造船標(biāo)準(zhǔn)化率的概念與分析

儲年生，施明亮，凌 兵，李錕林

（1. 西南交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，成都 611756；2. 上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

0 引言

在工業(yè)化進(jìn)程中，標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)不僅提升了生產(chǎn)效率，還促進(jìn)了生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的發(fā)展；不僅為流水線批量生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，還使工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為可能。鐵路、航空、航天和汽車等交通制造行業(yè)在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化方面做了大量的研究，并建立了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。這些行業(yè)將產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化率作為產(chǎn)品開發(fā)的重要評價指標(biāo)，并明確提出要在新產(chǎn)品研制過程中確定合適的標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)，合理設(shè)置預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。這對于縮短產(chǎn)品研制周期、降低研制成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及降低生產(chǎn)成本具有十分重要的意義。

我國船舶行業(yè)在造船流程標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和舾裝件標(biāo)準(zhǔn)化方面做過大量的工作，也明確提出了通過標(biāo)準(zhǔn)化的推廣與應(yīng)用來提高造船效率的目標(biāo)。但迄今為止，尚未建立系統(tǒng)性的方法來計算造船標(biāo)準(zhǔn)化率。在船舶建造過程中，可以通過提高標(biāo)準(zhǔn)化率來提高造船效率，也可以通過精益設(shè)計與精益生產(chǎn)來提高材料利用率，但目前尚未總結(jié)出兩者在生產(chǎn)總成本之間達(dá)到平衡的標(biāo)準(zhǔn)化率的合理區(qū)間。本文提出一種系統(tǒng)性計算方法來描述造船標(biāo)準(zhǔn)化率，并分析其對造船供應(yīng)鏈績效評價的影響。建立造船效率與成本優(yōu)化的評價模型，找到在標(biāo)準(zhǔn)化與精益化之間實現(xiàn)均衡的標(biāo)準(zhǔn)化率的合理區(qū)間，對提高造船效率和降低造船成本有非常重要的意義。

1 基本概念

1）標(biāo)準(zhǔn)件：由各級標(biāo)準(zhǔn)化部門審批頒發(fā)，具有標(biāo)準(zhǔn)代號的零部件。標(biāo)準(zhǔn)件可在不同產(chǎn)品間互換使用，還可在同一產(chǎn)品中重復(fù)使用。

2）標(biāo)準(zhǔn)化率：標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量占總零件數(shù)量的比率。

3）造船標(biāo)準(zhǔn)化率：將采用采購訂單形式下達(dá)的物資清單中所包含的零件數(shù)量作為總零件數(shù)（不包含三維建模中的過程零件和生產(chǎn)過程中的半成品），標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量占總零件數(shù)量的比率。

2 提高造船標(biāo)準(zhǔn)化率的現(xiàn)實意義

標(biāo)準(zhǔn)化零件促進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)的機(jī)械化、自動化和大批量生產(chǎn)。在汽車領(lǐng)域，所有車型的零部件都實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，總裝線上每個零部件的裝配都對應(yīng)到相應(yīng)的工位。通過工業(yè)設(shè)計，將供應(yīng)鏈與信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，系統(tǒng)性地提升了生產(chǎn)效率。

大量非標(biāo)準(zhǔn)化零部件的存在，增加了船舶建造的復(fù)雜性和不確定性。供應(yīng)鏈的質(zhì)量保障和計劃保障水平直接關(guān)系到生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，由于沒有可以替代的原材料和中間產(chǎn)品，故對生產(chǎn)組織的精益性要求會更高。其他制造業(yè)常采用提高庫存的方法來彌補(bǔ)供應(yīng)鏈中的缺陷，但這在造船業(yè)中無法奏效。

3 造船標(biāo)準(zhǔn)化率的現(xiàn)狀

在制造業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中，造船的標(biāo)準(zhǔn)化程度基本屬于最低水平。船舶是特性化和個性化的產(chǎn)品，迄今為止依然沒有實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化船型的推廣和批量生產(chǎn)。為有效提高利用率以及降低成本，通過精益設(shè)計和三維仿真，船舶產(chǎn)品的原材料以特定的材質(zhì)、規(guī)格和尺寸出現(xiàn)，不再屬于標(biāo)準(zhǔn)件。對于管線等專業(yè)舾裝件，生產(chǎn)廠家均按照船廠要求的制造圖進(jìn)行生產(chǎn)，配送到船廠指定的生產(chǎn)場地，基本沒有標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。

某型FPSO產(chǎn)品所涉及的材料和標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計情況見表1。由于緊固件已經(jīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，且其數(shù)量龐大，使用頻繁，對造船供應(yīng)鏈的影響較小，故表1中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)不包括緊固件。由表1可知，造船標(biāo)準(zhǔn)化率在25%左右，而這些標(biāo)準(zhǔn)件在造船物資中重量占比僅為 5%左右。這說明造船標(biāo)準(zhǔn)化率對生產(chǎn)組織、物資準(zhǔn)備和物流優(yōu)化等供應(yīng)鏈管理優(yōu)化的促進(jìn)作用很小。

