模塊化技術在船舶建造中的發(fā)展趨勢及應用

封岳

（青島北海船舶重工有限責任公司 生產(chǎn)運行部，山東 青島 266520）

經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)代造船業(yè)逐漸將模塊化造船技術作為目前造船技術發(fā)展的新方向，特別是國外的很多國家都已經(jīng)應用了該項技術。通過事實證明，模塊化技術的使用能夠進一步降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，加快造船業(yè)的發(fā)展，因此，模塊化技術將成為未來造船業(yè)發(fā)展的新方向。在將來，模塊化技術也將會得到更為廣泛的應用。

1 模塊化造船的含義和發(fā)展趨勢

1.1 模塊化造船的含義

模塊化設計是將指定的模塊在一定的條件下組裝成符合要求的產(chǎn)品，這種設計方法主要是根據(jù)不同的任務和要求而進行組裝和配制，它能夠同時滿足不同產(chǎn)品型號和品種的要求，模塊化設計具有減少設計周期、提高設計水平、保持船舶系統(tǒng)的先進性、便于產(chǎn)品維修等多種優(yōu)點。目前，模塊化的設計理念已經(jīng)被廣泛應用在造船業(yè)、汽車業(yè)等多種領域。

模塊化造船是指在船舶建造中，將船舶建造任務進行詳細的層層分解。首先采用一些獨立的單元件或標準件，把設備組裝成標準化模塊，然后通過對各個單元的組裝而建造成有特殊功能的集成模塊，并將這些具有不同功能的模塊上船安裝，最后再將這些組建好的模塊組合起來，經(jīng)過一系列的檢查和驗收后，再由各個模塊組合成為一個整體，從而完成船舶建造的所有工作。

目前，由于模塊化技術從產(chǎn)品的設計、研發(fā)、加工、建造、維修、改裝等整個建造階段，都具有能夠提高建造周期、升級靈活、便于安裝等功能，而被廣泛應用于潛艇、護衛(wèi)艦等船舶的建造上。

1.2 模塊化造船技術的發(fā)展趨勢

隨著全球經(jīng)濟的進步和科技的高速發(fā)展，造船業(yè)也在持續(xù)推進，很多先進的新興技術都被廣泛應用到船舶建造領域。特別是伴隨著信息技術、網(wǎng)絡技術以及現(xiàn)代生產(chǎn)方式的發(fā)展和進步，現(xiàn)代造船業(yè)越來越向知識密集型、設備及信息密集型方向轉變。當前造船業(yè)最先進的技術主要有船體分道建造、模塊化建造、智能控制系統(tǒng)等前沿技術，因此，模塊化造船的發(fā)展與現(xiàn)代造船技術的發(fā)展有著緊密的關系。模塊化造船技術在未來的發(fā)展中主要具有以下兩個方向的趨勢：一是高性能的計算機技術將得到更深入的應用；二是向先進的制造模式方向發(fā)展。

（1）高性能計算機技術得到更深入的應用。模塊化技術的開展離不開計算機平臺的支撐，船舶建造過程中任何部分的模塊化設計都離不開加工設計，這就需要先進的計算機軟件作為輔助，采用計算機平臺完成船舶建造的高效建模、模型出圖、圖紙修改、下料加工等各個部分。因此，隨著計算機技術以及人工智能技術的進一步發(fā)展，高效的計算機平臺為模塊化的加工設計提供了強有力的技術支持，同時，這也是模塊化造船技術發(fā)展的必然趨勢。所以，計算機技術在模塊化造船技術中的應用將加快造船業(yè)的升級和換代，擴大造船技術的應用范圍。

（2）向先進的制造模式方向發(fā)展。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)代造船技術也得到迅速提高，人們利用互聯(lián)網(wǎng)技術，可以輕而易舉的實現(xiàn)跨地區(qū)、跨國家、跨時間來進行船舶各個環(huán)節(jié)的制造，通過將整個船舶建造的任務分解為不同的模塊，再配上先進的制造管理模式，這使模塊化制造在造船業(yè)中得以實現(xiàn)和應用。

1.3 模塊化造船的主要模式

模塊化造船主要有以下4種模式。一是功能模塊化。它是指在建造前將船舶按照功能先分類，建造時再搭建、組裝功能不同的模塊，從而打造具有特種功能、裝備簡便、作戰(zhàn)能力強的船舶。二是技術模塊化。技術模塊化主要是為了方便后期引進新的技術或者對船舶進行相關部位設備的維護，從而在建造時裝配合理的技術體系。三是任務模塊化。是指在設計基礎上配合不同的任務而進行的，主要表現(xiàn)在不同模塊后期建造填充或事后改進的模塊。由于在實際的船舶建造中，并不是將以上模塊化技術拆開使用，而是同時采用幾種技術，所以，模塊化技術得到造船業(yè)乃至其他行業(yè)的廣泛應用。

