產品標準化系數計算方法研究

王宇飛，成 浩

（海軍研究院，上海 200235）

0 引言

在GJB Z170—2013《軍工產品設計定型文件編制指南》[1-2]中規定，產品設計定型“標準化工作報告”中應進行產品標準化程度評估，評估中非常重要的一項內容是計算產品的標準化系數；在產品設計定型“標準化審查報告”中依據標準化系數計算結果，綜合評價產品的標準化程度。可以看出，標準化系數已經成為衡量產品標準化程度的重要指標，越來越受到產品采購部門的重視。目前，國內針對產品標準化系數已經開展了較為深入的研究[3-7]，而且在許多產品定型鑒定中成功應用，對牽引和優化產品“三化”設計，提高產品標準化程度發揮了重要作用。但是，在標準化計算方面仍然存在統計原則界定不清晰、零部件價值沒有考慮、無法準確有效地反映產品的總體標準化情況等問題。如何根據產品特點出發，立足總體、系統和設備的分屬和包含關系，研究不同層次不同類型的標準化系數的計算方法，提高標準化系數計算方法的針對性和計算結果準確性，提高標準化程度評估結果的說服力，就顯得尤為重要。

1 標準化系數計算的現狀

目前，在相關標準和文獻中，對標準化系數已有較為明確的定義，即產品研制所采用的標準件、通用件、借用件、外購件的品種數與全部零件、部件、組件總品種數之比，稱為標準化種數系數。產品研制所采用的標準件、通用件、借用件、外購件的件數與全部零件、部件、組件總件數之比，稱為標準化件數系數。產品研制所采用的全部零件、部件、組件總件數與總品種數之比，稱為標準化重復系數。

在實際產品研制中，應用較多的是標準化種數系數。從標準化品種系數的計算方法來看，計算的最小單元為品種，大大簡化了統計樣本，對組成復雜、零部件龐大的產品來說極為有利，但是對一個品種一件和一個品種多件在統計量值上一樣，也極易造成個別代替一般的現象。其次，零件、部件、組件的統計范圍、層次不明確，是按照組件、部件還是零件統計品種的規則沒有給出，如何界定標準件、通用件、借用件的范圍，這些問題給具體的操作性上帶來較大的困難。再者，由于對研制產品直接采用了零部件、組件的品種數來計算，割裂了總體、系統和設備、零部件之間的包含和隸屬關系，不利于從總體上控制和分解產品研制的標準化系數指標要求。基于上述原因，亟待進一步開展標準化系數計算相關基本理論研究，理清統計計算的范圍、原則和方法，建立一套層次分明、可操可行的標準化系數計算方法。

2 標準化系數的計算分解

對于由多個大系統組成的產品來說，標準化系數的計算是一項十分艱巨而且復雜的工程。為了方便標準化系數的計算，可根據產品各個系統劃分和組成，對產品按照總體、系統、分系統、設備、組成單元、零件進行細分（以系統 2為例），如圖1所示。

圖1 標準化系數計算分解圖

通常，標準化系數計算分解至圖1的五層結構，不再向組成單元的下級分解。由產品總體分解至分系統，將各分系統進一步分解，直至分解到零件為止。在計算艦船標準化系數時，應分類型分層次進行標準化系數的計算，即按照總體、系統、分系統、設備、零部件的包含層次，先利用零部件計算組成單元的標準化系數，然后通過組成單元計算設備標準化系數，利用設備標準化系數計算各分系統標準化系數，依次類推，直至計算出產品總體標準化系數。

3 標準化系數的計算方法

3.1 設備標準化系數

設備通常由零部件和組件組成，其標準化種數系數采用式(1)來計算。

式中：k為標準化種數系數；∑b為標準件、通用件（或借用件）、外購件的零、部、組件總的品種數；∑Z為全部零、部、組件總的品種數。

一般來說，產品研制中采用的型號規格越少，說明裝備研制“三化”水平高，標準化程度也越高。但是在壓縮型號規格后，計算得出的標準化品種系數是降低的，這顯然與事實不符。實際上，不同的零部件有不同的件數，同一品種且數量較大的零部件對標準化系數的計算是有影響的。因此，在計算標準化品種系數時，對每一個品種應增加件數修正系數，用于描述該品種的零件件數對標準化系數的影響。

在實際統計中，會有一些常見的、數量大、品種多的標準化零部件如螺絲、螺帽、墊片等，而一些重要的、關鍵的零部件可能數量和品種較少，如果在計算中將兩者同等視之，就會出現低價值高標準化程度的零部件掩蓋重要零部件標準化程度低的現象。因此，在計算標準化品種系數時，對每一個品種應增加重要性修正系數，用于描述該品種的零件的重要性對標準化系數的影響。綜上分析，可以將設備標準化種數系數按式(2)計算。

