船舶單元模塊化探討

劉湘亭

摘 要：隨著現(xiàn)代化造船模式的完善和推廣，船舶制造企業(yè)的生產(chǎn)管理體系正在發(fā)生重大的改革。推進(jìn)現(xiàn)代化造船，單元模塊的設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要取向，是生產(chǎn)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。通過單元模塊技術(shù)的應(yīng)用，來大力提升及完善舾裝技術(shù)水平，積極推行平行制造的建造策略，從而提升造船的效率，以及造船企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

關(guān)鍵詞：船舶；單元模塊化；探討

中圖分類號(hào)： F407.474 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）27-166-2

1 船舶單元模塊化設(shè)計(jì)起始于船舶的詳細(xì)設(shè)計(jì)

一方面在船舶全船布置上總體考慮；尤其在機(jī)艙區(qū)域的機(jī)電設(shè)備、油水柜等的綜合布置工作上，要為單元模塊化設(shè)計(jì)創(chuàng)造有利環(huán)境，要為船舶的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供便利。

另一方面在船舶分段、區(qū)域或船臺(tái)上，根據(jù)先進(jìn)船廠的經(jīng)驗(yàn)，以科學(xué)、合理的劃分，預(yù)先規(guī)劃單元模塊設(shè)計(jì)，并以此來指導(dǎo)船舶的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，使船舶單元模塊的設(shè)計(jì)得以順利實(shí)施，促使船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)與施工工作得到良好對(duì)接。

2 船舶單元模塊化設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想

船舶單元模塊化設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想：在船舶詳細(xì)設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃下，依托分段、區(qū)域和總段的科學(xué)、合理劃分，以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向?qū)Ω鞯拦こ踢M(jìn)行分解；在全船各個(gè)區(qū)域進(jìn)行綜合布置的過程中，可以將設(shè)備、管路、電路、鐵舾件及其他舾裝件等綜合性布置相對(duì)密集的局部區(qū)域規(guī)劃成單元模塊。該單元模塊既便于在室內(nèi)制作，也便于轉(zhuǎn)運(yùn)及吊運(yùn)安裝；又可以在船舶建造的不同階段制作，與船舶主體建造形成平行生產(chǎn)。單元模塊化的技術(shù)實(shí)施，有利于提高船舶建造工程的分解能力，調(diào)整船舶施工順序，有利于造船企業(yè)創(chuàng)造新的工藝技術(shù)，縮短船舶建造周期，提高船舶的建造質(zhì)量。

3 船舶單元設(shè)計(jì)的選擇

①船舶管路單元，船舶上有的位置管子相對(duì)密集并排列有序，將此位置的管子（包含其配置的閥件、附件等）配上組合式的支架使其合成為該位置管路的整體，并具有良好對(duì)接性，則稱此管路為船舶管路單元。②船舶功能單元，以船上配置的一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備為核心，包含其周圍相關(guān)的管路、閥件、附件、鐵舾件及電舾件等在內(nèi)的組合體。③船舶區(qū)域單元，在船機(jī)電設(shè)備布置相對(duì)密集的區(qū)域，對(duì)該區(qū)域的工程進(jìn)行合理，有序，科學(xué)的劃分，將該區(qū)域劃分成若干個(gè)較小的且具有相互關(guān)聯(lián)，并制作方便的單元，并能在區(qū)域上拼裝成一個(gè)整體，這些單元稱為區(qū)域單元；而這些單元是按照區(qū)域劃分的，其也可稱為綜合性的區(qū)域單元。

4 艏、艉部區(qū)域結(jié)構(gòu)內(nèi)的單元選擇取向

艏部和艉部的區(qū)域布置有錨鉸、系泊、消防等設(shè)備裝置，以及配套的管路、鐵舾件、電舾件等舾裝件。對(duì)于這種有著綜合性布置的區(qū)域，可以依托船體結(jié)構(gòu)，將設(shè)備裝置及其配套的舾裝件裝配成一個(gè)綜合性的模塊。即可在船體分段或分段合攏成總段組立后，提前安裝舾裝件，使該區(qū)域成為一個(gè)完整的中間產(chǎn)品。

