预舾装和单元模块制造研究

房晓磊

（上海振华重工（集团）有限公司，上海 200125）

0 引言

预舾装和单元模块制造技术是船舶企业研究的一个重要课题，目前国内造船企业在这些方面的研究和日韩先进船企相比还有很大差距。以同类船型相比较，国内的船舶出坞后码头舾装工作较多，造成船舶码头周期相对较长，这就说明国内的船舶在出坞前的舾装完整性不足，有很大的提高空间。另外，码头舾装作业的环境相对较差，塔吊的辅助不能满足大量舾装的要求，这样就容易导致人工作业过多，设备辅助过少，从而造成码头舾装效率低下，舾装周期增长。再有，国内船厂在单元模块设计的数量、质量上也低于日韩同类船型，这样就势必造成船舶整体的舾装效率相对较低。从这些角度来看，把船坞和码头的舾装工作前移，提高分段和总段预舾装的完整性，增加单元设计的数量，提高单元设计的质量是提高预舾装效率和缩减码头周期的一个重要法宝。

1 预舾装

1.1 预舾装现状与PSPC

在船舶建造的整个生产流程中，船体建造贯穿了从钢板切割到坞内搭载的整个过程，提高船舶出坞前的预装完整性也就是要提高船体建造过程中预舾装的比率，把全船的舾装工作尽量消化在船体从小组立到船坞搭载的整个过程中。目前舾装件的安装阶段也按照船体的建造过程基本分成了组立、分段、总组、船坞和码头等五个安装阶段，组立阶段是指结构封舱或盖板前的舾装工作，分段阶段是指分段结构完工后在分段上进行的舾装工作，总组阶段是指在总段上进行的舾装工作，船坞和码头阶段是指在船坞内和码头上进行的舾装工作，除了分段阶段舾装作业是独立作业外，组立、总组和船坞阶段的舾装工作是和船体建造交叉作业的，又目前工人的工种复合程度不是很高，这就容易造成各个工种交叉作业局面的产生，不利于生产作业的高效开展，也容易造成安全事故。机舱分段相对于全船其它分段来说舾装作业量比较大，舾装作业的环境也比较差，为了改善工人的施工作业环境，便于专业工种开展生产作业以提高分段的舾装效率，增加机舱分段的流通速度，减少因天气原因造成的分段舾装的延迟，利用成组技术的原理，把机舱分段的舾装工作独立为一个工位，在此工位上可搭建舾装风雨棚的，专供机舱分段的预舾装工作，以提高机舱分段的整体舾装效率。

上层建筑整体吊装的方法，是缩短船台周期和码头周期的必由之路[1]。上层建筑总组和预装的完整性，直接决定着船台和码头结构、舾装的工作量。在船台或码头进行结构和舾装的工作，将大大增加施工难度，难度系数增加势必影响作业的效率。另外，如果在总组阶段不能实现上层建筑预装完整，就不能实现上层建筑总段涂装，势必会增加上层建筑搭载后脚手架的二次搭设，增加了不必要的劳动。相反，如果能够在总组阶段实现上层建筑的预装完整性，即可实现上层建筑总段涂装，这将会大大改善工人施工作业的环境、提高施工作业的效率和减少一些不必要的劳动。

PSPC标准的出台对压载舱的舾装工作提出了更高的要求，要减少舾装工作对压载舱油漆的破坏，首先必须要优化生产设计，加大压载舱分段舾装件完整性，其次要改进舾装件安装工艺以满足其分段安装的完整性。在这个过程中，舷侧主甲板上导缆孔和带缆桩等大型舾装件的分段安装，一直是分段舾装工作关注的焦点，因为如果这些大型舾装件不能在分段顺利安装，将直接到影响到总组后压载舱油漆破坏的面积，严重影响PSPC的顺利实施。以油轮为例，舷侧双壳分段导缆孔和带缆桩等大型舾装件的安装状态为侧态，其体积和重量大，安装难度要高于正态安装，因此要解决舾装件对压载舱油漆造成的破坏，不但要在设计阶段改变舾装件的安装阶段，而且要提高舾装件安装的工艺技术，这样才能为PSPC的顺利实施奠定坚实的基础。图1为某船厂油轮舷侧分段导缆孔和带缆桩的侧装照片。

