現代造船工程師應有的體認

一、引言

高速高容量之電腦一代又一代非常迅速地問世，使得許多原來難以進行的分析計算或不可能完成的任務，也有機會達成甚或變成輕而易舉；設計工具的大幅進步，從而使得船舶設計方法有了新的面貌；新工具新分析方法的推陳出新，對造船工程師而言有輕鬆的一面但同時帶來壓力；作為一個造船工程師應瞭解這充滿挑戰的新時代對造船工程師本身所帶來之影響，從而尋求因應之道。

二、船舶設計方法的新面貌

現代造船科學是在工業革命時代建立起來的，其主要內含包括：船體設計、阻力計算、推進系統、船舶穩度與結構強度計算等等，實際上，從那時之後造船技術真正改變的並不很大。

在二十世紀中一個造船工程師只要能擅長於利用物理與數學方法來設計處理大型結構體在海面上以較高速度移動之問題，這個造船工程師應該可以稱職。在那時代用來簡化計算與製圖的輔助工具縱使存在也是相當少數，一個造船從業人員若對造船設計的原理真正深入瞭解，並且能利用累積的經驗去『感覺』所設計船舶的強度、耐久性以及船舶航行時之安全情況等等，則將是一位成功的造船工程師。

在電子計算機問世後，造船工程師可以較節省人力逐步進行各種計算。

緊接著進入近代高速高記憶容量電腦的開發成功以來，造船工程師進行複雜計算的能力已大大地提昇；計算流體力學、耐海性能分析、有限元素法分析以及各色各樣的軟體工具，使得造船工程師有能力於數週時間內完成以前可能需要增加數倍時間才能完成的高度複雜性深入分析工作；對於現代一些巨大且構造複雜的船舶而言，此類高深度之分析是絕對必要的。

三、新時代所帶來之問題與影響

造成各種新時代船舶設計分析軟體大為普及的主要原因有：

1. 由於船舶損害、生命或財產的喪失、污染問題的發生等等所引起船東、保險公司與船廠間的爭訟時有增加，導致許多船東要求提升船舶技術分析的層次，對所訂造的船舶，例行性實施有限元素法結構分析、疲勞分析、振動噪音分析等等。

2. 實施這些分析後，將使人感覺到所設計的船舶為最佳的或至少為較好的船舶。

3. 部分因素僅僅因為設計者對該深入的分析已有能力去執行。

此一趨勢意味了大部分的造船工程師必需對這些船舶高級技術分析能力更為專精，導致很少造船工程師有能力整體性的深入瞭解船舶設計上之問題。把設計工作拆散在本質上將船舶設計變成一個組合式的工作，在此情況下可能導致對整個設計欠缺了整體性的綜合判斷與考量，這將存在著危險。

完全依賴船舶設計分析軟體的結果，導致造船工程師對所使用軟體之理論以及方法等未必會深入去瞭解，使得整個設計工作變成與傳統的有點不相同，如此造船工程師將失去一些他們於設計時所應有的整體性判斷與來自於經驗的分析能力，這是一件相當危險的事。

舉例說明，

在使用新的損害穩度規定時，根據法規以分析軟體應用計算機率的方法來進行分析是目前惟一可行的方式，僅僅懂得使用程式計算來完成工作的造船工程師，將會感到所分析的結果，對於破損穩度的指標是否有其物理意義變成難以判定；

但在傳統的決定性方法(deterministic methods)中，對船舶於各種浸水情況所發生的情形可以很具體的看出，並且容易判斷其實際狀況。

使用新的分析軟體程式計算中，不同的設計者應用不同的軟體時，可能由於作法不同而導致不同的計算結果；一個工程師對程式計算結果無法瞭解其物理意義，若再加上由不同人以不同程式計算得到不同答案之情形，這種設計方法就極令人憂心；雖然此時用傳統的決定性方法，也一樣可用電腦及軟體來加速求解，但至少計算過程容易瞭解，同時使得計算結果所代表之意義容易判斷；造船工程師若只因為在進行船舶設計時，因機率方法軟體容易使用而將之應用於船舶設計上，那麼以這樣的方式來設計船舶將變得沒有『感覺』。

四、船舶設計精神的改變

大量的船舶設計與建造規則掩沒了設計方法及程序，使得造船工程師的個人知識與經驗思維難以融入於船舶設計過程中，造成船舶設計的精神本質已然改變。

在以前造船工程師應用他的學識與能力來設計出足夠結構強度、優良適航性的最佳船舶，然後送到船級協會審核，以確定是否合乎要求，但現在則變成嚴格按照船級協會建造規則上刻板文字的要求來設計船舶，造船工程師的工作亦變成僅僅為提供計算書及各種圖樣以滿足船級協會的要求。

實際上要符合船級協會的建造規則及檢驗要求已變成越來越昂貴，船東若要大幅提升所訂造船舶的設計水準，將大幅提高船價，因此船舶設計變成盡可能使設計的船舶符合船級協會的建造規則。

五、造船工程師應有的體認

造船工程師不去接觸船舶設計的科學性及藝術性也是一件危險的事；若以二個不同船型的船舶相關資料係數等，要求造船工程師去判斷二種船型孰優孰劣，現代造船工程師可能用一個最合適的軟體來解決，但是以前的造船工程師可能不是應用軟體，而是直接地綜合其相關知識以及經驗來判斷；在這情形下無疑地，現代造船工程師的一些船舶設計能力已然失去。

在這一切求新、求好、求效率的環境中，現代造船工程師的設計靈感與創新的機會，若因許多現成的電腦設計及分析軟體之出現而消失，將是件很可惜的事。

優良船舶設計應考慮之優先順序為：考慮營運效率、考慮營運安全、符合建造規範書、提供船員及乘客之舒適及適合居住的環境、符合有關環保方面的規定、符合船級協會的要求、符合國際法規及國內的規定。

優良船舶設計應能超越船東的預期：諸如航速、載重噸、燃油消耗量、適航性、易維修性、操縱性以及可靠性等等，這些項目於一個設計時完全倚重電腦設計及分析軟體的造船工程師而言確實是困難與挑戰的部分。

1952年建造完成的橫度大西洋定期班輪『united states號』，航速可達約40節，該船係在未使用任何現代化電腦設計及分析軟體之下設計建造完成；在航空工業中也不乏類似的例子，如協和式超音速噴射客機為遠在桌上型電腦使用前之時代設計完成；這說明一個優良而成功的設計，其關鍵要素不全在於工具而更在於設計師本身的經驗與能力。

六、結語

船舶設計要重視科學性但也不可忽視藝術性的一面，進行船舶設計時過分依賴電腦設計及分析軟體並不完全妥當，必需對軟體『連皮帶骨』的深入瞭解，才能成為一位真正稱職的現代造船工程師。

資料來源：台灣船舶網