本刊記者 崔 燕

模塊化建造技術(shù)誕生于上世紀(jì)40年代。第二次世界大戰(zhàn)時，由美國人首先將其應(yīng)用于軍船領(lǐng)域。60年代，日本人發(fā)明的一項組合技術(shù)，促成了模塊化建造的發(fā)展。到70年代，歐洲和美國已經(jīng)在這項技術(shù)上逐漸形成了一個比較成熟的階段，又經(jīng)過40多年的發(fā)展，模塊化建造逐漸被應(yīng)用于很多領(lǐng)域。近年來，模塊化建造作為一種低成本、高效率且安全的建造模式，已成為現(xiàn)代造船和海工領(lǐng)域的重要技術(shù)及發(fā)展趨勢。

新技術(shù)助力模塊化發(fā)展

談到模塊化建造的特點和優(yōu)勢，中國海洋石油工程股份有限公司副總工程師史佑在由北京美沙會展公司承辦的2013模塊化建造技術(shù)與管理國際論壇上表示，傳統(tǒng)的構(gòu)建式建造方式需要在現(xiàn)場或同一場地來完成，受場地限制比較大。而模塊化建造則可以把一些產(chǎn)品同時放在不同場地完成，不僅不受施工場地限制，還大大地節(jié)省了工時，提高生產(chǎn)效率。其次，傳統(tǒng)構(gòu)件式建造方式必須要在項目所在地進(jìn)行組裝，而模塊化建造則可以把主要部件在運(yùn)輸安裝和抵達(dá)現(xiàn)場之前就完成組裝，從而可以避免在建造過程出現(xiàn)誤差。另外，傳統(tǒng)構(gòu)建式建造在項目期間內(nèi)或多或少會在某些設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)一些調(diào)試和改裝。但模塊化建造則完全可以避免，因為模塊化建造大部分的設(shè)備就已經(jīng)在設(shè)計之初內(nèi)納入其中了，所以相對來說更加完整。

以上三個方面足以證明模塊化這種建造方式，已逐漸向海工項目領(lǐng)域延伸，且不斷向能源、化工及更多的基礎(chǔ)建設(shè)等方面滲透。未來模塊化建造將被越來越多的行業(yè)所認(rèn)可和采用。

從未來的發(fā)展趨勢來看，可以肯定的是新型技術(shù)的出現(xiàn)推動了模塊化的全面發(fā)展。這些新技術(shù)包括，3D技術(shù)、SPMT小車和海上運(yùn)輸設(shè)備及更大范疇地調(diào)集和安裝技術(shù)。3D技術(shù)的應(yīng)用大大提高了設(shè)計效率和精度，促進(jìn)了模塊化建造的前期模擬。也就是說，設(shè)計師在辦公室的電腦上就可以把整個項目用三維形狀模擬出來。而SPMT小車的出現(xiàn)使得模塊化建造的運(yùn)載能力得到不斷提升，有了這些設(shè)備，即使幾千噸的模塊也可以從四面八方匯集到現(xiàn)場。特別是一些大型及特殊種類船舶的出現(xiàn)，為模塊化建造提供了便捷和完善的運(yùn)輸服務(wù)。隨著起重能力的不斷增強(qiáng)，大型吊機(jī)以及先進(jìn)的安裝技術(shù)，更是為模塊化建造創(chuàng)造了更多的可能。這些新技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用都是成就模塊化建造進(jìn)程的重要保證。

一體化能力至關(guān)重要

如果說新技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了模塊化的全面發(fā)展。那么，隨著模塊化建造技術(shù)的不斷延伸。未來的模塊化建造能力怎樣才能得到更大的提升呢？

在談到這一問題時，有著多年豐富項目實踐經(jīng)驗的中國海洋石油工程股份有限公司執(zhí)行副總裁楊云表示：“由于海工項目造價很高，一些設(shè)備的安裝相當(dāng)復(fù)雜，且工作量大，同時還要受到環(huán)境制約的影響。所以，在海工項目中最核心的就是設(shè)計建造一體化問題”。

據(jù)了解，在每一個海工項目中，都必須嚴(yán)格執(zhí)行EPCI。所謂EPCI就是指設(shè)計、采辦、建造、安裝。采用EPCI，可以實現(xiàn)將設(shè)計、采辦、建造和安裝階段統(tǒng)一策劃、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一協(xié)調(diào)。在實施過程中進(jìn)行進(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量控制，從而確保項目更好地完成。同時，在設(shè)計中可以同時進(jìn)行設(shè)備材料的采辦，使各階段之間合理、有序和深度交叉。在保證各自周期時間的前提下，盡可能地縮短總工期。也就是說，把工程項目各個階段進(jìn)行整體優(yōu)化，局部服從整體，階段服從全過程，從而可以提高整體經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，在EPCI模式下業(yè)主往往只負(fù)責(zé)提出工程項目的預(yù)期目標(biāo)、功能要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而設(shè)計、采辦、建造、安裝全部交由承包商來完成。