1.2 预舾装发展方向

目前船舶建造的工艺流程主要是以专业划分为主，船体和舾装的施工作业交叉较少，一般是船体和舾装分开独立作业，以此种工艺流程划分的主要原因有:

图1 导缆孔和带缆桩分段侧装

1）分段的制造是从零件、片段直接过渡到分段成形，缺少部件制造这个环节，不利于舾装件组立过程中的分阶段安装。

2）目前施工作业人员的技能较单一，工种复合程度不高，如果舾装件在组立阶段分阶段舾装，必然造成船体装配、焊接和舾装作业人员轮换作业，不利于工作的有效开展，影响零部件的流通速度。

3）舾装件在零部件阶段安装要考虑到零部件吊马的布置以及后序作业对其造成的损坏，例如零部件吊运过程中对舾装件的破坏以及零部件在运输和后序施工作业中产生的破坏。

从以上的分析可以看出以现在的情况还不能实现壳、舾一体化，需要逐步的改进和提高，可从以下三个方面做起:

1）改变分段的建造方式。目前曲面的分段的建造过程一般是“零件—部件—分段”，中间缺省了“零件—部件—片段—分段”的过渡，这样势必会增加分段制造工位的时间，影响该工位分段的建造速度。如果能够进一步对曲面分段的 DAP进行细化，增加片段制造这一环节，就可以减少分段制造工位的装配和焊接时间，且实现前道工序多道并行建造，这样不但可以提高曲面分段的制造速度，而且可使舾装工作能够按照零件、部件、片段和分段的阶段进行并行安装，降低舾装件安装难度，改善工人施工作业环境，同时也提高生产效率。

2）培训一专多能的施工作业人员。要推进壳舾一体化，必须改变目前车间划分和工种之间分工过细的现象[2]。要推进壳舾一体化，就要推进舾装件的零部件预装，在船体作业进行到一定阶段时，舾装作业即可及时进行[3]，但以目前大部分船厂的实际情况来看，不同的作业人员在同一个工位一起作业，就会造成作业轮换造成的等待的浪费和施工人员的频繁移动，不利于工作的高效开展，如果作业人员能够一专多能，那就减少了上述的浪费，并可根据工位确定人员，这样就有利于船舶的快速建造。

3）吊马与舾装件相碰对问题就要从细化舾装件安装阶段的划分以及吊马工艺图上着手，舾装件安装阶段重新划分，舾装件安装图按照分段组立的阶段出图，吊马布置从零部件阶段就考虑其合理性，这对设计提出了更高对要求。至于后序阶段中存在的对舾装件破坏的问题可以从工装设计、工艺优化和提升管理等方面进行处理。

现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，而要做到这些就必须以科学合理的工位划分和工时统计为依据。因此要对目前的各个工位进行科学的工时统计，以统计的工时为依据平衡瓶颈工位的生产能力，而改变部分舾装件的安装阶段就是平衡各个工位间负荷的有效方法。一直以来大家都提倡壳、舾、涂一体化，而目前大多数船厂还没有达到这个要求，壳、舾、涂一体化其中之一目的就是在分段涂装后最大程度的减少因结构、舾装等工作对油漆造成的破坏，减少因此而带来的鈚、磨、补等工作，而做到这一点就需要从提高船舶建造精度、质量和扩大分段预舾装率等方面着手。另外，如果把船舶的分段建造工作、舾装工作和底漆保护共同结合起来，在分段建造的过程中加大底漆保护、舾装的完整和及时做好跟踪补涂，并控制好分段制造的周期，就能够真正的实现分段扫砂，从而降低因分段冲砂而带来的成本和加快分段的周转速度。推进预舾装工时的管理和壳、舾、涂一体化的研究是舾装发展的一个方向。

