0、引言 

船舶制造業(yè)如同其它制造業(yè)一樣，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)主要體現(xiàn)在：縮短船舶產(chǎn)品建造周期、提高質(zhì)量和性能以及降低成本，故只有采用先進(jìn)的造船技術(shù)和造船模式方能立于不敗之地.由于船舶產(chǎn)品的復(fù)雜性和制造規(guī)模，使其難以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn).船舶制造成本高，投資回收期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)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(chǎn)模式給標(biāo)準(zhǔn)化工作帶來(lái)了極大的困難，使設(shè)計(jì)工作量大，制造周期長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)化、系列化的模塊，迅速組成整船. 

    在降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短建造周期的同時(shí)，亦能滿足客戶的個(gè)性化需求.此外，模塊化技術(shù)既便于船舶設(shè)備與系統(tǒng)的操作與維護(hù)管理，又利于船舶功能的日后修復(fù)與改裝，大大提高了船舶產(chǎn)品整個(gè)生命周期的經(jīng)濟(jì)性.目前，模塊化造船技術(shù)得到了廣泛的研究，為全 球造船業(yè)爭(zhēng)相開發(fā)應(yīng)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(jié)構(gòu)的、典型的通用獨(dú)立單元.模塊是模塊化產(chǎn)品的基本組成元素，是一種實(shí)體的概念.模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)不同模塊的組合和匹配可以產(chǎn)生大量的變型產(chǎn)品，使其具有獨(dú)特的功能、結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)和層次.因此，模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)使企業(yè)可以通過(guò)組合現(xiàn)有模塊或新模塊，快速、低成本地生產(chǎn)出能夠適應(yīng)市場(chǎng)和技術(shù)變化的產(chǎn)品. 

    船舶建造是一項(xiàng)龐大的工程，船舶模塊相比其它行業(yè)的模塊也要復(fù)雜得多.船舶模塊可分為結(jié)構(gòu)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(dú)立的功能和良好的通用性.結(jié)構(gòu)模塊是指具有尺寸互換性的結(jié)構(gòu)部件，其安裝連接部分的幾何參數(shù)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(dāng)?shù)牟煌暗南嗤瑓^(qū)域互換.功能模塊是具有相對(duì)獨(dú)立的功能，并具有功能互換性的功能部件，其性能參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)（常指線性尺寸以外的特性參數(shù)）能滿足通用互換或兼容的要求.如機(jī)艙設(shè)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)模塊的重新組合，有效減少了船舶設(shè)計(jì)工作量，能快速提供多樣化的新船型以適應(yīng)市場(chǎng)的需求. 

    模塊化造船是將船舶裝備或系統(tǒng)按功能或?qū)哟误w系劃分成若干個(gè)有接口關(guān)系的相對(duì)獨(dú)立的單元，按照通用化、系列化、組織化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)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(shù).其實(shí)質(zhì)是在滿足船舶總體性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和船廠實(shí)際生產(chǎn)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(jìn)行設(shè)計(jì)，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(shí)需要建立龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括已建船舶的主尺度及基本參數(shù)和船用模塊的圖形庫(kù)，以便調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的模塊，重新組合形成新船型來(lái)滿足船東新的設(shè)計(jì)要求.模塊化造船簡(jiǎn)化了船舶產(chǎn)品的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的重復(fù)勞動(dòng)，能有效地組織專業(yè)化生產(chǎn)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和建造周期，提高生產(chǎn)效率. 

    模塊化造船是一種現(xiàn)代造船模式，它改變了過(guò)去那種單件生產(chǎn)只能單件設(shè)計(jì)的落后方式，采用組合原理設(shè)計(jì)出多樣化產(chǎn)品，同時(shí)不失批量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì).船舶的模塊化設(shè)計(jì)方法研究是模塊化造船的必然要求，也是船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域的前沿課題.

