基于成本分析海洋工程模塊化建造設計

程大威

摘 要：近些年，海洋工程建造中出現一種新興的建造模式——模塊化建造，這種全新的建造模式不但可以高效的整合有利資源，還可以幫助工程提前竣工，憑借著其高效率與低成本的突出優勢，已經漸漸成為海洋工程建造中的重要技術，并作為其重要發展方向不斷向前推進。基于成本分析海洋工程模塊化建造設計進行具體分析發現，相比于舊式海洋工程建造模式中的各個層次，模塊化建造設計可以顯著降低海洋工程施工中設計改變所引發的材料花費，而且可以減少海洋工程施工中大型裝備的使用次數，減少海洋工程中不必要的滑道設備使用時間，同時還可以減少施工中的高空腳手架建設、減少施工中的人工成本。最后通過具體海洋工程施工項目分析，驗證海洋工程模塊化建造設計可以降低施工成本的具體途徑。

關鍵詞：成本分析;海洋工程;模塊化;建造設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.100

海洋工程主要對海洋資源進行的各種活動如開發、恢復、建造以及利用為主，一般施工場地設置在海岸線旁。海洋工程的建設和施工相比于陸地工程的難度增大，受到多種海洋環境因素（臺風、潮汐、海流等）的影響，工程施工很難順利展開。但近些年各種新興建造技術發展勢頭的日益迅猛，被逐漸應用于各個行業領域中，而模塊化建造以降低施工成本與提升工程施工效率的特殊優勢，受到各個施工工程項目的青睞，因此也逐漸取代傳統的海洋施工模式，成為現階段的主流建造模式，并著減少了海洋工程建造成本。

1 模塊化建造的內涵

模塊化建造是指區別于傳統工程項目的施工方式，它將施工項目的各個環節分成不同的模塊，每一個模塊把結構主體、機器、電路、管道、涂裝等部分集合成一個整體，再把這些模塊合為一體的施工模式。因此相較于傳統的施工活動，模塊化建造必須要和產品制造、模塊具體設計策略以及具體情況相結合，才能在保證其專業性同時最大發揮作用。模塊化建造相比于舊的傳統的施工建造，模塊化建造具有以下幾個方面的優勢。第一，模式化建造作為一種高效率、低成本和安全的新興建造模式，已成為海洋工程領域的重要技術以及發展趨勢。模式化建造通過高效利用已有施工材料和反復利用過往材料，把相似的、反復的施工過程模式化和定制化，把分散的、簡易的工作整合化，以此來增加施工各部分的收益、質量，達到提高工程質量的目的。詳細建造流程就是通過具體設計、施工設計、現場建造、分散制作等各個部分或者每一個單獨部分，把不同的階段整合到一起，工業化、程序化地完成不同環節的一體化建造，并利用吊裝與裝運設備的使用，將各個模塊進行組裝，從而在保證施工效率的同時，最大化的減少資本投入。第二，模塊化建造相比于舊的傳統的海洋工程施工建造模式，在建筑材料使用、建筑設備使用、人力投入、施工安全管理等方面的建造成本都顯著降低。第三，模塊化建造能夠把一部分產品同時放在不同場所完成，主要部分在運輸安裝以及抵達施工現場之前就完成拼裝，這樣不單單能夠避免在海洋工程施工過程中出現誤差，而且還沒有施工場地限制，從而顯著減少施工時間，提高了施工建造效率。第四，傳統構件式建造在工程項目施工中多多少少會在部分設備的安裝過程中出現一些調試和改變，但是在模塊化建造中非常完美的避開這些情況，因為模塊化建造的絕大部分設施早在工程設計之時就已經考慮在內，所以相比較而說更加完整。

2 成本分析下海洋工程模塊化建造設計的具體應用

2.1 減少工程設計改變情況

模塊化設計是海洋工程模塊化建造重要內容，具體應用策略是將工程項目劃分為不同的模塊，并使用電子信息技術對其進行三維模型設計，以達到對不同模塊進行整合和優化設計的目的。因此，海洋工程在使用模塊化設計時，除了應該考慮基礎系統情況外，還要設計工程施工活動的總體建設思路，將施工活動、模塊設計以及項目管理工作的先后關系進行協調，使不同模塊能夠以最高的效率輸送至車間組裝，以保證海洋工程建造活動高效完成，從而在減少工程設計改變情況的同時，降低工程設計改變引起的材料成本。

目前低成本的模塊化建造設計，在施工材料的選擇方面已經有具體的標準和要求，但隨著時代的發展，有些標準已經過時，設計師在思考標準的同時要多想想有沒有更適合的選擇。海洋工程設計時要盡量選擇可以再生、可以重復使用、對海洋環境沒有危害的建造材料，與此同時還要保證所選材料來源廣、成本低、性價比高，用最少的材料達到最佳的質量。另外，還可以利用標準化手段減少施工材料的種類，比如建筑表面裝飾、油漆種類等。但是材料種類過少又會造成建造多樣性的降低，所以要依據海洋工程的建造規模來決定施工材料的種類。

2.2 減少設備作業臺班的模塊化設計

許多施工材料與設備都需要依靠大型履帶吊機，造成施工場所很容易被大量的履帶吊機和站車位置影響施工活動的順利開展。而應用模塊化設計的海洋工程，可以在施工活動開展前將模塊在其他場地或車間進行建造，然后再輸送至各個建造現場，減少使用設備作業臺班的成本，并可以有效減少對各種履帶吊機的使用次數，從而在保證工程進度的過程中完成成本控制。

