船舶内装模块化技术及应用研究

范之柢

船舶内装模块化技术及应用研究

范之柢

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200333）

总结了船舶内装模块化技术的发展及其背景，详细介绍了内装模块化含义、技术特点、优势性及其适用范围，研究了工程船、邮轮上对于模块化技术的应用范围，举例阐述内装模块化技术在整体卫生单元的设计及应用方法。

船舶内装；模块化技术；标准化设计；建造效率

1 引言

随着散货船、油船、集装箱船等船价的持续降低，中国主干船厂逐步转型升级，目前承建主要产品包括超大型远洋船舶、豪华客滚船、豪华客船等。这些大型豪华客船、豪华邮轮等，因其载客数多，住舱舱室占比大、装修豪华、建造质量要求高，相对于传统的船舶内装产品单一模块化（如内装板、防火门工厂制造），现场烧焊埋件、吊挂件、支撑件等组装方式，各部位的设备采用现场定位、切割、组装的现场安装方式，邮轮建造则采用了标准单元生产流程化、模块化，安装工艺智能化，大大减少了焊接及切割工序、节省材料、减少环境污染，保证船舶建造质量和施工安全，降低劳动力成本。

因此在新型船舶建造的发展趋势下，船舶内装设备、设施集成式模块化安装技术开始逐步得以发展，通过模块化的安装方式，可以有效减少现场工序，提高建造效率，大幅缩短工期。

2 模块化技术简述

模块化造船始于二战时期，美国提出了船舶模块化设计和建造的方案。随着该技术的实践和积累，其后被广泛运用于日本、德国、英国、法国、芬兰、丹麦等众多船舶建造强国中。随着欧洲豪华邮轮建造的兴起，内装模块化技术在芬兰的Kvaerner Masa-Yards，意大利的Fincantieri Yards等船厂邮轮舱室单元的建造中大规模的应用。其配套厂商包括Piikkio Works、R&M、Parmarine、Inexa TNF等，也同时具备向全球众多的豪华邮轮提供预制模块化舱室单元能力。

在中国，受传统船舶建造思想的影响，船舶建造体系及模式一直处于现场切割、安装的模式，导致在船舶总装时，建造体系及流程不能与舱室单元、模块化单元的建造体系相吻合，所涉及的产品设计、物资配套、设备的落后，由于中国国情特色，多人口带来的劳动力赋予，劳动成本低下，使得推动模块化建造模式的发展更为缓慢。

内装模块化技术是指内装产品模块的分解和组合，所有的模块均应在工厂预制，所有的模块构件应该既是一个结构单元又是一个产品单元，可以组成一个完整的舱室单元。不同于传统意义上的模块化，而是将其可持续设计的理念引入到舱室空间重组中，能够通过对舱室产品进行模块化划分，然后对划分后的模块进行具体的标准化、模数化设计。

在内装建造过程中采用设计独立的单元标准件，由设备制造厂在制造内装产品标准件的同时，考虑产品周边附属的设备、设施，同时进行标准化和模数化设计，在工厂预先开孔、定位、安装，将产品及设备设施在工厂组合集成成为一个全新的、可单独更换的模块产品，然后运送至现场直接接线、就位、安装。

内装模块化技术具有高灵活性、施工简单、环保节能等优点，可以更有效解决现场作业的困难，也可以起到节约时间和资金成本的作用。但是内装模块化技术也存在一定局限性。“相同的舱室体系单元、同样技术参数、结构构造，任意的拼接组合”的内装模式，从某种程度上也会限制设计师的发散思维，从而制约了内装设计的多样化。

3 内装模块化技术特点及优势

3.1 内装模块化技术特点

3.1.1 标准化设计

标准化设计是指在船舶内装的产品构件及其连接形式应采用标准化、系列化的设计方法，其中主要包括尺寸的标准化，规格系列的标准化，工艺节点、连接节点和接口的标准化。

3.1.2 模数化设计

所谓模数，就是选定的尺寸单位，作为尺度协调中的增值单位。内装的基本模数是指模数的基本尺寸单位，内装部件的模数化尺寸，应当是50 mm或100 mm的倍数。扩大模数是基本模数的整数倍数，分模数是基本模数的整数分数。

模数协调是按照确定的模数设计内装和产品的尺寸。模数协调是内装产品制造实现工业化、机械化、自动化和智能化的前提，是正确和精确建造安装的技术保障，也是降低成本的重要手段。模数协调的具体目标包括：实现设计、制造、建造各个环节和各个专业的互相协调；对内装各部位尺寸进行分割、确定集成化产品、预制构件的尺寸和边界条件；尽可能实现产品和配件的标准化，特别是用量大的构件，优先进行标准化设计；有利于部件、构件的互换性，模具的共用性和可改用性；有利于内装产品、构件的定位和安装，协调内装产品与功能空间之间的尺寸关系。利用这种方法不但可以避免设计过程与建造过程的脱节，还可以在产品的维修和再利用的过程中起到良好的作用。

