小型玻璃鋼游艇模塊化分類與設(shè)計(jì)

游艇作為單一定制產(chǎn)品，隨著各種成本的增加，企業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)急需更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。產(chǎn)品模塊化理論、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)的發(fā)展為游艇模塊化設(shè)計(jì)提供可能。本文首先介紹產(chǎn)品模塊化及分類，并提出總線型模塊化設(shè)計(jì)制造方法適合當(dāng)前游艇企業(yè)，并最終達(dá)到能夠具有柔性制造的模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式以縮短企業(yè)研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，其生命周期明顯縮短，由此帶來(lái)的產(chǎn)品交貨時(shí)間提前。各種小批量生產(chǎn)比例增大，這在相當(dāng)程度上帶來(lái)了成本的增加。

21世紀(jì)前后，游艇逐步進(jìn)入國(guó)人視野，游艇制造業(yè)在中國(guó)迅速發(fā)展。游艇作為小批量甚至是單一定制化產(chǎn)品，對(duì)于安全規(guī)范的要求遠(yuǎn)超其他各類產(chǎn)品。各類水池實(shí)驗(yàn)以及船舶檢驗(yàn)過(guò)程更是使其生產(chǎn)研發(fā)周期不斷延長(zhǎng)。

一方面是產(chǎn)品交貨時(shí)間提前，另外一方面是游艇生產(chǎn)研發(fā)周期長(zhǎng)，成本高。兩方面的矛盾突出，這就要求游艇設(shè)計(jì)生產(chǎn)企業(yè)尋求新的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式以滿足當(dāng)前形勢(shì)要求。目前我國(guó)目前游艇產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于初級(jí)階段，游艇企業(yè)具有數(shù)量多、規(guī)模小、核心技術(shù)水平低的特點(diǎn)。通過(guò)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)與技術(shù)整合，設(shè)計(jì)公司與規(guī)模游艇企業(yè)聯(lián)合的形式，尋求一種能夠具有柔性制造的模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式以縮短企業(yè)研發(fā)周期、降低研發(fā)成本成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

圖1 產(chǎn)品模塊類型

游艇模塊化類型研究

產(chǎn)品的模塊化分類

產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)制造是集成制造的重要內(nèi)容，通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌趯⒎诸惷鞔_的產(chǎn)品模塊在CAD平臺(tái)環(huán)境下建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，以保證各模塊可以在集成狀態(tài)下運(yùn)行。此時(shí)CAD系統(tǒng)為基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的集成化系統(tǒng)，整個(gè)CAD系統(tǒng)的運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理與控制之下。目前，模塊由于類型的不同，被分成了六種不同模塊形式。如圖1所示。

這六種模式描述了基于基礎(chǔ)模塊（或共享模塊）、互換模塊（或模塊族）以及標(biāo)準(zhǔn)模塊接口的不同模塊組合方式。還有學(xué)者則將模塊分為橫系列模塊化、縱系列模塊化、跨系列模塊化以及全系列模塊化。這種分類形式是按照模塊性能、結(jié)構(gòu)的不同以及通用范圍給出。其中，基型模塊、變型模塊被視為構(gòu)成模塊化產(chǎn)品的基本元素。

就定制化產(chǎn)品而言，如何進(jìn)行模塊分類是至關(guān)重要的項(xiàng)目。一般而言，產(chǎn)品常常依據(jù)模塊的分類方式、互換性與通用接口設(shè)置、定制化程度結(jié)合產(chǎn)品自身因素劃分模塊類型以及組合方式。如圖2所示，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模塊化的發(fā)展過(guò)程一般是從基礎(chǔ)的單個(gè)部件模塊化，隨著定制程度逐漸提高，轉(zhuǎn)變?yōu)榻M合模塊化的過(guò)程。

目前，不同類型的產(chǎn)品常常選用不同形式的模塊化模式，一些家用電器產(chǎn)品如微波爐、電視機(jī)等產(chǎn)品?；A(chǔ)部件比例較大，而定制化模塊族比例較小，常選用部件互換、部件共享的形式，通過(guò)最小數(shù)量的零部件通過(guò)基礎(chǔ)部件與模塊族的互換、結(jié)合形成一組具有不同定制化特征的模塊族結(jié)構(gòu)。隨著產(chǎn)品定制程度不斷加深，用戶定制的個(gè)性化需求提高，可供互換的模塊族涉及到的零部件增多?；A(chǔ)部件繼續(xù)拆分、組合，形成多模塊族配合基礎(chǔ)部件的組合形式，一般稱為混合模塊化形式或者總線模塊化形式。隨著拆分出的模塊族數(shù)量增多，基礎(chǔ)部件最終完全被模塊族所取代，形成組合模塊