2 我國模塊化造船技術的應用現(xiàn)狀分析

模塊化技術在船舶建造中的使用開始于二戰(zhàn)期間，當時，美國大量建造軍用艦船，這促進了船舶建造的焊接技術和其他建造技術的發(fā)展。而模塊化技術是在1971年由前蘇聯(lián)正式提出的一種建造方法，此后美國也逐漸開始對模塊化方法進行了大量的研究和組織生產(chǎn)，隨著研究和實踐的進一步深入，美國的模塊化造船理念和思想逐步得到成熟。然而，一直到80年代中期，我國才慢慢開始引入模塊化造船技術。但是，由于我國受傳統(tǒng)船舶建造思想的影響較深，從而存在對一些先進技術和先進軟件的使用率低、設計吸收利用率低、思想固化等問題，這直接導致模塊化造船在我國沒有實現(xiàn)其應有的價值。主要表現(xiàn)在以下幾點：一是在船舶建造中，沒有做好事前分解工作，沒有將整個建造過程分成科學合理的模塊，從而沒有處理好總裝造船和各個模塊化設計之間的關系。二是模塊化實施方法不夠先進。由于我國造船業(yè)對模塊化的研究起步較晚，所以無論是理論，還是實踐研究都相對較弱。三是沒有將先進的生產(chǎn)方式與模塊化技術同步進行研究，從而阻礙了模塊化技術的發(fā)展。四是缺乏對模塊化技術理念的認識。目前，雖然我國造船業(yè)已經(jīng)應用該項技術，但是對模塊化技術的研究還不夠深入，只是停留在表層，有待于進一步提高。

3 模塊化造船技術在船舶建造中的應用

通過對我國模塊化造船技術應用現(xiàn)狀的分析，可以看出，我國造船的模塊化技術與西方發(fā)達國家相比還停留在初步階段，目前僅在個別的建造階段得以有效應用，且應用的數(shù)量和范圍十分有限，因此，隨著科技的進一步發(fā)展，我國可以進一步擴大模塊化技術在造船過程中的應用，從而提高我國的造船水平。所以，要想在造船的全部階段都實現(xiàn)模塊化，就要做好以下幾個方面的工作，例如，造船企業(yè)要牢固樹立模塊化的理念，與先進造船技術相融合，注重船舶設計與加工一體化等方面的研究。

3.1 牢固樹立模塊化理念

由于模塊化技術具有其他技術沒有的獨特優(yōu)勢，例如，使用該技術的建造成本更低、效率更高、操作簡單等優(yōu)點，因此，模塊化技術才能得到較快的發(fā)展。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，模塊化技術越來越成為一種發(fā)展趨勢，在這種背景下，我國造船業(yè)只有積極改變傳統(tǒng)的設計理念，擯棄固化的一些思想，積極學習先進的模塊化理念和思想，并將模塊化造船的理念應用于船舶建造的加工設計、模塊開發(fā)、模型構建、后期維護以及生產(chǎn)管理的全過程，只有這樣，才能在船舶建造的每個階段更好的實施模塊化建造，才能更有效地實現(xiàn)模塊化造船的目的。

3.2 與先進造船技術相互融合

現(xiàn)代造船業(yè)的發(fā)展趨勢之一就是融合了更加先進的計算機技術等各種技術，因此，在建造時就要積極學習和使用先進的技術，轉變設計理念，將每個單元和模塊的設計充分融入到模塊化理念。同時，還要積極開展單元、模塊化造船程序與生產(chǎn)組織形式的研究，從而使模塊化技術與先進的生產(chǎn)方法相互結合，最終運用模塊化的技術實現(xiàn)集設計與生產(chǎn)為一體的造船目的。

3.3 注重船舶設計與加工一體化

目前，由于船舶的設計和建造不在一起完成，而是分別由設計院完成設計工作，船廠負責生產(chǎn)建造，這種獨立分工的建造模式很不利于模塊化工作的開展。由于模塊化設計方法要求從船舶建造的設計定稿、加工、建模等整個過程都要密切配合，不同環(huán)節(jié)要做好相互銜接才能更好的完成工作。所以，為了更好的將模塊化技術方法應用到造船業(yè)，應該提高船舶設計與加工的一體化，才能提高我國造船業(yè)的工作效率。

4 結語

綜上所述，模塊化技術在造船業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應用和發(fā)展，無論是在軍艦制造、民船研究等方面都有了很大的突破，模塊化的技術理念對國內外造船業(yè)都具有深遠的影響和意義，在未來的造船業(yè)中，模塊化也有較好的發(fā)展前景。通過近幾年的發(fā)展，我國在模塊化技術上的應用也有了很大的提高，但與國外先進國家相比還有很大的差距和不足，因此，在模塊化技術已經(jīng)成為一種大的發(fā)展趨勢環(huán)境下，我國也要認清現(xiàn)代造船業(yè)的發(fā)展趨勢，不斷引進和學習先進的計算機、人工智能等技術，同時，深入研究科學的生產(chǎn)管理方式，這對豐富和發(fā)展我國造船業(yè)技術，提高造船水平都具有重要的意義。