在海工領(lǐng)域，一體化能力在整個項目中發(fā)揮了至重要的作用。當(dāng)然，除了具備完善的統(tǒng)籌能力，實踐經(jīng)驗也很重要。史佑告訴記者，在工程領(lǐng)域，幾乎沒有任何一個解決方案能夠稱之為完美。我們只能努力實現(xiàn)一個更好的方案，或是更加合理的解決方案。這就要求模塊化建造在設(shè)計、采購、建造和項目管理過程中的每一個環(huán)節(jié)都要按照規(guī)劃一步一步地完成。

設(shè)計問題是直接影響模塊化的關(guān)鍵因素。這里面包括模塊化分段的尺寸、重量以及所包含的設(shè)備，這些細(xì)碎的問題都是要在項目的最初設(shè)計中充分地考慮進(jìn)去，否則一旦在建造環(huán)節(jié)中出現(xiàn)一些問題，后面所有的規(guī)劃都將受到無法預(yù)計的影響。還有就是協(xié)調(diào)與管理，這方面則要與設(shè)計、供應(yīng)商、建造場地以及運(yùn)輸商進(jìn)行等方面進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)。

以中海油鎳礦建造項目為例，該項目涉及17個模塊，歷時23個月，涉及安裝的設(shè)備約有1900多臺，有超過2000多名員工同時作業(yè)。由于工程的復(fù)雜性，給工程技術(shù)部門帶來了不少難題。既要確保效率的同時，又要保證施工質(zhì)量，同時還要兼顧安全。史佑介紹說，通過該項目我們總結(jié)出了三個方面的經(jīng)驗。第一，要確保充足的場地裝備，充分地調(diào)研和重組的技術(shù)準(zhǔn)備。第二，需要業(yè)主和承包商共同評估項目的可行性。在項目實施開始，就需要業(yè)主和承包商一起來參與到這個項目當(dāng)中。第三，在項目的執(zhí)行過程中，要嚴(yán)格地控制誤差的產(chǎn)生，只有嚴(yán)格控制好這個方面，才能避免到后面安裝環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。只有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕ㄔ旒夹g(shù)和組織結(jié)構(gòu)才能確保項目的完成。

如何應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)

隨著中國制造能力的不斷提升，憑借國產(chǎn)化設(shè)備及生產(chǎn)能力等方面的競爭優(yōu)勢，越來越多的國際業(yè)主選擇與國內(nèi)制造商合作。然而，對任何事情來說，機(jī)遇和挑戰(zhàn)都是并存的。我們該如何應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)呢？

采購是模塊化建造的先決條件之一。在工程設(shè)計之初，往往就要權(quán)衡各方面的利益及相關(guān)方面的建議。如何更好地控制成本，是當(dāng)前海工項目所遇到的難題之一。楊云介紹說，采購帶來的各種難題不僅僅是管理方面的，更是理念問題。海工項目造價高，設(shè)備采購直接影響了企業(yè)的成本和市場競爭力。目前，我國海工企業(yè)采購成本普遍較高，主要因為進(jìn)口設(shè)備和材料的采購成本占總成本的比例較高。例如，海上平臺發(fā)電站、平臺接裝分割器、平臺接樁緩沖裝置，以及液化天然氣（LNG）超低溫鋼材等一些關(guān)鍵裝備。

在海工項目中，施工成本也不容忽視。以海管鋪設(shè)為例，海管本身的成本價格其實并不高，但是鋪設(shè)海管的作業(yè)船只方面

的費(fèi)用大約為200萬元左右。如果海管出現(xiàn)質(zhì)量問題，則維修與返工的費(fèi)用就面臨著更大的資源浪費(fèi)。從目前情況來看，模塊化建造的設(shè)備采購應(yīng)該綜合考慮，不論是哪一個國家的產(chǎn)品，只要其制造裝備符合業(yè)主的要求，且達(dá)到項目標(biāo)準(zhǔn)的要求，都可以納入到采購清單當(dāng)中來。所以，今后全球采購是必然的選擇。

除了采購問題，模塊化建造未來還存在幾大難題需要引起業(yè)界重視。史佑表示，其一，是巨大的工作量給項目計劃和人員組織帶來困難；其二，是復(fù)雜的模塊結(jié)構(gòu)給設(shè)計與質(zhì)量控制工作帶來困難；其三，是施工人員的制造工藝、工作責(zé)任心也將為模塊化建造帶來不小的挑戰(zhàn)。

另外，隨著場地間的日益加劇，以及中國制造能力的不斷提升，模塊化建造逐漸從海外不斷地向亞洲國家轉(zhuǎn)移，跨區(qū)域、跨國家的項目執(zhí)行，跨文化溝通與協(xié)調(diào)等問題也將是成為影響模塊化建造和管理的重要因素。

