產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)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(chǎn)品設(shè)計(jì)定型文件編制指南》[1-2]中規(guī)定，產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型“標(biāo)準(zhǔn)化工作報告”中應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度評估，評估中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容是計(jì)算產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型“標(biāo)準(zhǔn)化審查報告”中依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算結(jié)果，綜合評價產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度?？梢钥闯觯瑯?biāo)準(zhǔn)化系數(shù)已經(jīng)成為衡量產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度的重要指標(biāo)，越來越受到產(chǎn)品采購部門的重視。目前，國內(nèi)針對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)已經(jīng)開展了較為深入的研究[3-7]，而且在許多產(chǎn)品定型鑒定中成功應(yīng)用，對牽引和優(yōu)化產(chǎn)品“三化”設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度發(fā)揮了重要作用。但是，在標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算方面仍然存在統(tǒng)計(jì)原則界定不清晰、零部件價值沒有考慮、無法準(zhǔn)確有效地反映產(chǎn)品的總體標(biāo)準(zhǔn)化情況等問題。如何根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)出發(fā)，立足總體、系統(tǒng)和設(shè)備的分屬和包含關(guān)系，研究不同層次不同類型的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算方法，提高標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算方法的針對性和計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，提高標(biāo)準(zhǔn)化程度評估結(jié)果的說服力，就顯得尤為重要。

1 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算的現(xiàn)狀

目前，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中，對標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)已有較為明確的定義，即產(chǎn)品研制所采用的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、借用件、外購件的品種數(shù)與全部零件、部件、組件總品種數(shù)之比，稱為標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)。產(chǎn)品研制所采用的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、借用件、外購件的件數(shù)與全部零件、部件、組件總件數(shù)之比，稱為標(biāo)準(zhǔn)化件數(shù)系數(shù)。產(chǎn)品研制所采用的全部零件、部件、組件總件數(shù)與總品種數(shù)之比，稱為標(biāo)準(zhǔn)化重復(fù)系數(shù)。

在實(shí)際產(chǎn)品研制中，應(yīng)用較多的是標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)。從標(biāo)準(zhǔn)化品種系數(shù)的計(jì)算方法來看，計(jì)算的最小單元為品種，大大簡化了統(tǒng)計(jì)樣本，對組成復(fù)雜、零部件龐大的產(chǎn)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(tǒng)計(jì)量值上一樣，也極易造成個別代替一般的現(xiàn)象。其次，零件、部件、組件的統(tǒng)計(jì)范圍、層次不明確，是按照組件、部件還是零件統(tǒng)計(jì)品種的規(guī)則沒有給出，如何界定標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品直接采用了零部件、組件的品種數(shù)來計(jì)算，割裂了總體、系統(tǒng)和設(shè)備、零部件之間的包含和隸屬關(guān)系，不利于從總體上控制和分解產(chǎn)品研制的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)指標(biāo)要求?；谏鲜鲈?，亟待進(jìn)一步開展標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算相關(guān)基本理論研究，理清統(tǒng)計(jì)計(jì)算的范圍、原則和方法，建立一套層次分明、可操可行的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算方法。

2 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算分解

對于由多個大系統(tǒng)組成的產(chǎn)品來說，標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算是一項(xiàng)十分艱巨而且復(fù)雜的工程。為了方便標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算，可根據(jù)產(chǎn)品各個系統(tǒng)劃分和組成，對產(chǎn)品按照總體、系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、組成單元、零件進(jìn)行細(xì)分（以系統(tǒng) 2為例），如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算分解圖

通常，標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算分解至圖1的五層結(jié)構(gòu)，不再向組成單元的下級分解。由產(chǎn)品總體分解至分系統(tǒng)，將各分系統(tǒng)進(jìn)一步分解，直至分解到零件為止。在計(jì)算艦船標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)時，應(yīng)分類型分層次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算，即按照總體、系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、零部件的包含層次，先利用零部件計(jì)算組成單元的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，然后通過組成單元計(jì)算設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，利用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算各分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，依次類推，直至計(jì)算出產(chǎn)品總體標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。

3 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算方法

3.1 設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)

設(shè)備通常由零部件和組件組成，其標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)采用式(1)來計(jì)算。

式中：k為標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)；∑b為標(biāo)準(zhǔn)件、通用件（或借用件）、外購件的零、部、組件總的品種數(shù)；∑Z為全部零、部、組件總的品種數(shù)。

一般來說，產(chǎn)品研制中采用的型號規(guī)格越少，說明裝備研制“三化”水平高，標(biāo)準(zhǔn)化程度也越高。但是在壓縮型號規(guī)格后，計(jì)算得出的標(biāo)準(zhǔn)化品種系數(shù)是降低的，這顯然與事實(shí)不符。實(shí)際上，不同的零部件有不同的件數(shù)，同一品種且數(shù)量較大的零部件對標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算是有影響的。因此，在計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化品種系數(shù)時，對每一個品種應(yīng)增加件數(shù)修正系數(shù)，用于描述該品種的零件件數(shù)對標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的影響。

