船舶內裝模塊化技術及應用研究

范之柢

船舶內裝模塊化技術及應用研究

范之柢

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200333）

總結了船舶內裝模塊化技術的發展及其背景，詳細介紹了內裝模塊化含義、技術特點、優勢性及其適用范圍，研究了工程船、郵輪上對于模塊化技術的應用范圍，舉例闡述內裝模塊化技術在整體衛生單元的設計及應用方法。

船舶內裝；模塊化技術；標準化設計；建造效率

1 引言

隨著散貨船、油船、集裝箱船等船價的持續降低，中國主干船廠逐步轉型升級，目前承建主要產品包括超大型遠洋船舶、豪華客滾船、豪華客船等。這些大型豪華客船、豪華郵輪等，因其載客數多，住艙艙室占比大、裝修豪華、建造質量要求高，相對于傳統的船舶內裝產品單一模塊化（如內裝板、防火門工廠制造），現場燒焊埋件、吊掛件、支撐件等組裝方式，各部位的設備采用現場定位、切割、組裝的現場安裝方式，郵輪建造則采用了標準單元生產流程化、模塊化，安裝工藝智能化，大大減少了焊接及切割工序、節省材料、減少環境污染，保證船舶建造質量和施工安全，降低勞動力成本。

因此在新型船舶建造的發展趨勢下，船舶內裝設備、設施集成式模塊化安裝技術開始逐步得以發展，通過模塊化的安裝方式，可以有效減少現場工序，提高建造效率，大幅縮短工期。

2 模塊化技術簡述

模塊化造船始于二戰時期，美國提出了船舶模塊化設計和建造的方案。隨著該技術的實踐和積累，其后被廣泛運用于日本、德國、英國、法國、芬蘭、丹麥等眾多船舶建造強國中。隨著歐洲豪華郵輪建造的興起，內裝模塊化技術在芬蘭的Kvaerner Masa-Yards，意大利的Fincantieri Yards等船廠郵輪艙室單元的建造中大規模的應用。其配套廠商包括Piikkio Works、R&M、Parmarine、Inexa TNF等，也同時具備向全球眾多的豪華郵輪提供預制模塊化艙室單元能力。

在中國，受傳統船舶建造思想的影響，船舶建造體系及模式一直處于現場切割、安裝的模式，導致在船舶總裝時，建造體系及流程不能與艙室單元、模塊化單元的建造體系相吻合，所涉及的產品設計、物資配套、設備的落后，由于中國國情特色，多人口帶來的勞動力賦予，勞動成本低下，使得推動模塊化建造模式的發展更為緩慢。

內裝模塊化技術是指內裝產品模塊的分解和組合，所有的模塊均應在工廠預制，所有的模塊構件應該既是一個結構單元又是一個產品單元，可以組成一個完整的艙室單元。不同于傳統意義上的模塊化，而是將其可持續設計的理念引入到艙室空間重組中，能夠通過對艙室產品進行模塊化劃分，然后對劃分后的模塊進行具體的標準化、模數化設計。

在內裝建造過程中采用設計獨立的單元標準件，由設備制造廠在制造內裝產品標準件的同時，考慮產品周邊附屬的設備、設施，同時進行標準化和模數化設計，在工廠預先開孔、定位、安裝，將產品及設備設施在工廠組合集成成為一個全新的、可單獨更換的模塊產品，然后運送至現場直接接線、就位、安裝。

內裝模塊化技術具有高靈活性、施工簡單、環保節能等優點，可以更有效解決現場作業的困難，也可以起到節約時間和資金成本的作用。但是內裝模塊化技術也存在一定局限性。“相同的艙室體系單元、同樣技術參數、結構構造，任意的拼接組合”的內裝模式，從某種程度上也會限制設計師的發散思維，從而制約了內裝設計的多樣化。

3 內裝模塊化技術特點及優勢

3.1 內裝模塊化技術特點

3.1.1 標準化設計

標準化設計是指在船舶內裝的產品構件及其連接形式應采用標準化、系列化的設計方法，其中主要包括尺寸的標準化，規格系列的標準化，工藝節點、連接節點和接口的標準化。

3.1.2 模數化設計

所謂模數，就是選定的尺寸單位，作為尺度協調中的增值單位。內裝的基本模數是指模數的基本尺寸單位，內裝部件的模數化尺寸，應當是50 mm或100 mm的倍數。擴大模數是基本模數的整數倍數，分模數是基本模數的整數分數。

模數協調是按照確定的模數設計內裝和產品的尺寸。模數協調是內裝產品制造實現工業化、機械化、自動化和智能化的前提，是正確和精確建造安裝的技術保障，也是降低成本的重要手段。模數協調的具體目標包括：實現設計、制造、建造各個環節和各個專業的互相協調；對內裝各部位尺寸進行分割、確定集成化產品、預制構件的尺寸和邊界條件；盡可能實現產品和配件的標準化，特別是用量大的構件，優先進行標準化設計；有利于部件、構件的互換性，模具的共用性和可改用性；有利于內裝產品、構件的定位和安裝，協調內裝產品與功能空間之間的尺寸關系。利用這種方法不但可以避免設計過程與建造過程的脫節，還可以在產品的維修和再利用的過程中起到良好的作用。

