船舶模塊化探討

張世輝 王曉科

摘 要：文中分析了我國(guó)總體造船水平相對(duì)落后的現(xiàn)狀及問題，闡述了應(yīng)壓成組技術(shù)和大力開展模塊化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞：模塊化；中間產(chǎn)品；成組技術(shù)

引言

本文首先就目前國(guó)內(nèi)外模塊化造船技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀作一概述，然后重點(diǎn)對(duì)船舶模塊化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的開發(fā)與實(shí)施進(jìn)行分析，以為國(guó)內(nèi)向以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向的船舶模塊化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的研究與應(yīng)用提供思路。

1.系統(tǒng)介紹

1.1國(guó)內(nèi)外模塊化造船的現(xiàn)狀

1.1.1船舶制造技術(shù)的歷史階段

第一階段：系統(tǒng)導(dǎo)向型造船模式――船臺(tái)散裝、碼頭舾裝、整船涂裝；

第二階段：系統(tǒng)和區(qū)域?qū)蛐驮齑Ｊ建D―分段建造、預(yù)舾裝、預(yù)涂裝；

第三階段：區(qū)域、類型和階段型造船模式――分道建造、區(qū)域舾裝、區(qū)域涂裝；

第四階段：中間產(chǎn)品導(dǎo)向型階段――殼舾涂一體化；

第五階段：產(chǎn)品導(dǎo)向型階段――設(shè)計(jì)制造一體化。

前兩個(gè)階段屬于傳統(tǒng)造船技術(shù)，中間兩個(gè)階段屬于現(xiàn)代造船技術(shù)，第五階段屬于來造船技術(shù)?，F(xiàn)代造船模式可以理解為以統(tǒng)籌優(yōu)化理論為指導(dǎo)，應(yīng)用成組技術(shù)原理，以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向，按區(qū)域組織生產(chǎn)，殼舾涂作業(yè)在空間上分道，時(shí)間上有序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理一體化，均衡、連續(xù)的總裝造船。

1.1.2模塊化造船概念產(chǎn)生與發(fā)展

船舶建造的模塊化概念始于二戰(zhàn)期間美國(guó)的大量造船，當(dāng)時(shí)，美國(guó)曾擁有165萬(wàn)造船職工，建造了軍用艦船1768艘。大量標(biāo)準(zhǔn)船的建造促進(jìn)了焊接技術(shù)和分段建造技術(shù)的發(fā)展。這些建造技術(shù)又在20世紀(jì)50年代由日本造船業(yè)加以發(fā)展，60年代，則結(jié)合成組技術(shù)產(chǎn)生了今天模塊化建造技術(shù)的雛形。1971年，前蘇聯(lián)正式提出了模塊化造船方法，于1977年用此方法建造了10萬(wàn)噸級(jí)的“鮑里斯·布托瑪”礦油兩用船。隨后美國(guó)開始研究模塊化造船方法并開始組織生產(chǎn)，到70年代末，美國(guó)的模塊化造船思想更趨成熟。80年代中期，我國(guó)造船業(yè)引入模塊化造船，開始了模塊化造船技術(shù)的研究和探索。由于模塊化造船具有明顯的優(yōu)越性而表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，發(fā)展速度很快，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，它的推廣和逐漸完善無疑將帶來造般工業(yè)上的一場(chǎng)革命。

2.成組技術(shù)與中間產(chǎn)品

現(xiàn)代造船理論的技術(shù)權(quán)威契里洛先生認(rèn)為，為了多品種，少批量生產(chǎn)獲得大批量生產(chǎn)的效益，合乎邏輯的有序設(shè)定公司面臨的所有工作，必須應(yīng)用成組技術(shù)。國(guó)際一流水平的船廠有序設(shè)定工作采用“產(chǎn)品導(dǎo)向的工程分析”（PWBS）. PWBS包括船體分道建造法、區(qū)域舾裝法、區(qū)域涂裝法。所謂區(qū)域是包含一個(gè)“族”的產(chǎn)品，如零件、部件、組件、分段或采用特定形式服務(wù)的作業(yè)。生產(chǎn)者把信息和物資轉(zhuǎn)換為中間產(chǎn)品。

