0、引言 

船舶制造業(yè)如同其它制造業(yè)一樣，隨著科學技術的發(fā)展，市場競爭越來越激烈，競爭的焦點主要體現在：縮短船舶產品建造周期、提高質量和性能以及降低成本，故只有采用先進的造船技術和造船模式方能立于不敗之地.由于船舶產品的復雜性和制造規(guī)模，使其難以實現批量化生產.船舶制造成本高，投資回收期長、風險大，且制造廠需要滿足船東的多樣化需求，這種多品種、單件小批生產模式給標準化工作帶來了極大的困難，使設計工作量大，制造周期長成了船舶制造業(yè)的頑疾.模塊化提供了一種有效的解決途徑，它可以利用已標準化、系列化的模塊，迅速組成整船. 

    在降低產品開發(fā)成本，縮短建造周期的同時，亦能滿足客戶的個性化需求.此外，模塊化技術既便于船舶設備與系統(tǒng)的操作與維護管理，又利于船舶功能的日后修復與改裝，大大提高了船舶產品整個生命周期的經濟性.目前，模塊化造船技術得到了廣泛的研究，為全 球造船業(yè)爭相開發(fā)應用.

    1、模塊化造船概述 

    所謂模塊，就是可組合成系統(tǒng)的、具有某種功能和接口結構的、典型的通用獨立單元.模塊是模塊化產品的基本組成元素，是一種實體的概念.模塊化產品設計過程中，通過不同模塊的組合和匹配可以產生大量的變型產品，使其具有獨特的功能、結構及性能特點和層次.因此，模塊化產品設計使企業(yè)可以通過組合現有模塊或新模塊，快速、低成本地生產出能夠適應市場和技術變化的產品. 

    船舶建造是一項龐大的工程，船舶模塊相比其它行業(yè)的模塊也要復雜得多.船舶模塊可分為結構模塊和功能模塊，它們都具有特定的界面、連接尺寸及連接形式，具有獨立的功能和良好的通用性.結構模塊是指具有尺寸互換性的結構部件，其安裝連接部分的幾何參數滿足某種規(guī)定的要求，而能保證通用互換或兼容.如艙壁模塊、甲板模塊等，不但可以在一艘船的船艙區(qū)域通用，還可以在載重量相當的不同船舶的相同區(qū)域互換.功能模塊是具有相對獨立的功能，并具有功能互換性的功能部件，其性能參數和質量參數（常指線性尺寸以外的特性參數）能滿足通用互換或兼容的要求.如機艙設備模塊、上層建筑的艙室模塊、梯道模塊等可以在不同船型上通用.通過標準模塊的重新組合，有效減少了船舶設計工作量，能快速提供多樣化的新船型以適應市場的需求. 

    模塊化造船是將船舶裝備或系統(tǒng)按功能或層次體系劃分成若干個有接口關系的相對獨立的單元，按照通用化、系列化、組織化的設計和生產原則，以不同的方式排列組合成船舶裝備或系統(tǒng)的一種技術.其實質是在滿足船舶總體性能、結構強度和船廠實際生產條件的前提下，按照一定的原則把船舶分成若干模塊，并按模塊進行設計，由船廠或以外協(xié)加工的形式完成模塊的制造，由船廠總裝以形成所需的船舶.同時需要建立龐大的數據庫，包括已建船舶的主尺度及基本參數和船用模塊的圖形庫，以便調用數據庫中的模塊，重新組合形成新船型來滿足船東新的設計要求.模塊化造船簡化了船舶產品的系統(tǒng)結構，減少了設計和制造過程中的重復勞動，能有效地組織專業(yè)化生產，從而縮短產品的設計和建造周期，提高生產效率. 

    模塊化造船是一種現代造船模式，它改變了過去那種單件生產只能單件設計的落后方式，采用組合原理設計出多樣化產品，同時不失批量生產的優(yōu)勢.船舶的模塊化設計方法研究是模塊化造船的必然要求，也是船舶設計領域的前沿課題.

    2、玻璃鋼游艇實施模塊化的可行性 

    模塊化是在通用化、系列化、組合化等標準基礎上引入系統(tǒng)工程原理而發(fā)展起來的一種標準化的高級形式，表現為特征尺寸模數化，結構典型化，部件通用化，系數系列化，組裝積木化.模塊化的理論基礎是系統(tǒng)分解和組合原理. 

