預舾裝和單元模塊制造研究

房曉磊

（上海振華重工（集團）有限公司，上海 200125）

0 引言

預舾裝和單元模塊制造技術是船舶企業研究的一個重要課題，目前國內造船企業在這些方面的研究和日韓先進船企相比還有很大差距。以同類船型相比較，國內的船舶出塢后碼頭舾裝工作較多，造成船舶碼頭周期相對較長，這就說明國內的船舶在出塢前的舾裝完整性不足，有很大的提高空間。另外，碼頭舾裝作業的環境相對較差，塔吊的輔助不能滿足大量舾裝的要求，這樣就容易導致人工作業過多，設備輔助過少，從而造成碼頭舾裝效率低下，舾裝周期增長。再有，國內船廠在單元模塊設計的數量、質量上也低于日韓同類船型，這樣就勢必造成船舶整體的舾裝效率相對較低。從這些角度來看，把船塢和碼頭的舾裝工作前移，提高分段和總段預舾裝的完整性，增加單元設計的數量，提高單元設計的質量是提高預舾裝效率和縮減碼頭周期的一個重要法寶。

1 預舾裝

1.1 預舾裝現狀與PSPC

在船舶建造的整個生產流程中，船體建造貫穿了從鋼板切割到塢內搭載的整個過程，提高船舶出塢前的預裝完整性也就是要提高船體建造過程中預舾裝的比率，把全船的舾裝工作盡量消化在船體從小組立到船塢搭載的整個過程中。目前舾裝件的安裝階段也按照船體的建造過程基本分成了組立、分段、總組、船塢和碼頭等五個安裝階段，組立階段是指結構封艙或蓋板前的舾裝工作，分段階段是指分段結構完工后在分段上進行的舾裝工作，總組階段是指在總段上進行的舾裝工作，船塢和碼頭階段是指在船塢內和碼頭上進行的舾裝工作，除了分段階段舾裝作業是獨立作業外，組立、總組和船塢階段的舾裝工作是和船體建造交叉作業的，又目前工人的工種復合程度不是很高，這就容易造成各個工種交叉作業局面的產生，不利于生產作業的高效開展，也容易造成安全事故。機艙分段相對于全船其它分段來說舾裝作業量比較大，舾裝作業的環境也比較差，為了改善工人的施工作業環境，便于專業工種開展生產作業以提高分段的舾裝效率，增加機艙分段的流通速度，減少因天氣原因造成的分段舾裝的延遲，利用成組技術的原理，把機艙分段的舾裝工作獨立為一個工位，在此工位上可搭建舾裝風雨棚的，專供機艙分段的預舾裝工作，以提高機艙分段的整體舾裝效率。

上層建筑整體吊裝的方法，是縮短船臺周期和碼頭周期的必由之路[1]。上層建筑總組和預裝的完整性，直接決定著船臺和碼頭結構、舾裝的工作量。在船臺或碼頭進行結構和舾裝的工作，將大大增加施工難度，難度系數增加勢必影響作業的效率。另外，如果在總組階段不能實現上層建筑預裝完整，就不能實現上層建筑總段涂裝，勢必會增加上層建筑搭載后腳手架的二次搭設，增加了不必要的勞動。相反，如果能夠在總組階段實現上層建筑的預裝完整性，即可實現上層建筑總段涂裝，這將會大大改善工人施工作業的環境、提高施工作業的效率和減少一些不必要的勞動。

PSPC標準的出臺對壓載艙的舾裝工作提出了更高的要求，要減少舾裝工作對壓載艙油漆的破壞，首先必須要優化生產設計，加大壓載艙分段舾裝件完整性，其次要改進舾裝件安裝工藝以滿足其分段安裝的完整性。在這個過程中，舷側主甲板上導纜孔和帶纜樁等大型舾裝件的分段安裝，一直是分段舾裝工作關注的焦點，因為如果這些大型舾裝件不能在分段順利安裝，將直接到影響到總組后壓載艙油漆破壞的面積，嚴重影響PSPC的順利實施。以油輪為例，舷側雙殼分段導纜孔和帶纜樁等大型舾裝件的安裝狀態為側態，其體積和重量大，安裝難度要高于正態安裝，因此要解決舾裝件對壓載艙油漆造成的破壞，不但要在設計階段改變舾裝件的安裝階段，而且要提高舾裝件安裝的工藝技術，這樣才能為PSPC的順利實施奠定堅實的基礎。圖1為某船廠油輪舷側分段導纜孔和帶纜樁的側裝照片。