5 船舶機(jī)艙區(qū)域單元模塊化

船舶機(jī)艙區(qū)域是每個(gè)船舶的核心區(qū)域，是整個(gè)船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)難度最大的區(qū)域，在該區(qū)域布置著大量的機(jī)電設(shè)備和數(shù)萬(wàn)米的管子。則該區(qū)域的設(shè)備、鐵舾件和電舾件布置的合理性將直接影響該區(qū)域預(yù)舾裝率的完整性。而預(yù)舾裝率將會(huì)直接影響船舶在船臺(tái)建造、碼頭舾裝和交船的建造周期，同時(shí)對(duì)船舶質(zhì)量控制，殼舾涂一體化的施工有著極其重要的影響。這其中就要求對(duì)該區(qū)域的舾裝件的生產(chǎn)設(shè)計(jì)做到深入細(xì)化，使其更完善。

5.1 機(jī)艙底層區(qū)域單元的分割

①要仔細(xì)研究該區(qū)域框架單元結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行合理，科學(xué)的劃分，使其具有良好的可操作性。需注意該框架單元的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，需要時(shí)可設(shè)置臨時(shí)支撐；需考慮該框架單元在起吊、運(yùn)輸、定位安裝及焊接作業(yè)時(shí)是否方便；需考慮框架單元的體積、重量和大小是否過分懸殊，若需要可將其分成若干個(gè)小框架單元。②要仔細(xì)研究該框架單元組合安裝的合理性。單元與單元，設(shè)備之間的接口，一般應(yīng)采用垂直式的法蘭進(jìn)行連接，并岔開它們的連接位置，以方便單元在船臺(tái)的組裝；需避免法蘭的上下或出現(xiàn)斜面式的連接方式。③需考慮單元的吊運(yùn)作業(yè)的可操作性；即使出現(xiàn)單元建造誤差或吊人最后一個(gè)單元時(shí)，都能預(yù)先留有一定的空間便于現(xiàn)場(chǎng)施工，避免現(xiàn)場(chǎng)施工出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)。④船舶機(jī)艙底層區(qū)域內(nèi)的所有管件須使用支架固定，使其與整個(gè)框架單元，設(shè)備裝置以及四周的閥件、舾裝件等連接成為一個(gè)整體，使其成為一個(gè)牢固的單元整體，以確保其吊運(yùn)的可靠性和安全性。⑤機(jī)艙底層區(qū)域單元對(duì)外接口的連接，一般可在連接處設(shè)置銜接管，通過調(diào)整銜接管實(shí)現(xiàn)單元與單元之間，單元與設(shè)備之間的連接。

5.2 機(jī)艙各平臺(tái)管系、舾裝件生產(chǎn)設(shè)計(jì)及單元設(shè)計(jì)（包括機(jī)艙下平臺(tái)和機(jī)艙上平臺(tái)）

各機(jī)艙平臺(tái)以分段為單位進(jìn)行預(yù)舾裝實(shí)行分階段安裝即分為片裝，段裝，區(qū)域安裝和船臺(tái)安裝。每個(gè)階段安裝相應(yīng)的舾裝件，實(shí)行按階段完善舾裝件，最終實(shí)現(xiàn)舾裝件100%安裝。

6 單元、模塊的標(biāo)準(zhǔn)化作用

單元、模塊的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，其作用是在于增加通用性的圖紙，減少專門的施工圖紙，提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)的效率，縮短生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期。標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)可以在多個(gè)項(xiàng)目上重復(fù)使用，以達(dá)到簡(jiǎn)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)設(shè)計(jì)成本的目的。

7 單元、模塊的種類和組成要點(diǎn)

7.1 組合件單元

主要由若干管子及其相關(guān)的管附件組成的具有獨(dú)立功能的單元整體。

7.2 功能性單元

具有相對(duì)的獨(dú)立性，以獨(dú)立的設(shè)備為主體，將機(jī)電設(shè)備、鐵舾件、管路及其附件等連接成一體，具有獨(dú)立作用，可進(jìn)行獨(dú)立試驗(yàn)的單元體。

