可修備件壽命周期費(fèi)用計(jì)算模型研究

張 軍 ，耿俊豹，金家善

（海軍工程大學(xué)船舶與動(dòng)力學(xué)院，湖北 武 漢 4 30033）

備件是裝備維修中關(guān)鍵的保障資源，是維修費(fèi)用的主要部分。科學(xué)地確定備件的品種與數(shù)量，將有效地保持裝備戰(zhàn)斗力的恢復(fù)和充分發(fā)揮經(jīng)費(fèi)的效益。壽命周期費(fèi)用(LifeCycleCost，LCC)分析方法是科學(xué)地確定備件的品種與數(shù)量的有效方法之一。本文在介紹備件壽命周期費(fèi)用影響因素的基礎(chǔ)上，建立典型可修備件的費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)，并采用基于事件的建模方法建立了備件壽命周期費(fèi)用計(jì)算模型，然后對備件費(fèi)用、品種、數(shù)量之間關(guān)系進(jìn)行了定性分析。

一、備件壽命周期費(fèi)用影響因素

1.備件的價(jià)格

備件的價(jià)格是影響備件費(fèi)用的直接因素。不同的備件品種價(jià)格不同，不同的供應(yīng)商對同一種類備件的報(bào)價(jià)也往往不同，從而直接影響著備件采購費(fèi)用的大小。

2.備件的采購方式

備件的采購方式包括采購?fù)緩胶筒少彿椒?。采購?fù)緩街饕凶灾?、?nèi)購和外購三種，采購方法主要有定量、定期和隨機(jī)采購三種。不同的采購方式具有不同的費(fèi)用發(fā)生單元且各費(fèi)用單元的大小不同，從而影響備件壽命周期費(fèi)用的大小。

3.備件的重要度

零部件在所在系統(tǒng)中的關(guān)鍵程度決定著備件的重要度，備件的重要度是影響其壽命周期費(fèi)用大小的重要因素，備件的重要度不同，不但影響其配置數(shù)量，還影響著其包裝運(yùn)輸費(fèi)用和庫存費(fèi)用。

4.裝備的平均故障間隔時(shí)間

裝備的平均故障間隔時(shí)間確定了備件的消耗，是影響備件配置數(shù)量的重要指標(biāo)。一般來說，平均故障間隔時(shí)間越短，備件的配置數(shù)量越大，對備件的更換拆裝與維修也越頻繁，因而花費(fèi)的費(fèi)用也越大。同時(shí)，不同的故障模式對備件配置數(shù)量的影響也不同。

5.裝備的使用情況

裝備的使用情況也是影響備件費(fèi)用的主要因素之一。不但裝備的任務(wù)時(shí)間長短影響著備件的配置數(shù)量，裝備的工作環(huán)境和工作強(qiáng)度也對備件的消耗以及備件對資源的消耗量有著重要的影響。

6.裝備的保障概率要求

裝備對備件的保障概率要求是計(jì)算備件配置數(shù)量的重要因素。它是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，需要備件時(shí)不缺備件的概率，亦稱備件滿足率。裝備的保障概率要求越高，需配置的備件數(shù)量越多，所占用資金越多。

二、典型可修備件的費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)

壽命周期費(fèi)用分析方法的目的是用于選擇和確定裝備等有限資源的最佳費(fèi)用，并為此對裝備使用的各種方案做出必要的評價(jià)。建立裝備LCC分解結(jié)構(gòu)是進(jìn)行LCC計(jì)算、分析、評價(jià)的基礎(chǔ)，所分解的費(fèi)用必須完整，既不遺漏，也不重復(fù)，應(yīng)當(dāng)包含設(shè)備在整個(gè)壽命周期中涉及到的所有費(fèi)用。根據(jù)對象和目的的不同，其費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)也不同。本文選取艦船裝備中某典型的可修備件為例，建立其LCC分解結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中：Cp為備件的購置費(fèi)，是指訂購方向承制方購置備件并獲得備件所需的初始保障所支出的全部費(fèi)用；COS為使用保障費(fèi)，是指備件在使用期間為備件的使用和保障備件處于完好狀態(tài)所支出的費(fèi)用；CDR為報(bào)廢處置費(fèi)，是指備件報(bào)廢后，對備件進(jìn)行報(bào)廢處置所需花費(fèi)的相關(guān)費(fèi)用。

三、可修備件LCC計(jì)算模型

在建立備件LCC計(jì)算模型時(shí)，考慮單個(gè)備件的費(fèi)用并無太大的實(shí)際意義，因而通?？紤]某一系統(tǒng)或裝備的某種備件甚至是所有備件的年均費(fèi)用或總費(fèi)用，以便進(jìn)行比較分析。下面以典型可修備件的費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)生費(fèi)用的事件建立其年均費(fèi)用的計(jì)算模型。

