一、引言

      船舶制造业如同其它制造业一样，随着科学技术的发展，市场竞争越来越激烈，竞争的焦点主要体现在：缩短船舶产品建造周期、提高质量和性能以及降低成本，故只有采用先进的造船技术和造船模式方能立于不败之地.由于船舶产品的复杂性和制造规模，使其难以实现批量化生产.船舶制造成本高，投资回收期长、风险大，且制造厂需要满足船东的多样化需求，这种多品种、单件小批生产模式给标准化工作带来了极大的困难，使设计工作量大，制造周期长成了船舶制造业的顽疾.模块化提供了一种有效的解决途径，它可以利用已标准化、系列化的模块，迅速组成整船。

      在降低产品开发成本，缩短建造周期的同时，亦能满足客户的个性化需求.此外，模块化技术既便于船舶设备与系统的操作与维护管理，又利于船舶功能的日后修复与改装，大大提高了船舶产品整个生命周期的经济性.目前，模块化造船技术得到了广泛的研究，为全球造船业争相开发应用。

二、模块化造船概述

      所谓模块，就是可组合成系统的、具有某种功能和接口结构的、典型的通用独立单元.模块是模块化产品的基本组成元素，是一种实体的概念模块化产品设计过程中，通过不同模块的组合和匹配可以产生大量的变型产品，使其具有独特的功能、结构及性能特点和层次.因此，模块化产品设计使企业可以通过组合现有模块或新模块，快速、低成本地生产出能够适应市场和技术变化的产品。

      船舶建造是一项庞大的工程，船舶模块相比其它行业的模块也要复杂得多.船舶模块可分为结构模块和功能模块，它们都具有特定的界面、连接尺寸及连接形式，具有独立的功能和良好的通用性.结构模块是指具有尺寸互换性的结构部件，其安装连接部分的几何参数满足某种规定的要求，而能保证通用互换或兼容.如舱壁模块、甲板模块等，不但可以在一艘船的船舱区域通用，还可以在载重量相当的不同船舶的相同区域互换.功能模块是具有相对独立的功能，并具有功能互换性的功能部件，其性能参数和质量参数（常指线性尺寸以外的特性参数）能满足通用互换或兼容的要求.如机舱设备模块、上层建筑的舱室模块、梯道模块等可以在不同船型上通用.通过标准模块的重新组合，有效减少了船舶设计工作量，能快速提供多样化的新船型以适应市场的需求。

      模块化造船是将船舶装备或系统按功能或层次体系划分成若干个有接口关系的相对独立的单元，按照通用化、系列化、组织化的设计和生产原则，以不同的方式排列组合成船舶装备或系统的一种技术.其实质是在满足船舶总体性能、结构强度和船厂实际生产条件的前提下，按照一定的原则把船舶分成若干模块，并按模块进行设计，由船厂或以外协加工的形式完成模块的制造，由船厂总装以形成所需的船舶.同时需要建立庞大的数据库，包括已建船舶的主尺度及基本参数和船用模块的图形库，以便调用数据库中的模块，重新组合形成新船型来满足船东新的设计要求.模块化造船简化了船舶产品的系统结构，减少了设计和制造过程中的重复劳动，能有效地组织专业化生产，从而缩短产品的设计和建造周期，提高生产效率。

      模块化造船是一种现代造船模式，它改变了过去那种单件生产只能单件设计的落后方式，采用组合原理设计出多样化产品，同时不失批量生产的优势.船舶的模块化设计方法研究是模块化造船的必然要求，也是船舶设计领域的前沿课题.

三、玻璃钢游艇实施模块化的可行性

      模块化是在通用化、系列化、组合化等标准基础上引入系统工程原理而发展起来的一种标准化的高级形式，表现为特征尺寸模数化，结构典型化，部件通用化，系数系列化，组装积木化.模块化的理论基础是系统分解和组合原理。

      1 玻璃钢游艇的发展现状

      近年来，随着私人游艇消费的悄然兴起和国际游艇制造业向中国的快速转移，玻璃钢游艇行业迎来了新的发展契机.国内原材料越来越丰富、玻璃钢游艇建造水平的提高和劳动力成本低等条件为国内游艇制造业的进一步发展奠定了基础.同时，多样化的市场需求也刺激着游艇行业飞速发展.随着国内外游艇市场的不断拓展，供需矛盾日益尖锐，传统的单件生产模式已无法适应市场的变化，批量化生产成了玻璃钢游艇行业再次飞跃的必然要求。

      相对于常规的客船、货船，玻璃钢游艇的船型较小，国内建造的玻璃钢游艇艇长一般在15m~40m.传统的玻璃钢游艇工艺划分是以专业为基础，包括船体、轮机、电气、内部装饰四部分，它们并不属于严格意义上的模块，基本上是串行作业.这不仅使游艇的建造周期延长，而且增加了生产管理的难度.此外，一些船东在制造过程中变更设计方案，经常使生产停滞，交船日期一拖再拖，无形中增加了建造成本。

