论船舶外舾装模块化设计应用

[摘 要]在经济全球化形势的影响下，各国之间的贸易产品往来越来越频繁，在一定程度上刺激了我国船舶行业的发展，然而受到2008年全球金融危机的影响，各国之间的贸易往来受到了很大的冲击，加之市场对船舶类型的需求标准和结构发生了一定的变化，我国船舶行业受到了前所未有的挑战。如何丰富我国船舶类型、提升船舶设计建造质量成为了我国船舶工业需要面临的重要问题，本文以当前我国船舶工业的具体发展现状，简要分析船舶外舾装模块化设计，并对其应用做具体探讨。

[关键词]船舶；外舾装；模块化；设计；应用

中图分类号：U671.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0277-02

引言

世界金融危机爆发以来，不仅对国际经济往来造成了巨大的影响，同时也在一定程度上引发了国际航运市场的动荡，我国船舶工业一方面需要面临外部环境的挑战，还需要加快对船舶生产模式的内部改革。模块化造船模式符合以中间产品为导向，按照区域组织进行统一生产，不仅可以实现船舶制造中每一模块的分类，而且有助于实现设计、生产以及管理的一体化，是现代船舶制造工业生产的发展趋势。

1 国内外造船业发展现状分析

早在上世纪七十年代，国外造船业就已经开始对模块化造船模式进行研究，现如今已经得到了广泛的应用。在这其中相比于船体结构模块化的发展而言，舾装模块的发展更为迅速，而舾装模块在机电设备、自动化系统装备以及为武器配备方面又有着较大的优势。与国外相比，我国船舶模块化生产模式的起步较晚，直到上世纪80年代，我国造船业才逐步开始采用壳、舾、涂一体化的生产模式，并在此基础上不断进行横向以及纵向发展。模块化生产模式改变了我国传统的以系统为导向的设计和生产思想理念，能够实现船体的均衡、连续组装，不仅大大提升了生产效率，而且实现了船舶制造业在技术上的重大突破。然而，我国模块化技术的起步较晚，其应用程度还比较低，主要局限在部分机电设备和模块单元中，在船舶外舾装中的应用程度还不太高。下面就简要分析下船舶外舾装模块化设计的理念和应用。

2 模块化设计基础理论

2.1 模块化设计基础

所谓模块，即组成系统的独立单元，具有结构独立、功能独立以及可互换兼容的特征，而模块化就是指对模块进行组合、拆解的过程，是以模块作为基础，根据生产原理、使用功能以及应用环境等因素实现模块的多重组合和安装，实现模块向系统的转化，使新形成的系统能够发挥出不同的功能和作用，在应用性能方面也能得到充分的提升。模块化的理论基础与设计步骤分别如图1与图2所示。

2.2 模块化设计的基础

在船舶生产的过程中，进行模块化设计需要根据客户的生产需求，结合自身企业的发展规模和形势，总结出模块化设计的基础：

（1） 以产品系统为基础

传统的设计方法是根据用户的具体实际需求，从改变产品的结构和功能上出发进行设计，而模块化设计理念强调对同一类型产品之间所有系统以及具有相似功能系统之间的联系，通过不断比较实现新系统功能。

（2） 以标准化设计为基础

模块化设计强调设计对象为具有一定普遍性的子系统，不仅仅局限于使用在一种产品或模块中，而是能够在需要实现类似功能的系统或单元中推广开来，这就需要在设计过程中运用标准化的设计理念进行限定。

（3） 以组合化设计为基础

传统设计理念强调对最终产品功能的实现，其构成模式是整体式的，对于其中的细节和子系统的掌握没有足够的重视性。对于模块化设计而言，其构成方式则是组合式的，可以根据不同的功能对其中的组建单元或子系统进行灵活的组合，其作为组合的单元经常作为商品的形式存在，不仅强调系统最终的功能，而且对整个组装过程中的协调性、组合性都有所要求。