    2、玻璃鋼游艇實(shí)施模塊化的可行性 

    模塊化是在通用化、系列化、組合化等標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上引入系統(tǒng)工程原理而發(fā)展起來(lái)的一種標(biāo)準(zhǔn)化的高級(jí)形式，表現(xiàn)為特征尺寸模數(shù)化，結(jié)構(gòu)典型化，部件通用化，系數(shù)系列化，組裝積木化.模塊化的理論基礎(chǔ)是系統(tǒng)分解和組合原理. 

    2.1 玻璃鋼游艇的發(fā)展現(xiàn)狀 

    近年來(lái)，隨著私人游艇消費(fèi)的悄然興起和國(guó)際游艇制造業(yè)向中國(guó)的快速轉(zhuǎn)移，玻璃鋼游艇行業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī).國(guó)內(nèi)原材料越來(lái)越豐富、玻璃鋼游艇建造水平的提高和勞動(dòng)力成本低等條件為國(guó)內(nèi)游艇制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ).同時(shí)，多樣化的市場(chǎng)需求也刺激著游艇行業(yè)飛速發(fā)展.隨著國(guó)內(nèi)外游艇市場(chǎng)的不斷拓展，供需矛盾日益尖銳，傳統(tǒng)的單件生產(chǎn)模式已無(wú)法適應(yīng)市場(chǎng)的變化，批量化生產(chǎn)成了玻璃鋼游艇行業(yè)再次飛躍的必然要求. 

    相對(duì)于常規(guī)的客船、貨船，玻璃鋼游艇的船型較小，國(guó)內(nèi)建造的玻璃鋼游艇艇長(zhǎng)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(chǔ)，包括船體、輪機(jī)、電氣、內(nèi)部裝飾四部分，它們并不屬于嚴(yán)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(zhǎng)，而且增加了生產(chǎn)管理的難度.此外，一些船東在制造過(guò)程中變更設(shè)計(jì)方案，經(jīng)常使生產(chǎn)停滯，交船日期一拖再拖，無(wú)形中增加了建造成本. 

    國(guó)內(nèi)外對(duì)玻璃鋼游艇設(shè)計(jì)建造工藝的理論研究很少，幾乎沒有對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行系統(tǒng)研究的文獻(xiàn)資料，更沒有像大型船舶一樣，引入模塊化理論進(jìn)行研究.目前，游艇企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度尚處于經(jīng)驗(yàn)決策狀態(tài)，即既要制定年、月、日計(jì)劃，也需要天天調(diào)節(jié).盡管如此，游艇廠還是存在生產(chǎn)管理無(wú)序、工作節(jié)奏松散的現(xiàn)象. 

    顯然，現(xiàn)代高效率的生產(chǎn)過(guò)程急需高效的制造模式及生產(chǎn)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(jì)90年代初，我國(guó)開始有計(jì)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(jīng)商品化，可由設(shè)備配套廠成套提供，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益.玻璃鋼游艇的尺度較小，甚至不及大型船舶的一個(gè)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(duì)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(shù)量大、品種多，需要布在狹小的區(qū)域，工藝比較復(fù)雜.而且都是在合模以后，再在結(jié)構(gòu)上開孔鋪管、布線，增加了作業(yè)的難度.實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)，將采用大量標(biāo)準(zhǔn)接口，使管、電裝工作大大簡(jiǎn)化.此外，在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮管、線的 走向，增加船體預(yù)埋，使管路開口跟船體一次成型，構(gòu)成結(jié)構(gòu)模塊，在施工時(shí)不用再去考慮它們帶來(lái)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(dāng)及生產(chǎn)場(chǎng)地約束，達(dá)到生產(chǎn)均衡.模塊化的運(yùn)用能更多實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)游艇建造在空間上分道，時(shí)間上有序.傳統(tǒng)的制造工藝，把內(nèi)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(yùn)回車間進(jìn)行修補(bǔ)，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(shí)間.在模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，把部分家具，如吊柜、梳妝臺(tái)等定義為結(jié)構(gòu)模塊，給出具體結(jié)構(gòu)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(chǎn)效率.同樣，外舾裝也將受益于模塊化.大量標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用，可以減少重復(fù)的設(shè)計(jì)工作，優(yōu)化建造工藝. 

