船舶零部件通用化水平評(píng)價(jià)體系與指標(biāo)

雷秉霖，張輝睿，張 平

應(yīng)用研究

船舶零部件通用化水平評(píng)價(jià)體系與指標(biāo)

雷秉霖，張輝睿，張 平

（武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，武漢 430064）

零部件通用化對(duì)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(dòng)機(jī)等）通用化水平，可以減輕船舶維修保障工作負(fù)擔(dān)。目前在船舶研制設(shè)計(jì)過程中，缺乏成熟的通用化評(píng)價(jià)體系與評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文從零部件型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)出發(fā)，提出了船舶零部件通用化水平總體評(píng)價(jià)指標(biāo)、分級(jí)維修通用化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了評(píng)價(jià)體系，說明了指標(biāo)的指導(dǎo)意義，能夠?yàn)榇把兄圃O(shè)計(jì)通用化工作提供指導(dǎo)。

零部件通用化 評(píng)價(jià)體系與指標(biāo) 船舶 設(shè)計(jì)

0 引言

船舶設(shè)備維修工作層級(jí)一般可分為基層級(jí)、中繼級(jí)、基地級(jí)。基層級(jí)維修在使用現(xiàn)場或設(shè)備所在基層維修單位實(shí)施，主要針對(duì)故障后影響系統(tǒng)設(shè)備功能、影響人員生活，備用配置不足，便于維修的設(shè)備，一般隨船攜帶備用零部件；中繼級(jí)維修是維修機(jī)構(gòu)實(shí)施，主要是在港口碼頭更換故障零部件；基地級(jí)維修一般由修理工廠或制造廠實(shí)施，主要負(fù)責(zé)設(shè)備大修、改裝以及中繼級(jí)不能完成的項(xiàng)目。

零部件通用化對(duì)設(shè)備維修保障具有重要意義，其通用化水平對(duì)維修保障工作負(fù)擔(dān)、復(fù)雜度有直接影響。由于船舶空間有限、備用零部件補(bǔ)充較為困難，基層級(jí)維修對(duì)零部件通用化水平提升的需求最為迫切：當(dāng)通用化水平較高時(shí)，基層級(jí)維修需攜帶備用零部件數(shù)量精簡、備用覆蓋的設(shè)備數(shù)量增加，提高了船舶基層級(jí)維修保障水平。中繼級(jí)維修對(duì)零部件通用化水平提升也存在實(shí)際需求：通用化水平較好時(shí)，中繼級(jí)維修需籌措的備用零部件數(shù)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(jìn)、提升與設(shè)計(jì)工作中，沒有成熟的通用化水平評(píng)價(jià)體系與指標(biāo)，船舶零部件通用化水平缺乏重要的評(píng)價(jià)依據(jù)。迫切需要針對(duì)零部件選用情況分析歸納數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型，提出科學(xué)、可行、直觀且指導(dǎo)性強(qiáng)的通用化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)體系，從而為通用化改進(jìn)、提升與設(shè)計(jì)工作提供有力指導(dǎo)。

1 零部件型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布

選型統(tǒng)計(jì)是船舶零部件通用化工作基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)零部件大類分別開展，例如分別以電動(dòng)機(jī)、閥門等為大類開展選型統(tǒng)計(jì)。后文分析均以某一類零部件為分析研究對(duì)象，所述零部件均為同類零部件。

依托該統(tǒng)計(jì)分布建立船舶零部件通用化水平評(píng)價(jià)體系與指標(biāo)。

2 零部件通用化水平總體評(píng)價(jià)

以下三方面對(duì)零部件通用化水平評(píng)價(jià)有實(shí)際需求：在船舶通用化改進(jìn)前后縱向比較時(shí)，判斷零部件通用化水平提升效果；對(duì)單一船舶進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，判斷零部件通用化水平高低；在對(duì)多型船舶進(jìn)行橫向?qū)Ρ葧r(shí)，對(duì)比不同船舶零部件通用化水平高低。根據(jù)零部件型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布，可得出幾種典型的通用化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1）型號(hào)數(shù)與個(gè)數(shù)

2）平均每型零部件個(gè)數(shù)

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(duì)數(shù)法通用化率曲線圖

圖2 線性法通用化率曲線圖

3 分級(jí)維修零部件通用化水平評(píng)價(jià)

1）分級(jí)維修零部件型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布模型

根據(jù)分級(jí)維修級(jí)別劃分，定義不同層級(jí)零部件型號(hào)系列如下：

以上不同維修層級(jí)零部件型號(hào)系列，基本上可作為對(duì)應(yīng)維修層級(jí)備用零部件型號(hào)清單。分級(jí)維修零部件通用化評(píng)價(jià)指標(biāo)主要針對(duì)不同維修級(jí)別備用備件規(guī)模、通用化效果進(jìn)行評(píng)估。

可以得到零部件型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分組：

零件總個(gè)數(shù)為m，零部件型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布：

2）分級(jí)維修零部件通用化水平評(píng)價(jià)需求

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

3）零部件型號(hào)數(shù)量分布曲線

按照基層級(jí)、中繼級(jí)、基地級(jí)排序，以零部件型號(hào)系列為橫坐標(biāo)，型號(hào)統(tǒng)計(jì)分布頻率為主要縱坐標(biāo)，頻率向下累計(jì)作為次要縱坐標(biāo)，可繪制零部件型號(hào)數(shù)量分布曲線。

以輔機(jī)主要零部件電動(dòng)機(jī)為例，典型的三級(jí)維修電動(dòng)機(jī)型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布曲線見圖3。

圖3 典型的三級(jí)維修保障電動(dòng)機(jī)型號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布

4）分級(jí)維修零部件通用化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)于某一維修層級(jí)，該層級(jí)維修零部件型號(hào)數(shù)越少，則該層級(jí)維修所需配置的備用零部件規(guī)模越小，負(fù)擔(dān)越輕；該層級(jí)維修零部件數(shù)量越多，則該層級(jí)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(xiàng)指標(biāo)與一項(xiàng)簡化指標(biāo)：

分別累計(jì)基層級(jí)、中繼級(jí)、基地級(jí)的頻率分布，可得不同維修層級(jí)備用零部件對(duì)零部件的覆蓋率：

分別計(jì)算基層級(jí)、中繼級(jí)、基地級(jí)維修零部件型號(hào)數(shù)占零部件型號(hào)數(shù)百分比：

4 通用化評(píng)價(jià)體系以及指導(dǎo)意義

根據(jù)上文分析，提出船舶零部件通用化水平評(píng)價(jià)體系與指標(biāo)：

表1 船舶零部件通用化水平評(píng)價(jià)體系與指標(biāo)

5 小結(jié)

本文所提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)均為為歸一化、無量綱評(píng)價(jià)指標(biāo)。所提出的評(píng)價(jià)體系依托的數(shù)學(xué)方法、指標(biāo)計(jì)算方法、指標(biāo)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，可推廣移植應(yīng)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(píng)價(jià)，對(duì)船舶通用化水平提升工作具有指導(dǎo)意義。

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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