李贵

（广东中远船务工程有限公司，广州 510725）

摘 要：随着世界造船业的竞争加剧，如何保质保量、创新科技、降低成本，成为竞争中取胜的关键。本文阐述了模块化造船技术应用的几个发展阶段、模块化造船技术的发展趋势、模块化造船技术在民船建造中的应用情况，对模块化造船技术的应用研究具有一定的参考意义

关键词：模块化；造船技术；应用

中图分类号：U671.99 文献标识码：A

1 引言

随着科学技术的不断进步，现代造船业应用了新的模块化造船技术。模块化造船技术是当代造船技术发展的一个崭新方向，很多国家都已广泛地应用了这一技术。事实证明，模块化造船技术作为一项先进的技术，不仅将生产成本进一步降低，而且使生产效率大大提高，促进了造船业迈向一个新的高度，未来模块化造船技术的发展将会更加广阔。

2 模块化造船技术的含义

模块是具有一定功能和特定结合的部件和组件，是具有通用性与组合性的标准化单元。模块化则是指把硬件或者软件，按其功能分解为很多单元，并把其设计为一个硬件或者软件模块，然后再与少数的非标准硬件或者软件合成一个系统的过程或者方法。

模块化造船技术是指把船舶的结构与其系统，按其功能分成若干个具有接口关系且又相对独立的单元，再依据通用化、系统化的设计，用不同的方式组合排列成为船舶的装备或者系统，并且最后组装成完整的船舶的一种技术。

模块化设计是建立在符合产品多规格与多品种标准要求基础上的，其可以极大的缩短设计周期，更易于产品维修，可以用搭积木来形象概括模块化设计过程，根据不同的需要与要求进行装配组合。

模块化造船的几种模式：

（1）结构的模块化：将船舶的设计融合为各种自成体系又相互衔接的模式，在先期测试和组装的基础上集成船壳结构，以此节约制造时间和费用。如“弗吉尼亚”级潜艇和“海狼”号潜艇就采用了这种模式，成型前即导入结构模块化；

（2）功能的模块化：事前按不同功能将舰艇分类划出各种功能模块，建造时在同一部位根据不同需要、在同一尺度下建造各种功能不同的模块，服役后舰船具备特种、混合作战能力，针对不同的任务要求，事前随时装备相应的模块模式，确保一舰多能。基于此种标准的建造模式，使得造船批量化生产成为可能，典型的如MEKO技术；

（3）任务的模块化：在设计的基础上结合各种任务予以配置，具体是不同模块后期建造填充或事后改进模块，典型的如Stanflex技术；

（4）技术的模块化：在适应开放结构部件中将子系统合理配置，为后期的维护和新技术改进增加便利。

实际建造过程中，并不是单纯采用以上模块化建造中的一种，而是几种同时采用，这种技术已得到行业和用户的广泛推崇。

3 模块化造船技术的发展阶段

从20世纪60年代开始，模块化造船技术开始应用于军船建造中。至目前，它大致经历了三个阶段：

（1）第一阶段（诞生时期）

从60年代末到70年代末。在这一时期，美国的海军开始将模块化设计应用于海上系统改装工程；而德国在MEKO技术中，制定出NATO安装界面的控制计划以及数据传输网络的标准界面，不仅规定了其基本内容，而且还使得舰船平台能够和武器装备功能模块与电子功能模块一同建造，从而使生产周期大大缩短，并且也易于改装；20世纪70年代初，美国电船公司率先把模块化建造技术系统地用于“三叉戟”SSBN的组装，而攻击型“弗吉尼亚”级核潜艇于建造之始，就将模块化技术作为主要因素左右着研制工作，使潜艇的“多能”得以展现；

（2）第二个阶段（发展时期）

从80年代初到90年代初。在这一时期，除了美国和德国以外，其他国家也陆续地开展了模块化造船技术的研究，而且应用的范围也逐渐增加；

（3）第三阶段（技术成熟时期）

从90年代后期至今。在这一时期，模块化造技术逐渐完善成熟，越来越多的国家开始使用模块化技术建造舰船。美国、德国、日本、法国、丹麦等众多国家，都在模块化造船技术上取得了世界瞩目的成就。

通览世界造船史，模块化造船模式可以理解为：在把事前做好设计并实现批量产品制造的同时，以分段与总段的形式展现装备程度相当的模块以及各种功能的模块，并据此装配成具有风格各异且结构与尺寸相通的类型与用途的船舶。