    目前，許多玻璃鋼游艇廠都開始關(guān)注模塊化設(shè)計(jì)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(nèi)裝模塊化方面做得比較突出，整個(gè)工藝流程比較合理，大大縮短了建造周期，裝飾質(zhì)量相比大部分國(guó)內(nèi)游艇也高了一個(gè)檔次，使其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)著主動(dòng).珠海太陽(yáng)鳥游艇制造有限公司也意識(shí)到了模塊化建造模式的先進(jìn)性，開始嘗試模塊化設(shè)計(jì)制造，以改變?cè)瓉?lái)落后的生產(chǎn)模式. 

    但游艇企業(yè)在模塊化方面的探索僅僅是依靠經(jīng)驗(yàn)，以犧牲建造周期為代價(jià)，缺少正確的理論指導(dǎo).隨著游艇行業(yè)技術(shù)實(shí)力的整體提升，生產(chǎn)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(shì).

    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(shí)也有別于大型船舶.在游艇廠實(shí)習(xí)一年多的時(shí)間里，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)船調(diào)研，對(duì)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(rèn)為是過(guò)渡艇，它的阻力性能良好，靜水時(shí)的航速優(yōu)于V型底艇；V型底艇通常認(rèn)為是滑行艇，在近海和波浪洶涌的海面航行時(shí)，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(dāng)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(yīng)建造規(guī)范的約束，但船體模具對(duì)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(gè)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(zhǎng)度，平底船還可以適當(dāng)改變平板龍骨的寬度，以改變船長(zhǎng)、船寬來(lái)滿足船東的要求.因此，在進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，必須突破單船設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)思維，建立一套模數(shù)系統(tǒng)，約束船舶的主尺度，船型系數(shù)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(fèi)品，體現(xiàn)了擁有者的個(gè)性、品味.因此，在總布置及上層建筑造型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)更多體現(xiàn)人性化因素，使色彩與造型相協(xié)調(diào)，外觀與功能相匹配，營(yíng)造出舒適的氛圍. 

    上層建筑造型設(shè)計(jì)時(shí)，色彩也是一種有效的造型手段.色彩對(duì)人的生理和心理影響有時(shí)甚至超過(guò)船舶形態(tài).色條、色塊的分割，不僅能改變大平板式的單調(diào)和呆板感，充分體現(xiàn)游艇的功能，創(chuàng)造協(xié)調(diào)的人機(jī)關(guān)系，滿足人們對(duì)色彩的需求，而且能提高游艇的商品價(jià)值和美學(xué)價(jià)值. 

    根據(jù)游艇的功能，將上層建筑造型及色彩模塊大致分為運(yùn)動(dòng)型、休閑型和商務(wù)型三類. 

    1）運(yùn)動(dòng)型.此類游艇均為小型游艇，也可以稱為運(yùn)動(dòng)艇，造型設(shè)計(jì)力求美觀、協(xié)調(diào)、有快速感.在造型設(shè)計(jì)時(shí)，通常構(gòu)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(fēng)面積.色彩搭配上應(yīng)以鮮艷為主基調(diào)，如紅、黃、綠等， 
 

    2）休閑型.此類游艇大多為私人購(gòu)買，為家庭觀光、游玩所用.設(shè)計(jì)時(shí)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(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn).目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要以此類為主. 

    3）商務(wù)型.此類游艇尺寸較大，裝潢豪華，多為大型企業(yè)集團(tuán)法人、老總們購(gòu)買，用于商務(wù)會(huì)議、公司聚會(huì)、小型PARTY等.游艇的造型設(shè)計(jì)一般要求較高，而且個(gè)性化較強(qiáng)，上層建筑及色彩模塊要與總體造型風(fēng)格一致，力求莊重、氣派，同時(shí)不失娛樂(lè)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(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，且游艇對(duì)舾裝的要求較高.玻璃鋼游艇的舾裝可分為外舾裝和內(nèi)舾裝.將舾裝進(jìn)一步細(xì)化有利于模塊化設(shè)計(jì)制造，從而縮短舾裝時(shí)間，提高裝飾質(zhì)量. 