在實(shí)際統(tǒng)計(jì)中，會有一些常見的、數(shù)量大、品種多的標(biāo)準(zhǔn)化零部件如螺絲、螺帽、墊片等，而一些重要的、關(guān)鍵的零部件可能數(shù)量和品種較少，如果在計(jì)算中將兩者同等視之，就會出現(xiàn)低價值高標(biāo)準(zhǔn)化程度的零部件掩蓋重要零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度低的現(xiàn)象。因此，在計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化品種系數(shù)時，對每一個品種應(yīng)增加重要性修正系數(shù)，用于描述該品種的零件的重要性對標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的影響。綜上分析，可以將設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)按式(2)計(jì)算。

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

對件數(shù)修正系數(shù)，其反映同一品種不同數(shù)量的零部件件數(shù)對計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的影響，可以用式(3)表示[8]。

式中：Qi為設(shè)備第i個標(biāo)準(zhǔn)件或通用件（或借用件）或外購件的實(shí)際件數(shù)；Qi0為設(shè)備第i個標(biāo)準(zhǔn)件或通用件（或借用件）或外購件的基準(zhǔn)件數(shù)，一般取為1；α為標(biāo)準(zhǔn)品種件數(shù)變化對制造成本的影響系數(shù)（根據(jù)不同產(chǎn)品，α取0.2～0.5，推薦采用0.3）。

零部件件數(shù)修正系數(shù)取值見表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)件數(shù)修正系數(shù)

3.2 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)

假設(shè)一個系統(tǒng)包含有n個分系統(tǒng)，每個分系統(tǒng)包含有N個設(shè)備，其系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)、分系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)與各個設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的關(guān)系，如圖2所示（以分系統(tǒng)1的組成為例）。

以圖2中系統(tǒng)為例，系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)由各分系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)進(jìn)行加權(quán)歸一化處理后得到，各分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)由各設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)進(jìn)行加權(quán)歸一化處理后得到，即不同分系統(tǒng)、設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中計(jì)算中占有一定的比率，即修正系數(shù)。為此，提出分系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)按式(4)計(jì)算。

式中：A為分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；Ki為第i個設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；ψi為第i個設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占比率。

圖2 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)圖

設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占的比率，主要取決于2個因素，一是分系統(tǒng)中包含該設(shè)備數(shù)量的影響，定義為數(shù)量影響系數(shù)；二是該設(shè)備在分系統(tǒng)中重要性程度，定義為重要性影響系數(shù)。一般可以表示為

式中：ai為第i個設(shè)備在分系統(tǒng)中數(shù)量的影響系數(shù)，可按照表1進(jìn)行選??；bi為第i個設(shè)備在分系統(tǒng)中重要性影響系數(shù)。

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

表2 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)重要性修正系數(shù)

通常，系統(tǒng)包含n個分系統(tǒng)，那么系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)由分系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算，見式(6)。

式中：Φi為第i個分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占比率。

同樣，第i個分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占比率Φi由兩部分組成，即系統(tǒng)中分系統(tǒng)的數(shù)量影響系數(shù)和重要性影響系數(shù)。一般情況下，系統(tǒng)中各分系統(tǒng)是單獨(dú)的，即數(shù)量為 1，因此數(shù)量的影響系數(shù)取為 1；對重要性影響系數(shù)，該分系統(tǒng)直接決定了系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，一般也取為1。因此，第i個分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占比率Φi取為1。所以系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)可簡化為

式中：B為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；Ai為分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；n為系統(tǒng)中包含分系統(tǒng)的個數(shù)。

3.3 總體標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)

根據(jù)總體與系統(tǒng)的包含關(guān)系，建議總體的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)采用各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)來計(jì)算。對總體來說，如果包含有N個系統(tǒng)，其總體標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)同樣可采用各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)來計(jì)算，見式(8)。

式中：M為總體標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；Bi為第i個系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)；ξ i為第i個系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)修正系數(shù)。

同樣，第i個分析標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占比率ξ i由兩部分組成，即系統(tǒng)中分系統(tǒng)的數(shù)量影響系數(shù)和重要性影響系數(shù)。一般情況下，總體中各系統(tǒng)是單獨(dú)的，即數(shù)量為 1，因此數(shù)量的影響系數(shù)取為 1；對重要性影響系數(shù)，該系統(tǒng)直接決定了總體的功能實(shí)現(xiàn)，一般也取為 1。因此，第i個系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)在總體標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中所占比率ξ i取為1。所以總體標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算可簡化為式(9)。

式中：N為總體中包含系統(tǒng)的個數(shù)。

4 結(jié)論

圍繞產(chǎn)品組成及系統(tǒng)劃分，從提高標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算的可操性和準(zhǔn)確性的角度出發(fā)，本文提出了一套可操性產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算方法，可為系統(tǒng)性考慮和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)提供指導(dǎo)和幫助。同時，在標(biāo)準(zhǔn)化特征件的范疇界定和統(tǒng)計(jì)規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)重要性系數(shù)確定方法以及標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)計(jì)算工作要求等方面還有待進(jìn)一步深入研究。