1.2 預舾裝發展方向

目前船舶建造的工藝流程主要是以專業劃分為主，船體和舾裝的施工作業交叉較少，一般是船體和舾裝分開獨立作業，以此種工藝流程劃分的主要原因有:

圖1 導纜孔和帶纜樁分段側裝

1）分段的制造是從零件、片段直接過渡到分段成形，缺少部件制造這個環節，不利于舾裝件組立過程中的分階段安裝。

2）目前施工作業人員的技能較單一，工種復合程度不高，如果舾裝件在組立階段分階段舾裝，必然造成船體裝配、焊接和舾裝作業人員輪換作業，不利于工作的有效開展，影響零部件的流通速度。

3）舾裝件在零部件階段安裝要考慮到零部件吊馬的布置以及后序作業對其造成的損壞，例如零部件吊運過程中對舾裝件的破壞以及零部件在運輸和后序施工作業中產生的破壞。

從以上的分析可以看出以現在的情況還不能實現殼、舾一體化，需要逐步的改進和提高，可從以下三個方面做起:

1）改變分段的建造方式。目前曲面的分段的建造過程一般是“零件—部件—分段”，中間缺省了“零件—部件—片段—分段”的過渡，這樣勢必會增加分段制造工位的時間，影響該工位分段的建造速度。如果能夠進一步對曲面分段的 DAP進行細化，增加片段制造這一環節，就可以減少分段制造工位的裝配和焊接時間，且實現前道工序多道并行建造，這樣不但可以提高曲面分段的制造速度，而且可使舾裝工作能夠按照零件、部件、片段和分段的階段進行并行安裝，降低舾裝件安裝難度，改善工人施工作業環境，同時也提高生產效率。

2）培訓一專多能的施工作業人員。要推進殼舾一體化，必須改變目前車間劃分和工種之間分工過細的現象[2]。要推進殼舾一體化，就要推進舾裝件的零部件預裝，在船體作業進行到一定階段時，舾裝作業即可及時進行[3]，但以目前大部分船廠的實際情況來看，不同的作業人員在同一個工位一起作業，就會造成作業輪換造成的等待的浪費和施工人員的頻繁移動，不利于工作的高效開展，如果作業人員能夠一專多能，那就減少了上述的浪費，并可根據工位確定人員，這樣就有利于船舶的快速建造。

3）吊馬與舾裝件相碰對問題就要從細化舾裝件安裝階段的劃分以及吊馬工藝圖上著手，舾裝件安裝階段重新劃分，舾裝件安裝圖按照分段組立的階段出圖，吊馬布置從零部件階段就考慮其合理性，這對設計提出了更高對要求。至于后序階段中存在的對舾裝件破壞的問題可以從工裝設計、工藝優化和提升管理等方面進行處理。

現代化造船追求的是精益造船，精益造船追求的是快速、高效和均衡的造船，而要做到這些就必須以科學合理的工位劃分和工時統計為依據。因此要對目前的各個工位進行科學的工時統計，以統計的工時為依據平衡瓶頸工位的生產能力，而改變部分舾裝件的安裝階段就是平衡各個工位間負荷的有效方法。一直以來大家都提倡殼、舾、涂一體化，而目前大多數船廠還沒有達到這個要求，殼、舾、涂一體化其中之一目的就是在分段涂裝后最大程度的減少因結構、舾裝等工作對油漆造成的破壞，減少因此而帶來的鈚、磨、補等工作，而做到這一點就需要從提高船舶建造精度、質量和擴大分段預舾裝率等方面著手。另外，如果把船舶的分段建造工作、舾裝工作和底漆保護共同結合起來，在分段建造的過程中加大底漆保護、舾裝的完整和及時做好跟蹤補涂，并控制好分段制造的周期，就能夠真正的實現分段掃砂，從而降低因分段沖砂而帶來的成本和加快分段的周轉速度。推進預舾裝工時的管理和殼、舾、涂一體化的研究是舾裝發展的一個方向。