立体几何的学习，一般体现为“直观感知——操作确认——思辨论证——度量计算”这样一个认知过程．本题给出图形便于学生感知，第一问要求学生进行论证，并在此基础上进行度量计算，考查学生的观察、想象、分析、判断及推理能力．立体几何的学习需要学生具备必要的空间想象能力、推理论证能力和运算能力，这对于学生后继学习具有重要意义，更是相关技术职业工作必不可少的基础能力．

3.1.3 多专业协同合作

在内装模块化技术中，不仅需要模块化设计思维，设计中还应将结构、机电、管系等方面进行模块化纳入考虑范围。减少各阶段间的信息遗漏，提高管理的质量和效率。

3.2 模块化技术的优势

3.2.1 模块化技术有利于产品的标准化

通过模块化技术理念，在设计中采用模块化的形式，将各舱室的产品，诸如舱室板、天花板、家具、卫生单元、纺织品等进行标准化设计。进而通过这些标准产品进行模块组合，以得到适用于各舱室的内装产品。

3.2.2 模块化技术有利于提升内装建造质量

模块化技术并不是单纯的工艺改变，而是将现场定位、切割、组装的传统内装建造模式改变为集成预制到现场安装的模式，是船舶内装建造体系与安装方式的变革，对船舶内装建造质量提升具有推动作用。由现场主导的作业环境改变为以工厂作业为主，工厂作业环境更适合全面精细地进行产品、设备设施的质量检查和控制。

3.2.3 模块化技术有利于节省劳动力、改善作业条件

模块化安装技术把部分现场劳动力转移到了工厂，现场作业人数大为减少。由于产业的发展，部分优质工厂可以实现半自动化甚至全自动化，产品模块构件制作生产线自动化的程度高，会大幅节省人工。从总的趋势发展，模块化安装技术的成熟与完善，产品构件的模块化、标准化的生产会从根本上提升船舶内装建造的质量、提升内装建造效率，解决了现场作业岩棉板切割、家具切板所带来的大量粉尘、木屑，从根本上节省材料、劳动力，改善作业条件，带动船舶建造产业变革。

模块化技术虽然有许多先进理念和建造优势，但并不适用于所有船型内装的建造，通过调研得出，模块化技术适用于单一舱室较多的大型船舶，诸如远洋海工平台、豪华游轮、载员量较多的大型舰船等。

4 内装模块化设计技术应用

4.1 模块化整体卫生单元简介

模块化整体卫生单元是最早运用在船舶上的模块化内装产品，最早起源于日本SI整体厨卫。卫生单元的尺寸及配置相对单一，标准化程度高，散件、五金件、卫浴等都可以在设备厂内预制安装，解决了此类散装配件现场安装的烦琐工序，提高内装建造的效率。

4.2 整体卫生单元设计流程

4.2.1 总体布置上的模块划分及外形尺寸模数化设计

在总体设计时，需考虑卫生单元的式样及尺寸，在保证使用需求及功能的情况下，尽可能减少卫生单元整体造型的不同。运用模数化、标准化的设计手法，对卫生单元外形尺寸进行设计。

4.2.2 内部产品、构件标准化设计

根据不同类型、外形尺寸的卫生单元，列出各单元的标准配置表，内部产品、构件设计及安装要尽量符合人体工学的要求。各产品诸如坐便器、淋浴、浴缸、洗脸盆等式样尽可能依据标准化模式进行尺寸设计和材料采购。

4.2.3 卫生单元建造精确安装定位

卫生单元因为尺寸较大，在船上通常作为封舱件，在船体和上层建筑分段合拢前必须吊装进舱，安装定位时需要精确找到定位位置及尺寸，保证肋位及其他尺寸位置的一致性，还要避免上下管系接口的误差。

整体卫生单元的模块化设计特点和简便的安装定位方式，决定了其船舶内装的发展趋势，不仅提供了内装水平和预舾装率，也缩短了建造周期。

5 结束语

大型船舶内装的建造从最初的材料现场加工，到后来的分部件预制现场安装，再到现在的模块化设计和制作等几个发展阶段逐渐演变。通过学习造船强国的大型豪华邮轮的模块化整体舱室的技术，帮助提升中国造船业的整体技术水平，并且将模块化技术理念引入到普通工程船的设计建造中，尝试做一些实践及运用。可以预见，通过对模块化技术的学习与探索，在未来的船舶工业中，将会有更为先进的模块化建造方法，模块化技术的建造比重也会越来越大。

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U671

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.053

2095－6835（2019）13－0123－02

范之柢（1988—），男，上海人，本科，助理工程师，研究方向为船舶内装设计。

〔编辑：严丽琴〕