    2.1 玻璃鋼游艇的發(fā)展現狀 

    近年來，隨著私人游艇消費的悄然興起和國際游艇制造業(yè)向中國的快速轉移，玻璃鋼游艇行業(yè)迎來了新的發(fā)展契機.國內原材料越來越豐富、玻璃鋼游艇建造水平的提高和勞動力成本低等條件為國內游艇制造業(yè)的進一步發(fā)展奠定了基礎.同時，多樣化的市場需求也刺激著游艇行業(yè)飛速發(fā)展.隨著國內外游艇市場的不斷拓展，供需矛盾日益尖銳，傳統(tǒng)的單件生產模式已無法適應市場的變化，批量化生產成了玻璃鋼游艇行業(yè)再次飛躍的必然要求. 

    相對于常規(guī)的客船、貨船，玻璃鋼游艇的船型較小，國內建造的玻璃鋼游艇艇長一般在15m~40m.傳統(tǒng)的玻璃鋼游艇工藝劃分是以專業(yè)為基礎，包括船體、輪機、電氣、內部裝飾四部分，它們并不屬于嚴格意義上的模塊，基本上是串行作業(yè).這不僅使游艇的建造周期延長，而且增加了生產管理的難度.此外，一些船東在制造過程中變更設計方案，經常使生產停滯，交船日期一拖再拖，無形中增加了建造成本. 

    國內外對玻璃鋼游艇設計建造工藝的理論研究很少，幾乎沒有對整個流程進行系統(tǒng)研究的文獻資料，更沒有像大型船舶一樣，引入模塊化理論進行研究.目前，游艇企業(yè)生產調度尚處于經驗決策狀態(tài)，即既要制定年、月、日計劃，也需要天天調節(jié).盡管如此，游艇廠還是存在生產管理無序、工作節(jié)奏松散的現象. 

    顯然，現代高效率的生產過程急需高效的制造模式及生產管理系統(tǒng)協(xié)助. 

    2.2 玻璃鋼游艇模塊化的可行性 

    20世紀90年代初，我國開始有計劃、有組織地研究與開發(fā)船用模塊.燃油供油模塊、普通船員艙室模塊、二氧化碳滅火裝置模塊等已廣泛用于各種船舶，且不少模塊已經商品化，可由設備配套廠成套提供，取得了明顯的經濟效益.玻璃鋼游艇的尺度較小，甚至不及大型船舶的一個分段，加工工藝也有很大的差別，但大型船舶模塊化的研究成果對玻璃鋼游艇模塊化研究具有極大的借鑒意義. 

    玻璃鋼游艇的管件、電裝件數量大、品種多，需要布在狹小的區(qū)域，工藝比較復雜.而且都是在合模以后，再在結構上開孔鋪管、布線，增加了作業(yè)的難度.實施模塊化設計，將采用大量標準接口，使管、電裝工作大大簡化.此外，在船體結構設計時考慮管、線的 走向，增加船體預埋，使管路開口跟船體一次成型，構成結構模塊，在施工時不用再去考慮它們帶來的其它影響，只需考慮安裝. 

    玻璃鋼游艇模塊化要求考慮作業(yè)量相當及生產場地約束，達到生產均衡.模塊化的運用能更多實現平行作業(yè)，實現游艇建造在空間上分道，時間上有序.傳統(tǒng)的制造工藝，把內部裝飾全部放在船體合模并鋪上甲板以后完成.家具在車間做好，吊裝上船，校核定位尺 寸，然后再運回車間進行修補，噴漆，最后再吊裝上船安裝.工序的繁瑣，外加裝飾空間狹小，大大增加了家具的安裝時間.在模塊化設計時，把部分家具，如吊柜、梳妝臺等定義為結構模塊，給出具體結構尺寸，在車間制造完成后，直接吊裝上船安裝.為了增大作業(yè)空間、降低作業(yè)難度，甲板以下艙室的家具可以在船體合模前完成安裝，這將極大改善作業(yè)環(huán)境，提高生產效率.同樣，外舾裝也將受益于模塊化.大量標準件的應用，可以減少重復的設計工作，優(yōu)化建造工藝. 

