船舶与质量 ＳｈｉＰ＆ＱｕａＩｉｔｙ 面向船舶产业的 模块划分 王婷婷，顾晓波，朱骏 （江苏科技大学船舶与海洋工程学院，镇江２１ ２００３） 现代造船与海事工程中必不可少的技 术手段。 １模块化造船的概念 在造船行业中，所谓模块化造船， 就是将已标准化的、成系列的模块，通 过灵活多变的组合，形成造船中广泛采 提要：模块化技术是船舶制造技术的发展方向，也是船舶设计领域的前 用的结构模块、舾装模块、壳舾涂一体 化模块。它们具有独立功能、通用性、 特定的界面和连接尺寸及连接形式，这 些模块在柔性的分道作业线上不断“完 善”、“长大”，最后在船台（坞）内 沿课题。文章阐述了模块化造船的基本概念，并从设计和生产两个层面界定 了船舶产业模块化的内涵。这对推进我国造船企业全面实施现代造船模式， 加速我国船舶工业现代化，提高我国船舶工业的国际竞争力有所裨益。 关键词：模块化技术；船舶；设计 合拢成用户需要的各种尺度、各种功能 的整船［ 。 Ｏ引言 模块化造船实质上是以“两个一 船舶区别于其他运输工具的主要 新方便。因此，在船舶设计领域，模 体化”为标志的区域造船的高级阶段。 特点是，多品种，小批量，订单式生 块化技术长期以来一直是个研究热 其要求壳、舾、涂作业在空间上分道、 产。船舶制造成本高、风险大，船东 点；在船舶建造领域，经历了以“ 时间上有序，还要实施船体分道作业技 投入巨资建造船只，除了期望船舶初 壳、舾、涂一体化”和“设计、管理、 始投资少、性能优化、安全可靠外， 术、区域舾装技术、区域涂装技术、精 制造一体化”为标志的区域造船模式 度控制技术和制造自动化技术。同时还 还着眼于产品整个生命周期的经济 后，造船业已经开始向更高级的模块 必须贯彻工程管理思想，对人力、物 性，要求船舶运营成本低、维修、更 化造船模式发展，模块化技术也成为 力、财力资源进行优化管理，以实现 ２９船舶标准化工程师２０１ １／２ ■■蠢准化＂ｒｉｌｌ 总装造船。模块化造船以中间产品（生 构做通用化处理。因此，船体结构的模 域的结构为依托，因此，模块的预制 产模块）为导向，按区域／阶段／类型 块化设计主要体现在局部结构的通用化 性受船体建造进度的制约。形成生产作业体系，确保壳、舾、涂一 和主要尺寸的标准化两个方面。 体化作业流畅，理顺物流。 （１）居住舱室的模块化。居住舱 不同类型的船舶其结构有其相似 室的模块化发展极为迅速，在过去的一 性。现代油船、集装箱船和多用途货 段时间内，涌现了大批专业化生产厂 船等的货舱区均为双底双舷侧结构， 家，产品大量用于海洋平台及各类船舶 ２船舶产业模块化的不同涵义 而且大型船舶的双层底和上甲板均采 上。其中影响最大的要数芬兰Ｍａｓａ船厂 成一体，内部电线、管路、固定家具、 实施模块化造船是现代造船模式的 用纵骨架式结构，且双层底的中央设 的Ｐｉ ｉｋｋｉｏ分厂，其设计的居住舱室自 要求，也是造船业向更先进的未来造船模 置箱形龙骨。这种结构上的相似性， 式过渡的要求。即以“中间产品”专业化生 为尺度相近的各类船舶的部分结构通 墙面装饰等一应俱全，可整体吊装上 产导向转变为根据市场变化和船舶产品 用化创造了条件。例如，前苏联在捆 船。其中家具的大小、数量以及布置方 持续改进所需的、动态的、快速组合及数 装船、集装箱船、多用途干货船这３种 式都可以变化、任意组合＿４］。 字化的模式 ］。纵观船舶行业正在发生和 船型的设计中，采用相同的结构方案； 将要发生的模块化变革，船舶模块化的含 ３种船的居住舱室模块相同，捆装船与 义至少表现在两个层次上，如图１所示： （２）动力及机电装置的模块化。 ①燃气轮机动力装置的模块化。目 集装箱船的船体模块相同，干货船与 前的船用燃气轮机系统，除了一些小型 ２．１船舶设计的模块化 ２．１．１船体结构模块 造、按船舶的类型将全船分割成为标准 捆装船的船尾模块相同，起货装置和 船舶外，几乎都已经模块化。船用燃气 舱口盖也相同［ 。 轮机一般由长寿命的动力涡轮和短寿命 的燃气发生器组成。后者模块化后，只 船舶的结构模块主要应用于船体建 ２．１．２船舶舾装模块 船舶的舾装模块是舾装件的组合， 要备有组成燃气发生器的各模块，就可 ②柴油机动力装置的模块化。中 的分段和总段。在模块化设计中，结构模 主要的发展方向是功能模块。根据模 按其易损性确定各备件的数量。 块化设计不仅要考虑其本身组成的船体 块与船体的结构关系，舾装模块可分 的总体性能，还涉及其内部的设备、系统 为自持式模块和依附式模块。白持式 小型柴油机一般带有燃油、滑油、冷 模块的安装、线型、结构型式及通用性 模块具有独立的基座或支架结构，可 却等模块。大型柴油机的辅机和设备 等多种因素。船体结构的模块化设计具 以在内场预制，完工后再在总段或船 则按系统分别组成几个模块。以燃油 有一定的难度。首先，大多数船舶都是 坞内安装到船体上，可以将其看做分 加压系统模块为例，它包括两只加压 为船东“量身定制”的，因而发布的标 段或船体上的舾装单元。