浅谈海洋工程中的模块化建造及质量管理控制

刘中民　赵国华 王杨　杭建伟　李强　曾令青

摘要：目前模块化建造在海洋工程设计和实践中得到应用，并且取得了较好的效果，模块化建造模式也在日益受到关注和认可。文章结合中海油海工项目实际情况，重点介绍了模块化建造在海洋工程中的应用，并结合近几年从事模块化建造积累的经验，从质量检验的角度对如何提高模块化建造中的质量控制水平提出了一些观点和意见。

关键词：海洋工程；模块化建造；质量管理控制；中海油海工项目；项目管理 文献标识码：A

中图分类号：V698 文章编号：1009-2374（2016）05-0176-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.088

1 简介

模块化建造是相对传统建造方法而言，已广泛应用在舰船武器系统、航天器和电子设备及大型装备等领域，是对传统设计方式和生产模式的创新和发展。随着中海油承建了越来越多的海外项目，模块化建造模式更为建造者们熟悉和使用，新的施工方法也为国内海洋工程建造者们提供了新的思路和方法。目前中海油国内海洋工程项目从设计和现场建造也开始了模块化的尝试和实践，并且取得了较好的效果。总结中海油海洋工程领域的模块化建造主要体现在如下方面：（1）详细设计模块化；（2）加工设计模块化；（3）设备制造模块化；（4）施工建造模块化。模块化设计和建造不同于传统建造，它需要设计、施工和管理各方都具备模块化的管理思维、高效的设计建造水平和足够的建造资源。设计和现场建造在制定方案时要充分结合现场管理人员水平、施工队伍能力和现场资源配置。考虑施工、设计及管理成本和项目建造进度，对于重复性或相似性高的设施，目前都采用模块化的方式设计和建造。

考虑到模块化建造正在日益受到关注和认可以及结合近几年笔者从事模块化建造积累的经验和认识，本文将从现场实际的角度，重点介绍模块化建造在海洋工程中的应用，并从质量检验的角度对如何提高模块化建造中的质量控制水平提出了一些观点和意见，以期通过介绍和总结，达到相互学习和交流的目的。

2 模块化建造定义

相对于传统的现场建造，模块化建造就是充分利用现有场地资源和重复利用以往资源，将相同的、重复的工作模式化和固定化，将简单的、零散的工作集成化，以提高产品的效益、质量，提高工作效率。具体实施手段就是通过详细设计、加工设计、现场施工、产品制造等各个环节或每一个独立环节，将不同的专业融合在一起，产品化地实现各个阶段的一体化建造。最终利用大型运输设备和吊装设备，通过搭积木的总装过程将不同的单元进行高效有序的总装。

相对于传统的详细设计，模块化建造就是将系统功能和使用环境相同或相似的设施进行模型化及系列化设计；对于新项目在确定设计基础数据后，只需在设计库中选择相同或相近的类型进行适当的修改即可；甚至对相似度很高的项目，只需更改名称，核实确认后即可使用。

相对于传统的加工设计，模块化建造需要结合详设图纸、现场施工能力和资源等若干方面，尽可能地结合各专业进行一体化的设计，确保在满足安全质量的前提下，利用最少的资源取得最大的效益。模块化建造过程的加工设计工作主要针对上部组块及生活楼等大型项目总装现场，它不受设计、产品制作的影响，对现场资源和施工能力水平要求较高。

3 适合范围及具备条件

模块化建造对项目的设计水平、管理水平和建造能力是一个很大的挑战，适合规模较大的项目和重复性或相似性高的项目。对于海上设施，现场模块化建造适用于平台上部组块的整体及分体建造、设备设施的撬装制作、生活楼及钻机系统的产品化预制等；详细设计的模块化建造则适合不同定员的生活楼系列设计、不同型号的钻机模块系列设计以及不同的设备设施撬块系列设计等，使用时，不需要再重新设计，只需在已有的库中选取适合本项目的类型稍作改动即可；加工设计的模块化建造过程则主要针对上部组块及生活楼等大型项目总装现场，它不受设计、产品制作的影响，对现场资源和施工能力水平要求较高。海洋工程建设过程中，模块化建造工作的实行至少应满足如下条件：（1）项目设计能力、管理水平和施工队伍能力应满足模块化的条件并能协调一致，这要求项目管理单位必须有完整及良好的项目管理体系，使项目各个环节能够做到在管理上高效统一，在执行上和谐紧凑，在施工中保证安全质量；（2）应有足够符合建造条件的场地资源；（3）应有足够的符合运输条件的设备机具；（4）应有足够符合吊装条件的设备机具；（5）应有足够的项目后勤保障以适应多个子项目的多专业化运转；（6）相关各方必须有充分的模块化建造理念。从长远来看，海洋工程项目将有越来越多的项目采用模块化建造模式，这不仅有利于管理水平和施工能力的提高，更提高了生产效率，降低了生产成本，缩短了施工周期，并为运营期间产品的维修与维护提供了可靠的保障。

