船舶機艙區域單元模塊化設計的研究

夏劉君 吳紅軍

摘 要：機艙區域實行單元模塊化預裝是造船企業提高生產效率，縮短造船周期，推進現代化造船模式的重要手段之一，文章對機艙單元模塊化的設計進行了詳細的介紹和探討。

關鍵詞：現代化造船模式；單元模塊化設計；中間產品成品化

由于現代化造船模式的構建與發展，船舶制造企業的生產管理機制也實現了革新，現在正慢慢構建起船臺總裝的模式，此模式貫徹統籌優化理論這一指導方式，實現了設計、生產與管理的一體化，生產是以中間產品成品化來實現的。規范化、標準化是單元模塊化設計的發展方向，船舶各個部位都會普遍運用單元模塊預舾裝，逐漸地完善殼、舾、涂一體化造船。

船舶舾裝生產設計過程中，難度最大的區域是船舶機艙，船舶機艙內往往需要安裝很多幾點設備與接近萬米的管道。這些管道與設備安裝布置的合理性會對舾裝件預裝的完整性造成很大的影響。預裝效率則會對船臺的構建、碼頭舾裝、交船的時間等造成直接的影響，此外還對船舶質量水平，以及船舶的殼、舾、涂一體化的完整性起著關鍵作用。最重要的在于對生產設計的進一步深化與健全。所以，一定要非常細致地完善對船舶機艙的舾裝生產設計，使其更完整，將一些有用的中間產品工程管理信息提供給舾裝生產設計，例如模塊圖、各個類型的托盤表、單元圖等。由此，真正實現了與當代造船工程理念的協同，將依據節拍的流水生產作業機制成功構建了起來。現如今，眾多的造船企業都在持續增加其造船的數量，傳播的種類越來越多樣，因此要求設計要足夠創新，實現突破，以眾多船舶特性與技藝要求的差異為依據，將眾多類型的單元模塊產品成功設計出來，著眼于中間產品單元，一步步達到現代化造船模式的目標。

1 機艙區域底部設備、管系、花鋼板為一體的單元化設計

船舶的內底到花鋼板的這部分地區就是機艙底部，因為機艙的很多裝置，例如閥門、泵、油水艙與大口徑管子都在此區域內集中分布，安裝件有著較高的密度，活動范圍非常小，在施工的過程中，很多工種交叉作業，使得施工與質量控制面臨較大的挑戰，存在一定的安全威脅。此外，機艙是功能性與區域性單元預舾裝的最佳位置。最近幾年，對此區域的生產設計進行了革新，傳統底部位置的設計為船內散裝設計，后來發展為分段盆舾裝綜合生產設計，2013年又發展為區域性單元預裝設計。運用單元單元預舾裝，在內場之中實施舾裝作業，使得施工環境得以改善，安裝工人的勞動強度得到縮減，碼頭和車間的往返次數得以減少，工作效率得到增強，有效地對舾裝質量進行控制，作業的安全得到保障。分別在73400噸成品油輪、73000噸原油輪、53780噸散貨輪三架傳播中開展作用，最終的效果都非常好。在73400噸成品油輪船上第一次在船舶底部運用大面積的區域性單元設計，在此期間搜集并參考了全球范圍內一部分單元設計材料。以該船機艙底部油水艙布置的狀況與眾多輔機操作的需求為依據，集中了為油與為水服務的輔機，因此能夠將各裝置、設備基座與管子構建成一體的單元，剩余部分劃分為好幾塊，制造為管子和地板架構建成一體的單元。花鋼板的支腿可以用可以用單元框架的支腿充當，此外還能夠將管子在支腿中固定住，充當管子支架，不僅僅能夠有效節約角鋼材料，空間密度也降低了，施工作業更加便捷。在成功構建起相應的單元之后，例如底部海水冷卻泵單元、燃油駁運單元、消防單元等，以每個單元的具體特性及其所處區域為依據，將一些規模比較大的單元繪制成單元連接總圖，于車間內部實施預連接，第一時間消除眾多單元生產過程中形成的誤差（之所以選擇在車間，是因為此區域修改便捷），隨后將其拆開，運用到船舶上，再次裝載。因此在船舶上安裝單元質量更有保障。開展設計活動的時候，要對各專業的協調配合有足夠的重視，盡量把舾裝件與電氣裝置在單元中組織安裝，使得單元完整性得以增強。73400噸成品油輪船在運用單元設計之后，工作效率提升了兩至三倍，舾裝周期減少了一個半月至兩個半月，大大提升了組裝的質量水平。

