船舶模塊化探討

張世輝 王曉科

摘 要：文中分析了我國總體造船水平相對落后的現狀及問題，闡述了應壓成組技術和大力開展模塊化設計和制造技術研究的關鍵技術及實現途徑。

關鍵詞：模塊化；中間產品；成組技術

引言

本文首先就目前國內外模塊化造船技術發展現狀作一概述，然后重點對船舶模塊化設計制造技術的開發與實施進行分析，以為國內向以中間產品為導向的船舶模塊化設計制造技術的研究與應用提供思路。

1.系統介紹

1.1國內外模塊化造船的現狀

1.1.1船舶制造技術的歷史階段

第一階段：系統導向型造船模式――船臺散裝、碼頭舾裝、整船涂裝；

第二階段：系統和區域導向型造船模式――分段建造、預舾裝、預涂裝；

第三階段：區域、類型和階段型造船模式――分道建造、區域舾裝、區域涂裝；

第四階段：中間產品導向型階段――殼舾涂一體化；

第五階段：產品導向型階段――設計制造一體化。

前兩個階段屬于傳統造船技術，中間兩個階段屬于現代造船技術，第五階段屬于來造船技術。現代造船模式可以理解為以統籌優化理論為指導，應用成組技術原理，以中間產品為導向，按區域組織生產，殼舾涂作業在空間上分道，時間上有序，實現設計、生產、管理一體化，均衡、連續的總裝造船。

1.1.2模塊化造船概念產生與發展

船舶建造的模塊化概念始于二戰期間美國的大量造船，當時，美國曾擁有165萬造船職工，建造了軍用艦船1768艘。大量標準船的建造促進了焊接技術和分段建造技術的發展。這些建造技術又在20世紀50年代由日本造船業加以發展，60年代，則結合成組技術產生了今天模塊化建造技術的雛形。1971年，前蘇聯正式提出了模塊化造船方法，于1977年用此方法建造了10萬噸級的“鮑里斯·布托瑪”礦油兩用船。隨后美國開始研究模塊化造船方法并開始組織生產，到70年代末，美國的模塊化造船思想更趨成熟。80年代中期，我國造船業引入模塊化造船，開始了模塊化造船技術的研究和探索。由于模塊化造船具有明顯的優越性而表現出強大的生命力，發展速度很快，從長遠來看，它的推廣和逐漸完善無疑將帶來造般工業上的一場革命。

2.成組技術與中間產品

現代造船理論的技術權威契里洛先生認為，為了多品種，少批量生產獲得大批量生產的效益，合乎邏輯的有序設定公司面臨的所有工作，必須應用成組技術。國際一流水平的船廠有序設定工作采用“產品導向的工程分析”（PWBS）. PWBS包括船體分道建造法、區域舾裝法、區域涂裝法。所謂區域是包含一個“族”的產品，如零件、部件、組件、分段或采用特定形式服務的作業。生產者把信息和物資轉換為中間產品。

現代造船企業趨向于總裝廠方向發展，其主要任務將只是船體制造和管子制作。近10多年來我國建造出口船舶的經驗表明，管子制作已成為船廠生產中的一條短線，影響著造船的進度和產量，并直接關系到船舶建造成本和船廠信譽。推行造船生產設計是解決這一問題和縮短造船周期的有力措施。生產設計開創于日本，早在20世紀50年代初，曾擔任日本造船學會會長、石川島播磨重工業公司董事長的真藤恒先生受到美國汽車和航空工業生產體系中提供必要生產信息和數據方法的啟示，在造船行業首次推行了生產設計。我國自1978年開始，從日本引進了生產設計的概念。經過二十多年的認識、探索、推廣和提高，我國船舶行業的生產設計水平有了很大程度的提高。基本理順了生產設計、生產管理和現場施工之間的協調關系。但是統計資料反映：我國造船業單船管子預舾裝率幾年來一直在65%-75%之間徘徊，與國外先進造船企業的生產率差距相當大，約差10～20倍。所以，我國不少船廠已將管子生產設計和加工列為技術改造的主要內容之一，如江南造船廠、滬東造船廠和廣船國際等船廠紛紛引進先進的管子設計軟件并對管子車間實施了改造。

3.船舶舾裝模塊化

造船模塊可以定義為，具有標準尺寸和標準件，且主要部件具有可選性的最終產品的預制單元。這種預制單元可以是結構功能單元或系統功能單元。由于模塊中含有可選部件，因此可作局部修改，以滿足船東的使用要求。實現造船模塊化可以從船體結構和船舶舾裝兩個方面同時推進，根據模塊與船體的結構關系，順裝模塊可以分為自持式模塊和依附式模塊兩大類。

自持式模塊原先是分段或船上的預舾裝單元，它具有獨立的基座或支架結構，可以在內場預制，完工后在外場安裝到船體上。將預舾裝單元升級為造船模塊，從設計與建造的角度來看，自持式舾裝模塊是真正的模塊即實物造船模塊。如：二氧化碳滅火裝置、輸液系統遙控閥組、海水淡水壓力柜、燃油供油、凸輪軸滑油、普通船員艙室等典型船用模塊。

依附式舾裝模塊通常是指設計模塊，因其設備布置范圍較廣或固定要求較高，實際建造中需以船體分段或船上區域的結構為依托，模塊的預制性受船體建造進度所制約，但其設備的可選性和單元的通用性與自持式舾裝模塊相同，因而可以稱為圖面造船模塊。

這些模塊的特征是：具有獨立功能；具有完善的接口特性；互換性強；具有適用性和超前性：商品性。

除上述兩類以設備為主的模塊外，船上還有許多分布的舾裝件。分布舾裝件模塊是依附式模塊的一個特例，單元中通常沒有供船東選擇的主要設備，僅是舾裝件在船體結構上布置的一種通用程式。分布舾裝件主要是管路、電纜及其附件。其中主機周圍的管路單元也可以做成自持式舾裝模塊，以開展“盆舾裝”，這無疑將大大提高管系安裝的生產率。分布舾裝件模塊中，典型的管路模塊有管弄單元，單元所含管件可以綁在一起運送，在雙層底分段建造的適當階段裝入箱形龍骨，同型船舶的管弄具有很強的相似性，只要在典型模塊可選部件的規格尺寸上做適當的調整就可以用于一條新船；典型的電纜模塊，如機艙主干電纜單元，單元所含的電纜按其放樣長度預裁收卷，在船上舾裝的適當階段，隨著船體區域的逐步延伸，將收卷電纜逐步拉放架設，實現電纜預舾裝。

參考文獻：

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