船舶內(nèi)裝模塊化技術(shù)及應(yīng)用研究

李奪

摘 要：模塊化技術(shù)施工簡單、靈活，兼具環(huán)保節(jié)能，是內(nèi)裝模塊化技術(shù)顯著優(yōu)勢，不但有效解決了傳統(tǒng)船舶建造現(xiàn)場作業(yè)的難的問題，而且有效節(jié)約了時間與資金成本，同時也存在難以實現(xiàn)多樣化的局限性。文章在對船舶內(nèi)裝模塊技術(shù)進行探討分析。

關(guān)鍵詞：船舶內(nèi)裝;模塊化技術(shù);標準化設(shè)計;建造效率

引言：模塊化技術(shù)是指解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐層把系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程，然后分模塊進行設(shè)計，最后再合成一個系統(tǒng)。模塊化設(shè)備為流程工業(yè)企業(yè)提供了許多可能性，例如按照模塊化的方式擴展現(xiàn)有的流程工藝設(shè)備和更加高效地集成到現(xiàn)有流程工藝設(shè)備中去。對于新建企業(yè)來講，模塊化設(shè)備的吸引力在于能夠在降低工程費用的情況下，將靈活性提高至50%。模塊自動化的用戶群體正在穩(wěn)步增長。一部分粉絲來自自動化技術(shù)領(lǐng)域，例如控制器、傳感器和執(zhí)行器等制造商企業(yè);另一部分則是來自運營商、模塊化設(shè)備制造商和流程設(shè)備制造商，以及高等院校和不同協(xié)會、組織的成員。模塊化設(shè)備簡化了工程設(shè)計，使流程工業(yè)生產(chǎn)過程更加靈活，縮短了產(chǎn)品上市的時間，提高了生產(chǎn)效率和企業(yè)競爭力。

一、船舶內(nèi)裝模塊化技術(shù)相關(guān)概述

船舶內(nèi)裝模塊化起源于上世紀四十年代初的美國，后逐漸在日本、德國、英國等發(fā)達國家普及開來。隨著豪華郵輪的興起，內(nèi)裝模塊化技術(shù)在郵輪艙室單元建造的應(yīng)用規(guī)模得到了進一步擴大，船舶內(nèi)裝模塊配套廠商也具備了向全球化供應(yīng)能力。而在我國由于受傳統(tǒng)造船思維、思想禁錮，造船體系較長時間停留在現(xiàn)場切割、安裝模式上，造成了船舶總裝流程化、模塊化能力較差，在產(chǎn)品設(shè)計、物資配套以及建造設(shè)備落后，使得我國船舶建造模塊化模式發(fā)展較為緩慢。

內(nèi)裝模塊化技術(shù)在船舶建造中的應(yīng)用主要是對內(nèi)裝產(chǎn)品進行模塊化的分解、組合，模塊在工廠完成預(yù)制，這些模塊同時具備結(jié)構(gòu)單元與產(chǎn)品單元屬性，能夠組成完整艙室單元。模塊化在艙室空間設(shè)計上融入了可持續(xù)發(fā)展理念，艙室建造模塊化提高了船舶建造的標準化與摸數(shù)化設(shè)計水平。船舶內(nèi)裝建造中使用單元標準件進行設(shè)計，需考慮到其附屬設(shè)備、設(shè)施的標準化制造，確保預(yù)制件開孔、定位以及安裝標準對應(yīng)，完美銜接，在維修過程中可以通過更換相應(yīng)模塊完成維護。施工簡單、靈活，兼具環(huán)保節(jié)能，是內(nèi)裝模塊化技術(shù)顯著優(yōu)勢，不但有效解決了傳統(tǒng)船舶建造現(xiàn)場作業(yè)的難的問題，而且有效節(jié)約了時間與資金成本，同時也存在難以實現(xiàn)多樣化的局限性。

二、船舶內(nèi)裝模塊化技術(shù)應(yīng)用特點

（一）標準化設(shè)計特點

船舶內(nèi)裝模塊化，關(guān)鍵是在產(chǎn)品構(gòu)建與連接方式上都采用了標準化設(shè)計，在尺寸、規(guī)格、工藝節(jié)點、接口等都形成了系列化設(shè)計方法，形成了高層度、高水平的標準化。