2 單元模塊制造

2.1 單元和模塊制造的意義

單元模塊制造是高效舾裝的進一步延伸，它體現了分道建造和并行建造的思想，它把舾裝作業中成組的舾裝作業劃分出去，形成單元模塊，使其生產和船體建造并行不悖，從而縮短船舶建造主流程中舾裝作業的時間，加快分段總段的流通速度，縮短船舶從分段制造到船塢搭載之間的周期，另外，單元模塊制造實現了把平臺的舾裝作業轉移到了室內做，在大大改善了工人的施工環境的同時，提高了船舶舾裝作業的工作效率。

2.2 單元模塊設計

單元模塊設計對船舶舾裝效率的提高有著重要的意義。

目前我國單元模塊應用比較多的是舾裝件（如機械設備、閥件、管路和儀表）[4]，與其它專業關系甚少，這就局限了設計時的整體思路，不利于充分發揮單元模塊設計對船舶建造起到的積極作用，所以在做單元模塊設計劃分的策劃時，就要突破專業之間的局限，統籌各個專業的內容，使單元設計更加完整、更加合理。如分油機單元的設計就體現了設備、管系、鐵舾件和結構的有效結合，把油渣艙置于平臺甲板上方，使油渣艙的結構和燃油分油機、滑油分油機及其格柵平臺、管系結合在一起，形成一個單元模塊。由于結構部分的加入，為設計時分油機區域舾裝更好的融入單元模塊中提供了一個很好的平臺，從而分油機單元設計更加完整，也減少了部分艙室作業的工作量。

在可行的情況下優化單元模塊設計，增加單元模塊的數量。機艙區域是全船舾裝工作量最大的區域，機艙區域實行單元模塊化預裝是造船企業提高生產效率，縮短造船周期，推進現代化造船模式的重要手段之一[5]。目前大多數船廠中，機艙區域的單元模塊主要以機艙底層單元、設備單元和閥組單元為主，但這些單元所占機艙區域的舾裝比重還遠不能滿足機艙區域快速舾裝的要求，其中機艙分段單元化舾裝就是一個重要的研究方向。機艙分段線型變化較大，制造難度相對平直分段來說較高，而且機艙分段舾裝的任務也比較重，這樣就造成了機艙分段從組立到總組之間流通的時間較長，因此對大多數船廠來說機艙分段的供應一直比較緊張。如何把機艙分段的舾裝工作統籌優化，單元化建模，縮短機艙分段的預裝時間，加快機艙分段的流通速度，是緩解機艙分段供應緊張的有效解決方法。因此在設計時要充分考慮管子、風管、電舾件的成組布置，利用組合支架把管子、風管、電纜托架進行有機的結合，形成單元，這就使機艙區域單元模塊的設計得到了進一步的深化，對機艙分段舾裝效率的提高有著重大的意義。圖2為某船廠機艙分段管系單元照片。

圖2 機艙分段單元管系

3 結束語

預舾裝和單元模塊制造是保證船塢周期和縮短碼頭周期的有力保障，目前大部分船廠船舶的碼頭周期還比較長，主要是因為在碼頭的舾裝工作還比較多，嚴重影響了系泊試驗的順利進行，因此要在合理平衡船舶建造各個階段舾裝工作量，推進舾裝工作前移的同時，加大單元模塊設計的數量和完整性，提高船舶舾裝的效率，從而逐步提高船舶塢內舾裝的完整性，力爭使船舶在出塢前達到箱柜設備安裝完成、電纜接線基本完工、絕大部分管系密性完工、發電機動車和鍋爐點火的狀態。相信隨著預舾裝和單元模塊制造技術的不斷向前推動，國內的船廠一定會實現上述目標。

[1]羅廣基. 推行殼舾涂一體化區域造船法的探討[J]. 廣船科技, 1995(2):1-15.

[2]馬天白. 殼舾一體化區域造船法的探討[J]. 船舶工程,1993(1):41-45.

[3]章祖岐. 殼舾一體化造船法的嘗試[J]. 江南造船技術,1992(1):1-6.

[4]劉雪梅. 船舶舾裝生產管理[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

[5]鄭忠, 徐鑫. 船舶機艙區域單元模塊化設計的探討[J].江蘇船舶, 2006, 23(4):7-21.