某轮单元模块设计优化后的问题与改进

刘立军，汪家政，邓志庆，夏 文

（金海重工股份有限公司，浙江 舟山 316291）

0 引言

目前航运市场不景气，船厂面临着生产成本居高不下、船舶订单在接单时价格很低的两难境地。如何降低船厂生产成本，提高企业的国际竞争力显得至关重要[1]。单元模块化造船技术已在国内船厂应用相当广泛，单元模块化造船技术是各船厂通过学习和借鉴日、韩等造船企业的先进理念并结合船厂的实际情况，不断的研究开发，在船舶设计与建造技术开发方面，不断摸索出的一套新方法、新路子[2]。但单元模块化设计需要在持续的改进和创新中，逐渐壮大，日趋成熟[3]。对于船舶建造中采用单元模块化生产的船厂，单元模块化设计优化的水平标志着船厂生产设计的水平，单元模块化设计优化可以提高总装造船的生产效率[4]，降低造船的成本。单元模块化设计优化的水平关系到船厂生产效率，什么样的单元模块设计最适合市场，最适合厂情显得尤为重要。这对船厂的生产效益起着至关重要的影响。

1 概述

某散货轮在生产设计的过程中，在机舱底层设计单元模块时，对传统的单元模块初次进行了优化（传统的设计是将机舱底层的管子及花钢板支架设计成4个单独的管子单元，在安装管子单元时，将管子单元一个一个的吊入机舱后，由工人对管子单元一个一个的安装，比较麻烦，油漆破坏也比较严重。），将机舱底层的所有的管子和花钢板支架设计成了一个单元模块，并将一些小型的与管路连接的设备做在单元中。可以使模块在安装时一次吊入机舱。

在发电机底层单元模块设计时，传统设计的做法是将发电机两侧的花钢板平台的管子做成几个独立的单元模块，经过设计优化后，按照区域划分[5]将几个独立的单元平台模块进行了组装，使发电机平台的单元模块的数量大大减少，具体如图1所示。

图1 单元模块优化前后的设计

通过单独对此散货轮机舱底层单元模块设计的优化和发电机平台单元模块设计的优化，以及通过后期船舶建造的跟踪，发现单元模块设计的优化进一步地改善了施工的作业环境、提高了生产作业效率，但同时也发现单元模块设计优化后出现了一系列的问题:

1）由于单元模块在车间进行了组装，使优化后的单元模块尺寸有所加大，单元模块加工的过程中，车间个别场地的起吊和运输设备在吊装和运输时出现单元模块强度不够运输和吊装困难的情况。

2）部分设备，如压载泵、消防总用泵、舱底总用泵，在单元模块吊入机舱安装之前就应安装完成。但由于机舱底层部分设备未及时到货，为了避免造成工期的拖延，优化后的单元模块不得不提前安装在机舱内，未安装的设备来货后，吊入机舱安装，安装时发现设备安装空间不足，直接安装非常困难。

3）安装的过程中，优化后的单元模块个别的地方连接点过多[2]，散装件的安装工作量很大，安装困难。

4）优化后的单元模块在安装上船后存在模块周围部分设备的操作及维修空间不足的现象。

为了解决以上问题，船厂不得不对优化后的单元模块进行部分单元模块吊装加强和单元模块的部分拆解及修改，才逐一解决问题。

2 单元模块化设计优化存在的问题

针对出现的单元模块优化后存在的一系列问题，进行如下分析:

1）在生产设计的过程中，设计人员对单元模块的划分方法没有深刻的理解，优化设计时没有很好的按照单元模块的划分原则来对单元模块进行优化。单元模块设计优化是在单元模块设计的基础上，对船舶生产设计从设计理念、设计内容上的一次深化。将对单元模块设计进行全新的组织安排和策划，促进单元模块设计的更加专业化、合理化。做好单元模块设计优化，单元模块的合理划分非常重要。单元模块的划分是按照船舶种类的不同、区域的不同、单元模块加工和安装方式的不同等相关因素进行科学合理地划分。

（1）优先选用标准单元、模块的原则。由于设计的积累，形成了许多标准的单元模块标准，在设计时应优先考虑以提高设计效率和设计质量。

（2）科学合理的组合单元、模块的原则。在综合设计的过程中，对各种机械设备、管路、舾装件在充分考虑操作维修空间的前提下，尽可能集中组成单元、模块的布置原则，以提高单元模块的预舾装比率。