式中：K為設備標準化種數系數；bi為設備第i個標準件或通用件（或借用件）或外購件的零、部、組件的品種數，不同系列視為不同品種，取值為1；Δi為設備第i個標準件或通用件（或借用件）或外購件品種的件數修正系數。

對件數修正系數，其反映同一品種不同數量的零部件件數對計算標準化系數的影響，可以用式(3)表示[8]。

式中：Qi為設備第i個標準件或通用件（或借用件）或外購件的實際件數；Qi0為設備第i個標準件或通用件（或借用件）或外購件的基準件數，一般取為1；α為標準品種件數變化對制造成本的影響系數（根據不同產品，α取0.2～0.5，推薦采用0.3）。

零部件件數修正系數取值見表1所示。

表1 標準化系數件數修正系數

3.2 系統標準化系數

假設一個系統包含有n個分系統，每個分系統包含有N個設備，其系統的標準化系數、分系統的標準化系數與各個設備的標準化系數的關系，如圖2所示（以分系統1的組成為例）。

以圖2中系統為例，系統的標準化系數由各分系統的標準化系數進行加權歸一化處理后得到，各分系統標準化系數由各設備的標準化系數進行加權歸一化處理后得到，即不同分系統、設備的標準化系數在系統標準化系數中計算中占有一定的比率，即修正系數。為此，提出分系統的標準化系數按式(4)計算。

式中：A為分系統標準化系數；Ki為第i個設備標準化系數；ψi為第i個設備標準化系數在系統標準化系數中所占比率。

圖2 系統標準化系數計算結構圖

設備的標準化系數在分系統標準化系數中所占的比率，主要取決于2個因素，一是分系統中包含該設備數量的影響，定義為數量影響系數；二是該設備在分系統中重要性程度，定義為重要性影響系數。一般可以表示為

式中：ai為第i個設備在分系統中數量的影響系數，可按照表1進行選取；bi為第i個設備在分系統中重要性影響系數。

對重要性影響系數，目前尚屬首次提出，建議按照零部件、組件在設備中重要性程度進行劃分，然后采用專家打分的方法，來確定相關部件的修正系數值。目前初步給出表2所示的打分方法，建立設備零部件、組件的打分表，通過多位專家打分后再進行平均，然后確定重要性影響系數。

表2 標準化系數重要性修正系數

通常，系統包含n個分系統，那么系統的標準化系數由分系統的標準化系數計算，見式(6)。

式中：Φi為第i個分系統標準化系數在系統標準化系數中所占比率。

同樣，第i個分系統標準化系數在系統標準化系數中所占比率Φi由兩部分組成，即系統中分系統的數量影響系數和重要性影響系數。一般情況下，系統中各分系統是單獨的，即數量為 1，因此數量的影響系數取為 1；對重要性影響系數，該分系統直接決定了系統的功能實現，一般也取為1。因此，第i個分系統標準化系數在系統標準化系數中所占比率Φi取為1。所以系統標準化系數可簡化為

式中：B為系統標準化系數；Ai為分系統標準化系數；n為系統中包含分系統的個數。

3.3 總體標準化系數

根據總體與系統的包含關系，建議總體的標準化系數采用各系統標準化系數來計算。對總體來說，如果包含有N個系統，其總體標準化系數同樣可采用各系統標準化系數來計算，見式(8)。

式中：M為總體標準化系數；Bi為第i個系統標準化系數；ξ i為第i個系統標準化系數修正系數。

同樣，第i個分析標準化系數在系統標準化系數中所占比率ξ i由兩部分組成，即系統中分系統的數量影響系數和重要性影響系數。一般情況下，總體中各系統是單獨的，即數量為 1，因此數量的影響系數取為 1；對重要性影響系數，該系統直接決定了總體的功能實現，一般也取為 1。因此，第i個系統標準化系數在總體標準化系數中所占比率ξ i取為1。所以總體標準化系數計算可簡化為式(9)。

式中：N為總體中包含系統的個數。

4 結論

圍繞產品組成及系統劃分，從提高標準化系數計算的可操性和準確性的角度出發，本文提出了一套可操性產品標準化系數計算方法，可為系統性考慮和計算標準化系數提供指導和幫助。同時，在標準化特征件的范疇界定和統計規則、標準化系數重要性系數確定方法以及標準化系數計算工作要求等方面還有待進一步深入研究。