可以自动得到需维修部位的统计结果。剖面模数校核记录了该船每次进行剖面模数校核的校核结果。
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参考文献
1中华人民共和国船舶检验局。钢质海船入级与建造规范。人民交通出版社，1992
论文作者:王鹏 屈俊飞
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/22
标签：船舶论文; 结构论文; 船体论文; 损伤论文; 数据库论文; 工作论文; 项目论文; 《科技新时代》2018年8期论文;