船舶机舱区域单元模块化设计的研究

夏刘君 吴红军

摘 要：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，文章对机舱单元模块化的设计进行了详细的介绍和探讨。

关键词：现代化造船模式；单元模块化设计；中间产品成品化

由于现代化造船模式的构建与发展，船舶制造企业的生产管理机制也实现了革新，现在正慢慢构建起船台总装的模式，此模式贯彻统筹优化理论这一指导方式，实现了设计、生产与管理的一体化，生产是以中间产品成品化来实现的。规范化、标准化是单元模块化设计的发展方向，船舶各个部位都会普遍运用单元模块预舾装，逐渐地完善壳、舾、涂一体化造船。

船舶舾装生产设计过程中，难度最大的区域是船舶机舱，船舶机舱内往往需要安装很多几点设备与接近万米的管道。这些管道与设备安装布置的合理性会对舾装件预装的完整性造成很大的影响。预装效率则会对船台的构建、码头舾装、交船的时间等造成直接的影响，此外还对船舶质量水平，以及船舶的壳、舾、涂一体化的完整性起着关键作用。最重要的在于对生产设计的进一步深化与健全。所以，一定要非常细致地完善对船舶机舱的舾装生产设计，使其更完整，将一些有用的中间产品工程管理信息提供给舾装生产设计，例如模块图、各个类型的托盘表、单元图等。由此，真正實现了与当代造船工程理念的协同，将依据节拍的流水生产作业机制成功构建了起来。现如今，众多的造船企业都在持续增加其造船的数量，传播的种类越来越多样，因此要求设计要足够创新，实现突破，以众多船舶特性与技艺要求的差异为依据，将众多类型的单元模块产品成功设计出来，着眼于中间产品单元，一步步达到现代化造船模式的目标。

1 机舱区域底部设备、管系、花钢板为一体的单元化设计

船舶的内底到花钢板的这部分地区就是机舱底部，因为机舱的很多装置，例如阀门、泵、油水舱与大口径管子都在此区域内集中分布，安装件有着较高的密度，活动范围非常小，在施工的过程中，很多工种交叉作业，使得施工与质量控制面临较大的挑战，存在一定的安全威胁。此外，机舱是功能性与区域性单元预舾装的最佳位置。最近几年，对此区域的生产设计进行了革新，传统底部位置的设计为船内散装设计，后来发展为分段盆舾装综合生产设计，2013年又发展为区域性单元预装设计。运用单元单元预舾装，在内场之中实施舾装作业，使得施工环境得以改善，安装工人的劳动强度得到缩减，码头和车间的往返次数得以减少，工作效率得到增强，有效地对舾装质量进行控制，作业的安全得到保障。分别在73400吨成品油轮、73000吨原油轮、53780吨散货轮三架传播中开展作用，最终的效果都非常好。在73400吨成品油轮船上第一次在船舶底部运用大面积的区域性单元设计，在此期间搜集并参考了全球范围内一部分单元设计材料。以该船机舱底部油水舱布置的状况与众多辅机操作的需求为依据，集中了为油与为水服务的辅机，因此能够将各装置、设备基座与管子构建成一体的单元，剩余部分划分为好几块，制造为管子和地板架构建成一体的单元。花钢板的支腿可以用可以用单元框架的支腿充当，此外还能够将管子在支腿中固定住，充当管子支架，不仅仅能够有效节约角钢材料，空间密度也降低了，施工作业更加便捷。在成功构建起相应的单元之后，例如底部海水冷却泵单元、燃油驳运单元、消防单元等，以每个单元的具体特性及其所处区域为依据，将一些规模比较大的单元绘制成单元连接总图，于车间内部实施预连接，第一时间消除众多单元生产过程中形成的误差（之所以选择在车间，是因为此区域修改便捷），随后将其拆开，运用到船舶上，再次装载。因此在船舶上安装单元质量更有保障。开展设计活动的时候，要对各专业的协调配合有足够的重视，尽量把舾装件与电气装置在单元中组织安装，使得单元完整性得以增强。73400吨成品油轮船在运用单元设计之后，工作效率提升了两至三倍，舾装周期减少了一个半月至两个半月，大大提升了组装的质量水平。