（4） 以新理论为基础

一切设计以及应用的基础都离不开基本理论，同样对于模块化设计而言，要想设计出技术过硬、水平较高的产品必须具备扎实的专业知识功底和工作经验，必须对模块组装过程中的每个单元“了如指掌”，对产品各个模块的功能和设计理念熟记于心，对于不断提升的用户需求，运用现代化标准化、模块化的理论进行模块的创新和提升，设计出一个具有“高生命力”的模块化系统，供制造船舶使用。

3 船舶外舾装模块化设计的实现

3.1 设计原理

目前国内外在造船模块方面应用比较广泛的方法为壳舾涂一体化模块，大多是从船体模块与舾装模块两个方面开展。考虑到舾装模块和船体之间的关联，笔者把舾装模块划分为自持式与依附式两类。前者又称实物造船模型，具备特有的支架形式，可实现预制，当完工以后再逐渐安装到船体上。首先将预舾装单元升级成模块，使其可以用于其他类似船型。常见的自持式模块包括凸轮轴滑油模块、CO2灭火装置模块等。后者也称为设计模块，布置范围通常很大。两种类型模块特点不同，决定了自持式模块大多采用设备模块化，而依附式模块必须从功能与布置两个角度开展研究。

3.2 船舶外舾装模块化设计特点

根据专业类别不同，可以把造船划分为电气舾装、机舱舾装与船装三个环节。外舾装作业包括起货设备、系泊设备等的安装。由于使用外舾装功能模块可以极大地提升相应配套设备的功能模块化程度，因此必须外舾装功能模块化设计的实现必须具备以下几个重要特点：

首先，船长与其他设备配套厂家必须共同协作，逐渐形成动态联盟，加强不同企业间的互动。船厂方面应当将获得的分解结果供给配套企业参考，帮助配套企业更好地参与到模块化工作中。配套企业在设备模块化过程中取得的成果也应当及时反馈给船厂，使整体舾装模块化水平得到改善。由于造船所采用的原材料均有统一的国家标准，原材料供应商之间的竞争十分激烈，这也使得厂家可以更加方便地选择成本低、质量上乘的材料。

其次，外舾装功能模块化的不确定性较强，这主要是客户需求的差异性决定的。在实现外舾装设备功能模块化时，必须对市场动向高度敏锐，确保模块平台与模块库的及时更新。

最后，由于外舾装布置范围大，在设计时极易出现疏漏。但是管路情况相对简单明了，很少出现弯管现象。由于外舾装有良好对称性，可以提高制作与安装的效率。外舾装模块化设计的发展特点如图3所示。

3.3 外舾装功能模块化分解方案

针对中间产品可以采用分层次的解决方案，首先把外舾装功能模块进行分解，得到舱口盖、系泊、舵等中间产品模块，再继续分解，得到设备、基座和管理等模块。基于客户需求的分解方案可以更加准确地划分模块化范围，采用模糊聚类法开展不同模块的相关性研究，最后把不同中间产品整合为一体，最大程度去贴合客户需求。进行中间产品模块分解时，可考虑从设计或者制造等不同思路展开。

3.4 搭建产品平台

可以从产品矩阵的角度进行平台搭建，借助矩阵学理论，用系列化手段将设计范围内的产品完全覆盖，矩阵中任何一个元素均表示一种产品，根据横、纵产品的不同对用户需求进行扩展。横系列模块化不用修改基型产品参数，应用与实现相对容易。而进行纵系列模块化设计时，由于副参数受主参数影响将发生变化，因此设计时首先应对动力系数进行区段的划分。

4 小结

舾装模块化未来的发展前景依然广阔，逐渐成为我国缩短与欧美发达国家造船技术的重要工具。本文首先介绍了模块化原理，并讨论两种不同类型的舾装模块，从理论方面对外舾装模块化设计的应用展开论述，有一定的理论意义与实践价值。

参考文献

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