通常单元中 泵，一或两只加热器，一只复式过滤 准化尺寸，应在可能的范围内以局部 的主要设备选自性能相近的３１，ｂ型号作 器及必要的阀件、仪表、管子等，装 结构的标准化为准。其次，船舶的结 为船厂的标准件，这３中型号一般分为 在一个接油盘上成为一个整体。 构尺寸和构造形式应符合船级社规范 高、中、低三种档次，以供船东选用。 ③其他机电装置的模块化。模块 种机电装置也都实施模块化，例如， 的要求，只能应用相似性原理对局部结 而依附式模块要以船体分段或船上区 化方法在船舶中的应用是全面的，各 二氧化碳灭火装置模块，输液系统遥 控阀组模块、海淡水压力柜模块、主 机滑油过滤冷却模块、低温淡水冷却 器模块等，这些模块都是一个独立的 单元；功能明确，可在装船前进行功 能检验、测试；具有兼容性，可适用 于各种类型的船舶。图２为主机滑油过 滤冷却模块效果图，图３为低温淡水冷 图１船舶产业模块化划分 却器模块效果图： ２０１ １／２船舶标准化工程师３０ 船舶与质量 ＳｈｉＰ＆ＱｕａＩｉｔｙ 电力变换器组成；④用电模块：从一 周期，提高造船效率。模块化造船技 船舶和提供各种服务；⑤蓄电模块： 个或多个配电模块接收电力，以推进 术涉及到管系、通风管道、主推进设 备、发电机和配电板等主要机电设备 从配电模块输入、储存并向配电模块 及船上其它硬件组装成数百个属于不 块、部件和零件组成。 ２．１．３船舶壳舾涂一体化模块 输出电力。这５种模块分别又由分模 同制造级的舾装模块，然后再和带有 块组装成完整的船体。 预舾装的结构模块及壳舾涂一体化模 船舶的壳舾涂一体化模块是以舾装 为中心，与船体结构模块相匹配的综合 性模块。可以是上述两种模块的组合， 图２主机滑油过滤冷却模块 ３结束语 也可以是结构模块加上预舾装而成。 ２．２船舶生产的模块化 设计模块化可以确保产品性能之间 形成一对一的关系，提高产品设计的独 船舶产业模块化的第二层涵义就 立性，对于零部件之间残存的相互依存 是针对企业生产过程而言的生产模块 性问题，只需在产品之间的界面上进行 化，即在确定设计模块后进行数字化 处理即可。而生产模块化促使模块生产 建模，在数字样船上按区域／类型／阶 企业建成副生产线为组装企业的主生产 段分解成生产模块。由于船舶模块具 线供货，从而达到工序的高度和谐状 有通用性，可形成一定程度的规模生 态。船舶设计模块化与生产模块化是相 产。船厂应根据船舶生产特点和流程 辅相成的递进关系。其中设计模块化是 按照技术联系和生产可行性把整个生 基础，设计模块化将决定可能的模块组 产过程划分成若干模块并制定各模块 合，为生产模块化创造前提。船舶产业 图３低温淡水冷却器模块 的技术和工艺标准，在模块化制造网 的模块化生产使船厂避免了大而全的生 减少在总装厂制造、集配生产模块的 而改变了整个船舶产业的生产格局。圈 络内选择合适企业进行外包，尽可能 产模式，可以充分的发挥总装优势，从 （３）电子设备及电力系统的模块化 ①船舶电子设备的模块化。随着 数量。选用外包商后，外包商按照各模 电子技术的飞速发展，更新迅速一且 块的具体技术特征，借助融自动化技 参考文献： 不同等级的船舶对自动化程度的要求 术、信息技术和管理技术为一体的先进 ［１］童时钟．模块化原理设计方法 不尽相同，要求市面的自动化设备有 制造技术，进行高效的生产。当各子模 及应用［Ｍ］．北京：中国标准出版社， 相当大的灵活性。例如，推进系统自 块独立生产完成后由船厂进行总装。动化装置、电力控制系统、机舱报警 及控制系统、货物及压载自动化系统。 这些产品可单独供应，可整套提供， 还可与其他产品组合使用。 模块化生产方式是应付市场多样 ２０００． ［２］青木昌彦，安腾晴彦．模块时 化、个性化需求挑战的有效手段。通 代：新产业结构的本质［Ｍ］．周国荣，译． 过模块化的生产方式，产品不再是由 上海：上海远东出版社，２００３． 新的零件及元器件直接构成，而是由 ［３］ 余俊．现代设计方法及应用 ②船舶电力系统的模块化。船舶 许多的通用模块和少量的专用模块组 ［Ｍ］．北京：中国标准出版社， 电力系统由５种模块组成：①电源模 成，把这些专用模块按照不同的顺序 块：如发电机、燃气轮机、柴油机或 排列组合，就可以迅速提高众多功能 汽轮机等；②配电模块：根据供电范 相似的同类产品ｌ５。 围和对象的不同可分为主配电板、应 ２ＯＯ２：８７５—９９５． ［４］李勇．预制模块化舱室单元技 术及其在国内造船业的应用前景［Ｊ］． 采用模块化造船技术可将室外装 造船技术，２００７，（４）：２０—２２． 急配电板、动力分配电板和蓄电池充 配工作转移到车间内部进行，从而减 ［５］王双键．船舶模块技术［Ｊ］．广 放电板等；③变电模块：一般由固态 少在船上的舾装时间，缩短船舶建造 船国际．２００１，（４）１３—１６． ３１船舶标准化工程师２０１ １／２