    外舾裝是指游艇的舵、錨和系泊設(shè)備，救生設(shè)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(zhì)量，簡(jiǎn)化安裝，且能增加其通用性，維護(hù)、改裝也變得更加容易.如珠海太陽(yáng)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(dá)可通過(guò)共用的標(biāo)準(zhǔn)底座與頂棚甲板上的預(yù)埋件連接，大大簡(jiǎn)化了安裝工藝.在閘門高度不夠時(shí)，還可以通過(guò)底座將桅桿放倒，極大增強(qiáng)了實(shí)用性.目前，此模塊已能用于所有游艇.

    內(nèi)舾裝也稱為居裝，指艙室的分隔與絕緣材料的安裝，家具設(shè)施與衛(wèi)生設(shè)施的制造安裝，空調(diào)系統(tǒng)，門、窗的安裝.游艇本身就是一種奢侈品，船東對(duì)居裝的要求很高.對(duì)于同一款游艇，根據(jù)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(shí)間，同時(shí)質(zhì)量很難得到保證，這成為了游艇檔次提升的瓶頸.對(duì)居裝件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)能有效減少設(shè)計(jì)人員大量的重復(fù)工作，實(shí)現(xiàn)居裝件的批量生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的精度和質(zhì)量.如需固定的家具和衛(wèi)生設(shè)施都可以設(shè)計(jì)成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、功能模塊，在設(shè)計(jì)時(shí)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(jiǎn)單、高效.在模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，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(jìn)行精裝.相對(duì)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(shí)間，提高裝飾質(zhì)量.

    4、結(jié)語(yǔ) 

    從以上分析可以看出，玻璃鋼游艇運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)相比傳統(tǒng)方法具有多方面的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為： 

    1）玻璃鋼游艇的模塊化設(shè)計(jì)使總體設(shè)計(jì)工作大大簡(jiǎn)化，減少了設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng)，縮短了設(shè)計(jì)周期，便于優(yōu)化設(shè)計(jì)及新產(chǎn)品開發(fā).這對(duì)縮短玻璃鋼游艇的建造周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代以滿足市場(chǎng)的多樣化需求具有重要意義. 

    2）玻璃鋼游艇的模塊設(shè)計(jì)有利于游艇企業(yè)組織并行規(guī)模化生產(chǎn).設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)游艇的模塊拆分，將復(fù)雜的部分變成簡(jiǎn)單的重復(fù)工藝生產(chǎn)，使得生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和工藝標(biāo)準(zhǔn)化，以提高生產(chǎn)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(shè)計(jì)有利于降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境.原來(lái)需要在船上進(jìn)行的大量立體作業(yè)可改為在車間內(nèi)進(jìn)行的平面作業(yè)，不必再將許多材料和設(shè)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(diào)運(yùn)次數(shù)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(shè)計(jì)有利于提高游艇產(chǎn)品的整體性能.由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作多變，設(shè)備供應(yīng)的多樣性，工藝不穩(wěn)定，很難保證質(zhì)量.而模塊化設(shè)計(jì)容易積累經(jīng)驗(yàn)，大批量、高效率的生產(chǎn)也使產(chǎn)品的精度和質(zhì)量更容易得到保證.同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)便于設(shè)備的維護(hù)和改裝，以功能模塊形式安裝的技術(shù)操作設(shè)備、雷達(dá)、無(wú)線電通訊和導(dǎo)航等綜合設(shè)備，可以在使用期內(nèi)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(shè)計(jì)制造的實(shí)施將極大提升游艇企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而模塊化制造的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，因此在提出玻璃鋼游艇模塊化思路的基礎(chǔ)上，對(duì)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(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究是十分必要的.