      国内外对玻璃钢游艇设计建造工艺的理论研究很少，几乎没有对整个流程进行系统研究的文献资料，更没有像大型船舶一样，引入模块化理论进行研究.目前，游艇企业生产调度尚处于经验决策状态，即既要制定年、月、日计划，也需要天天调节.尽管如此，游艇厂还是存在生产管理无序、工作节奏松散的现象。

      显然，现代高效率的生产过程急需高效的制造模式及生产管理系统协助。

      2 玻璃钢游艇模块化的可行性

      20世纪90年代初，我国开始有计划、有组织地研究与开发船用模块.燃油供油模块、普通船员舱室模块、二氧化碳灭火装置模块等已广泛用于各种船舶，且不少模块已经商品化，可由设备配套厂成套提供，取得了明显的经济效益.玻璃钢游艇的尺度较小，甚至不及大型船舶的一个分段，加工工艺也有很大的差别，但大型船舶模块化的研究成果对玻璃钢游艇模块化研究具有极大的借鉴意义。

      玻璃钢游艇的管件、电装件数量大、品种多，需要布在狭小的区域，工艺比较复杂.而且都是在合模以后，再在结构上开孔铺管、布线，增加了作业的难度.实施模块化设计，将采用大量标准接口，使管、电装工作大大简化.此外，在船体结构设计时考虑管、线的走向，增加船体预埋，使管路开口跟船体一次成型，构成结构模块，在施工时不用再去考虑它们带来的其它影响，只需考虑安装。

      玻璃钢游艇模块化要求考虑作业量相当及生产场地约束，达到生产均衡.模块化的运用能更多实现平行作业，实现游艇建造在空间上分道，时间上有序.传统的制造工艺，把内部装饰全部放在船体合模并铺上甲板以后完成.家具在车间做好，吊装上船，校核定位尺寸，然后再运回车间进行修补，喷漆，最后再吊装上船安装.工序的繁琐，外加装饰空间狭小，大大增加了家具的安装时间.在模块化设计时，把部分家具，如吊柜、梳妆台等定义为结构模块，给出具体结构尺寸，在车间制造完成后，直接吊装上船安装.为了增大作业空间、降低作业难度，甲板以下舱室的家具可以在船体合模前完成安装，这将极大改善作业环境，提高生产效率.同样，外舾装也将受益于模块化.大量标准件的应用，可以减少重复的设计工作，优化建造工艺。

      目前，许多玻璃钢游艇厂都开始关注模块化设计制造，部分企业也从自行开发出的模块中受益匪浅.如杰腾造船股份有限公司在内装模块化方面做得比较突出，整个工艺流程比较合理，大大缩短了建造周期，装饰质量相比大部分国内游艇也高了一个档次，使其在激烈的市场竞争中占据着主动.珠海太阳鸟游艇制造有限公司也意识到了模块化建造模式的先进性，开始尝试模块化设计制造，以改变原来落后的生产模式。

      但游艇企业在模块化方面的探索仅仅是依靠经验，以牺牲建造周期为代价，缺少正确的理论指导.随着游艇行业技术实力的整体提升，生产工艺的不断完善，玻璃钢游艇的模块化成为了可能，也成了一种必然趋势。

四、玻璃钢游艇模块化的分类

      玻璃钢游艇船型较小，建造工艺特别，在模块划分时也有别于大型船舶.在游艇厂实习一年多的时间里，经过大量的实船调研，对玻璃钢游艇模块提出了新的划分思路，具体分为：船体模块、上层建筑模块以及舾装模块。

      1 玻璃钢游艇的船体模块

      玻璃钢游艇按艇体型线可分为单体船和双体船.单体船又分为V型底艇和圆舭型艇两类.圆舭型艇通常认为是过渡艇，它的阻力性能良好，静水时的航速优于V型底艇；V型底艇通常认为是滑行艇，在近海和波浪汹涌的海面航行时，其各种性能均优于圆舭型艇，特别是波浪中的纵摇、横摇，以及加速度和失速的改善相当明显。

      玻璃钢游艇船体模块主要包括船壳、骨材和舱壁，都是采用手工糊制，多次成型.船壳、舱壁板厚及骨材的大小都受到相应建造规范的约束，但船体模具对游艇系列化具有重大意义.玻璃钢游艇厂一般都建有自己的船体模具，同一系列游艇的艇体部分可以共用同一个模具成型.在尺度变化不大的情况下，可以改变船体中部的长度，平底船还可以适当改变平板龙骨的宽度，以改变船长、船宽来满足船东的要求.因此，在进行模块化设计时，必须突破单船设计的传统思维，建立一套模数系统，约束船舶的主尺度，船型系数以及模块的外形尺寸。

      2 玻璃钢游艇的上层建筑模块

      游艇是奢侈类的高档消费品，体现了拥有者的个性、品味.因此，在总布置及上层建筑造型设计时应更多体现人性化因素，使色彩与造型相协调，外观与功能相匹配，营造出舒适的氛围。

      上层建筑造型设计时，色彩也是一种有效的造型手段.色彩对人的生理和心理影响有时甚至超过船舶形态.色条、色块的分割，不仅能改变大平板式的单调和呆板感，充分体现游艇的功能，创造协调的人机关系，满足人们对色彩的需求，而且能提高游艇的商品价值和美学价值。

