英美等海军强国在军船入级领域起步较早,并积累了很多成功的经验。英国在历史上是一个海军强国,在舰船发展创新方面做出过许多重要贡献,但在第二次世界大战后,由于国内经济萎缩,英国大幅减少舰船建造数量,开始注重新概念舰船开发和舰船质量及效率建设[1],并想方设法降低舰船建造保障费用。20 世纪 70 年代,英国海军舰船率先在英国劳氏船级社(LR)入级,这一动向很快得到了美国海军的高度关注。从那时起,许多国家纷纷效仿英国,并持续推动军船入级进程。此后,军船入级活动不仅在设计、建造阶段中得到应用,还推广到了军船全寿命周期内的支持性服务和维修保障活动中。现已涵盖到大型水面舰船、各类新概念舰船、潜艇和水下航行器在内的绝大部分海军舰船。
进入 21 世纪,美军将转型与创新结为一体[2]。近年来,美国国防部从创新概念的发现、创新方案的遴选、创新项目的监督等国防科技创新入手,不断扩大私营部门的参与力度,以求实现更高性能、更低成本和更快进度[3]。
众所周知,利用军民融合推动军事科技发展,是当今世界多数国家的普遍做法,也是世界军事工业的发展趋势[4]。随着冷战结束,美国舰船建造与生产需求急剧减少,海军技术部门面临人员和经费缩减的困境,很难继续发展和维持覆盖范围广泛的整套军用标准。而另一方面,军用标准过多使用会增加研制及维护保障难度,降低工作效率,最终将造成军用舰船全寿期费用居高不下的被动局面。与此同时,随着民用造船技术及国际航运业的飞速发展,民用船舶的建造水平及维护保障能力取得了突飞猛进的发展。船级社在服务的规范性、工作效率、经济性、覆盖面、综合资源、经验等许多方面都好于军船。使军用舰船依赖遍布全球的船级社来提供技术服务和使用保障成为可能。这样海军就能把有限的资源和精力投入到更重要的领域,如武器研发和试验上。而把武器的载体(舰船平台)的研制、保障及安全问题交给更有经验的船级社来承担。实践证明,这是一种非常明智的、双赢的战略选择,即所谓的军船入级。
2 美国军船入级的发展历程20 世纪 80 年代美国海军开始与美国船级社(ABS)的技术合作,ABS 当时为美国海军编制了《军用钢制船船体技术规范》。最初该规范主要应用于非战斗舰艇,如 240 ft 长的救生打捞船。此后,为了更好地与美国政府及海军合作,ABS 设立了专门机构——政府服务办公室,主要为美国海洋管理局、陆军工程部、海岸警卫队、军事海运司令部、海军系统司令部、海关等政府机构提供各类技术指导和服务。
1985 年,美国海军预置舰“波波”号顺利交付,标志着美国海军与 ABS 合作初见成效。该舰是同期设计与建造的 13 艘预置舰之一,主要用于支持美国军队在全球范围内的快速布署。“波波”级预置舰的前 5 艘是新建的,另外 8 艘则是通过对现有民用船舶改装实现的。在该项目的筹划与实施过程中,ABS 同新奧尔良 Avondale 船厂和 NASSCO 船厂一起,发挥了至关重要的作用。在 ABS 对第 1 艘美国民用小水线面双体船 NAVATEK I 进行认证之后,1998 年 ABS 又为美国海军海上系统司令部在小型水面调查船 T-AGO 的设计上提供了很好的技术支持。
冷战结束后,虽然美国缩减了在世界范围内的海军布署,但却加强了在亚太地区的军事存在,所以美国仍需维持现有设施的正常运转。美国海军与 ABS 就如何将商业标准应用于海军舰船,如何制定海军舰船特殊要求等方面进行了多年探索与合作。20 世纪 90 年代中期,美国军用标准与规范(美军标)改革实践表明,一般情况下,商业规范完全能够满足海军需求,而对于不能满足的部分,再增加一些补充要求即可。2000 年美国海军与 ABS 的合作关系得到了进一步拓展,并确定了一系列改革方案,其中包括对指定船型采用相应的商业标准,并由 ABS 提供入级服务。这进一步规范了军事海运司令部舰队中 100 多艘舰船的检验与入级规程。由此,才算在真正意义上开启了美国海军的军船入级时代。
