雷秉霖，張輝睿，張 平

應用研究

船舶零部件通用化水平評價體系與指標

雷秉霖，張輝睿，張 平

（武漢第二船舶設計研究所，武漢 430064）

零部件通用化對維修保障具有重要意義。提升船舶零部件（如大量使用的閥門、電動機等）通用化水平，可以減輕船舶維修保障工作負擔。目前在船舶研制設計過程中，缺乏成熟的通用化評價體系與評價指標。本文從零部件型號數量統(tǒng)計出發(fā)，提出了船舶零部件通用化水平總體評價指標、分級維修通用化水平評價指標，構建了評價體系，說明了指標的指導意義，能夠為船舶研制設計通用化工作提供指導。

零部件通用化 評價體系與指標 船舶 設計

0 引言

船舶設備維修工作層級一般可分為基層級、中繼級、基地級。基層級維修在使用現場或設備所在基層維修單位實施，主要針對故障后影響系統(tǒng)設備功能、影響人員生活，備用配置不足，便于維修的設備，一般隨船攜帶備用零部件；中繼級維修是維修機構實施，主要是在港口碼頭更換故障零部件；基地級維修一般由修理工廠或制造廠實施，主要負責設備大修、改裝以及中繼級不能完成的項目。

零部件通用化對設備維修保障具有重要意義，其通用化水平對維修保障工作負擔、復雜度有直接影響。由于船舶空間有限、備用零部件補充較為困難，基層級維修對零部件通用化水平提升的需求最為迫切：當通用化水平較高時，基層級維修需攜帶備用零部件數量精簡、備用覆蓋的設備數量增加，提高了船舶基層級維修保障水平。中繼級維修對零部件通用化水平提升也存在實際需求：通用化水平較好時，中繼級維修需籌措的備用零部件數量得到精簡、備用零部件采購工作簡便加快。

目前，在船舶零部件通用化改進、提升與設計工作中，沒有成熟的通用化水平評價體系與指標，船舶零部件通用化水平缺乏重要的評價依據。迫切需要針對零部件選用情況分析歸納數學統(tǒng)計模型，提出科學、可行、直觀且指導性強的通用化水平評價指標，建立評價體系，從而為通用化改進、提升與設計工作提供有力指導。

1 零部件型號數量統(tǒng)計分布

選型統(tǒng)計是船舶零部件通用化工作基礎，應根據零部件大類分別開展，例如分別以電動機、閥門等為大類開展選型統(tǒng)計。后文分析均以某一類零部件為分析研究對象，所述零部件均為同類零部件。

依托該統(tǒng)計分布建立船舶零部件通用化水平評價體系與指標。

2 零部件通用化水平總體評價

以下三方面對零部件通用化水平評價有實際需求：在船舶通用化改進前后縱向比較時，判斷零部件通用化水平提升效果；對單一船舶進行評價時，判斷零部件通用化水平高低；在對多型船舶進行橫向對比時，對比不同船舶零部件通用化水平高低。根據零部件型號數量統(tǒng)計分布，可得出幾種典型的通用化評價指標。

1）型號數與個數

2）平均每型零部件個數

3）總體通用化率

考慮零部件通用化兩種極端情況與一般情況：

圖1 對數法通用化率曲線圖

圖2 線性法通用化率曲線圖

3 分級維修零部件通用化水平評價

1）分級維修零部件型號數量統(tǒng)計分布模型

根據分級維修級別劃分，定義不同層級零部件型號系列如下：

以上不同維修層級零部件型號系列，基本上可作為對應維修層級備用零部件型號清單。分級維修零部件通用化評價指標主要針對不同維修級別備用備件規(guī)模、通用化效果進行評估。

可以得到零部件型號數量統(tǒng)計分組：

零件總個數為m，零部件型號數量統(tǒng)計分布：

2）分級維修零部件通用化水平評價需求

通用化水平高時，同等規(guī)模的維修備用零部件可滿足更多的設備備用需求；同等規(guī)模的設備備用需求可精簡維修備用零部件規(guī)模。

3）零部件型號數量分布曲線

按照基層級、中繼級、基地級排序，以零部件型號系列為橫坐標，型號統(tǒng)計分布頻率為主要縱坐標，頻率向下累計作為次要縱坐標，可繪制零部件型號數量分布曲線。

以輔機主要零部件電動機為例，典型的三級維修電動機型號數量統(tǒng)計分布曲線見圖3。

圖3 典型的三級維修保障電動機型號數量統(tǒng)計分布

4）分級維修零部件通用化水平評價指標

對于某一維修層級，該層級維修零部件型號數越少，則該層級維修所需配置的備用零部件規(guī)模越小，負擔越輕；該層級維修零部件數量越多，則該層級維修能夠保障的零部件覆蓋面越廣，維修保障水平越高。綜合考慮兩方面因素，提出以下兩項指標與一項簡化指標：

分別累計基層級、中繼級、基地級的頻率分布，可得不同維修層級備用零部件對零部件的覆蓋率：

分別計算基層級、中繼級、基地級維修零部件型號數占零部件型號數百分比：

4 通用化評價體系以及指導意義

根據上文分析，提出船舶零部件通用化水平評價體系與指標：

表1 船舶零部件通用化水平評價體系與指標

5 小結

本文所提出的評價指標均為為歸一化、無量綱評價指標。所提出的評價體系依托的數學方法、指標計算方法、指標與實際應用的聯系，可推廣移植應用于閥門、緊固件、電路板卡等多種大規(guī)模常用零部件通用化水平評價，對船舶通用化水平提升工作具有指導意義。

[1] 王辛,張坤.基于競爭性試驗的通用化保障設備選型評估方法研究[J].航空工程進展,2018,009(003): 428-433.

[2] 康銳. 可靠性維修性保障性工程基礎[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2012.

[3] 陸廷孝,鄭鵬州. 可靠性設計與分析[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2011.

[4] 茆詩松,湯銀才,王玲玲. 可靠性統(tǒng)計[M]. 北京: 高等教育出版社, 2008.

[5] 賀焰. 淺析產品設計的通用化、系列化、組合化（模塊化）[J]. 航天標準化,2007(03):14-17.

[6] 譚福有. 標準化的形式（二）通用化[J]. 信息技術與標準化, 2005(08):56-58.

[7] 蒙哥馬利. 工程統(tǒng)計學[M]. 北京: 中國人民大學豎版社, 2005.

Evaluation system and index for universal design of ship components and parts

Lei Binglin, Zhang Huirui, Zhang Pin

（Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan 430064, China）

U662

A

1003-4862(2022)02-0027-04

2021-07-13

雷秉霖（1989-），男，碩士。研究方向：船舶電力系統(tǒng)。E-mai: lei-_binglin@qq.com