裝備型譜的理論基礎(chǔ)研究

鄭沖 章林鋒 張婷 王正

（1 32021部隊，北京，100094；2北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心，北京，100094）

實踐證明，武器裝備系統(tǒng)必須加以統(tǒng)一規(guī)劃和實施，否則必將導(dǎo)致 “煙囪”林立，不僅會造成巨大的資源浪費，還使得各裝備之間不成體系、互聯(lián)互通難，嚴(yán)重影響戰(zhàn)斗力。在標(biāo)準(zhǔn)化工作中，裝備型譜是裝備建設(shè)發(fā)展的戰(zhàn)略性頂層規(guī)劃，對裝備的建設(shè)發(fā)展具有規(guī)范、指導(dǎo)和引領(lǐng)作用。但在實際工作中，由于缺少理論支撐和量化分析，型譜的作用往往并沒有得到充分的認(rèn)識，而部門利益驅(qū)動和管理上的條塊分割也容易對型譜論證和建設(shè)工作設(shè)置重重困難。為了對裝備型譜有一個更加全面深刻認(rèn)識，本文將分析探討開展裝備型譜建設(shè)的理論基礎(chǔ)，以推動裝備型譜工作的發(fā)展。

1 型譜的概念和意義

1.1 型譜的概念分析

現(xiàn)有的各種版本的漢語詞典都沒有收錄 “型譜”這一名詞，可見型譜一詞出現(xiàn)的時間并不長，而其定義在不同文獻(xiàn)中也沒有統(tǒng)一的描述方式。文獻(xiàn)[1]中提出產(chǎn)品型譜定義為： “以產(chǎn)品合理精干的型式組成覆蓋產(chǎn)品全面適用范圍的產(chǎn)品型式集合”，在此基礎(chǔ)上衍生出了系列型譜、代系型譜以及族系型譜等概念。文獻(xiàn)[2]則從漢語中 “譜”的含義引申出產(chǎn)品型譜的定義為：“由最少數(shù)目、不同規(guī)格的產(chǎn)品構(gòu)成，能滿足較長時期及一定范圍內(nèi)全部使用要求的產(chǎn)品系列”。

從本質(zhì)上來講，上述型譜的兩種定義是相同的，一是規(guī)定了型譜中產(chǎn)品型號的數(shù)量；二是規(guī)定了型譜中所有型號的產(chǎn)品可以滿足全部的使用需求。但從實際應(yīng)用的角度來說，第二種定義更為具體和具有可執(zhí)行性。首先，對型號的數(shù)量作了原則性規(guī)定，即在滿足需求的情況下 “最少數(shù)目”，也就是說是要盡可能追求以最少的型號數(shù)量滿足用戶的使用要求。其次，對型譜的適用范圍作了進(jìn)一步的限定，即滿足“較長時期及一定范圍內(nèi)”用戶的全部使用要求。這里的 “較長時期”既體現(xiàn)了型譜的戰(zhàn)略性 （即對行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展具有規(guī)范、引領(lǐng)的戰(zhàn)略指導(dǎo)意義），又說明型譜內(nèi)容具有時代特性（即與技術(shù)的發(fā)展和需求的變化有關(guān)，不是一成不變的）。而 “一定范圍”說明型譜的適用范圍受到某些客觀因素的限制，比如負(fù)責(zé)型譜工作組織機(jī)構(gòu)的管理權(quán)限等。

1.2 型譜必要性的理論基礎(chǔ)

當(dāng)前的一些文獻(xiàn)著作中對型譜的作用和意義都是定性的描述[3-4]，缺少理論的支撐和定量的分析。開展型譜規(guī)劃論證的一個根本目的就是在滿足用戶使用需求的前提下，通過計劃規(guī)劃來規(guī)范、引導(dǎo)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率、使用效能，并且降低全壽命周期的費效比。為此，我們引入大工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論，來分析型譜工作的重要性。

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，歐美企業(yè)在長期的實踐中總結(jié)出了一個產(chǎn)品成本與產(chǎn)品品種簡化比或者同種產(chǎn)品生產(chǎn)批量增加比關(guān)系的客觀規(guī)律，即產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和使用成本與品種簡化比或批量增在一定程度上呈反比關(guān)系。在用戶總需求一定的情況下，品種越簡化或生產(chǎn)批量越大，產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用成本越低，具體關(guān)系見公式 （1）、公式 （2）[1]。

式中，x為品種簡化前后數(shù)量比 （品種簡化比）或批量變化前后數(shù)量比 （批量增加比），y1為品種或批量變化后相對應(yīng)的生產(chǎn)成本變化比，y2為品種或批量變化前后相對應(yīng)的使用成本變化比。

