装备型谱的理论基础研究

郑冲 章林锋 张婷 王正

（1 32021部队，北京，100094；2北京卫星导航中心，北京，100094）

实践证明，武器装备系统必须加以统一规划和实施，否则必将导致 “烟囱”林立，不仅会造成巨大的资源浪费，还使得各装备之间不成体系、互联互通难，严重影响战斗力。在标准化工作中，装备型谱是装备建设发展的战略性顶层规划，对装备的建设发展具有规范、指导和引领作用。但在实际工作中，由于缺少理论支撑和量化分析，型谱的作用往往并没有得到充分的认识，而部门利益驱动和管理上的条块分割也容易对型谱论证和建设工作设置重重困难。为了对装备型谱有一个更加全面深刻认识，本文将分析探讨开展装备型谱建设的理论基础，以推动装备型谱工作的发展。

1 型谱的概念和意义

1.1 型谱的概念分析

现有的各种版本的汉语词典都没有收录 “型谱”这一名词，可见型谱一词出现的时间并不长，而其定义在不同文献中也没有统一的描述方式。文献[1]中提出产品型谱定义为： “以产品合理精干的型式组成覆盖产品全面适用范围的产品型式集合”，在此基础上衍生出了系列型谱、代系型谱以及族系型谱等概念。文献[2]则从汉语中 “谱”的含义引申出产品型谱的定义为：“由最少数目、不同规格的产品构成，能满足较长时期及一定范围内全部使用要求的产品系列”。

从本质上来讲，上述型谱的两种定义是相同的，一是规定了型谱中产品型号的数量；二是规定了型谱中所有型号的产品可以满足全部的使用需求。但从实际应用的角度来说，第二种定义更为具体和具有可执行性。首先，对型号的数量作了原则性规定，即在满足需求的情况下 “最少数目”，也就是说是要尽可能追求以最少的型号数量满足用户的使用要求。其次，对型谱的适用范围作了进一步的限定，即满足“较长时期及一定范围内”用户的全部使用要求。这里的 “较长时期”既体现了型谱的战略性 （即对行业领域的发展具有规范、引领的战略指导意义），又说明型谱内容具有时代特性（即与技术的发展和需求的变化有关，不是一成不变的）。而 “一定范围”说明型谱的适用范围受到某些客观因素的限制，比如负责型谱工作组织机构的管理权限等。

1.2 型谱必要性的理论基础

当前的一些文献著作中对型谱的作用和意义都是定性的描述[3-4]，缺少理论的支撑和定量的分析。开展型谱规划论证的一个根本目的就是在满足用户使用需求的前提下，通过计划规划来规范、引导产品的研发生产，从而提高生产效率、使用效能，并且降低全寿命周期的费效比。为此，我们引入大工业生产的基础理论，来分析型谱工作的重要性。

在工业生产领域，欧美企业在长期的实践中总结出了一个产品成本与产品品种简化比或者同种产品生产批量增加比关系的客观规律，即产品的生产成本和使用成本与品种简化比或批量增在一定程度上呈反比关系。在用户总需求一定的情况下，品种越简化或生产批量越大，产品的生产和使用成本越低，具体关系见公式 （1）、公式 （2）[1]。

式中，x为品种简化前后数量比 （品种简化比）或批量变化前后数量比 （批量增加比），y1为品种或批量变化后相对应的生产成本变化比，y2为品种或批量变化前后相对应的使用成本变化比。

在卡柯特定律中，在用户总的需求不变情况下，品种数量的简化意味着某些品种的批量增加，因此，批量增加比可等同于品种简化比。当品种简化比分别为2和3时，即产品型号的数量减少到原来的1/2、1/3时，由公式 （1）可知，品种简化后产品的相对生产成本分别大约降低15%、25%，使用成本分别大约降低30%、45%。

可以看出，通过精简型谱中型号数量，一方面，可以减少厂家因为重复建设导致的研发投入、降低生产制造成本，可以更加集中精力提升装备的核心能力；另一方面，还可以很大程度降低装备使用维护和战场保障的人员与资金投入，提升保障能力和效率，从而大幅提升战斗力。这也就从理论上证明了为什么型谱中型号数量必须是 “最少数目”。

卡柯特定律从理论上证明了型谱的内在含义和建立装备型谱的极端重要性，因此是型谱工作的重要理论基础。

2 型谱的基本属性

型谱的基本属性对型谱的制定和维护管理有重要的指导意义，需要进行深入地分析研究。

2.1 型号数量的相对 “最少”