21 世纪初,美国海军与 ABS 结合民用快艇的相关标准规范,推出了《海军高速舰艇建造与入级指南》,也就是后来的《海军高速舰艇指南》。该规范主要适用于非战斗水面快艇,如近海高速巡逻艇、鱼雷回收艇等。2004 年,美国海军与 ABS 共同推出了《海军舰船规范》(NVR),随即得到了同年成立的“海军技术委员会”(NTC)的认可与批准。该规范主要涉及船体、机械与电子系统,还包含任务接口方面的内容。该规范一经发布便应用到了美国海军濒海战斗舰(LCS)的设计与建造中,并在LCS“自由”级首舰的入级过程中发挥了至关重要的作用。
近年来,“美国海军技术委员会”每年都会召集各行业代表,对《海军舰船规范》进行更新和升级,并致力于非核动力水面舰艇的入级及推广工作。此后,美国海军又将其最新型驱逐舰 DDG 1000 加入 ABS 的相关工作。并根据美国海军确定的振动与冲击、材料等重点技术领域的要求对 NVR 进行了补充完善。另外,美国海军与 ABS 正在就如何将风险检验评估程序应用于美国海军全部非现役非核水面舰船展开测试与评估。
3 美国军船入级规范及相关机构设置 3.1 美国军船入级规范目前,美国海军军船入级规范主要包括《海军高速舰艇指南》和《海军舰船规范》2个标准。这2个标准针对的对象和适用范围有所区别,下面分别加以介绍。
1)《海军高速舰艇指南》
《海军高速舰艇指南》由代表美国海军高速舰艇的技术权威机构――美国海军水面作战中心作战舰船分部与 ABS 共同合作开发,适用于在内河、近海以及其他更危险区域执行多种任务的高速舰艇。
《海军高速舰艇指南》反映了 ABS 目前普遍采用的规范编排方式。该指南由总则、材料与焊接要求、船体结构、机械与设备、检验等6个部分构成。指南说明了海军舰艇与商业艇最明显的区别是海军舰艇的设计与建造要满足其在危险海域执行任务的要求。在设计和建造前要明确敌人武器的类型、对舰艇的威胁程度、应对方案、已舰遭受攻击后的生命力等情况。此外,由于受到自然环境、事故、火灾等因素的影响,在非战争状态下也可能会遇到危险。因此,《海军高速舰艇指南》在入级中将火灾、腐蚀、进水与破舱稳性、核生化防护、自身武器操纵等内在生命力要求与战斗状态敌军威胁要求区分开来,并将前者做为强制要求。
2)《海军舰船规范》
2002 年,美国海军海上系统司令部与 ABS 就共同开发海军舰船建造与入级规范签署了一项里程碑式的正式协议。自从该协议签署以来,美国海军与 ABS 一直进行着密切、富有成效的合作,双方共同致力于融合海军舰船要求与民用标准,最终形成了经过剪裁的军用规范。但商业标准向军用标准的转化需要对每项标准进行全面的分析对比,以确定是否有必要规定特殊要求。通常,对于世界各国不同船厂建造的拟加入 ABS 船级的船舶,ABS 会对相应的造船标准展开一致性评估。同样,为了确定最终的补充要求,在海军舰船规范的制定过程中需要通过需求分析对比,对现有商业标准与军用标准进行详细评估。另外,这个过程还需要对船上各个区域、各个组织机构所采用的新方法、新要求的背景、原因以及最终的决策效果逐一进行评估。
最初,在海军需求的牵引下,ABS 将部分军用标准规范转化为 ABS 材料与机械要求,主要包括 90% 的海军柴油机与燃气轮机技术要求,使之成为海军舰船规范的重要组成部分之一。此后,ABS 与美国海军海上系统司令部进一步合作,开展了海军船体结构、电气系统、附助材料和推进系统补充要求的制定工作。这些补充要求为承担新型舰船研制的设计方提供了清晰的海军标准。对于涉及其他领域的海军舰船规范,ABS 也制定了初步的草案,并按时间表的要求定期交付海军审查。与此同时,ABS 进行了一项何时、如何向美国海军提供所需技术支持的研究,其重点聚焦于 ABS 的验船师如何成为海军造船监理中的外协人员,如何承担新船建造与舰船改装过程中特定部位的认证工作。随着补充要求与规范的颁布,海军与 ABS 对现有标准进行了初步梳理与评估,并制定了第1项规范性草案。该草案预留了特定区域供工业部门人员直接审阅与评注。而后,海军与 ABS 再对工业部门的评价进行审阅与判断,以确定规范的最终版本内容。