2.3 降低滑道占用時間的模塊化設計

海洋施工模塊的總裝場地必須采用滑道來進行總體組裝，對于不同的裝置和設備，可以依據設計安排整體進入滑道進行組裝。在這種條件下完成整體的組裝后，再通過利用船舶完成海上油氣田的輸送工作，因此滑道在一定程度上也成為工程建設的重要內容，尤其是在同時開展多個工程項目時，各個項目對滑道的使用率直接與工程建造成本的高低有關。

但在模塊化設計中，海洋工程建造可以讓多個作業單位同時施工，并將重要路徑中的模塊輸送至其他施工場地，如車間或其他建造地點，從而在提升施工效率的同時降低滑道占用的時間，提高建筑資源使用率的過程中有效降低成本投入。

2.4 減少高空腳手架數量的模塊化設計

為了保障施工人員安全和工程順利開展，傳統的海洋工程施工進行高空作業時要求搭建腳手架和防護網，此外施工人員在施工過程中必須要攜帶安全帶、安全帽與跳板等各種類型的安全保障工具，并通過標準監護工人的安排，來保障建造施工活動的順利開展，雖然這些措施能夠有效的降低施工事故發生的概率，但同時也存在著投資成本高、施工效率低的問題。海洋工程使用模塊化建造，能夠對施工機械、管道、電路等專業安裝步驟開展整體化設計安排，并將其轉變為地面安裝，減少施工中高空作業的腳手架和防護網的搭建和人力物力的投入，從而在降低高空手腳架數量以及各種搭建費用的同時，保證工程建造效益的最大化。

2.5 減少投入資金的模塊化設計

在建造施工活動中，機械、管路、電路等內容可以同時施工，加快工程項目的進程。而且在模塊化建造設計過程中，很大程度上減少施工人員施工過程中的工作量和危險性，有助于提高監查工作的順利

開展。同時，模塊化設計對施工空間擁擠的現象進行改善，改變傳統施工環境，使高空搭建腳手架的數量與架子鋼管等靠人力傳送的現象逐漸減少，因此在施工效率有效提升的過程中，施工人員的勞動強度也隨之減弱，使工程資金投入在施工作業更加便捷的前提下逐漸降低，從而有效保證建筑效益空間的最大化。

海洋工程應用模塊化建造時，能夠使工程項目的各個分支模塊同時開展施工作業，所以相較于傳統海洋施工工程而言，能夠有效減輕施工人員的工作量并提升施工效率，從而在改善工程作業施工環境的同時，減少施工安全事故情況出現。海洋工程中的一部分高空危險作業可以被轉移到陸地上進行施工，因此可以使工程管理人員更直接的開展管理工作，在杜絕施工安全隱患的同時，保證施工人員的生命安全，在潛移默化的過程中，減少因為安全事故而額外支出的各種資金投入。

2.6 有效降低海洋工程油漆材料成本

通過模塊化建造能夠降低傳統建造過程中，出現的因后期施工中新添加的附件而破壞甲板片的油漆，因此可以減少很多打磨和修補的工作，海洋工程模塊化建造中的大部分附加構件可以和甲板片一起涂裝，能夠有效的提升涂裝效率，從而降低油漆材料的成本。

2.7 提高質量的同時降低質量成本

施工過程地面進行焊接工作環境比高空作業更好（如避風、預熱等），更加有助于保障焊接質量。通過把海洋工程施工現場的建設活動大部分轉移到易控制、易操作的專業制作車間中操作。這樣不僅可以保證制造活動的快速、有序進行，還可以簡易、實時反饋情況和總結經驗，更加容易控制工程施工質量;減少因分開檢查或者檢查不到位導致的質量問題而增加成本費用。

2.8 降低安全管理成本和施工風險成本

海洋工程模塊化建造可以對各個模塊進行同時施工，最大程度的減少施工人員和工作量、施工交互作業、施工現場設施、臨時搭建廠房等設施，還可以改善人員施工環境，降低施工風險。模塊化建造將一些高空作業轉變為地面作業，減輕空間式交叉工作強度，顯著降低安全風險，有效保障施工人員的人身安全，同時保障工程施工成本的合理支出。

2.9 統籌優化建造方案，減少總體建造成本

海洋工程利用模塊化建造，有助于整體統籌，優化建設方案，減少整體工程造價。模塊化建造主要通過在設計過程中合理安排各種生產設計、工程施工以及管理等各方面關系，從機械和材料角度，綜合各種有利資源，整體考慮施工過程中的各種條件和情況，然后選擇最佳方案進行實施，選擇綜合風險最小、成本最低的方案進行施工。

3 結束語

海洋工程模塊化建造作為一種新興的建造方式，為未來海洋工程建設發展起到了積極的推進作用，同時其顯著的優越性已經獲得當前行業領域的廣泛認可，因此必將成為海洋工程建造中的佼佼者。

參考文獻：

[1]王繼耕，畢祥元.基于成本分析海洋工程模塊化建造設計[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（20）：92-93.

[2]王偉，趙彩云，李波，黃太安，劉文思，胡月雙，焦茗，史其麒.模塊化海洋工程項目中電纜分支路徑排布方式的選擇[J].石油和化工設備，2018，21（07）：42-43.

[3]王德旭.海洋工程模塊近海吊裝方案設計研究[D].大連理工大學，2017.

[4]王家軍，王海波.淺析全站儀在海洋工程模塊尺寸控制中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（01）：58-59.

[5]赫寶春.論海洋工程模塊化建造的成本優化[J].中國造船，2014，55（01）：201-207.

[6]劉旸.船舶與海洋工程專業本科模塊化教學體系構建與興趣教學方法研究[J].船海工程，2011，40（04）：74-77.