纵观造船技术先进的国家对模块化造船技术的实践，可以看出，他們所做的工作主要是把船舶的装备或者系统依据功能或者层次体系分为若干个具有接口关系并且相对独立的单元，然后再依照通用化、合理化与系统化的原则，用不同的方式组合为船舶的装备或者系统。它其实就是船舶标准化和系统工程相结合的产物，是现代标准化在船舶建造中的一种比较高级的技术形式，也是船舶设计与生产的一种新手段，引起了同业的广泛重视。

模块划分的最终目的是缩短设计周期与建造时间、降低生产成本、提高生产效率，最终形成功能可以独立、结构大小得当的单元。

船舶的模块分硬件模块和软件模块两大类。通常来说，船舶的硬件模块依据用途不同可以分成三类：船体结构模块、动力装置模块和电子设备模块。其中，船体结构模块，包括分段与总段两种模块形式（见图1、2）；动力装置模块与电子设备模块，同属于功能模块的范畴。

4 模块化造船技术的发展趋势

计算机高性能技术平台为模块化的合理设计与高效建造提供了有力的技术支持，也是模块化造船技术发展的大势所趋。设计之初着力于设计软件的开发，在此基础上展开技术设计。如DELMIA等立意之初，首先要做的是设计建模与虚拟模型尝试，通过计算机反复研发最终成型的基础上，全面展开生产，不仅缩短了生产建造周期，而且大大节约了费用开支。

就标准化而言，采用组建式结构模块化的标准化设计显得至关重要。无论模块化的接口还是模块化的每个子系统，都是在同一标准下“量身定做”的。应用户的不同需求，生产商所做的只是部件的更换和功能模块的切换，在同一尺度、同一标准船体上，灵活方便地实时进行安装。这种开放式的体系结构无论当下还是将来都是作为基础性重要构件，贯穿于实现模块化始终的。开放式结构体系最大优势也是最终本意，即方便进行安装、随意更换流行产品等。

目前，北约已经制定了开放式体系结构接口标准，美国也成立了专门的部门负责制定开放式体系结构的标准。如LCS采用可重复组装、开放式的船体结构，能根据任务需要随时装配相应的运行模块。据此，全面体现这种概念的“海上构架”模式广泛运用于世界海军舰队建设，它是融合单舰动力、舰体和舰队作业性能的系统整体，可针对形势的需要及时切换任务模块展开相应的水雷战、反潜战及水面战等海战模式。1981年，德国建造的第一艘MEKO轻型护卫舰服役尼日利亚海军，至今先后设计了多种级别二十余艘军舰服役于土耳其、葡萄牙、波兰、南非等国家海军。而德国海军其自身则成功运用MEKO技术打造了F123和F124两级护卫舰。德国成熟的经验说明，进一步采用成品技术可以促进技术的更新与进步，更易于节约研制成本和维护保养费用，大大降低整个全寿期费用。

5 模块化造船技术在民船建造中的应用

模块是一个标准化的单元，它适合应用于系列化的大批量的船舶建造，目前它主要是应用于军船的建造。随着经济的发展，民船市场也在不断发展，模块化造船技术在民船建造方面的应用，同样可以发挥它标准化与通用化的优点，因此模块化造船技术也逐漸应用于民船建造中，如机舱模块、卫生单元模块与上层建筑模块等（见图3～图5）。

我国在80年代开始引用模块化技术，并在90年代初由中船总公司组织成立了模块化造船研究课题，以35 000 DWT浅吃水散货船为标准船型，组织广州造船厂与上海船舶设计研究院开发研究船用模块，目前已应用于多种类型的船舶。这些模块都具备独立功能，在出厂之前就已做过了密性与运行试验，装船之后再将接口与相对应的系统接通，这样就可以进行操作运行。

此外，这些模块还可以根据不同的需求组合为具有不同功能的新模块。例如，船用热井模块，它可以根据锅炉的容量选择相对应的给水泵与大气冷凝器，而且选择也比较灵活，可以是离心泵，也可以是立式泵或者旋涡泵，还能根据不同的位置需求来布置泵的位置。也就是说，数量一定的部件，可以通过组合派生出多种不同的产品，以满足不同的使用需求。

6 结束语

综上所述，模块化造船技术是船舶建造中一项里程碑式的技术，它不仅是对传统造船业的一种挑战，更说明了造船业未来的发展趋势。我国目前在模块化造船技术应用上已经比较靠前，而且技术也越来越成熟。模块化造船技术还有很大的进步空间，随着计算机技术的发展，未来模块化技术将会得到更为广泛的应用，并且最终能够实现真正意义上的模块化造船技术，对丰富和发展我国造船业的技术宝库具有重要意义。

参考文献

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