从型谱的定义可以看出，建立型谱需要解决的最大难题是以 “最少”数量的装备型号满足所有的用户使用需求。实际上，随着社会经济发展和技术进步，在任何领域人类的需求都是多种多样的，并且不断有新的需求产生。由此可见，社会需求的多样化与产品品种的简化是一对矛盾。根据唯物辩证法，任何矛盾的两个方面既是对立的也是统一的。因此，在一定条件下可以实现产品简化与需求多样化的统一，即用尽可能少的产品品种满足多样化的用户需求，这就是标准化理论中的多样化与简化统一原理[1]。

多样化与简化统一原理是建立装备型谱的理论基础。该原理首先从理论上肯定了建立装备型谱是可行的，但同时也说明型谱定义中的 “最少”是多样性需求与型号简化的这一对矛盾相统一的结果，是有条件的相对最少，而不是无条件的绝对最少。实现装备型号简化的根本途径是技术。这一属性告诉我们，型谱的论证和装备的建设必须遵循客观规律，即以技术发展水平为依据，在满足用户使用需求的前提下实现型号数量的减少。盲目地追求型号数量的 “最少”反而可能会导致社会成本的增加，从而违背建立型谱的初衷。

2.2 型谱的相对稳定性

型谱的稳定性是指型谱中所包含的型号数量及各型号的形态功能特性具有较长时间不变的特点。稳定性对型谱至关重要，失去了稳定性也就失去了型谱存在的价值和意义。一方面，长期稳定的型谱可以指导企业或科研院所制定较长期的发展目标，提前开展技术攻关和装备研制，加快装备研发和列装速度，从而起到战略引导作用；另一方面，稳定的型谱可以让装备研发生产单位对装备研发进行统筹规划，避免因在技术路线上发生颠覆性的错误，而造成经济和人力的浪费。因此，作为装备建设和管理的战略性标准文件，型谱必须具有很强的稳定性。

辩证唯物主义认为，世界万物是联系和发展的，而事物的发展是其内部矛盾运动的结果。因此，型谱稳定性并不意味着型谱一经建立就永恒不变。装备型谱的发展实质上是当前社会的用户需求和生产技术水平这一对矛盾运动发展的结果。用户需求和生产技术水平在相互影响下不断发展，在从量变发展到质变后，必然会导致型谱的内容或形式的变化。

装备型谱具有相对稳定的特性，这就要求我们在型谱论证过程中，必须充分考虑、研究需求的变化和技术的发展，使装备型谱在较长时期内具有稳定性，而不是经常而频繁的进行更新和变化；在型谱管理过程中，必须对新需求的出现和新技术的发展进行深入分析，在未发生 “质”的变化前提下，应保持型谱内容和形式的稳定。

2.3 型谱的动态发展性

多样化的需求本质上对应多样化的功能，每一种需求对应装备的一项功能，装备型号的简化实际上就是把多样化的功能在尽可能少的型号装备上全部实现。每一种型号到底能够具备多少项功能取决于装备的性能、体积、重量、功耗、可靠性和成本等方面的要求。一般情况下，在装备的性能、体积、重量、功耗、可靠性和成本等方面相同的情况下，装备的功能越多越好。因此，装备型号数量的多少不仅与需求的多样性有关，也与当前相关领域的技术发展水平有关。技术发展水平越高，装备的性能、体积、重量、功耗和可靠性越高，成本越低，而同一型装备上的功能越多，装备型号数量就越少。相反，当出现新的需求时，就有可能造成现有的装备型号无法满足用户使用需求，从而需要增加新的装备型号。由此可以看出，型谱具有动态发展的属性。

型谱的动态发展属性说明型谱工作是一项长期工作，需要专门的组织机构及相关人员进行维护和管理，应当根据用户需求的变化与装备技术的发展适时地对型谱的内容和形式进行调整。

3 型谱装备形式的理论基础

型谱中的装备具体应该包含哪些形式，一般有两种不同看法：①只包含面向最终用户的完整的装备或系统，而不包含任何与构成完整装备系统相关的产品单元或分系统装备；②不仅包括完整独立的武器系统，还包括构成各武器系统所专用的核心产品单元或者分系统装备。这两种不同的看法实际上决定了型谱的建设内容会有很大不同。那么哪一种看法更合理呢？下面从标准化理论的角度进行分析。