1.年均費(fèi)用計(jì)算模型

由費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)可知，Cp由備件成本費(fèi)Cps、利潤C(jī)IP、包裝運(yùn)輸費(fèi)CSPT、訂貨費(fèi)CSPI和初始保障費(fèi)CIS組成。CIP通常以成本費(fèi)乘以一定的利潤率α計(jì)算；CSPT與備件的重量和運(yùn)輸距離有關(guān)，假定距離為D，單件重量為W，每噸公里的包裝與運(yùn)輸費(fèi)用為PW，包裝運(yùn)輸級別加權(quán)系數(shù)為PC；設(shè)年購置次數(shù)為K，第i次購置備件數(shù)量為ni，則年購置費(fèi)Cp可以按下式進(jìn)行計(jì)算。

Cos由換件拆裝費(fèi)CTP、可修備件修復(fù)費(fèi)CM、庫存管理費(fèi)CST、使用費(fèi)Co等構(gòu)成。CM包括維修設(shè)備費(fèi)CME、維修設(shè)施費(fèi)CMF、維修器材費(fèi)CMM、維修人員費(fèi)CMW等相關(guān)費(fèi)用，假定各單價(jià)分別為yME、yMF、yMM、yMW，第t次維修時(shí)間為Ht，維修人員數(shù)目為Pt；CST與備件的體積與存放級別有關(guān)，假定單件體積為V，每立方米的年庫存費(fèi)用為Sw，庫存級別加權(quán)系數(shù)為Sc；Co指為使備件正常工作消耗n種資源所需的費(fèi)用，假定第j種資源的單價(jià)為xj，備件對第j種資源的消耗率為δj，該種備件的年工作時(shí)間（小時(shí)）為T；設(shè)單個(gè)備件年維修次數(shù)為NR，在役數(shù)量為N1，庫存數(shù)量為N2，年報(bào)廢備件數(shù)為N0，則該種備件的年使用保障費(fèi)可以按下式進(jìn)行計(jì)算。

CDR即為裝備的殘值，在進(jìn)行全壽命費(fèi)用估算時(shí)，假定殘值為原值乘以一定的系數(shù)ω（通常認(rèn)為殘值為備件制造成本的十分之一），則年報(bào)廢處置費(fèi)為

對于可回收利用的備件取負(fù)，對于需要進(jìn)行報(bào)廢處理的備件取正。

綜合公式 (1)、（2）、 (3)，即可得到備件的年均費(fèi)用計(jì)算模型

2.資金的時(shí)間價(jià)值

由于資金具有時(shí)間價(jià)值，因而在進(jìn)行費(fèi)用的計(jì)算時(shí)需要考慮時(shí)間價(jià)值系數(shù)，把費(fèi)用折算到選定基準(zhǔn)年進(jìn)行比較。設(shè)年利率為Z，選定裝備交付部隊(duì)使用的第1年為基準(zhǔn)年，則第w年消耗的備件費(fèi)用值Cw折 算為基準(zhǔn)年的現(xiàn)值為

式中：1/(1+Z)w——貼現(xiàn)系數(shù)；

w——使用的年數(shù)。

四、備件費(fèi)用定性分析

備件保障工作的目的一方面是要滿足裝備維修保障需求；另一方面則要盡量減少不必要的備件品種及冗余儲備以控制資金占用。這就使備件品種、備件數(shù)量和備件費(fèi)用之間構(gòu)成了一種相互聯(lián)系和制約的關(guān)系：備件品種和數(shù)量受到了費(fèi)用的約束，費(fèi)用也受到品種和數(shù)量的影響，三者之間的關(guān)系可由圖2來反映。

圖2 不同備件品種及配置數(shù)量下的費(fèi)用比較

從圖2可以看出，隨著備件配置數(shù)量的增加，其購置費(fèi)用和使用保障費(fèi)用（報(bào)廢處置費(fèi)通常對總費(fèi)用影響較小，在此不予考慮）都會(huì)隨之增加，但由于備件的及時(shí)到位，故障帶來損失就會(huì)減小，三者綜合的費(fèi)用曲線會(huì)形成一個(gè)谷地，即是備件配置數(shù)量的最優(yōu)區(qū)域，這反映了數(shù)量和費(fèi)用之間的關(guān)系。同時(shí)由1和2兩組曲線可知，不同品種的備件對于系統(tǒng)的重要程度是不同的，反映在其停機(jī)損失費(fèi)的大小上，備件停機(jī)損失費(fèi)越高，其最優(yōu)配置區(qū)域越靠右，即其最優(yōu)配置數(shù)量越大。因此，對于重要部件，其停機(jī)損失大，故應(yīng)以滿足需求為重點(diǎn)，其次再考慮費(fèi)用問題；而不重要的部件，應(yīng)該重點(diǎn)考慮的是費(fèi)用，可以少配置甚至不配置備件。

五、總結(jié)

本文分析了備件壽命周期費(fèi)用的影響因素，建立了典型可修備件的費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)，并根據(jù)發(fā)生費(fèi)用的事件建立起了可修備件的壽命周期費(fèi)用估算模型，進(jìn)而對備件品種、數(shù)量和費(fèi)用之間的關(guān)系進(jìn)行了定性分析，為有限經(jīng)費(fèi)的合理使用和備件的保障工作提供了相關(guān)依據(jù)。

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