化模式。該模式允許選擇不同模塊族中任意模塊通過(guò)通用接口組合，進(jìn)而提供最大程度的多樣化、定制化產(chǎn)品。

圖2 基于模塊族的模塊化演變式圖譜

圖3 小型玻璃鋼游艇結(jié)構(gòu)分類以及相關(guān)模塊整合圖

游艇的模塊化劃分

游艇作為旅游、休閑類產(chǎn)品，根據(jù)其用途的不同可以劃分為消防艇、打撈艇、捕魚(yú)艇、釣魚(yú)艇、作業(yè)艇、船員艇、探險(xiǎn)艇、帶纜艇和搜救艇等。我國(guó)游艇行業(yè)剛剛開(kāi)始起步，企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中雖然采用了局部零件互換形式以滿足不同用戶定制化要求，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)模式。不同類型的游艇對(duì)于其船型、上層建筑、輪機(jī)裝備等都有不同的要求。依照船舶的要求將其大致劃分為船體、輪機(jī)、電氣、內(nèi)裝及輔助設(shè)備四大部分。

近年來(lái)，由于舷外掛機(jī)和內(nèi)外機(jī)技術(shù)的不斷成熟，游艇輪機(jī)裝備集成度迅速提高。大部分小型游艇都選擇以上兩種動(dòng)力裝置中的其中一種作為動(dòng)力設(shè)備，這給游艇集成制造提供了極為有利的條件。換言之，小型游艇的輪機(jī)與電氣設(shè)備一般整合完善，已形成通用接口模塊，如圖3所示，可歸納為掛機(jī)動(dòng)力模塊。而船體和內(nèi)裝及輔助設(shè)備，輔助設(shè)備一般由外協(xié)廠提供可單獨(dú)分為輔助設(shè)備模塊群。

船體按照游艇制造方式進(jìn)行分類，可分為船型部件和上層建筑。上層建筑，雖與性能參數(shù)相關(guān)，但對(duì)整船性能指標(biāo)影響不太大，可將其與內(nèi)裝整合形成上層建筑模塊群，根據(jù)定制要求進(jìn)行選擇。船體船型部分牽扯到大量的前期設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)，難以在短期內(nèi)做出尺寸恒定的可供選擇的游艇船型，而且頻繁的更換船型耗時(shí)耗力，不符合模塊化設(shè)計(jì)降低成本縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的要求，因此該部分建議按照總線化建造模式設(shè)計(jì)成基礎(chǔ)部分。

小型玻璃鋼游艇模塊劃分建議

按照模塊化理論，小型玻璃鋼游艇按總線型模式可劃分為船型基礎(chǔ)部件，掛機(jī)動(dòng)力模塊、上層建筑模塊和輔助設(shè)備模塊。

生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)制造中應(yīng)當(dāng)充分利用模塊化的生產(chǎn)模式（如圖4所示）展開(kāi)設(shè)計(jì)。

首先，擬定基礎(chǔ)船型作為設(shè)計(jì)要素?；A(chǔ)船型作為整個(gè)產(chǎn)品流程的基礎(chǔ)部件，具有極其重要的作用。船型模具（如圖5所示）是總線模塊化設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)部分整個(gè)游艇的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在確定船型的基礎(chǔ)上展開(kāi)，這有利于最大限度運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)展開(kāi)設(shè)計(jì)，減少模具建造成本，縮短建造周期。

其次，將輪機(jī)電氣部分獨(dú)立形成由外協(xié)企業(yè)完成的完善的具備通用接口的模塊族群體系。目前市面可供選擇的舷外掛機(jī)品牌有水星、雅馬哈、鈴木以及國(guó)內(nèi)的濰柴、桂柴等，種類繁多。針對(duì)同一船型，根據(jù)成本、用途等定制化要求，選擇特定的掛機(jī)。

第三，上層建筑模塊和輔助設(shè)備模塊可針對(duì)不同的用途開(kāi)發(fā)出適合該游艇船型的A、B、C多種類型。定制過(guò)程中針對(duì)客戶需要進(jìn)行選擇匹配。

圖6為運(yùn)用總線型模塊設(shè)計(jì)理論，針對(duì)客戶的定制要求匹配相應(yīng)的模塊設(shè)計(jì)制造的某款小型玻璃鋼游艇?；谠摯突A(chǔ)部件，還有對(duì)應(yīng)的多種掛機(jī)動(dòng)力模塊、上層建筑模塊和輔助設(shè)備模塊，以便客戶按照用途和成本要求進(jìn)行選擇。

圖4 小型玻璃鋼游艇模塊劃分圖

圖5 真空吸附成型

圖6 基于總線模塊的某小型玻璃鋼游艇

結(jié)語(yǔ)

在船舶行業(yè)面臨如此嚴(yán)峻形勢(shì)的今天，游艇作為單一定制產(chǎn)品，企業(yè)必須尋求更加先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造以及管理技術(shù)以應(yīng)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)和行業(yè)發(fā)展的低迷狀態(tài)。

運(yùn)用總線型模塊化設(shè)計(jì)制造理論，在某一船型基礎(chǔ)平臺(tái)中開(kāi)發(fā)多種適應(yīng)不同用途要求的多模塊化系列游艇，在滿足客戶需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、降低設(shè)計(jì)成本的目的，是應(yīng)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r以及客戶需求的理想選擇。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.20.009