7.3 區(qū)域性單元

主要以甲板區(qū)域、機(jī)艙區(qū)域?yàn)橹饕恢?，根?jù)此位置的布局和設(shè)備裝置的應(yīng)用特性及建造工藝方針，將該區(qū)域劃分為大小不等，不同系統(tǒng)的區(qū)域性單元。

7.4 模式單元

具有良好的外形輪廓尺寸和工作參數(shù)的特性，使其成為標(biāo)準(zhǔn)化的單元體，成為各類船舶都會(huì)采用的單元體。它是組合件單元和功能性單元的延伸發(fā)展。其主要來源于專業(yè)廠家的生產(chǎn)。

8 單元、模塊的主要特性

①單元、模塊是一種先進(jìn)的工藝方針，其目的在于簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程。②減少舾裝件在船上相互連接，既減少了船上的安裝工作，也縮短了建造周期。③因在車間和分段上已預(yù)裝了大部分的舾裝件，所以大幅度減少了船舶在船臺(tái)或船塢上的舾裝工作量。④單元、模塊可以在不同的施工場(chǎng)地進(jìn)行施工，可與船舶建造進(jìn)行平行施工，節(jié)約了船舶舾裝施工的時(shí)間。⑤單元、模塊改變了船舶舾裝的施工階段，改善了船舶舾裝施工的環(huán)境，避免了多個(gè)工種在船上進(jìn)行交叉作業(yè)，并出現(xiàn)相互干涉的現(xiàn)象。⑥因大量的舾裝工作轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，使施工人員可以充分利用室內(nèi)的各類工具，將立體的施工環(huán)境改為平面施工環(huán)境，降低了施工難度，控制了施工質(zhì)量。⑦施工環(huán)境的改善，促進(jìn)了安全生產(chǎn)。⑧單元、模塊化給殼、舾、涂一體化的造船模式創(chuàng)造了有利的條件，其優(yōu)化了勞動(dòng)組織，簡(jiǎn)化了施工流程，使生產(chǎn)管理更方便。⑨單元、模塊可以與船體結(jié)構(gòu)平行建造或提前建造，為船臺(tái)或船塢的舾裝施工提供了方便。

9 單元設(shè)計(jì)的完整性

各類單元在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意單元所包含的綜合內(nèi)容，盡可能地確保其完整性，不允許在單元安裝結(jié)束后再去對(duì)其進(jìn)行二次施工?？紤]到船體結(jié)構(gòu)建造和單元建造可能發(fā)生的誤差，在區(qū)域框架單元上的某些支撐的高度可設(shè)計(jì)為具有可調(diào)整性的，以便于現(xiàn)場(chǎng)定位及安裝。

10 單元設(shè)計(jì)信息的提供

每個(gè)單元模塊的設(shè)計(jì)，都應(yīng)該按時(shí)提供它們的布置圖、安裝圖以及與其相關(guān)的制作圖，還需要配備具有準(zhǔn)確信息的整套零部件托盤表。

11 結(jié)論

受世界航運(yùn)業(yè)的影響，中國(guó)造船企業(yè)正經(jīng)歷著造船界最寒冷的嚴(yán)冬，如何能挺過這個(gè)嚴(yán)冬是每個(gè)造船企業(yè)都在思考和正在解決的問題。而采取單元模塊化設(shè)計(jì)和建造，走中間產(chǎn)品化道路，是最有效的途徑和必要的手段。其不僅提高了生產(chǎn)效率，縮短了船舶的建造周期，還降低了生產(chǎn)的成本，為造船企業(yè)創(chuàng)造了寶貴的利潤(rùn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陸丹賢，唐鈺明.船舶機(jī)艙分段單元模塊化研究[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2016（02）：33-35.

[2] 黎權(quán)鋒.船舶制造管子單元模塊化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].廣東造船，2012（03）：75-77.