在卡柯特定律中，在用戶總的需求不變情況下，品種數(shù)量的簡化意味著某些品種的批量增加，因此，批量增加比可等同于品種簡化比。當(dāng)品種簡化比分別為2和3時，即產(chǎn)品型號的數(shù)量減少到原來的1/2、1/3時，由公式 （1）可知，品種簡化后產(chǎn)品的相對生產(chǎn)成本分別大約降低15%、25%，使用成本分別大約降低30%、45%。

可以看出，通過精簡型譜中型號數(shù)量，一方面，可以減少廠家因為重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致的研發(fā)投入、降低生產(chǎn)制造成本，可以更加集中精力提升裝備的核心能力；另一方面，還可以很大程度降低裝備使用維護(hù)和戰(zhàn)場保障的人員與資金投入，提升保障能力和效率，從而大幅提升戰(zhàn)斗力。這也就從理論上證明了為什么型譜中型號數(shù)量必須是 “最少數(shù)目”。

卡柯特定律從理論上證明了型譜的內(nèi)在含義和建立裝備型譜的極端重要性，因此是型譜工作的重要理論基礎(chǔ)。

2 型譜的基本屬性

型譜的基本屬性對型譜的制定和維護(hù)管理有重要的指導(dǎo)意義，需要進(jìn)行深入地分析研究。

2.1 型號數(shù)量的相對 “最少”

從型譜的定義可以看出，建立型譜需要解決的最大難題是以 “最少”數(shù)量的裝備型號滿足所有的用戶使用需求。實際上，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，在任何領(lǐng)域人類的需求都是多種多樣的，并且不斷有新的需求產(chǎn)生。由此可見，社會需求的多樣化與產(chǎn)品品種的簡化是一對矛盾。根據(jù)唯物辯證法，任何矛盾的兩個方面既是對立的也是統(tǒng)一的。因此，在一定條件下可以實現(xiàn)產(chǎn)品簡化與需求多樣化的統(tǒng)一，即用盡可能少的產(chǎn)品品種滿足多樣化的用戶需求，這就是標(biāo)準(zhǔn)化理論中的多樣化與簡化統(tǒng)一原理[1]。

多樣化與簡化統(tǒng)一原理是建立裝備型譜的理論基礎(chǔ)。該原理首先從理論上肯定了建立裝備型譜是可行的，但同時也說明型譜定義中的 “最少”是多樣性需求與型號簡化的這一對矛盾相統(tǒng)一的結(jié)果，是有條件的相對最少，而不是無條件的絕對最少。實現(xiàn)裝備型號簡化的根本途徑是技術(shù)。這一屬性告訴我們，型譜的論證和裝備的建設(shè)必須遵循客觀規(guī)律，即以技術(shù)發(fā)展水平為依據(jù)，在滿足用戶使用需求的前提下實現(xiàn)型號數(shù)量的減少。盲目地追求型號數(shù)量的 “最少”反而可能會導(dǎo)致社會成本的增加，從而違背建立型譜的初衷。

2.2 型譜的相對穩(wěn)定性

型譜的穩(wěn)定性是指型譜中所包含的型號數(shù)量及各型號的形態(tài)功能特性具有較長時間不變的特點。穩(wěn)定性對型譜至關(guān)重要，失去了穩(wěn)定性也就失去了型譜存在的價值和意義。一方面，長期穩(wěn)定的型譜可以指導(dǎo)企業(yè)或科研院所制定較長期的發(fā)展目標(biāo)，提前開展技術(shù)攻關(guān)和裝備研制，加快裝備研發(fā)和列裝速度，從而起到戰(zhàn)略引導(dǎo)作用；另一方面，穩(wěn)定的型譜可以讓裝備研發(fā)生產(chǎn)單位對裝備研發(fā)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，避免因在技術(shù)路線上發(fā)生顛覆性的錯誤，而造成經(jīng)濟(jì)和人力的浪費。因此，作為裝備建設(shè)和管理的戰(zhàn)略性標(biāo)準(zhǔn)文件，型譜必須具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。

辯證唯物主義認(rèn)為，世界萬物是聯(lián)系和發(fā)展的，而事物的發(fā)展是其內(nèi)部矛盾運動的結(jié)果。因此，型譜穩(wěn)定性并不意味著型譜一經(jīng)建立就永恒不變。裝備型譜的發(fā)展實質(zhì)上是當(dāng)前社會的用戶需求和生產(chǎn)技術(shù)水平這一對矛盾運動發(fā)展的結(jié)果。用戶需求和生產(chǎn)技術(shù)水平在相互影響下不斷發(fā)展，在從量變發(fā)展到質(zhì)變后，必然會導(dǎo)致型譜的內(nèi)容或形式的變化。

