陈政宏／潜舰国造是挑战 也是良机
▲图为示意图（《ETtoday新闻云》资料照）。
造船早已现代化！下水仪式的误解?一般人看到风光的船舶下水仪式后，以为可以直接测试交船；或是看到船还会在码头边继续施工一阵子，可能会如某位飞弹专家，误以为造船可以分阶段设计，等造好船壳或船体再设计船上的其他装备。但这两个刚好相反的想法，都是对现代造船程序的误解。
现代的造船法早已改变半世纪以上，已经与古代从头到尾在单一船台或船坞施工、下水的方式有很大的不同。例如，大型船厂常用船段建造法，将船体与管路都分段在厂棚内先分块施工，再吊到船坞内组装，以缩短建造中船体在船坞的施工时间。在施工中的船可以下水后，再进行一些细部工程，这样大幅提高了造船效率。
且为了结构安全与施工便利，主机等大型装备必须在船体建造阶段就安装完成，不能事后再切割船体去吊装施工。现代的造船工程必须、也能够事先完整地考量，精密地计算与设计；这和飞弹专家想像中很久以前「可以先建造好船体，再思考装备或子系统如何安装在船体内」的情形大相迳庭。
无论是需耐受大风大浪的水面船舰，或是浮力、姿态控制相当重要的水下船艇，都是与飞机飞弹一样需要考虑六个自由度运动的载具。其所需考量的非线性动力学的难度，也与飞行器相似，甚至因为风浪的外力是动态变化，而更复杂难解，但也已有可相当掌握的技术。
更基本的浮力与稳度、平衡与压载等静水性能，精确的设计与计算已是标准流程，正确的施工乃是必须。这些基本的造船设计原理，早已成为造船科系大学部专业必修及选修科目，对海军与业界的工程师而言更是家常便饭。
造船工程的本质与航太工程相同，都是复杂的系统工程，仰赖全面而均质的工业技术水准，且在设计、建造与营运操作过程中，都有许多的人机互动，所以是个复杂的「社会技术系统」。潜舰比起太空船，需要抵抗更强烈的爆震，结构也要多承受数十个大气压力差，而太空船需要耐高温与对抗较高的温差。
两者都需善用先进的材料与精密制程，整合复杂的电子及机电装备，并各有复杂的流体力学、动力学、运动与操控问题，大概可并列为人类最复杂先进的科技物。
▲蔡英文登上海虎潜舰顶，主持潜舰国造签约仪式。（图／记者季相儒摄）
依据外国专家公开的资料显示，在组建过程中，典型的飞弹约需1700工时组装5千个零件，战斗机约5.7万工时、3万个零件，波音777客机约5万工时、10万个零件、40个子系统、550个供应商，巡防舰约120万工时、17万个零件、60个子系统、600个供应商。
相较之下，柴电动力潜舰如德国214型或澳洲柯林斯级潜舰，约需70~250万工时、35~50万个零件、108个子系统、1600个供应商，到大型的核动力战术潜舰需要约800万工时、95万个零件，乃至最复杂的核动力弹道飞弹战略潜舰，更是高达1200万工时、100万个零件。
我国的自制潜舰属于柴电动力潜舰，其复杂程度大概可说比波音777复杂十倍以上，或比飞弹复杂数百倍。因此，自然非要使用系统工程的做法不可。
其实，智库「全球台湾中心」(GTI)最近的报告中，只建议潜舰国造要吸取汉翔与中科院当年与国外厂商合作设计制造IDF (Indigenous Defense Fighter)战斗机的成败经验，并未提及应由谁主导系统工程。毕竟，负责载台(车、船、飞机)的厂商才是适合主导系统工程的部门，而非提供重要装备或经验丰富的供应者。
海军、台船与中科院早已合作多年，三方对于军舰的系统整合与合作并不陌生；台湾的造船工程师也早在1980年代就赴美学习，与美国的设计公司合作过胎死腹中的二代巡防舰忠义计划，也有与外国厂商深度技术合作的经验。
但潜舰比起飞弹、飞机、水面舰都更为复杂精密，尤须谨慎周密且全面，因此潜舰国造采用类似当年开发IDF、二代舰的模式，在先进国家的部分技术协助下完成设计与建造，部分关键零组件仍需购自先进国家，同时强化系统工程技术与管理也是重要关键。
▲图为国军海虎潜舰。（图／记者季相儒摄）
但是今日与1980年代不同的是，当年有1979年初公布的〈科学技术发展方案〉协助，注重跨部门的整合与分工，连教育部、经济部、交通部也都成立技术顾问室负责相关工作。而现在的国防工业发展，只偏重经济、国防两部门的工作，缺少整合教育部门的规划。
当年曾到美国学习的年轻工程师也开始进入退休期，工程技术人力与经验的断层浮现。依照外国经验，潜舰的设计人力需求，在专案启动后7~8年会达到高峰，约为刚启动初期的5~7倍。这其中将短缺约800名造船、机械、结构、机电等各类工程师，必须在从现在起的五年内补上。这些工程技术人力中，又以过去较受冷落的造船工程师缺额最为严重。
造船、造机计划都需要十数年以上的发展，考量我国未来二十年间尚有更多种类的船、机开发案，各类少量但特殊工程人才，需要尽快招募培育；此外，用于实验、测试、验证的机构与设备等基础建设是技术生根的关键，也需立刻投入并长期经营、维护。
为了中长期国防工业的持续发展、经验传承，乃至产业升级、技术扩散至民间相关部门等，现在开始强化有关船舶、水下载具、爆震的性能试验、验证之技术、设备与机构，以提升及储备基础研发能量，绝对是刻不容缓的。
▲图为潜舰国造（图／记者李孟璇摄）。
最后，GTI报告中最值得注意，但媒体却较少报导的，是提到可以善用台湾相关中小企业的能量，以及资讯保密的问题。该报告即建议，我国要建立国防工业产业链内部的保密资讯网。利用军需来汇聚台湾中小企业分散的强大能量，能让一些技术力充沛、弹性，甚至为了爱国而愿意承担风险的中小企业，充分加入潜舰国造的供应链。
如此一方面可促进国防工业落地生根、发展军民通用技术，另一方面利用军需的高品质与高性能要求，促进传统产业升级、经济转型发展，甚至减少失业与人才外流。
正因如此，保密资讯网及对民间参与者的适当保密措施，是潜舰国造与其他国防工业所必须要强化发展的。有了完善的规划与执行，可让参与的先进国家、政府、海军较无挂虑，而能长久合作发展。
超乎想像的挑战与良机潜舰国造是个工程技术与管理的高难度挑战，也是提升我国工业技术水准的良机，更是未来建立高级军民通用科技产业链的重要基础。它的复杂性与技术难度或许超乎一般人原先的想像，有不少技术上、社会运作上的挑战；但是我国过去在长期不受保护的国际市场竞争下，累积了相当的船舶工程能力，大概也远超过其他科技从业者的传统印象与理解。
▲一些海空载具建造时间与零件数、工时的比较图。IDS大约会落在柯林斯及与214型潜舰之间。（图／陈政宏提供）
●陈政宏，国立成功大学系统及船舶机电工程学系副教授。以上言论不代表本网立场。88论坛欢迎网友参与，投稿请寄editor88@ettoday.net