2 機艙各平臺管系、通風、正轉、翻轉、生產設計及單元設計

眾多機艙平臺對預舾裝生產設計的翻轉，往往以分段為單位，至今已運轉好幾年，在不懈的努力與完善下，獲得了理想的效果，翻轉預舾裝設計實現了百分之百，也確保的圖紙內包含的信息資料和生產管理、施工要求高度協同。公司正慢慢嘗試對各機艙平臺正轉預舾裝進行運用，運用的最終效果也非常理想。正轉預舾裝設計按照設備運用和相關操作要求，費盡心思把平臺上的設備制作為單元，例如油、水箱柜單元、凈油機單元、制淡裝置單元、發電機管子單元、供油設備單元等。設計過程要切保單元不會超越分斷線，單元才能夠在分段的正轉和總組正轉兩個階段的預裝操作順利實施，讓預舾裝時間提前。今年公司已經將分段、總組、正轉時進行預舾裝作為主要建造方針的主要內容。已經開始把獨立的分段正轉和總組正轉作為以模塊為單位進行設計出圖，給生產各部門按階段性生產準備和管理提供更清晰的圖紙文件及管理信息。大量單元模塊設計可以使得船臺合攏的速率提升，船臺周期得以縮短。

3 煙囪單元的設計

設計的過程中，可以將煙囪視為獨立存在的個體，是一個完整的中間產品。煙囪內部與外部需要裝配大量的機電裝置與舾裝件，眾多專業之間要加強合作，那煙囪視作某一單元模塊，以預裝的相關要求為依據開展設計工作，將具體、精準的零件圖、零部件預制造信息、安裝圖、托盤表等資料提供給施工人員。施工人員以設計為依據，在車間內部完成煙囪內全部的項目，最后全體吊裝合攏。在進行設計的時候，可以將煙囪內部的一部分裝置制造成小單元，讓高空作業得以在平地進行。

4 模塊化設計

依據單元設計與預裝具體實踐中所累積的成熟經驗，著眼于單元設計這一角度，發展設計方法要將焦點集中在模塊化之中，相應的企業也要將其發展目標定位在模塊化造船之上。例如對于船舶的舾裝周期，模塊目標是三臺發電機，此模塊涵蓋了各種裝置、管道、鐵舾等內容，在充分考慮具體狀況的基礎上，對若干塊單元進行設計與組織構建，隨后在車間內部制造設計好的單元，與發電機組合在一起，發電機模塊就此成功構建起來。由此使得船臺舾裝周期得以縮減。發電機模塊設計成功，為公司以中間產品為導向以模塊化為主要的合攏建造打下良好的基礎，同時把中間產品模塊化向前推進一步。

5 擴大單元總量，切實提高預舾裝率

在針對各類型船舶之中眾多單元的設計之后，每一條船機艙區域內有二十至三十個的大型功能性單元、區域性單元，例如錨絞機液壓油泵單元、主甲板管系單元、鍋爐給水泵單元、船體油艙加熱盤管單元等。擁有大概三四十個較小的管件單元，例如鍋爐燃油加熱器燃油閥組、蒸汽閥組、凝水閥組，蒸汽減壓閥組等。由于船舶企業造船數量在持續上漲，需要對單元與模塊化的設計進一步的深化，使得單元總量得以增加，將一些原材料直接運送至船上，例如管系、設備等使得現場施工得以降低有效提升預舾裝率。

6 結束語

由于我國船舶工業的迅猛發展，船舶的質量數量在持續上升。對于造船企業來說，最關鍵的在于增強自身的生產效率，減少船舶制造的周期，減少生產費用，當前最有效的方式莫過于踐行單元模塊化設計與制造，堅持中間產品成品化的生產模式。

作者簡介：夏劉君，工作單位：江蘇新世紀造船有限公司，現任職務：船舶設計研究所輪機室副主任，職稱：工程師。

吳紅軍，工作單位：江蘇新世紀造船有限公司，現任職務：船舶設計研究所輪機室管系主管，職稱：助理工程師。