（二）模數(shù)化設(shè)計特點

模數(shù)指的是選定尺寸單位，并以此為尺度協(xié)調(diào)增值單位。船舶內(nèi)裝中基本模數(shù)就是其內(nèi)裝部件模數(shù)化尺寸，通常為50mm或者100mm倍數(shù)。模數(shù)協(xié)調(diào)實現(xiàn)了船舶內(nèi)裝制造的自動化、智能化，尤其是實現(xiàn)了設(shè)計、制造等各個環(huán)節(jié)間的互相協(xié)調(diào)，通過對內(nèi)裝各部位尺寸準確分割，明確了預(yù)制構(gòu)件尺寸標準邊界條件，通過優(yōu)先通用構(gòu)件標準化、構(gòu)件互換性、可改性，對內(nèi)裝產(chǎn)品和功能空間之間尺寸關(guān)系進行有效協(xié)調(diào)，避免可設(shè)計與建造脫節(jié)，也有利于產(chǎn)品維修與再利用。

（三）多專業(yè)協(xié)同合作特點

內(nèi)裝模塊化技術(shù)在船舶設(shè)計制造中的應(yīng)用，不但應(yīng)用了模塊化設(shè)計思維，還將結(jié)構(gòu)模塊化、機電模塊化、管系模塊化列入了設(shè)計協(xié)同重要內(nèi)容，避免出現(xiàn)設(shè)計建造階段出現(xiàn)信息遺漏，更好地保障船舶建造效率。

（四）存在一定應(yīng)用局限性

雖然模塊化技術(shù)在實際應(yīng)用中，在理念與技術(shù)上有著較大優(yōu)勢，然而并不意味著模塊化技術(shù)能夠適用于所有船型的內(nèi)裝建造，許多實踐表明，除了遠洋海工平臺、大型游輪、超大型運輸郵輪，以及大型艦船等規(guī)模大、結(jié)構(gòu)明顯的船舶之外，其他船舶模塊化技術(shù)應(yīng)用效果并不理想。

三、船舶內(nèi)裝模塊化技術(shù)的優(yōu)勢

（一）產(chǎn)品標準化優(yōu)勢

在船舶內(nèi)裝中應(yīng)用模塊化技術(shù)理念，采用模塊化設(shè)計方式，把天花板、家具、艙室板等船舶各艙室產(chǎn)品的設(shè)計進行標準化，生產(chǎn)出各個標準模塊，通過產(chǎn)品模塊有效組合，形成適用于各艙室內(nèi)裝產(chǎn)品。

（三）提高內(nèi)裝建造質(zhì)量

除了工藝上的該表，模塊化技術(shù)在船舶內(nèi)裝中的應(yīng)用，更是顛覆了傳統(tǒng)現(xiàn)場定位、切割、組裝的船舶內(nèi)裝模式，形成以集成預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場安裝的方式的變革，實現(xiàn)對產(chǎn)品、設(shè)備設(shè)施的精細化質(zhì)量管理與控制，有效提升了船舶內(nèi)裝建造質(zhì)量。

（四）改善作業(yè)環(huán)境，節(jié)約勞動成本

在船舶內(nèi)裝建造過程中，模塊化安裝技術(shù)及理念的應(yīng)用使得原來投入到船舶建造現(xiàn)場作業(yè)的部分勞動力與勞動成本轉(zhuǎn)移到工廠身上，降低了船舶建造成本。加上在科技水平不斷提升推動作用下，許多工廠逐步走向機械化、自動化、智能化發(fā)展，產(chǎn)品模塊構(gòu)件制作成本得到進一步壓縮控制。就總體發(fā)展情況與發(fā)展趨勢而言，模塊化安裝技術(shù)不斷成熟、完善，產(chǎn)品構(gòu)件模塊化與標準化水平不斷提升，將會大幅提高船舶內(nèi)裝建造質(zhì)量與建造效率，并且通過優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)場巖棉板切割、家具切板產(chǎn)生粉塵污染，實現(xiàn)了對作業(yè)環(huán)境有效改善。