通过持续多年的探索与尝试,并结合之前的合作成果及经验,最终在 2004 年,美国海军与 ABS 联合颁布了《海军舰船规范》,这为美国海军作战平台入级做好了铺垫与技术准备。
3.2 美国军船入级相关机构设置美国军船入级2个最顶层的机构分别是“海军技术委员会(NTC)”和 ABS。就职能而言,“海军技术委员会(NTC)”和 ABS 基本相似,都共同关注海军舰船规范的入级与维护工作。NTC 由海军水面舰船设计、建造、维修等领域内的 30 名专家组成,并由美国海军总工程师和美国海岸警卫队总工程师共同领导。NTC 中的海军代表包括美国海上系统司令部技术主任、舰队行动指挥部负责人和军事补给司令部负责人;而海岸警卫队的代表主要包括工程与后勤中心的资深工作人员;其余成员则来自有关军船建造的船厂、设计方及研究院所等单位。
自 NTC 成立以来,每年都定期举办海军舰船规范更新与升级研讨会。会议期间,针对美国国防标准化改革的重点、方向及当前海军舰船技术的发展趋势,与会代表就如何充实并完善《海军舰船规范》进行充分的讨论并发表各方意见。
实践证明,NTC 在海军舰船规范制定方面确实发挥着重要的作用,它一方面负责汇总协调军方、船厂、设备制造商等相关方的意见与要求,为规范的整合创造了有利的条件;另一方面注重结合当今民用与军用技术的融合发展,准确把握军民融合技术的发展趋势,并将新技术、新材料、新工艺及时融入到海军舰船规范中去,可有效避免规范制定过程中的重复劳动和不协调现象。
可以说,美国军船入级最成功的关键因素之一就是专门成立了海军技术委员会,该委员会对入级规范进行着有效的管理与维护,并不断定义与采纳新的规范要求,保持了规范的先进性和可用性。
4 美国军船入级的经验与思考ABS 与美国海军共同推动了军船入级这一战略性决策,并在多型军船入级过程中持续整合军船入级方法和规范,积累了非常宝贵的经验。归纳起来主要经验如下:
1)必须对各方认可的标准进行定期评估,以确保标准中规定的各临界值在客观上达到了极限;另外必须研究一套方法使得相关综合性规范的栽剪在规定的风险评估限制条件中进行。
2)应清晰明确地记录并了解各相关方的职责,说明性文件或合约必须清晰写明授予认证代理的权利,并确定标准含义的解释方案及争端处理机制。为此,美国海军与 ABS 同意共同负责解释规范在应用过程中遇到的问题。
3)在解决军船入级过程中产生的问题时,可能一开始就会遇到诸多方面的阻力和困难,但是应该充分认识以成功交付1艘满足甚至超过预期特定要求的军用舰船是各方共同努力的目标。因此,及时的沟通与协商是获得成功的关键因素。
4)尽管通过各方努力,尽可能地掌握所有领域的最新技术,但仍然需要制定用于识别与处理众多可能结果的记录性风险分析方案。
5)在形成初步审批方案前,必须制定清晰的规范。给设计工作留有充足的时间和资源,确保设计成熟度。审阅与批准提交的设计方案应该在军船开始建造之前完成,尽量避免在开工建造后再去修改设计方案。
6)随着现代舰船功能系统结构日趋复杂,系统与设备数量也大幅增长[5]。因此,在重要机械与机械系统的制造场所,船级社对这些关键部件的认证是入级过程中固有的重要一环。具体来说,对于主推进系统组件、轴系、配电板这样的设备与系统,供应商必须严格按照审批方案进行制造,并由船级社根据指定的规范进行认证。而造船厂必须将采购文件指定的要求与供应商是否具备制造条件紧密地结合起来。此外,供应商在交付设备的同时应当附有相应船级社的认证文件。
7)在军船入级过程中,要强化数字化造船技术与建造质量评估体系的推广与应用。通过数字化技术在造船行业的广泛应用,达到缩短建造周期、提高产品质量、降低生产成本,从而全面提升企业核心竞争力的目的[6]。另一方面,通过加强建造质量评估,可促进横向比较与有力竞争[7]。