       根据游艇的功能，将上层建筑造型及色彩模块大致分为运动型、休闲型和商务型三类：

     1）运动型.此类游艇均为小型游艇，也可以称为运动艇，造型设计力求美观、协调、有快速感.在造型设计时，通常构建单层的流线型上层建筑，且上层建筑前端壁与主甲板的夹角不宜大于45°，以减小迎风面积.色彩搭配上应以鲜艳为主基调，如红、黄、绿等，以表现游艇的快速性。

       2）休闲型.此类游艇大多为私人购买，为家庭观光、游玩所用.设计时主要考虑家庭使用的方便性，下层舱室居多，上层建筑造型简单，只需保证良好的观光视野，造型美观大方即可.色彩选择以烘托家庭氛围为标准.目前，国内市场主要以此类为主。

     3）商务型.此类游艇尺寸较大，装潢豪华，多为大型企业集团法人、老总们购买，用于商务会议、公司聚会、小型PARTY等.游艇的造型设计一般要求较高，而且个性化较强，上层建筑及色彩模块要与总体造型风格一致，力求庄重、气派，同时不失娱乐性。

      3 玻璃钢游艇的舾装模块

      由于玻璃钢游艇尺度小，分析其模块比较清晰，在这里提出舾装模块的概念，主要考虑到舾装是玻璃钢游艇建造过程中的重要环节，且游艇对舾装的要求较高.玻璃钢游艇的舾装可分为外舾装和内舾装.将舾装进一步细化有利于模块化设计制造，从而缩短舾装时间，提高装饰质量。

      外舾装是指游艇的舵、锚和系泊设备，救生设备，梯道，栏杆，桅杆等的安装.外舾装件的模块化有利于形成稳定的工艺，保证质量，简化安装，且能增加其通用性，维护、改装也变得更加容易.如珠海太阳鸟游艇制造有限公司已有的梯道模块能通用于许多船型；新开发的桅杆模块，使桅杆、雷达可通过共用的标准底座与顶棚甲板上的预埋件连接，大大简化了安装工艺.在闸门高度不够时，还可以通过底座将桅杆放倒，极大增强了实用性.目前，此模块已能用于所有游艇。

      内舾装也称为居装，指舱室的分隔与绝缘材料的安装，家具设施与卫生设施的制造安装，空调系统，门、窗的安装.游艇本身就是一种奢侈品，船东对居装的要求很高.对于同一款游艇，根据不同船东的要求，居装部分的差别也较大.居装占用了游艇的大部分装饰时间，同时质量很难得到保证，这成为了游艇档次提升的瓶颈.对居装件进行模块化设计能有效减少设计人员大量的重复工作，实现居装件的批量生产，提高产品的精度和质量.如需固定的家具和卫生设施都可以设计成相应的结构、功能模块，在设计时就给出精确的定位尺寸，不仅方便了制造，安装工艺也变得更简单、高效.在模块化设计时，重新分解、整合工序，使家具模块在合模前完成装配，合模后再进行精装.相对于传统的工艺流程，这将极大改善工人的作业环境，缩短装饰时间，提高装饰质量。

五、结语

      从以上分析可以看出，玻璃钢游艇运用模块化设计相比传统方法具有多方面的优势，主要表现为：

      1）玻璃钢游艇的模块化设计使总体设计工作大大简化，减少了设计人员的重复劳动，缩短了设计周期，便于优化设计及新产品开发.这对缩短玻璃钢游艇的建造周期，加快产品的更新换代以满足市场的多样化需求具有重要意义。

      2）玻璃钢游艇的模块设计有利于游艇企业组织并行规模化生产.设计人员通过对游艇的模块拆分，将复杂的部分变成简单的重复工艺生产，使得生产过程简化，有利于实现生产自动化和工艺标准化，以提高生产效率，缩短建造周期，降低制造成本。

      3）玻璃钢游艇的模块化设计有利于降低工人的劳动强度，改善作业环境.原来需要在船上进行的大量立体作业可改为在车间内进行的平面作业，不必再将许多材料和设备吊到船上原本狭窄的空间，只需吊模块上船安装即可，从而可以大大减少调运次数和工人上船往返之劳，降低作业难度。

      4）玻璃钢游艇的模块化设计有利于提高游艇产品的整体性能.由于传统设计工作多变，设备供应的多样性，工艺不稳定，很难保证质量.而模块化设计容易积累经验，大批量、高效率的生产也使产品的精度和质量更容易得到保证.同时，模块化设计便于设备的维护和改装，以功能模块形式安装的技术操作设备、雷达、无线电通讯和导航等综合设备，可以在使用期内以最低的成本更新，从而使游艇的性能保持在较高的水平。

      玻璃钢游艇模块化设计制造的实施将极大提升游艇企业的核心竞争力，而模块化制造的关键是实现模块化设计，因此在提出玻璃钢游艇模块化思路的基础上，对玻璃钢游艇模块划分原则，模块划分方法以及模块划分的技术经济性进行研究是十分必要的。