四、船舶內(nèi)裝模塊化技術(shù)應(yīng)用分析

（一）模塊化整體建造單元設(shè)計應(yīng)用

模塊化技術(shù)在船舶內(nèi)裝中的應(yīng)用最早始于在整體衛(wèi)生單元上的運用。在衛(wèi)生單元構(gòu)建方面，尺寸與及配置相對單一，能夠?qū)崿F(xiàn)較高標準化施工，進而逐漸拓展到天花板、家具、艙室板等其他位置的模塊化施工，并且模塊化構(gòu)件及相關(guān)散件可以在內(nèi)裝構(gòu)件預(yù)制階段完成，避免較為繁瑣的現(xiàn)場施工工序，以及提升船舶內(nèi)裝建造效率。

（二）模塊化整體建造單元設(shè)計流程

首先，在總體布置上進行模塊劃分，對模塊形尺寸進行模數(shù)化設(shè)計。在對模塊構(gòu)件進行整體設(shè)計過程中，需要對模塊單元式樣與尺寸進行充分考慮、分析，在確保設(shè)計充分滿足使用需求和使用功能前提下，盡量避免模塊整體造型差異化。在模塊單元的外形、尺寸等采用模數(shù)化、標準化方法進行設(shè)計。其次，對內(nèi)部產(chǎn)品、構(gòu)件進行標準化設(shè)計。結(jié)合模塊單元類型、外形尺寸等，列出相應(yīng)單元的標準配置明細，確保內(nèi)部產(chǎn)品、構(gòu)件在設(shè)計、安裝、使用過程中盡可能符合人體工學(xué)要求。例如在衛(wèi)生單元設(shè)計與制作中，坐便器、淋浴、浴缸、洗臉盆等的樣式、類型應(yīng)安照功能要求進行標準化設(shè)計，為材料采購、制作、安裝提供指導(dǎo)。此外，模塊單元建造精確安裝定位。在船舶內(nèi)裝建造中由于模塊單元尺寸較大，且有些模塊是船上的封艙件，必須在船體與上層建筑進行分段合攏之前實現(xiàn)吊裝進艙，在安裝過程中需要快速、精確的吊裝到定位位置，并確保與上一模塊肋位尺寸、位置高度一致。必須出現(xiàn)上下管系接口誤差。船舶內(nèi)裝整體模塊化設(shè)計，不但優(yōu)化了構(gòu)建的安裝定位方式，并且有效提升了內(nèi)裝水平與預(yù)舾裝率，大大節(jié)約了船舶建造成本。

五、結(jié)束語

大型船舶內(nèi)裝建造經(jīng)歷了材料現(xiàn)場加工、部分預(yù)制件現(xiàn)場安裝、模塊化設(shè)計安裝的階段發(fā)展。在現(xiàn)代化船舶內(nèi)裝建造過程中，模塊化設(shè)計與應(yīng)用已然成為了重要發(fā)展趨勢，并顯示出了顯著應(yīng)用優(yōu)勢，在我國船舶建造事業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮著極為關(guān)鍵的推動作用。這就要求相關(guān)工作人員必須加強對模塊化設(shè)計技術(shù)及理念的分析、應(yīng)用，不斷提升船舶內(nèi)裝模塊化建造水平，更好地提升船舶內(nèi)裝建造質(zhì)量與效率。

參考文獻：

[1]李明.成組技術(shù)在現(xiàn)代船舶舾裝模塊化設(shè)計的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2019，41（18）：22-24.

[2] 劉文平.淺析船舶管系舾裝模塊化技術(shù)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（07）：158-159.

[3] 范之柢.船舶內(nèi)裝模塊化技術(shù)及應(yīng)用研究[J].科技與創(chuàng)新，2019（13）：123-124.

[4] 彭波， 趙凌凌. 船舶內(nèi)裝工程在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制技術(shù)初探[J]. 科學(xué)與信息化， 2019，