浅谈模块化造船

浅谈模块化造船

【摘要】中国造船工业从20世纪80年代初开始与日本的造船业合作，引入设计、制造、管理技术，经过多年的改变，慢慢的由区域导向型造船走向中间产品导向型现在造船模式。传统的造船模式采用区域功能型组织结构，即按共同的生产活动调集资源。工程师和生产人员按功能组织起来。而现代造船模式采用产品导向型组织，即以产品导向型工程分解和成组技术为基础。

【关键词】造船；模块化；区域导向型造船；中间产品导向型造船

中国造船工业从20世纪80年代初开始与日本的造船业合作，引入设计、制造、管理技术，经过多年的改变，慢慢的由区域导向型造船走向中间产品导向型现在造船模式。尽管这种模式尚处在初级阶段，但这对中国造船工业却是一次十分深刻的造船“革命”。

船舶工业的生产过程是一个复杂的有机的整体大系统，随着计算机技术、信息技术在工业中的广泛应用，造船行业正经历着又一次新的技术革命，其目标是通过现代集成制造技术带来造船业更高的经济效益，其主要特征是由区域导向型造船走向中间产品导向型造船。这其中核心技术是基于设计制造一体化的船舶模块化建造技术的发展。

一、模块化概念

所谓模块，就是具有一定功能和特定结合要素的零件、组件和部件。模块化设计就是将一组特定模块在一定范围内组成不同功能或功能相同而性能不同的产品。模块化设计可以满足产品多品种、多规格的要求，并可大大缩短设计周期，提高性价比，使产品便于维修，只是对于结合部位和形体设计有着特殊的要求。模块化设计就像搭积木一样，可根据不同的作用和任务进行组件装配。

模块化造船已经有30多年的历史了，技术上日趋成熟。目前已被多国海军采用，如美国、德国、丹麦、瑞典、俄罗斯等。应用也很广泛，航母、潜艇、巡洋舰、护卫舰等水上、水下舰艇等都开始采用。模块化造船的目的主要是降低整个全寿期费用和保持全舰系统的先进性。包括研发、设计、建造、维护、改装。突出的优点是加快建造周期，升级灵活，便于安装新系统。

二、区域导向型造船与中间产品导向型造船

传统的造船模式采用区域功能型组织结构，即按共同的生产活动调集资源。工程师和生产人员按功能组织起来。而现代造船模式采用产品导向型组织，即以产品导向型工程分解和成组技术为基础。中间产品是指生产的作业单元，是对最终产品进行任务分解的一个组成部分，也是逐级形成最终产品的组成部分。成组技术适宜多品种生产，即多种产品小批量生产.设计和生产以同一方法加以组织，均以同一产品为目标，在造船中即以中间产品为目标。一切设计、计划、船体建

造、舾装和涂装均按船舶的地理区域进行，船厂把整艘船舶作为最终产品，用工业工程的方法把它分解为零件和层层部件（部件、分段、总段、舾装单元等）以及特定的任务（如涂装、调试、试航）称之为“中间产品”。把所有“中间产品”委托给厂内外专业化高效的生产组织制造，这种先进的造船方法称之为“中间产品”导向型法。“中间产品”是一种概念导向，其目的是将传统的生产过程加以层次化分解，其实质是船舶设计数据信息的一种管理方式。

三、船舶舾装模块化

模块化造船的概念贯穿于船舶的初始设计、建造过程和试航、操作过程。模块化造船的关键是模块化设计。

基于模块化设计技术的模块化建造方法能够给造船业带来巨大收益，并为长远带来降低设计成本，缩短设计周期，使个性化产品和系列化产品之间的维护、更新、回收和设计再造变得更容易等好处。

直至近几年，模块化造船概念的应用仍主要集中在有序的建造所需要的生产和装配计划上，生产设计继续按照传统的功能系统方式进行，结果在一张图上表示了一大堆以专业划分的工作，并没有去考虑诸如区域装配等模块化建造概念的应用。问题的关键在于设计，模块化建造不仅要求从系统观点出发，更要求从建造观点出发进行提前设计。这已不是生产设计和成组技术能够解决的问题，模块化船舶设计概念的产生源于设计优化、结构简化、功能单元化、目标多样化。

船舶管系设计是轮机设计中工作量最大、最复杂、最繁琐的部分，同时也是船舶制造过程中生产设计及工艺设计、加工制造和现场安装工作量最大、最复杂、最繁琐的部分。长期以来，船舶管路设计采用的是在头脑中进行三维构思而用二维绘图表达的传统方式，通过平面、立面、侧面及剖面等几个基本视图表达管路布置和管子加工信息。随着计算机软硬件水平的不断提高和计算机应用技术的不断进步，设计数字化技术实现了产品设计手段与设计过程的数字化和智能化。数字化设计优点集中体现在：减少设计时间、减少生产准备时间、提高生产效率、故障的早期诊断、使改变设计变得容易、尽量减少信息错误及面向生产的数据的可获得性。目前国际上和国内使用的集成化船舶设计软件主要有：TRIBON等。近年来世界上许多造船发达国家应用计算机模拟造船，并取得了很大程度上的成功，同时也推动了船舶设计与制造向模块化方向发展。

四、模块化建造的发展趋势

1、采用先进的计算机技术

高性能的计算机工具为整个模块化设计、建造过程提供支持，设计阶段利用先进的设计软件，可以大大的减少设计更改，缩短建造周期，节约建造费用。

2、采用标准化和开放式体系结构

模块化设计是与标准化分不开的，因为模块化需要标准的接口、采用模块化，针对不同的用户性能需求和成本限制只是更换或增减不同的功能模块，在标准船体上，可非常方便通过标准界面安装。开放式体系结构将是一个实现模块化的重要部分，采用开放式体系结构可以方便的安装、更换商用流行产品。

模块化造船相对于传统的造船法存在着巨大的优势，但是从目前国内外模块化造船的实践看，要达到真正的模块造船仍有很多工作要做，其中最主要的工作是设计方法的变更。也就是说，模块造船法要想取得突破性的进展，就必须开展模块化船舶的设计研究，充分发挥上述集成设计软件的优势，以管舾装模块化为目标，以舾装生产设计为途径，对管舾装模块的划分、结构形式、通用性、系列性、组合性、标准化、设计方法及相应的组织管理等进行研究是极为必要的，只有这样才能尽早实现设计、生产、管理一体化，实现真正意义上的模块化造船。以计算机应用技术为依托，以模块化总装造船为目标，以成组技术理论和敏捷制造思想为指导，实施批量定制的未来造船模式将造船业走向新纪元的标志。