2 机舱各平台管系、通风、正转、翻转、生产设计及单元设计

众多机舱平台对预舾装生产设计的翻转，往往以分段为单位，至今已运转好几年，在不懈的努力与完善下，获得了理想的效果，翻转预舾装设计实现了百分之百，也确保的图纸内包含的信息资料和生产管理、施工要求高度协同。公司正慢慢尝试对各机舱平台正转预舾装进行运用，运用的最终效果也非常理想。正转预舾装设计按照设备运用和相关操作要求，费尽心思把平台上的设备制作为单元，例如油、水箱柜单元、净油机单元、制淡装置单元、发电机管子单元、供油设备单元等。设计过程要切保单元不会超越分断线，单元才能够在分段的正转和总组正转两个阶段的预装操作顺利实施，让预舾装时间提前。今年公司已经将分段、总组、正转时进行预舾装作为主要建造方针的主要内容。已经开始把独立的分段正转和总组正转作为以模块为单位进行设计出图，给生产各部门按阶段性生产准备和管理提供更清晰的图纸文件及管理信息。大量单元模块设计可以使得船台合拢的速率提升，船台周期得以缩短。

3 烟囱单元的设计

设计的过程中，可以将烟囱视为独立存在的个体，是一个完整的中间产品。烟囱内部与外部需要装配大量的机电装置与舾装件，众多专业之间要加强合作，那烟囱视作某一单元模块，以预装的相关要求为依据开展设计工作，将具体、精准的零件图、零部件预制造信息、安装图、托盘表等资料提供给施工人员。施工人员以设计为依据，在车间内部完成烟囱内全部的项目，最后全体吊装合拢。在进行设计的时候，可以将烟囱内部的一部分装置制造成小单元，让高空作业得以在平地进行。

4 模块化设计

依据单元设计与预装具体实践中所累积的成熟经验，着眼于单元设计这一角度，发展设计方法要将焦点集中在模块化之中，相应的企业也要将其发展目标定位在模块化造船之上。例如对于船舶的舾装周期，模块目标是三台发电机，此模块涵盖了各种装置、管道、铁舾等内容，在充分考虑具体状况的基础上，对若干块单元进行设计与组织构建，随后在车间内部制造设计好的单元，与发电机组合在一起，发电机模块就此成功构建起来。由此使得船台舾装周期得以缩减。发电机模块设计成功，为公司以中间产品为导向以模块化为主要的合拢建造打下良好的基础，同时把中间产品模块化向前推进一步。

5 扩大单元总量，切实提高预舾装率

在针对各类型船舶之中众多单元的设计之后，每一条船机舱区域内有二十至三十个的大型功能性单元、区域性单元，例如锚绞机液压油泵单元、主甲板管系单元、锅炉给水泵单元、船体油舱加热盘管单元等。拥有大概三四十个较小的管件单元，例如锅炉燃油加热器燃油阀组、蒸汽阀组、凝水阀组，蒸汽减压阀组等。由于船舶企业造船数量在持续上涨，需要对单元与模块化的设计进一步的深化，使得单元总量得以增加，将一些原材料直接运送至船上，例如管系、设备等使得现场施工得以降低有效提升预舾装率。

6 结束语

由于我国船舶工业的迅猛发展，船舶的质量数量在持续上升。对于造船企业来说，最关键的在于增强自身的生产效率，减少船舶制造的周期，减少生产费用，当前最有效的方式莫过于践行单元模块化设计与制造，坚持中间产品成品化的生产模式。

作者简介：夏刘君，工作单位：江苏新世纪造船有限公司，现任职务：船舶设计研究所轮机室副主任，职称：工程师。

吴红军，工作单位：江苏新世纪造船有限公司，现任职务：船舶设计研究所轮机室管系主管，职称：助理工程师。