表1 某型FPSO產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)計表

4 提高造船標(biāo)準(zhǔn)化率的途徑

可從2方面提高造船標(biāo)準(zhǔn)化率：1）船型的標(biāo)準(zhǔn)化，通過設(shè)計優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出性能卓越且有競爭力的標(biāo)準(zhǔn)船型，并逐步固化主要設(shè)備的供應(yīng)商品牌和規(guī)格，實現(xiàn)船型的標(biāo)準(zhǔn)化；2）提升零部件尤其是舾裝件的標(biāo)準(zhǔn)化水平，并實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)和物流配送，降低造船零件種類數(shù)，提升標(biāo)準(zhǔn)化率。

相較于標(biāo)準(zhǔn)化船型，提升零部件的標(biāo)準(zhǔn)化率更加切實可行，且效果也更明顯。盡管每個船型都是個性化的，依然可以通過簡化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，在舾裝件、附件和設(shè)備選型上采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計等方法來提高造船標(biāo)準(zhǔn)化率，降低各類生產(chǎn)及管理成本。

從表1可看出，管材及管附件對船舶標(biāo)準(zhǔn)化率貢獻(xiàn)最大，各骨干船廠對管子已基本實現(xiàn)流水線式的生產(chǎn)方式。預(yù)舾裝材料的非標(biāo)件數(shù)量最多，舾裝件中的標(biāo)準(zhǔn)件部分，基本還是一些結(jié)構(gòu)簡單且形式單一的電氣類舾裝件，如扁鋼、電纜筒和電纜框等。因提高材料利用率的需要，船體結(jié)構(gòu)鋼材在經(jīng)船廠設(shè)計套料后訂貨，鋼板全部為非標(biāo)準(zhǔn)件，這是由于采用標(biāo)準(zhǔn)化的尺寸會大幅影響鋼板利用率，得不償失。

提高造船標(biāo)準(zhǔn)化率的重點在于提高預(yù)舾裝件的標(biāo)準(zhǔn)化，通過標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計及生產(chǎn)，經(jīng)專業(yè)分揀，以分段、總段和區(qū)域托盤的方式配送到生產(chǎn)場地，提高生產(chǎn)效率和精益化水平，降低供應(yīng)鏈對生產(chǎn)的制約。

5 舾裝件標(biāo)準(zhǔn)化需要解決的問題和效率平衡

舾裝件真正做到標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的制造、供應(yīng)和集配，需解決好4個問題：

1）建立完整的舾裝件標(biāo)準(zhǔn)并精簡標(biāo)準(zhǔn)序列，從而在船廠不同產(chǎn)品和不同船舶之間實現(xiàn)通用。以舾裝件中最常用的欄桿為例，材質(zhì)包括鋼質(zhì)、熱鍍鋅和油漆，涉及國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在船廠生產(chǎn)的欄桿中種類多達(dá)30余種規(guī)格。若產(chǎn)品種類太多，則標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的效率會大打折扣。

2）避免因船東個性化的要求而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝及標(biāo)準(zhǔn)再次差異化。比較典型的是涂裝要求，每個船公司都有自己偏好的油漆品牌。同一種規(guī)格的舾裝件，其安裝處所和涂裝要求也一致，但有時卻會因為船東選擇不同廠家的油漆而導(dǎo)致無法通用。

3）通過信息手段，將專業(yè)化制造和托盤化配送結(jié)合起來。舾裝件廠家按照標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行專業(yè)生產(chǎn)，檢驗合格后，按照舾裝托盤表進(jìn)行分揀打包，并將產(chǎn)品配送到生產(chǎn)制定區(qū)域。這樣既實現(xiàn)了設(shè)計與生產(chǎn)的精益，又提高了造船供應(yīng)鏈的敏捷度。

4）為進(jìn)一步提高物流效率，減小分揀的工作量，后期仍要借助信息化手段和人工智能算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)及物流優(yōu)化，實現(xiàn)生產(chǎn)輔助管理以及分揀的半自動化甚至自動化。

在追求舾裝件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計制造和托盤化分揀配送的過程中，在一定程度上會降低材料利用率、增加庫存量，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)總成本的增加。因此，需建立標(biāo)準(zhǔn)化率與生產(chǎn)總成本的關(guān)系模型，以實現(xiàn)兩者的最優(yōu)組合。

6 結(jié)論

船舶建造的特點導(dǎo)致了造船標(biāo)準(zhǔn)化率較低的現(xiàn)狀。可通過梳理舾裝件標(biāo)準(zhǔn)、精簡標(biāo)準(zhǔn)序列、強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計等途徑，有效減少個性化的產(chǎn)品要求，進(jìn)而切實提高造船標(biāo)準(zhǔn)化率。一味地提高標(biāo)準(zhǔn)化率，在一定程度上也會增加總成本。通過監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)化率與供應(yīng)鏈總成本的變化規(guī)律，確定標(biāo)準(zhǔn)化率的合理空間，才能實現(xiàn)最優(yōu)情況。