    目前，許多玻璃鋼游艇廠都開始關注模塊化設計制造，部分企業(yè)也從自行開發(fā)出的模塊中受益匪淺.如杰騰造船股份有限公司在內裝模塊化方面做得比較突出，整個工藝流程比較合理，大大縮短了建造周期，裝飾質量相比大部分國內游艇也高了一個檔次，使其在激烈的市場競爭中占據著主動.珠海太陽鳥游艇制造有限公司也意識到了模塊化建造模式的先進性，開始嘗試模塊化設計制造，以改變原來落后的生產模式. 

    但游艇企業(yè)在模塊化方面的探索僅僅是依靠經驗，以犧牲建造周期為代價，缺少正確的理論指導.隨著游艇行業(yè)技術實力的整體提升，生產工藝的不斷完善，玻璃鋼游艇的模塊化成為了可能，也成了一種必然趨勢.

    3、玻璃鋼游艇模塊化的分類 

    玻璃鋼游艇船型較小，建造工藝特別，在模塊劃分時也有別于大型船舶.在游艇廠實習一年多的時間里，經過大量的實船調研，對玻璃鋼游艇模塊提出了新的劃分思路，具體分為：船體模塊、上層建筑模塊以及舾裝模塊. 

    3.1 玻璃鋼游艇的船體模塊 

    玻璃鋼游艇按艇體型線可分為單體船和雙體船.單體船又分為V型底艇和圓舭型艇兩類.圓舭型艇通常認為是過渡艇，它的阻力性能良好，靜水時的航速優(yōu)于V型底艇；V型底艇通常認為是滑行艇，在近海和波浪洶涌的海面航行時，其各種性能均優(yōu)于圓舭型艇，特別是波浪中的縱搖、橫搖，以及加速度和失速的改善相當明顯. 

    玻璃鋼游艇船體模塊主要包括船殼、骨材和艙壁，都是采用手工糊制，多次成型.船殼、艙壁板厚及骨材的大小都受到相應建造規(guī)范的約束，但船體模具對游艇系列化具有重大意義.玻璃鋼游艇廠一般都建有自己的船體模具，同一系列游艇的艇體部分可以共用同一個模具成型.在尺度變化不大的情況下，可以改變船體中部的長度，平底船還可以適當改變平板龍骨的寬度，以改變船長、船寬來滿足船東的要求.因此，在進行模塊化設計時，必須突破單船設計的傳統(tǒng)思維，建立一套模數系統(tǒng)，約束船舶的主尺度，船型系數以及模塊的外形尺寸. 

    3.2 玻璃鋼游艇的上層建筑模塊 

    游艇是奢侈類的高檔消費品，體現了擁有者的個性、品味.因此，在總布置及上層建筑造型設計時應更多體現人性化因素，使色彩與造型相協(xié)調，外觀與功能相匹配，營造出舒適的氛圍. 

    上層建筑造型設計時，色彩也是一種有效的造型手段.色彩對人的生理和心理影響有時甚至超過船舶形態(tài).色條、色塊的分割，不僅能改變大平板式的單調和呆板感，充分體現游艇的功能，創(chuàng)造協(xié)調的人機關系，滿足人們對色彩的需求，而且能提高游艇的商品價值和美學價值. 

    根據游艇的功能，將上層建筑造型及色彩模塊大致分為運動型、休閑型和商務型三類. 

    1）運動型.此類游艇均為小型游艇，也可以稱為運動艇，造型設計力求美觀、協(xié)調、有快速感.在造型設計時，通常構建單層的流線型上層建筑，且上層建筑前端壁與主甲板的夾角不宜大于45°，以減小迎風面積.色彩搭配上應以鮮艷為主基調，如紅、黃、綠等， 
 

    2）休閑型.此類游艇大多為私人購買，為家庭觀光、游玩所用.設計時主要考慮家庭使用的方便性，下層艙室居多，上層建筑造型簡單，只需保證良好的觀光視野，造型美觀大方即可.色彩選擇以烘托家庭氛圍為標準.目前，國內市場主要以此類為主. 

    3）商務型.此類游艇尺寸較大，裝潢豪華，多為大型企業(yè)集團法人、老總們購買，用于商務會議、公司聚會、小型PARTY等.游艇的造型設計一般要求較高，而且個性化較強，上層建筑及色彩模塊要與總體造型風格一致，力求莊重、氣派，同時不失娛樂性. 