4 常见模式及优缺点

4.1 常见模式

常见的海洋工程固定设施模块化建造模式主要有：

4.1.1 详设设计方面：（1）项目单元模块化，如不同系列的生活楼设计、不同系列的采修模块设计、不同系列的钻机模块设计、不同系列的栈桥模块设计、不同系列的火炬臂模块设计等；（2）预制构件系列化，如不同规格的斜梯系列设计、栏杆系列设计、地漏系列设计，以及舾装构件的系列设计等；（3）产品制作撬装化，如将不同系列或不同类型的产品撬装化设计，该方式的应用目前已规模化及常态化。对于详细设计在设计模块化和系列化后，可以建立图库，将其通用化，设计时可以随时调取。

4.1.2 加工设计方面：（1）将详细设计的模块化细化为现场加工设计；（2）依据总体建造方案和现场施工能力将平台主体分解设计成若干建造模块单元；（3）将场地公共资源模块进行设计共享，如滑靴设计系列化、吊笼设计系列化等。

4.1.3 现场建造方面：所有的模块化设计最终都反映到现场的模块建造。期间均通过加工设计承上启下和深入，但加工设计的模块化设计范围和程度又受到场地资源、施工机具及施工队伍建造水平的影响，如预制结构分片的大小、结构立体化施工的程度、整体模块建造的分割范围等。

4.2 优缺点

模块化建造是一种先进的施工理念和方法，它能大大提高建造效率，降低施工成本，但受到自身局限性的影响，也不是所有的项目、队伍和场地都能够进行模块化的建造。分析其优缺点主要有：

4.2.1 优点：（1）设计集成化，能够大大提高详细设计和加工设计的出图效率。尤其对于重复性和相似性高的项目更为适合；（2）批量化的建造降低了企业成本，提高了施工效率和质量；（3）多专业的同时施工有利于项目的统一协调；（4）主体及各专业释放次数减少，减少了报检次数，提高了涂装效率；（5）高空作业次数减少，降低了安全隐患及安全成本。

4.2.2 缺点：（1）对项目总体管理水平要求高；（2）对施工场地资源要求高；（3）对施工队伍能力要求高；（4）对加工设计人员要求高。所以在选择采用模块化的建造方法和使用范围程度上应有针对性的考虑，确保模块化在施工方案上可行，在质量运行上可靠。

5 质量管理控制及注意事项

5.1 质量管理控制

模块化建造是对项目管理全方位的考核，效果好的模块化建造过程需要业主方、建造方、设计方和检验方各方人员的有力配合，要求所有人员对模块化施工理念有充分认识。从模块化建造的优缺点可以看到，模块化的成功应用首先要保证模块化在进度、安全、质量、成本、效率等各方面的综合效果要优于传统方法。而质量是模块化各队伍能力的综合体现，好的产品质量对项目进度、成本和效率都有很大的影响。为降低模块化施工导致的质量隐患和风险，模块化的质量管理除应按照正常检验计划执行外，还应做好如下工作：（1）各方要有健全的质量保证和质量控制体系，尤其对于施工单位尤为重要；（2）各环节及现场施工队伍要有严格按照批准程序施工的观念并能够严格执行；（3）每个现场需配备足够的各专业质量控制人员，确保各环节受控；（4）文件资料编制提交及报审要及时；（5）加工设计及现场质量人员专业知识要强，避免各专业之间冲突而导致后果；（6）每个模块释放时，要求问题跟踪及时及尺寸精度控制到位。

5.2 注意事项

现场质量保证应重点做好如下工作：（1）图纸文件的有效性收发与跟踪；（2）设备设施证书文件的收集及报审；（3）释放前文件资料的同步性整理与签署；（4）现场技术问题的跟踪回复；（5）各专业及重要工序之间的节点控制；（6）各设计专业及现场之间的统一协调；（7）各专业质量人员的统一调配；（8）数据库庞大，做好文件资料的分类管理工作。

现场质量控制应重点做好如下工作：（1）严格按图要求施工，减少返工现象的出现；（2）严格控制装配尺寸和精度，防止总装过程的偏差；（3）设计、施工和检验等各专业之间的现场协调配合；（4）材料的出场标识及存放，避免模块间的混用；（5）避免共性问题的重复出现；（6）涂装前设备设施及舾装构件的防护；（7）模块较多导致的焊口统计和数据库录入；（8）不同项目设计基础数据的变化引起的设计参数变化调整；（9）QC人员应加强现场的沟通等。

6 结语

总之，模块化建造是对项目管理的综合性考核，是未来海洋工程建设的一种趋势，正在日益受到关注和认可。作为现场模块化项目实施的管理者和施工者，要想成功地做好模块化管理工作，必须树立模块化建造的理念，从设计、施工各个环节完善体系，积累经验。同时质量体系良好的运行是模块化管理的核心，只有切实提高质量合格率才能享受模块化建造带来的高效率和低成本。本文只是结合笔者近几年从事模块化建造工作积累的经验和认识，希望通过介绍和总结，达到相互学习和交流的目的。

参考文献

[1]海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法（API 2A）[S].

[2]中国船级社.材料与焊接规范（2009）[S].

作者简介：刘中民（1977-），男，辽宁丹东人，海洋石油工程（青岛）有限公司质量控制部经理，工程师，研究方向：海洋工程与质量控制。

（责任编辑：王 波）