某輪單元模塊設計優化后的問題與改進

劉立軍，汪家政，鄧志慶，夏 文

（金海重工股份有限公司，浙江 舟山 316291）

0 引言

目前航運市場不景氣，船廠面臨著生產成本居高不下、船舶訂單在接單時價格很低的兩難境地。如何降低船廠生產成本，提高企業的國際競爭力顯得至關重要[1]。單元模塊化造船技術已在國內船廠應用相當廣泛，單元模塊化造船技術是各船廠通過學習和借鑒日、韓等造船企業的先進理念并結合船廠的實際情況，不斷的研究開發，在船舶設計與建造技術開發方面，不斷摸索出的一套新方法、新路子[2]。但單元模塊化設計需要在持續的改進和創新中，逐漸壯大，日趨成熟[3]。對于船舶建造中采用單元模塊化生產的船廠，單元模塊化設計優化的水平標志著船廠生產設計的水平，單元模塊化設計優化可以提高總裝造船的生產效率[4]，降低造船的成本。單元模塊化設計優化的水平關系到船廠生產效率，什么樣的單元模塊設計最適合市場，最適合廠情顯得尤為重要。這對船廠的生產效益起著至關重要的影響。

1 概述

某散貨輪在生產設計的過程中，在機艙底層設計單元模塊時，對傳統的單元模塊初次進行了優化（傳統的設計是將機艙底層的管子及花鋼板支架設計成4個單獨的管子單元，在安裝管子單元時，將管子單元一個一個的吊入機艙后，由工人對管子單元一個一個的安裝，比較麻煩，油漆破壞也比較嚴重。），將機艙底層的所有的管子和花鋼板支架設計成了一個單元模塊，并將一些小型的與管路連接的設備做在單元中。可以使模塊在安裝時一次吊入機艙。

在發電機底層單元模塊設計時，傳統設計的做法是將發電機兩側的花鋼板平臺的管子做成幾個獨立的單元模塊，經過設計優化后，按照區域劃分[5]將幾個獨立的單元平臺模塊進行了組裝，使發電機平臺的單元模塊的數量大大減少，具體如圖1所示。

圖1 單元模塊優化前后的設計

通過單獨對此散貨輪機艙底層單元模塊設計的優化和發電機平臺單元模塊設計的優化，以及通過后期船舶建造的跟蹤，發現單元模塊設計的優化進一步地改善了施工的作業環境、提高了生產作業效率，但同時也發現單元模塊設計優化后出現了一系列的問題:

1）由于單元模塊在車間進行了組裝，使優化后的單元模塊尺寸有所加大，單元模塊加工的過程中，車間個別場地的起吊和運輸設備在吊裝和運輸時出現單元模塊強度不夠運輸和吊裝困難的情況。

2）部分設備，如壓載泵、消防總用泵、艙底總用泵，在單元模塊吊入機艙安裝之前就應安裝完成。但由于機艙底層部分設備未及時到貨，為了避免造成工期的拖延，優化后的單元模塊不得不提前安裝在機艙內，未安裝的設備來貨后，吊入機艙安裝，安裝時發現設備安裝空間不足，直接安裝非常困難。

3）安裝的過程中，優化后的單元模塊個別的地方連接點過多[2]，散裝件的安裝工作量很大，安裝困難。

4）優化后的單元模塊在安裝上船后存在模塊周圍部分設備的操作及維修空間不足的現象。

為了解決以上問題，船廠不得不對優化后的單元模塊進行部分單元模塊吊裝加強和單元模塊的部分拆解及修改，才逐一解決問題。

2 單元模塊化設計優化存在的問題

針對出現的單元模塊優化后存在的一系列問題，進行如下分析:

1）在生產設計的過程中，設計人員對單元模塊的劃分方法沒有深刻的理解，優化設計時沒有很好的按照單元模塊的劃分原則來對單元模塊進行優化。單元模塊設計優化是在單元模塊設計的基礎上，對船舶生產設計從設計理念、設計內容上的一次深化。將對單元模塊設計進行全新的組織安排和策劃，促進單元模塊設計的更加專業化、合理化。做好單元模塊設計優化，單元模塊的合理劃分非常重要。單元模塊的劃分是按照船舶種類的不同、區域的不同、單元模塊加工和安裝方式的不同等相關因素進行科學合理地劃分。

（1）優先選用標準單元、模塊的原則。由于設計的積累，形成了許多標準的單元模塊標準，在設計時應優先考慮以提高設計效率和設計質量。

（2）科學合理的組合單元、模塊的原則。在綜合設計的過程中，對各種機械設備、管路、舾裝件在充分考慮操作維修空間的前提下，盡可能集中組成單元、模塊的布置原則，以提高單元模塊的預舾裝比率。