裝備型譜具有相對穩(wěn)定的特性，這就要求我們在型譜論證過程中，必須充分考慮、研究需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，使裝備型譜在較長時期內(nèi)具有穩(wěn)定性，而不是經(jīng)常而頻繁的進(jìn)行更新和變化；在型譜管理過程中，必須對新需求的出現(xiàn)和新技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行深入分析，在未發(fā)生 “質(zhì)”的變化前提下，應(yīng)保持型譜內(nèi)容和形式的穩(wěn)定。

2.3 型譜的動態(tài)發(fā)展性

多樣化的需求本質(zhì)上對應(yīng)多樣化的功能，每一種需求對應(yīng)裝備的一項功能，裝備型號的簡化實際上就是把多樣化的功能在盡可能少的型號裝備上全部實現(xiàn)。每一種型號到底能夠具備多少項功能取決于裝備的性能、體積、重量、功耗、可靠性和成本等方面的要求。一般情況下，在裝備的性能、體積、重量、功耗、可靠性和成本等方面相同的情況下，裝備的功能越多越好。因此，裝備型號數(shù)量的多少不僅與需求的多樣性有關(guān)，也與當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平有關(guān)。技術(shù)發(fā)展水平越高，裝備的性能、體積、重量、功耗和可靠性越高，成本越低，而同一型裝備上的功能越多，裝備型號數(shù)量就越少。相反，當(dāng)出現(xiàn)新的需求時，就有可能造成現(xiàn)有的裝備型號無法滿足用戶使用需求，從而需要增加新的裝備型號。由此可以看出，型譜具有動態(tài)發(fā)展的屬性。

型譜的動態(tài)發(fā)展屬性說明型譜工作是一項長期工作，需要專門的組織機(jī)構(gòu)及相關(guān)人員進(jìn)行維護(hù)和管理，應(yīng)當(dāng)根據(jù)用戶需求的變化與裝備技術(shù)的發(fā)展適時地對型譜的內(nèi)容和形式進(jìn)行調(diào)整。

3 型譜裝備形式的理論基礎(chǔ)

型譜中的裝備具體應(yīng)該包含哪些形式，一般有兩種不同看法：①只包含面向最終用戶的完整的裝備或系統(tǒng)，而不包含任何與構(gòu)成完整裝備系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)品單元或分系統(tǒng)裝備；②不僅包括完整獨立的武器系統(tǒng)，還包括構(gòu)成各武器系統(tǒng)所專用的核心產(chǎn)品單元或者分系統(tǒng)裝備。這兩種不同的看法實際上決定了型譜的建設(shè)內(nèi)容會有很大不同。那么哪一種看法更合理呢？下面從標(biāo)準(zhǔn)化理論的角度進(jìn)行分析。

當(dāng)今在各個生產(chǎn)領(lǐng)域，為了降低最終產(chǎn)品的開發(fā)、制造成本和使用維修費用，往往把最終產(chǎn)品分解為若干功能和結(jié)構(gòu)相對簡單且相互聯(lián)系的產(chǎn)品單元，而這些產(chǎn)品單元通過優(yōu)化組合又可以組成新的應(yīng)用產(chǎn)品，這就是標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的分解組合原理。這一原理是模塊化 （組合化）標(biāo)準(zhǔn)形式的理論基礎(chǔ)，在當(dāng)今的飛機(jī)、船舶、家具、建筑、電子等各個行業(yè)得到了成功應(yīng)用，形成了先進(jìn)的發(fā)展思路。分解組合原理說明，復(fù)雜裝備系統(tǒng)和產(chǎn)品單元之間是相互依存的關(guān)系。

首先，產(chǎn)品單元是由復(fù)雜裝備系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)和功能的優(yōu)化分解而來的。通常情況下，對每種類型的產(chǎn)品裝備進(jìn)行分解，必然分解出一些該類型產(chǎn)品裝備專用的產(chǎn)品單元，這些產(chǎn)品單元的功能、性能是根據(jù)完整裝備系統(tǒng)的功能、性能的分解而設(shè)計，脫離完整裝備系統(tǒng)的頂層設(shè)計而研制生產(chǎn)的專用的產(chǎn)品單元不僅不能達(dá)到降低成本、提高生產(chǎn)效率的目的，反而會造成裝備建設(shè)的混亂和應(yīng)用保障的災(zāi)難。