物流環(huán)節(jié)不容忽視

作為模塊化建造中的重要環(huán)節(jié)，模塊的物流運(yùn)輸越來越受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。美國福斯特惠勒公司Jeremy Cooke表示：“對于模塊項目來說，最重要的一點就是建造、裝載，運(yùn)輸最大的模塊?！?/p>

世界上最領(lǐng)先的重大件運(yùn)輸服務(wù)商道克懷斯重大件海運(yùn)有限公司充分意識到了在模塊化建造中對超大、超重模塊運(yùn)輸這一領(lǐng)域已成為未來的發(fā)展趨勢。道克懷斯重大件海運(yùn)有限公司銷售總監(jiān)Kathryn Lewton-Jones表示，隨著海上油氣勘探作業(yè)環(huán)境的不斷惡劣，以及不斷向深海領(lǐng)域進(jìn)軍。對模塊化建造運(yùn)輸市場來說，越來越充滿挑戰(zhàn)。所以，尋求更加安全、更加高效的運(yùn)輸解決方案，成為運(yùn)輸服務(wù)商所追求的目標(biāo)。

一般來說，模塊運(yùn)輸?shù)碾y度主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，是建造場地和安裝場地存在限制。不管是建造場地還是安裝場地，空間都是有限的。然而，物流最根本的原則就是必須確保準(zhǔn)時送達(dá)；其次甲板裝備、墊墩和綁扎都需要船舶等待很長時間（通常十天以上）；第三，船舶無法進(jìn)入未經(jīng)改造的吃水較淺的海岸；第四，港口的擁堵狀況導(dǎo)致船舶等待時間過長；最后，還要充分地考慮到裝載和卸載的設(shè)備和能力。

據(jù)了解，通過十幾年在運(yùn)輸領(lǐng)域的探索和完善，道克懷斯重大件海運(yùn)有限公司已經(jīng)擁有很多豐富經(jīng)驗和成功案例，確保了大型模塊運(yùn)輸項目的順利實施。其中主要具有四大優(yōu)勢，一是，利用半潛船，超級浮式托盤（FSP）及輔助設(shè)備可以盡可能的突破重吊對于模塊裝載重量的限制。二是，通過協(xié)調(diào)物流及優(yōu)化建造方、分包商和客戶之間的運(yùn)輸時間安排，將總成本和管理風(fēng)險降至最低。三是，依賴內(nèi)部強(qiáng)大的工程、采購、風(fēng)險控制和項目管理實力，提供覆蓋了模塊運(yùn)輸?shù)母鱾€層面的一站式總包合同，無需客戶費(fèi)心對接更多的服務(wù)商。四是，該公司具有世界上最大的半潛船船，包括24條半潛船及2個超級浮式托盤，為運(yùn)輸提供確定的航程，確保貨物按時到達(dá)目的地。

Kathryn Lewton-Jones介紹說，2010年該承接了一家世界領(lǐng)先礦業(yè)公司在Koniambo鎳礦項目中的模塊物流服務(wù)。這個項目需要完成15個鎳礦加工模塊，分4航次，其中最重的模塊達(dá)3500噸。從建造地中國青島運(yùn)送至南太平洋的新喀里多尼亞。在這項運(yùn)輸任務(wù)中，我們采用T級半潛船第一次采用邊弦滾裝的裝載方式。同時，指定出詳細(xì)的綁扎工程方案以確保15個模塊在海上航行的安全性。該項目的順利實施，在運(yùn)輸領(lǐng)域來說，具有里程碑式的意義。

與Koniambo相比，道克懷斯在2012年推出的利用超級浮力托盤（FSP）的搭載式運(yùn)輸方案更具有創(chuàng)新性。超級浮式托盤（FSP）是一種可壓載的無動力駁船，模塊獨(dú)立裝載到FSP上，連同F(xiàn)SP一起放到半潛船的甲板上進(jìn)行運(yùn)輸。單個FSP長60米，寬40米，可裝載重達(dá)到6000噸的模塊。從建造地中國青島運(yùn)送至澳大利亞東岸，分3個航次，總共7個模塊。這項運(yùn)輸任務(wù)，采用了S級半潛船SWAN和兩個超級托盤（DOCKWISE FSP 101及DOCKWISE FSP 102）。它們的應(yīng)用大大縮短了運(yùn)輸過程中貨物的綁扎及港口等待時間。同時，還降低了對裝港/卸港的水深要求。提高了半潛船的利用率，從而大大地降低了項目成本。

同時，通過一站式的總包合同方式，很好地協(xié)調(diào)及優(yōu)化模塊建造廠和物流分包商之間的關(guān)系，用戶只需專注于項目中的核心問題及技術(shù)，把模塊物流繁瑣的步驟完全委托給物流總包商進(jìn)行處理。使“搭載運(yùn)輸”這一全新概念成功地應(yīng)用到模塊運(yùn)輸領(lǐng)域。