（3）单元模块外的连接点要尽可能的少，这样可以最大限度的减少船上散装件安装的工作量。

（4）单元模块的吊装运输要尽可能的简化。单元模块优化当然是越大效益越明显，但模块单元组装后要经过吊装、运输、再吊装，才能安装到分段、总段和船内，所以单元模块的设计还要本着吊装的最简单、运输过程中不会超出超宽等单元模块设计与化分的原则。

2）相关生产设计人员在没有任何相关经验的前提下，在单元模块设计优化后没有反复检查模型及相关的图纸，没有及时发现问题并将生产设计中出现的问题在图纸上消除。相关生产设计人员负有不可推卸的责任。

3）在单元模块设计优化时，盲目的追求单元模块大型化，忽略单元模块在生产过程中的各个环节的生产场地起吊和运输设备对优化后的单元模块运输及起吊的可行性。

4）生产设计人员在从事相关生产设计的过程中没有充分消化设备资料提供的信息，造成单元模块设计优化后，设备操作及维修空间的不足。生产设计人员在单元模块设计优化时，一定要对优化后的单元模块周围的设备进行深刻了解，在单元模块设计优化时就给设备的操作和维修预留出足够的空间。

5）部分设备，如压载泵、消防总用泵、舱底总用泵等需要在单元模块吊入机舱安装之前就应安装完成的设备和一些单元模块中需用到的设备及材料，要在设备订货时根据单元的吊入机舱内的时间，对设备到货时间做出明确要求，以满足单元模块制作及安装的要求。

6）生产设计人员对单元模块的设计优化时，完全根据自己的经验来设计，缺乏一个明确的目标。生产设计人员只要有了标准目标，在进行单元模块的优化时才能做到有的放矢，在放样的过程中才会更加规范并严格按照标准来做。

3 结论

通过对单元模块设计的优化问题进行分析，得出结论如下:

1）从事生产设计的人员在设计之前应综合考虑单元模块的划分原则，使单元模块的设计优化更加合理。

2）要充分考虑单元模块设计的特点和范围，在单元模块设计优化之前对设备的技术要求及操作维修空间、制作、安装、吊运的最大可能性进行充分的考虑。

3）生产设计人员应对单元模块划分原则进行深入地学习和理解。

4）检查单元模块设计优化的模型及图纸在单元模块生产的各个环节中的可行性。

5）船厂初次采用这种单元模块优化时，设计人员缺乏相应的参照标准。

在生产设计的过程中，单元模块设计的优化是将以往在船内散装的舾装件最大限度地集中到一起，前移到厂房里提前进行组装，然后再分为若干份分体吊装，并要充分的考虑使整体组装分体吊装单元模块间连接工事最少。单元模块的设计一定要考虑安装的方便，以减少船上吊装以后合拢连接的工作量。船舶的各区域都可以组成不同的区域性单元、模块，只要在运输、吊装等允许的条件下，单元模块设计优化划分越大，效果和效益就越显著，单元模块设计优化技术应用的优越性就越明显。

4 改进意见

为避免类似单元模块优化问题出现，总结如下:

1）加强生产设计人员对单元模块划分原则的培训，使其加强对单元模块划分原则的理解。使设计人员将其应用到生产设计的过程中去。严格的按照区域划分原则进行区域划分。

2）加强生产设计人员对设备资料内容的消化吸收。在单元模块优化设计时对设备的订货要求要有所把握。

3）在设计大型化单元模块时，一定要充分考虑单元模块在生产各个阶段中场地运输及吊装时的可行性。

4）应进一步完善图纸校对的相关管理制度，加强对优化设计后的单元模块图纸及模型的检查，严格把关，最大程度的将图纸中出现的问题在设计阶段消除。不要将问题带到单元模块的生产施工中去，防止造成返工，造成人力和物力的大量浪费。

5）船厂应及时制定相应单元模块设计优化的相应标准，供相关生产设计人员在生产设计工作时参考。使生产设计人员在单元模块设计优化时做到心中有数。

[1]I.L.巴克斯顿. 工程经济学与船舶设计[M]. 北京:人民交通出版社, 1988.

[2]中国船舶工业总公司. 造船生产设计[M]. 北京:国防工业出版社, 2000.

[3]高介祜, 郁照荣. 现代造船工程[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1998.

[4]李忠林, 魏莉洁. 船舶建造工艺学[M]. 01版. 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2009.

[5]姜兴峰. 船舶管路[M]. 吉林:吉林大学出版社, 2005.