立體幾何的學習，一般體現為“直觀感知——操作確認——思辨論證——度量計算”這樣一個認知過程．本題給出圖形便于學生感知，第一問要求學生進行論證，并在此基礎上進行度量計算，考查學生的觀察、想象、分析、判斷及推理能力．立體幾何的學習需要學生具備必要的空間想象能力、推理論證能力和運算能力，這對于學生后繼學習具有重要意義，更是相關技術職業工作必不可少的基礎能力．

3.1.3 多專業協同合作

在內裝模塊化技術中，不僅需要模塊化設計思維，設計中還應將結構、機電、管系等方面進行模塊化納入考慮范圍。減少各階段間的信息遺漏，提高管理的質量和效率。

3.2 模塊化技術的優勢

3.2.1 模塊化技術有利于產品的標準化

通過模塊化技術理念，在設計中采用模塊化的形式，將各艙室的產品，諸如艙室板、天花板、家具、衛生單元、紡織品等進行標準化設計。進而通過這些標準產品進行模塊組合，以得到適用于各艙室的內裝產品。

3.2.2 模塊化技術有利于提升內裝建造質量

模塊化技術并不是單純的工藝改變，而是將現場定位、切割、組裝的傳統內裝建造模式改變為集成預制到現場安裝的模式，是船舶內裝建造體系與安裝方式的變革，對船舶內裝建造質量提升具有推動作用。由現場主導的作業環境改變為以工廠作業為主，工廠作業環境更適合全面精細地進行產品、設備設施的質量檢查和控制。

3.2.3 模塊化技術有利于節省勞動力、改善作業條件

模塊化安裝技術把部分現場勞動力轉移到了工廠，現場作業人數大為減少。由于產業的發展，部分優質工廠可以實現半自動化甚至全自動化，產品模塊構件制作生產線自動化的程度高，會大幅節省人工。從總的趨勢發展，模塊化安裝技術的成熟與完善，產品構件的模塊化、標準化的生產會從根本上提升船舶內裝建造的質量、提升內裝建造效率，解決了現場作業巖棉板切割、家具切板所帶來的大量粉塵、木屑，從根本上節省材料、勞動力，改善作業條件，帶動船舶建造產業變革。

模塊化技術雖然有許多先進理念和建造優勢，但并不適用于所有船型內裝的建造，通過調研得出，模塊化技術適用于單一艙室較多的大型船舶，諸如遠洋海工平臺、豪華游輪、載員量較多的大型艦船等。

4 內裝模塊化設計技術應用

4.1 模塊化整體衛生單元簡介

模塊化整體衛生單元是最早運用在船舶上的模塊化內裝產品，最早起源于日本SI整體廚衛。衛生單元的尺寸及配置相對單一，標準化程度高，散件、五金件、衛浴等都可以在設備廠內預制安裝，解決了此類散裝配件現場安裝的煩瑣工序，提高內裝建造的效率。

4.2 整體衛生單元設計流程

4.2.1 總體布置上的模塊劃分及外形尺寸模數化設計

在總體設計時，需考慮衛生單元的式樣及尺寸，在保證使用需求及功能的情況下，盡可能減少衛生單元整體造型的不同。運用模數化、標準化的設計手法，對衛生單元外形尺寸進行設計。

4.2.2 內部產品、構件標準化設計

根據不同類型、外形尺寸的衛生單元，列出各單元的標準配置表，內部產品、構件設計及安裝要盡量符合人體工學的要求。各產品諸如坐便器、淋浴、浴缸、洗臉盆等式樣盡可能依據標準化模式進行尺寸設計和材料采購。

4.2.3 衛生單元建造精確安裝定位

衛生單元因為尺寸較大，在船上通常作為封艙件，在船體和上層建筑分段合攏前必須吊裝進艙，安裝定位時需要精確找到定位位置及尺寸，保證肋位及其他尺寸位置的一致性，還要避免上下管系接口的誤差。

整體衛生單元的模塊化設計特點和簡便的安裝定位方式，決定了其船舶內裝的發展趨勢，不僅提供了內裝水平和預舾裝率，也縮短了建造周期。

5 結束語

大型船舶內裝的建造從最初的材料現場加工，到后來的分部件預制現場安裝，再到現在的模塊化設計和制作等幾個發展階段逐漸演變。通過學習造船強國的大型豪華郵輪的模塊化整體艙室的技術，幫助提升中國造船業的整體技術水平，并且將模塊化技術理念引入到普通工程船的設計建造中，嘗試做一些實踐及運用。可以預見，通過對模塊化技術的學習與探索，在未來的船舶工業中，將會有更為先進的模塊化建造方法，模塊化技術的建造比重也會越來越大。

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U671

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.053

2095－6835（2019）13－0123－02

范之柢（1988—），男，上海人，本科，助理工程師，研究方向為船舶內裝設計。

〔編輯：嚴麗琴〕