当今在各个生产领域，为了降低最终产品的开发、制造成本和使用维修费用，往往把最终产品分解为若干功能和结构相对简单且相互联系的产品单元，而这些产品单元通过优化组合又可以组成新的应用产品，这就是标准化领域的分解组合原理。这一原理是模块化 （组合化）标准形式的理论基础，在当今的飞机、船舶、家具、建筑、电子等各个行业得到了成功应用，形成了先进的发展思路。分解组合原理说明，复杂装备系统和产品单元之间是相互依存的关系。

首先，产品单元是由复杂装备系统按照结构和功能的优化分解而来的。通常情况下，对每种类型的产品装备进行分解，必然分解出一些该类型产品装备专用的产品单元，这些产品单元的功能、性能是根据完整装备系统的功能、性能的分解而设计，脱离完整装备系统的顶层设计而研制生产的专用的产品单元不仅不能达到降低成本、提高生产效率的目的，反而会造成装备建设的混乱和应用保障的灾难。

其次，复杂装备系统是由各产品单元组合而成，其作战使用性能往往取决于这些专用产品单元。

由此可见，装备型谱中规划的装备形式不仅应当包含完整的复杂装备系统，还应该包含这些复杂装备系统所必需的专用产品单元。例如美军把核心的 “引擎”模块、OEM板卡和终端整机作为三个层次装备，作为GPS导航终端装备体系建设范围[5]，其中CGM模块 （Common GPS Modules）作为各类终端装备的核心 “引擎”是GPS军用装备现代化的核心内容。

4 型谱适用范围的理论基础

型谱面向多大范围的用户或者说型谱的适用范围是多大，主要与产品装备的技术发展水平和各部门或单位之间的利益有关。一般来说，各部门之间利益的矛盾很容易造成 “烟囱”林立，出现标准不统一、互不联通的问题。因此型谱的适用范围不应受到技术因素以外的人为因素的影响。

根据卡柯特定律，装备的批量增加会使装备的生产和使用成本大幅降低。型谱的适用范围越大，由之产生的社会经济和军事效益也就越大。因此尽可能大的扩大型谱的适用范围是有必要的。为扩大型谱适用范围，实施通用化要求是有效的手段。

通用化要求作为装备建设的基本要求，可最大限度地重复使用或共同使用具有互换性的通用产品单元。装备的通用化以互换性原理为支撑，即在满足同样使用要求的条件下，通过一定的途径或方法可以使某一产品单元不加任何改变和修改就能代替另一种产品单元[1]。这里的 “途径和方法”是指技术的途径和方法，产品单元可以是简单的零件、组件，也可以是更复杂的系统装备或分系统等。

互换性原理对型谱论证和建设有两方面的理论意义。一方面，实现跨部门大范围的型谱规划是可行的，即通过一定的技术途径可以使同一型装备满足更大范围的用户使用需求。另一方面，扩大型谱的适用范围是以技术发展水平为前提的。不同部门或用户对装备应用的功能、性能、形状、接口和环境往往有一些特殊性要求，这就需要针对这些特殊性进行技术可行性分析。如果通过技术分析认为可以适用上述不同部门特殊需求，并且装备的技术成本没有明显增加，这种情况下就可以扩大型谱的适用范围；如果通过技术分析认为上述不同部门特殊需求无法实现，或技术成本会显著增加，就可以考虑针对该部门需求增加装备型号数量，这与多样化与简化统一原理内涵相一致。

5 结论

本文从标准化理论出发，对产品装备型谱的概念、基本属性、内容形式和适用范围等进行了理论分析。研究认为卡柯特定律是型谱工作的重要理论基础，从理论上证明了建立装备型谱极端重要性；多样化与简化统一原理是建立装备型谱可行性及动态发展的理论基础，该原理说明型谱定义中的 “最少”是多样性需求与型号简化的这一对矛盾相统一的结果。同时说明，型谱工作不是一劳永逸的，应充分考虑和研究需求的变化与技术的发展；需要专门的组织机构和人员根据用户需求的变化和技术的发展，适时地对型谱的内容和形式进行调整。

从型谱装备形式来看，分解组合优化原理辩证地说明复杂装备系统和产品单元之间是相互依存的关系。因此装备型谱中规划的装备形式不仅应当包含完整的复杂装备系统，还应该包含这些复杂装备系统所必需的专用产品单元。

从型谱适用范围来看，尽可能大的扩大型谱的适用范围是有必要的，且不应受到技术因素以外的人为因素的影响。具体实施过程中，为扩大型谱适用范围，以互换性原理为基础实施通用化要求是扩大型谱适用范围的有效手段。