[科普中國]-模塊化造船技術(shù)

模塊化造船技術(shù)是指將船舶結(jié)構(gòu)、設(shè)備和系統(tǒng)按功能或?qū)哟误w系分解成若干有接口關(guān)系的相對獨(dú)立單元，再按照標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化、組合化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)原則以不同的方式排列和組合成完整船舶的造船方法。

簡述所謂模塊化造船，就是船舶的建造主要采用各種大大小小的模塊。這種模塊可以是功能性或綜合性的舾裝小模塊，而更多的是綜合性的殼舾涂一體化的大模塊。當(dāng)全船的模塊達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，特別是機(jī)艙內(nèi)形成標(biāo)準(zhǔn)化模塊時(shí)，才能稱得上是模塊化造船。模塊化造船的中心思想是最大限度地提高中間產(chǎn)品的成品化程度。這里的中間產(chǎn)品是指綜合性的殼舾涂一體化的大模塊，包括分段、分段組合體、預(yù)舾裝件(或舾裝小模塊)和涂裝工程。發(fā)展模塊化造船應(yīng)該具備兩個(gè)基礎(chǔ)條件，即軟件和硬件，其一是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理方式都要向現(xiàn)代造船模式轉(zhuǎn)變；其二是要有一定規(guī)模的現(xiàn)代造船設(shè)施做保證，兩者缺一不可。模塊化造船有利于組織更加高效的生產(chǎn)。

造船模塊具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn)件、可選部件，以及可預(yù)制和可組裝性等特點(diǎn)。其大致可分為船體結(jié)構(gòu)模塊、船舶舾裝模塊、船舶電氣模塊、船舶設(shè)備(武備)模塊等。模塊化造船的特點(diǎn)是簡化產(chǎn)品的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而簡化設(shè)計(jì)、制造和管理。由于模塊具有標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和獨(dú)立的功能，便于形成船舶中間產(chǎn)品，有利于專業(yè)化大生產(chǎn)。由獨(dú)立、高效、專業(yè)化的模塊廠向船廠提供各類模塊，船廠則成為總裝廠。

模塊化造船法實(shí)質(zhì)上是船舶標(biāo)準(zhǔn)化與系統(tǒng)工程的科學(xué)結(jié)合。模塊化造船起步較早，并在德、美等國的軍船上成功應(yīng)用。但由于其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化等難以全面突破，在民船上，應(yīng)用還受到限制。但隨著各類單元的不斷推出，模塊化的趨勢還是日益明顯。1

發(fā)展情況早在1969年，德國的Blohm-Vos8公司就決定開發(fā)模塊化這一新的艦船建造方法。20多年來，模塊化造船方法得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。從艦船總體到主機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)、全船控制系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、武器裝備、機(jī)電裝置、舾裝設(shè)備紛紛采用了模塊化技術(shù)，尤以居住艙室、機(jī)電裝置、自動(dòng)化系統(tǒng)及武器裝備方面的模塊化發(fā)展更快，效果更佳。

國外造船先進(jìn)國家，舾裝單元已采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。通過機(jī)電設(shè)備模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和過程簡單化，減少船舶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購等整個(gè)壽命期運(yùn)行以及保障方面所需的時(shí)間和復(fù)雜性來降低船舶建造和服役期內(nèi)的總成本。

美國、英國、前蘇聯(lián)、德國、日本、法國、挪威、丹麥、芬蘭等眾多工業(yè)化國家在模塊化造船應(yīng)用方面都取得了引人注目的成就，并且呈不斷發(fā)展的趨勢，模塊化技術(shù)的研究和應(yīng)用正在導(dǎo)致艦船設(shè)計(jì)思想、建造流程、維修管理方法上的重大變革。美國海軍已提出，未來的艦船將使用由標(biāo)準(zhǔn)組件組成的模塊來設(shè)計(jì)和建造。在民船領(lǐng)域，模塊化建造將能充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的優(yōu)勢，可使技術(shù)復(fù)雜、批量小的船舶建造取得更大的效益。模塊化建造方式有可能成為未來造船業(yè)發(fā)展的方向。2

