造船標準化率的概念與分析

儲年生，施明亮，凌 兵，李錕林

（1. 西南交通大學 經濟管理學院，成都 611756；2. 上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

0 引言

在工業化進程中，標準件和標準化生產不僅提升了生產效率，還促進了生產機械化和自動化的發展；不僅為流水線批量生產創造了條件，還使工業生產的數字化轉型成為可能。鐵路、航空、航天和汽車等交通制造行業在產品標準化方面做了大量的研究，并建立了相應標準。這些行業將產品的標準化率作為產品開發的重要評價指標，并明確提出要在新產品研制過程中確定合適的標準化目標，合理設置預期的標準化系數。這對于縮短產品研制周期、降低研制成本和提高產品質量，以及降低生產成本具有十分重要的意義。

我國船舶行業在造船流程標準化、產品標準化和舾裝件標準化方面做過大量的工作，也明確提出了通過標準化的推廣與應用來提高造船效率的目標。但迄今為止，尚未建立系統性的方法來計算造船標準化率。在船舶建造過程中，可以通過提高標準化率來提高造船效率，也可以通過精益設計與精益生產來提高材料利用率，但目前尚未總結出兩者在生產總成本之間達到平衡的標準化率的合理區間。本文提出一種系統性計算方法來描述造船標準化率，并分析其對造船供應鏈績效評價的影響。建立造船效率與成本優化的評價模型，找到在標準化與精益化之間實現均衡的標準化率的合理區間，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）標準件：由各級標準化部門審批頒發，具有標準代號的零部件。標準件可在不同產品間互換使用，還可在同一產品中重復使用。

2）標準化率：標準件數量占總零件數量的比率。

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

2 提高造船標準化率的現實意義

標準化零件促進了現代工業的機械化、自動化和大批量生產。在汽車領域，所有車型的零部件都實現了標準化和專業化生產，總裝線上每個零部件的裝配都對應到相應的工位。通過工業設計，將供應鏈與信息技術、數字技術和人工智能等先進技術有機地結合在一起，系統性地提升了生產效率。

大量非標準化零部件的存在，增加了船舶建造的復雜性和不確定性。供應鏈的質量保障和計劃保障水平直接關系到生產能否順利進行，由于沒有可以替代的原材料和中間產品，故對生產組織的精益性要求會更高。其他制造業常采用提高庫存的方法來彌補供應鏈中的缺陷，但這在造船業中無法奏效。

3 造船標準化率的現狀

在制造業工業生產中，造船的標準化程度基本屬于最低水平。船舶是特性化和個性化的產品，迄今為止依然沒有實現標準化船型的推廣和批量生產。為有效提高利用率以及降低成本，通過精益設計和三維仿真，船舶產品的原材料以特定的材質、規格和尺寸出現，不再屬于標準件。對于管線等專業舾裝件，生產廠家均按照船廠要求的制造圖進行生產，配送到船廠指定的生產場地，基本沒有標準化的產品。

某型FPSO產品所涉及的材料和標準件的統計情況見表1。由于緊固件已經實現標準化，且其數量龐大，使用頻繁，對造船供應鏈的影響較小，故表1中的統計數據不包括緊固件。由表1可知，造船標準化率在25%左右，而這些標準件在造船物資中重量占比僅為 5%左右。這說明造船標準化率對生產組織、物資準備和物流優化等供應鏈管理優化的促進作用很小。

表1 某型FPSO產品標準件統計表

4 提高造船標準化率的途徑

可從2方面提高造船標準化率：1）船型的標準化，通過設計優化和技術創新，開發出性能卓越且有競爭力的標準船型，并逐步固化主要設備的供應商品牌和規格，實現船型的標準化；2）提升零部件尤其是舾裝件的標準化水平，并實現標準化的生產和物流配送，降低造船零件種類數，提升標準化率。

相較于標準化船型，提升零部件的標準化率更加切實可行，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準數量，在舾裝件、附件和設備選型上采用標準化的設計等方法來提高造船標準化率，降低各類生產及管理成本。

從表1可看出，管材及管附件對船舶標準化率貢獻最大，各骨干船廠對管子已基本實現流水線式的生產方式。預舾裝材料的非標件數量最多，舾裝件中的標準件部分，基本還是一些結構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，船體結構鋼材在經船廠設計套料后訂貨，鋼板全部為非標準件，這是由于采用標準化的尺寸會大幅影響鋼板利用率，得不償失。

提高造船標準化率的重點在于提高預舾裝件的標準化，通過標準化的設計及生產，經專業分揀，以分段、總段和區域托盤的方式配送到生產場地，提高生產效率和精益化水平，降低供應鏈對生產的制約。

5 舾裝件標準化需要解決的問題和效率平衡

舾裝件真正做到標準化，實現標準化的制造、供應和集配，需解決好4個問題：

1）建立完整的舾裝件標準并精簡標準序列，從而在船廠不同產品和不同船舶之間實現通用。以舾裝件中最常用的欄桿為例，材質包括鋼質、熱鍍鋅和油漆，涉及國際標準、國家標準、行業標準和企業標準，在船廠生產的欄桿中種類多達30余種規格。若產品種類太多，則標準化生產的效率會大打折扣。

2）避免因船東個性化的要求而導致生產工藝及標準再次差異化。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致無法通用。

3）通過信息手段，將專業化制造和托盤化配送結合起來。舾裝件廠家按照標準化進行專業生產，檢驗合格后，按照舾裝托盤表進行分揀打包，并將產品配送到生產制定區域。這樣既實現了設計與生產的精益，又提高了造船供應鏈的敏捷度。

4）為進一步提高物流效率，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行適當的生產及物流優化，實現生產輔助管理以及分揀的半自動化甚至自動化。

在追求舾裝件標準化設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，進而導致生產總成本的增加。因此，需建立標準化率與生產總成本的關系模型，以實現兩者的最優組合。

6 結論

船舶建造的特點導致了造船標準化率較低的現狀。可通過梳理舾裝件標準、精簡標準序列、強化標準化設計等途徑，有效減少個性化的產品要求，進而切實提高造船標準化率。一味地提高標準化率，在一定程度上也會增加總成本。通過監控標準化率與供應鏈總成本的變化規律，確定標準化率的合理空間，才能實現最優情況。