2 单元模块制造

2.1 单元和模块制造的意义

单元模块制造是高效舾装的进一步延伸，它体现了分道建造和并行建造的思想，它把舾装作业中成组的舾装作业划分出去，形成单元模块，使其生产和船体建造并行不悖，从而缩短船舶建造主流程中舾装作业的时间，加快分段总段的流通速度，缩短船舶从分段制造到船坞搭载之间的周期，另外，单元模块制造实现了把平台的舾装作业转移到了室内做，在大大改善了工人的施工环境的同时，提高了船舶舾装作业的工作效率。

2.2 单元模块设计

单元模块设计对船舶舾装效率的提高有着重要的意义。

目前我国单元模块应用比较多的是舾装件（如机械设备、阀件、管路和仪表）[4]，与其它专业关系甚少，这就局限了设计时的整体思路，不利于充分发挥单元模块设计对船舶建造起到的积极作用，所以在做单元模块设计划分的策划时，就要突破专业之间的局限，统筹各个专业的内容，使单元设计更加完整、更加合理。如分油机单元的设计就体现了设备、管系、铁舾件和结构的有效结合，把油渣舱置于平台甲板上方，使油渣舱的结构和燃油分油机、滑油分油机及其格栅平台、管系结合在一起，形成一个单元模块。由于结构部分的加入，为设计时分油机区域舾装更好的融入单元模块中提供了一个很好的平台，从而分油机单元设计更加完整，也减少了部分舱室作业的工作量。

在可行的情况下优化单元模块设计，增加单元模块的数量。机舱区域是全船舾装工作量最大的区域，机舱区域实行单元模块化预装是造船企业提高生产效率，缩短造船周期，推进现代化造船模式的重要手段之一[5]。目前大多数船厂中，机舱区域的单元模块主要以机舱底层单元、设备单元和阀组单元为主，但这些单元所占机舱区域的舾装比重还远不能满足机舱区域快速舾装的要求，其中机舱分段单元化舾装就是一个重要的研究方向。机舱分段线型变化较大，制造难度相对平直分段来说较高，而且机舱分段舾装的任务也比较重，这样就造成了机舱分段从组立到总组之间流通的时间较长，因此对大多数船厂来说机舱分段的供应一直比较紧张。如何把机舱分段的舾装工作统筹优化，单元化建模，缩短机舱分段的预装时间，加快机舱分段的流通速度，是缓解机舱分段供应紧张的有效解决方法。因此在设计时要充分考虑管子、风管、电舾件的成组布置，利用组合支架把管子、风管、电缆托架进行有机的结合，形成单元，这就使机舱区域单元模块的设计得到了进一步的深化，对机舱分段舾装效率的提高有着重大的意义。图2为某船厂机舱分段管系单元照片。

图2 机舱分段单元管系

3 结束语

预舾装和单元模块制造是保证船坞周期和缩短码头周期的有力保障，目前大部分船厂船舶的码头周期还比较长，主要是因为在码头的舾装工作还比较多，严重影响了系泊试验的顺利进行，因此要在合理平衡船舶建造各个阶段舾装工作量，推进舾装工作前移的同时，加大单元模块设计的数量和完整性，提高船舶舾装的效率，从而逐步提高船舶坞内舾装的完整性，力争使船舶在出坞前达到箱柜设备安装完成、电缆接线基本完工、绝大部分管系密性完工、发电机动车和锅炉点火的状态。相信随着预舾装和单元模块制造技术的不断向前推动，国内的船厂一定会实现上述目标。

[1]罗广基. 推行壳舾涂一体化区域造船法的探讨[J]. 广船科技, 1995(2):1-15.

[2]马天白. 壳舾一体化区域造船法的探讨[J]. 船舶工程,1993(1):41-45.

[3]章祖岐. 壳舾一体化造船法的尝试[J]. 江南造船技术,1992(1):1-6.

[4]刘雪梅. 船舶舾装生产管理[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

[5]郑忠, 徐鑫. 船舶机舱区域单元模块化设计的探讨[J].江苏船舶, 2006, 23(4):7-21.