5 结语在 20 世纪 70 年代,美国海军一经得到英国海军舰船入级的信息后,就高度重视,并把它看成是一项战略性决策,及时开始了军船入级的跟踪与相关研究工作。先后编制并颁布了《海军高速舰艇指南》、《海军舰船规范》等军船入级标准。与此同时逐步开展了小型高速巡逻艇、鱼雷回收艇及新一代大型水面舰船 DDG 1 000 的入级工作。随着美国军船入级脚步的日益加快,目前其在军船入级方面所积累的技术和经验已远远超过英国。事实表明,美国海军在军船入级的实践中确实收到了事半功倍的良好效果。在保证舰船作战性能的前提下,军船入级不但降低了舰船设计、建造以及全寿期保障费用,还有效支撑了美国国防部的标准化改革工作,有力地促进了军民标准与技术的融合与提高。
创新是舰艇技术和装备发展的灵魂和不竭动力[8]。目前我海军正处于高速发展时期,急需在造船管理模式和保障方法上大胆创新。另一方面,海军护航、护渔、反海盗、海外撤侨、演习、出访等任务越来越频繁。非常需要遍布全球、规范、高效的入级服务。在这种大的背景下,我们必须加大创新力度,及早确定军船入级的目标和方向,明确责任分工,积极主动地学习并借鉴国外军船入级的先进经验与成果。只有这样才能推动军船入级工作高效、有序地开展,逐步提升我国舰船装备整体制造水平和保障水平,并在这一过程中加大军民融合深度,为我国舰船制造能力及保障能力的提高和长远发展提供有力的支撑。
[1] |
康美泽, 苗海. 国外大型舰船研制过程中的投资策略[C]//2014中国大连国际海事论坛论文集. 2014:119-120. KANG Mai-ze, MIAO Hai. Investment policy during research and building of foreign large-scale naval ships[C]//2014 ProCeedings of the International Marine-tech Forum Dalian, China, 2014:119-120. |
[2] |
尤子平. 从美国海军能力转型看舰船新装备发展[J]. 舰船科学技术, 2007, 29(3):21-24. YOU Zi-ping. From US Naval transformation to analyze the development of new naval ship materials[J]. Ship Science and Technology, 2007, 29(3):21-24. |
[3] | 杨少鲜. 美国国防部引入外部创新的启示[J]. 国防科技工业, 2015(11):68-70. |
[4] | 徐忆. 美国军民融合式军品科研生产的启示[J]. 船舶标准化与质量, 2015(3):20-23. |
[5] | 熊治国, 胡玉龙. 美国舰船概念方案设计方法发展综述[J]. 中国舰船研究, 2015, 10(4):7-15. |
[6] |
邸立强, 杨剑征, 赵川. 国外数字化造船技术发展趋势研究[J]. 舰船科学技术, 2015, 37(7):1-4. DI Li-qiang, YANG Jian-zheng, ZHAO Chuan. Development of foreign digital shipbuilding technique[J]. Ship Science and Technology, 2015, 37(7):1-4. |
[7] | 杨屹, 程虹. 舰船建造质量评估体系探讨[J]. 舰船科学技术, 2015, 37(2):8-13. |
[8] |
马运义, 刘传云. 未来舰艇技术创新发展的趋向[J]. 舰船科学技术, 2007, 29(6):17-22. MA Yun-yi, LIU Chuan-yun. The trend of the innovation development for the future naval ship technology[J]. Ship Science and Technology, 2007, 29(6):17-22. |