其次，復(fù)雜裝備系統(tǒng)是由各產(chǎn)品單元組合而成，其作戰(zhàn)使用性能往往取決于這些專用產(chǎn)品單元。

由此可見，裝備型譜中規(guī)劃的裝備形式不僅應(yīng)當(dāng)包含完整的復(fù)雜裝備系統(tǒng)，還應(yīng)該包含這些復(fù)雜裝備系統(tǒng)所必需的專用產(chǎn)品單元。例如美軍把核心的 “引擎”模塊、OEM板卡和終端整機(jī)作為三個層次裝備，作為GPS導(dǎo)航終端裝備體系建設(shè)范圍[5]，其中CGM模塊 （Common GPS Modules）作為各類終端裝備的核心 “引擎”是GPS軍用裝備現(xiàn)代化的核心內(nèi)容。

4 型譜適用范圍的理論基礎(chǔ)

型譜面向多大范圍的用戶或者說型譜的適用范圍是多大，主要與產(chǎn)品裝備的技術(shù)發(fā)展水平和各部門或單位之間的利益有關(guān)。一般來說，各部門之間利益的矛盾很容易造成 “煙囪”林立，出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、互不聯(lián)通的問題。因此型譜的適用范圍不應(yīng)受到技術(shù)因素以外的人為因素的影響。

根據(jù)卡柯特定律，裝備的批量增加會使裝備的生產(chǎn)和使用成本大幅降低。型譜的適用范圍越大，由之產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)和軍事效益也就越大。因此盡可能大的擴(kuò)大型譜的適用范圍是有必要的。為擴(kuò)大型譜適用范圍，實施通用化要求是有效的手段。

通用化要求作為裝備建設(shè)的基本要求，可最大限度地重復(fù)使用或共同使用具有互換性的通用產(chǎn)品單元。裝備的通用化以互換性原理為支撐，即在滿足同樣使用要求的條件下，通過一定的途徑或方法可以使某一產(chǎn)品單元不加任何改變和修改就能代替另一種產(chǎn)品單元[1]。這里的 “途徑和方法”是指技術(shù)的途徑和方法，產(chǎn)品單元可以是簡單的零件、組件，也可以是更復(fù)雜的系統(tǒng)裝備或分系統(tǒng)等。

互換性原理對型譜論證和建設(shè)有兩方面的理論意義。一方面，實現(xiàn)跨部門大范圍的型譜規(guī)劃是可行的，即通過一定的技術(shù)途徑可以使同一型裝備滿足更大范圍的用戶使用需求。另一方面，擴(kuò)大型譜的適用范圍是以技術(shù)發(fā)展水平為前提的。不同部門或用戶對裝備應(yīng)用的功能、性能、形狀、接口和環(huán)境往往有一些特殊性要求，這就需要針對這些特殊性進(jìn)行技術(shù)可行性分析。如果通過技術(shù)分析認(rèn)為可以適用上述不同部門特殊需求，并且裝備的技術(shù)成本沒有明顯增加，這種情況下就可以擴(kuò)大型譜的適用范圍；如果通過技術(shù)分析認(rèn)為上述不同部門特殊需求無法實現(xiàn)，或技術(shù)成本會顯著增加，就可以考慮針對該部門需求增加裝備型號數(shù)量，這與多樣化與簡化統(tǒng)一原理內(nèi)涵相一致。

5 結(jié)論

本文從標(biāo)準(zhǔn)化理論出發(fā)，對產(chǎn)品裝備型譜的概念、基本屬性、內(nèi)容形式和適用范圍等進(jìn)行了理論分析。研究認(rèn)為卡柯特定律是型譜工作的重要理論基礎(chǔ)，從理論上證明了建立裝備型譜極端重要性；多樣化與簡化統(tǒng)一原理是建立裝備型譜可行性及動態(tài)發(fā)展的理論基礎(chǔ)，該原理說明型譜定義中的 “最少”是多樣性需求與型號簡化的這一對矛盾相統(tǒng)一的結(jié)果。同時說明，型譜工作不是一勞永逸的，應(yīng)充分考慮和研究需求的變化與技術(shù)的發(fā)展；需要專門的組織機(jī)構(gòu)和人員根據(jù)用戶需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，適時地對型譜的內(nèi)容和形式進(jìn)行調(diào)整。

從型譜裝備形式來看，分解組合優(yōu)化原理辯證地說明復(fù)雜裝備系統(tǒng)和產(chǎn)品單元之間是相互依存的關(guān)系。因此裝備型譜中規(guī)劃的裝備形式不僅應(yīng)當(dāng)包含完整的復(fù)雜裝備系統(tǒng)，還應(yīng)該包含這些復(fù)雜裝備系統(tǒng)所必需的專用產(chǎn)品單元。

從型譜適用范圍來看，盡可能大的擴(kuò)大型譜的適用范圍是有必要的，且不應(yīng)受到技術(shù)因素以外的人為因素的影響。具體實施過程中，為擴(kuò)大型譜適用范圍，以互換性原理為基礎(chǔ)實施通用化要求是擴(kuò)大型譜適用范圍的有效手段。