現(xiàn)代造船企業(yè)趨向于總裝廠方向發(fā)展，其主要任務(wù)將只是船體制造和管子制作。近10多年來我國(guó)建造出口船舶的經(jīng)驗(yàn)表明，管子制作已成為船廠生產(chǎn)中的一條短線，影響著造船的進(jìn)度和產(chǎn)量，并直接關(guān)系到船舶建造成本和船廠信譽(yù)。推行造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)是解決這一問題和縮短造船周期的有力措施。生產(chǎn)設(shè)計(jì)開創(chuàng)于日本，早在20世紀(jì)50年代初，曾擔(dān)任日本造船學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、石川島播磨重工業(yè)公司董事長(zhǎng)的真藤恒先生受到美國(guó)汽車和航空工業(yè)生產(chǎn)體系中提供必要生產(chǎn)信息和數(shù)據(jù)方法的啟示，在造船行業(yè)首次推行了生產(chǎn)設(shè)計(jì)。我國(guó)自1978年開始，從日本引進(jìn)了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的概念。經(jīng)過二十多年的認(rèn)識(shí)、探索、推廣和提高，我國(guó)船舶行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)水平有了很大程度的提高。基本理順了生產(chǎn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和現(xiàn)場(chǎng)施工之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。但是統(tǒng)計(jì)資料反映：我國(guó)造船業(yè)單船管子預(yù)舾裝率幾年來一直在65%-75%之間徘徊，與國(guó)外先進(jìn)造船企業(yè)的生產(chǎn)率差距相當(dāng)大，約差10～20倍。所以，我國(guó)不少船廠已將管子生產(chǎn)設(shè)計(jì)和加工列為技術(shù)改造的主要內(nèi)容之一，如江南造船廠、滬東造船廠和廣船國(guó)際等船廠紛紛引進(jìn)先進(jìn)的管子設(shè)計(jì)軟件并對(duì)管子車間實(shí)施了改造。

3.船舶舾裝模塊化

造船模塊可以定義為，具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)件，且主要部件具有可選性的最終產(chǎn)品的預(yù)制單元。這種預(yù)制單元可以是結(jié)構(gòu)功能單元或系統(tǒng)功能單元。由于模塊中含有可選部件，因此可作局部修改，以滿足船東的使用要求。實(shí)現(xiàn)造船模塊化可以從船體結(jié)構(gòu)和船舶舾裝兩個(gè)方面同時(shí)推進(jìn)，根據(jù)模塊與船體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，順裝模塊可以分為自持式模塊和依附式模塊兩大類。

自持式模塊原先是分段或船上的預(yù)舾裝單元，它具有獨(dú)立的基座或支架結(jié)構(gòu)，可以在內(nèi)場(chǎng)預(yù)制，完工后在外場(chǎng)安裝到船體上。將預(yù)舾裝單元升級(jí)為造船模塊，從設(shè)計(jì)與建造的角度來看，自持式舾裝模塊是真正的模塊即實(shí)物造船模塊。如：二氧化碳滅火裝置、輸液系統(tǒng)遙控閥組、海水淡水壓力柜、燃油供油、凸輪軸滑油、普通船員艙室等典型船用模塊。

依附式舾裝模塊通常是指設(shè)計(jì)模塊，因其設(shè)備布置范圍較廣或固定要求較高，實(shí)際建造中需以船體分段或船上區(qū)域的結(jié)構(gòu)為依托，模塊的預(yù)制性受船體建造進(jìn)度所制約，但其設(shè)備的可選性和單元的通用性與自持式舾裝模塊相同，因而可以稱為圖面造船模塊。

這些模塊的特征是：具有獨(dú)立功能；具有完善的接口特性；互換性強(qiáng)；具有適用性和超前性：商品性。

除上述兩類以設(shè)備為主的模塊外，船上還有許多分布的舾裝件。分布舾裝件模塊是依附式模塊的一個(gè)特例，單元中通常沒有供船東選擇的主要設(shè)備，僅是舾裝件在船體結(jié)構(gòu)上布置的一種通用程式。分布舾裝件主要是管路、電纜及其附件。其中主機(jī)周圍的管路單元也可以做成自持式舾裝模塊，以開展“盆舾裝”，這無疑將大大提高管系安裝的生產(chǎn)率。分布舾裝件模塊中，典型的管路模塊有管弄單元，單元所含管件可以綁在一起運(yùn)送，在雙層底分段建造的適當(dāng)階段裝入箱形龍骨，同型船舶的管弄具有很強(qiáng)的相似性，只要在典型模塊可選部件的規(guī)格尺寸上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就可以用于一條新船；典型的電纜模塊，如機(jī)艙主干電纜單元，單元所含的電纜按其放樣長(zhǎng)度預(yù)裁收卷，在船上舾裝的適當(dāng)階段，隨著船體區(qū)域的逐步延伸，將收卷電纜逐步拉放架設(shè)，實(shí)現(xiàn)電纜預(yù)舾裝。

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