主要發(fā)達(dá)國家船舶制造普遍采用殼舾涂一體化集成制造模式，并向模塊化建造過渡。美國、俄羅斯、英國、德國、日本、法國等國家在模塊化造船應(yīng)用方面取得了令人矚目的成績。英國最新的45型驅(qū)逐艦由BAE系統(tǒng)公司總包，分為6個(gè)總段在不同船廠建造。桅桿和煙囪以及其他船身以上部分，也都相應(yīng)在不同船廠建造，最后選擇一個(gè)總裝廠組裝。美國“弗吉尼亞”號潛艇制造也采用模塊化造船技術(shù)。德國MEKO技術(shù)(多用途標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計(jì))和美國的SEAMOD技術(shù)(模塊化實(shí)施海上系統(tǒng)的現(xiàn)代化改裝)則是模塊化造船技術(shù)的典型代表。

在總段建造的基礎(chǔ)上，同時(shí)擴(kuò)大預(yù)舾裝和涂裝的范圍，使總段內(nèi)的舾裝完整性達(dá)到前所未有的程度，即除接口位置外，內(nèi)部的殼、舾、涂工作接近全部完成狀態(tài)，形成了模塊。當(dāng)整條船舶是由這些模塊合攏而成時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了模塊化造船，使船廠真正成為總裝企業(yè)。模塊化造船將是引領(lǐng)船舶制造模式發(fā)展的大趨勢。1

模塊要素一般說來，造船的模塊應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)化、可選性和預(yù)制作等要素。

①模塊應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造。造船采用模塊化的目的之一，就是要縮短設(shè)計(jì)與制造周期，而標(biāo)準(zhǔn)化是簡化設(shè)計(jì)、便于制造的有效措施。根據(jù)原材料和配套設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化狀況，可以確定船體構(gòu)件和舾裝單元的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造，以減少尺寸種類和構(gòu)造類型，從而可以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，方便施工建造。

②模塊應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)件和可選部件的特點(diǎn)。造船是屬訂貨型的裝配工業(yè)部門，訂貨型設(shè)計(jì)必須滿足客戶的合同要求，而要完成裝配性生產(chǎn)卻必須依賴外部配套工業(yè)提供各種標(biāo)準(zhǔn)器材和定型設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)件的可選性是。定制。設(shè)計(jì)的一種特色，可以用模塊內(nèi)所含設(shè)備的可調(diào)換性來滿足船東的特定要求。

③模塊是預(yù)制件，具有組裝性。造船競爭力的標(biāo)志之一是建造周期。采用平行作業(yè)、預(yù)制預(yù)裝是加快造船進(jìn)度的有力措施。船體模塊就是船體的分段或小分段，是船體結(jié)構(gòu)的預(yù)制件；舾裝模塊通常是預(yù)舾裝單元，也可以是船上的一個(gè)區(qū)域。它們與船體的組裝就是船體總裝或分段舾裝和船上舾裝。這是中間產(chǎn)品規(guī)范化生產(chǎn)的區(qū)域?qū)蛐驮齑绞健?/p>

根據(jù)上述3個(gè)要素，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。例如，船上的衛(wèi)生單元就是一個(gè)模塊。衛(wèi)生單元具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造，內(nèi)部裝有標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生設(shè)備，并設(shè)有電、水、污水等系統(tǒng)。其中便器有蹲式和坐式兩種可供選用，而浴缸也可以調(diào)換成淋浴器。于是，可派生出4種樣式的衛(wèi)生單元方案，供船東選擇。這種衛(wèi)生單元可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，上船安裝時(shí)僅作結(jié)構(gòu)固定和系統(tǒng)連接后就可使用，施工十分方便。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

周敏 - 副教授 - 西南大學(xué)