    3.3 玻璃鋼游艇的舾裝模塊 

    由于玻璃鋼游艇尺度小，分析其模塊比較清晰，在這里提出舾裝模塊的概念，主要考慮到舾裝是玻璃鋼游艇建造過程中的重要環(huán)節(jié)，且游艇對舾裝的要求較高.玻璃鋼游艇的舾裝可分為外舾裝和內舾裝.將舾裝進一步細化有利于模塊化設計制造，從而縮短舾裝時間，提高裝飾質量. 

    外舾裝是指游艇的舵、錨和系泊設備，救生設備，梯道，欄桿，桅桿等的安裝.外舾裝件的模塊化有利于形成穩(wěn)定的工藝，保證質量，簡化安裝，且能增加其通用性，維護、改裝也變得更加容易.如珠海太陽鳥游艇制造有限公司已有的梯道模塊能通用于許多船型；新開發(fā)的桅桿模塊，使桅桿、雷達可通過共用的標準底座與頂棚甲板上的預埋件連接，大大簡化了安裝工藝.在閘門高度不夠時，還可以通過底座將桅桿放倒，極大增強了實用性.目前，此模塊已能用于所有游艇.

    內舾裝也稱為居裝，指艙室的分隔與絕緣材料的安裝，家具設施與衛(wèi)生設施的制造安裝，空調系統(tǒng)，門、窗的安裝.游艇本身就是一種奢侈品，船東對居裝的要求很高.對于同一款游艇，根據不同船東的要求，居裝部分的差別也較大.居裝占用了游艇的大部分裝飾時間，同時質量很難得到保證，這成為了游艇檔次提升的瓶頸.對居裝件進行模塊化設計能有效減少設計人員大量的重復工作，實現居裝件的批量生產，提高產品的精度和質量.如需固定的家具和衛(wèi)生設施都可以設計成相應的結構、功能模塊，在設計時就給出精確的定位尺寸，不僅方便了制造，安裝工藝也變得更簡單、高效.在模塊化設計時，重新分解、整合工序，使家具模塊在合模前完成裝配，合模后再進行精裝.相對于傳統(tǒng)的工藝流程，這將極大改善工人的作業(yè)環(huán)境，縮短裝飾時間，提高裝飾質量.

    4、結語 

    從以上分析可以看出，玻璃鋼游艇運用模塊化設計相比傳統(tǒng)方法具有多方面的優(yōu)勢，主要表現為： 

    1）玻璃鋼游艇的模塊化設計使總體設計工作大大簡化，減少了設計人員的重復勞動，縮短了設計周期，便于優(yōu)化設計及新產品開發(fā).這對縮短玻璃鋼游艇的建造周期，加快產品的更新換代以滿足市場的多樣化需求具有重要意義. 

    2）玻璃鋼游艇的模塊設計有利于游艇企業(yè)組織并行規(guī)模化生產.設計人員通過對游艇的模塊拆分，將復雜的部分變成簡單的重復工藝生產，使得生產過程簡化，有利于實現生產自動化和工藝標準化，以提高生產效率，縮短建造周期，降低制造成本. 

    3）玻璃鋼游艇的模塊化設計有利于降低工人的勞動強度，改善作業(yè)環(huán)境.原來需要在船上進行的大量立體作業(yè)可改為在車間內進行的平面作業(yè)，不必再將許多材料和設備吊到船上原本狹窄的空間，只需吊模塊上船安裝即可，從而可以大大減少調運次數和工人上船往返之勞，降低作業(yè)難度. 

    4）玻璃鋼游艇的模塊化設計有利于提高游艇產品的整體性能.由于傳統(tǒng)設計工作多變，設備供應的多樣性，工藝不穩(wěn)定，很難保證質量.而模塊化設計容易積累經驗，大批量、高效率的生產也使產品的精度和質量更容易得到保證.同時，模塊化設計便于設備的維護和改裝，以功能模塊形式安裝的技術操作設備、雷達、無線電通訊和導航等綜合設備，可以在使用期內以最低的成本更新，從而使游艇的性能保持在較高的水平. 

    玻璃鋼游艇模塊化設計制造的實施將極大提升游艇企業(yè)的核心競爭力，而模塊化制造的關鍵是實現模塊化設計，因此在提出玻璃鋼游艇模塊化思路的基礎上，對玻璃鋼游艇模塊劃分原則，模塊劃分方法以及模塊劃分的技術經濟性進行研究是十分必要的.