（3）單元模塊外的連接點要盡可能的少，這樣可以最大限度的減少船上散裝件安裝的工作量。

（4）單元模塊的吊裝運輸要盡可能的簡化。單元模塊優化當然是越大效益越明顯，但模塊單元組裝后要經過吊裝、運輸、再吊裝，才能安裝到分段、總段和船內，所以單元模塊的設計還要本著吊裝的最簡單、運輸過程中不會超出超寬等單元模塊設計與化分的原則。

2）相關生產設計人員在沒有任何相關經驗的前提下，在單元模塊設計優化后沒有反復檢查模型及相關的圖紙，沒有及時發現問題并將生產設計中出現的問題在圖紙上消除。相關生產設計人員負有不可推卸的責任。

3）在單元模塊設計優化時，盲目的追求單元模塊大型化，忽略單元模塊在生產過程中的各個環節的生產場地起吊和運輸設備對優化后的單元模塊運輸及起吊的可行性。

4）生產設計人員在從事相關生產設計的過程中沒有充分消化設備資料提供的信息，造成單元模塊設計優化后，設備操作及維修空間的不足。生產設計人員在單元模塊設計優化時，一定要對優化后的單元模塊周圍的設備進行深刻了解，在單元模塊設計優化時就給設備的操作和維修預留出足夠的空間。

5）部分設備，如壓載泵、消防總用泵、艙底總用泵等需要在單元模塊吊入機艙安裝之前就應安裝完成的設備和一些單元模塊中需用到的設備及材料，要在設備訂貨時根據單元的吊入機艙內的時間，對設備到貨時間做出明確要求，以滿足單元模塊制作及安裝的要求。

6）生產設計人員對單元模塊的設計優化時，完全根據自己的經驗來設計，缺乏一個明確的目標。生產設計人員只要有了標準目標，在進行單元模塊的優化時才能做到有的放矢，在放樣的過程中才會更加規范并嚴格按照標準來做。

3 結論

通過對單元模塊設計的優化問題進行分析，得出結論如下:

1）從事生產設計的人員在設計之前應綜合考慮單元模塊的劃分原則，使單元模塊的設計優化更加合理。

2）要充分考慮單元模塊設計的特點和范圍，在單元模塊設計優化之前對設備的技術要求及操作維修空間、制作、安裝、吊運的最大可能性進行充分的考慮。

3）生產設計人員應對單元模塊劃分原則進行深入地學習和理解。

4）檢查單元模塊設計優化的模型及圖紙在單元模塊生產的各個環節中的可行性。

5）船廠初次采用這種單元模塊優化時，設計人員缺乏相應的參照標準。

在生產設計的過程中，單元模塊設計的優化是將以往在船內散裝的舾裝件最大限度地集中到一起，前移到廠房里提前進行組裝，然后再分為若干份分體吊裝，并要充分的考慮使整體組裝分體吊裝單元模塊間連接工事最少。單元模塊的設計一定要考慮安裝的方便，以減少船上吊裝以后合攏連接的工作量。船舶的各區域都可以組成不同的區域性單元、模塊，只要在運輸、吊裝等允許的條件下，單元模塊設計優化劃分越大，效果和效益就越顯著，單元模塊設計優化技術應用的優越性就越明顯。

4 改進意見

為避免類似單元模塊優化問題出現，總結如下:

1）加強生產設計人員對單元模塊劃分原則的培訓，使其加強對單元模塊劃分原則的理解。使設計人員將其應用到生產設計的過程中去。嚴格的按照區域劃分原則進行區域劃分。

2）加強生產設計人員對設備資料內容的消化吸收。在單元模塊優化設計時對設備的訂貨要求要有所把握。

3）在設計大型化單元模塊時，一定要充分考慮單元模塊在生產各個階段中場地運輸及吊裝時的可行性。

4）應進一步完善圖紙校對的相關管理制度，加強對優化設計后的單元模塊圖紙及模型的檢查，嚴格把關，最大程度的將圖紙中出現的問題在設計階段消除。不要將問題帶到單元模塊的生產施工中去，防止造成返工，造成人力和物力的大量浪費。

5）船廠應及時制定相應單元模塊設計優化的相應標準，供相關生產設計人員在生產設計工作時參考。使生產設計人員在單元模塊設計優化時做到心中有數。

[1]I.L.巴克斯頓. 工程經濟學與船舶設計[M]. 北京:人民交通出版社, 1988.

[2]中國船舶工業總公司. 造船生產設計[M]. 北京:國防工業出版社, 2000.

[3]高介祜, 郁照榮. 現代造船工程[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社, 1998.

[4]李忠林, 魏莉潔. 船舶建造工藝學[M]. 01版. 哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社, 2009.

[5]姜興峰. 船舶管路[M]. 吉林:吉林大學出版社, 2005.