船舶模块化探讨

张世辉 王晓科

摘 要：文中分析了我国总体造船水平相对落后的现状及问题，阐述了应压成组技术和大力开展模块化设计和制造技术研究的关键技术及实现途径。

关键词：模块化；中间产品；成组技术

引言

本文首先就目前国内外模块化造船技术发展现状作一概述，然后重点对船舶模块化设计制造技术的开发与实施进行分析，以为国内向以中间产品为导向的船舶模块化设计制造技术的研究与应用提供思路。

1.系统介绍

1.1国内外模块化造船的现状

1.1.1船舶制造技术的历史阶段

第一阶段：系统导向型造船模式――船台散装、码头舾装、整船涂装；

第二阶段：系统和区域导向型造船模式――分段建造、预舾装、预涂装；

第三阶段：区域、类型和阶段型造船模式――分道建造、区域舾装、区域涂装；

第四阶段：中间产品导向型阶段――壳舾涂一体化；

第五阶段：产品导向型阶段――设计制造一体化。

前两个阶段属于传统造船技术，中间两个阶段属于现代造船技术，第五阶段属于来造船技术。现代造船模式可以理解为以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂作业在空间上分道，时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续的总装造船。

1.1.2模块化造船概念产生与发展

船舶建造的模块化概念始于二战期间美国的大量造船，当时，美国曾拥有165万造船职工，建造了军用舰船1768艘。大量标准船的建造促进了焊接技术和分段建造技术的发展。这些建造技术又在20世纪50年代由日本造船业加以发展，60年代，则结合成组技术产生了今天模块化建造技术的雏形。1971年，前苏联正式提出了模块化造船方法，于1977年用此方法建造了10万吨级的“鲍里斯·布托玛”矿油两用船。随后美国开始研究模块化造船方法并开始组织生产，到70年代末，美国的模块化造船思想更趋成熟。80年代中期，我国造船业引入模块化造船，开始了模块化造船技术的研究和探索。由于模块化造船具有明显的优越性而表现出强大的生命力，发展速度很快，从长远来看，它的推广和逐渐完善无疑将带来造般工业上的一场革命。

2.成组技术与中间产品

现代造船理论的技术权威契里洛先生认为，为了多品种，少批量生产获得大批量生产的效益，合乎逻辑的有序设定公司面临的所有工作，必须应用成组技术。国际一流水平的船厂有序设定工作采用“产品导向的工程分析”（PWBS）. PWBS包括船体分道建造法、区域舾装法、区域涂装法。所谓区域是包含一个“族”的产品，如零件、部件、组件、分段或采用特定形式服务的作业。生产者把信息和物资转换为中间产品。

现代造船企业趋向于总装厂方向发展，其主要任务将只是船体制造和管子制作。近10多年来我国建造出口船舶的经验表明，管子制作已成为船厂生产中的一条短线，影响着造船的进度和产量，并直接关系到船舶建造成本和船厂信誉。推行造船生产设计是解决这一问题和缩短造船周期的有力措施。生产设计开创于日本，早在20世纪50年代初，曾担任日本造船学会会长、石川岛播磨重工业公司董事长的真藤恒先生受到美国汽车和航空工业生产体系中提供必要生产信息和数据方法的启示，在造船行业首次推行了生产设计。我国自1978年开始，从日本引进了生产设计的概念。经过二十多年的认识、探索、推广和提高，我国船舶行业的生产设计水平有了很大程度的提高。基本理顺了生产设计、生产管理和现场施工之间的协调关系。但是统计资料反映：我国造船业单船管子预舾装率几年来一直在65%-75%之间徘徊，与国外先进造船企业的生产率差距相当大，约差10～20倍。所以，我国不少船厂已将管子生产设计和加工列为技术改造的主要内容之一，如江南造船厂、沪东造船厂和广船国际等船厂纷纷引进先进的管子设计软件并对管子车间实施了改造。

3.船舶舾装模块化

造船模块可以定义为，具有标准尺寸和标准件，且主要部件具有可选性的最终产品的预制单元。这种预制单元可以是结构功能单元或系统功能单元。由于模块中含有可选部件，因此可作局部修改，以满足船东的使用要求。实现造船模块化可以从船体结构和船舶舾装两个方面同时推进，根据模块与船体的结构关系，顺装模块可以分为自持式模块和依附式模块两大类。

自持式模块原先是分段或船上的预舾装单元，它具有独立的基座或支架结构，可以在内场预制，完工后在外场安装到船体上。将预舾装单元升级为造船模块，从设计与建造的角度来看，自持式舾装模块是真正的模块即实物造船模块。如：二氧化碳灭火装置、输液系统遥控阀组、海水淡水压力柜、燃油供油、凸轮轴滑油、普通船员舱室等典型船用模块。

依附式舾装模块通常是指设计模块，因其设备布置范围较广或固定要求较高，实际建造中需以船体分段或船上区域的结构为依托，模块的预制性受船体建造进度所制约，但其设备的可选性和单元的通用性与自持式舾装模块相同，因而可以称为图面造船模块。

这些模块的特征是：具有独立功能；具有完善的接口特性；互换性强；具有适用性和超前性：商品性。

除上述两类以设备为主的模块外，船上还有许多分布的舾装件。分布舾装件模块是依附式模块的一个特例，单元中通常没有供船东选择的主要设备，仅是舾装件在船体结构上布置的一种通用程式。分布舾装件主要是管路、电缆及其附件。其中主机周围的管路单元也可以做成自持式舾装模块，以开展“盆舾装”，这无疑将大大提高管系安装的生产率。分布舾装件模块中，典型的管路模块有管弄单元，单元所含管件可以绑在一起运送，在双层底分段建造的适当阶段装入箱形龙骨，同型船舶的管弄具有很强的相似性，只要在典型模块可选部件的规格尺寸上做适当的调整就可以用于一条新船；典型的电缆模块，如机舱主干电缆单元，单元所含的电缆按其放样长度预裁收卷，在船上舾装的适当阶段，随着船体区域的逐步延伸，将收卷电缆逐步拉放架设，实现电缆预舾装。

参考文献：

[1]徐学光.造船技术[M]，1996，（2）

[2]张曙.先进制造与材料应用技术[J]，1996，（2）：7.

[3]罗振壁，周兆英.灵捷制造[M].济南：山东教育出版社，1997.