面向全壽命周期成本的民用飛機定費用設(shè)計（DTLCC）方法研究

錢斐斐++宋楊

摘要：本文研究了民用飛機設(shè)計中，面向全壽命周期成本的定費用設(shè)計方法。DTLCC的總過程，包括可承受分析、制定成本目標(biāo)、權(quán)衡研究、管理決策的制定、次級供應(yīng)商流轉(zhuǎn)以及組織架構(gòu)搭建。以民用飛機電源系統(tǒng)為示例，提出全壽命周期定費用設(shè)計思路。此方法可以在整個生命周期中有效地計劃和控制費用，實現(xiàn)飛機設(shè)計的降本增效。

Abstract： This paper introduces the Design to Life-Cycle-Cost for airplane. LDTCC process includes affordability analysis， goal allocation， cost trade studies， management decision making， subcontractor flow down and DTLCC organization. Based on this theory， Electric Power system on airplane DTLCC design method is discussed in details. This method can help to estimate and control cost through life cycle to realize cost decrease.

關(guān)鍵詞：全壽命周期定費用設(shè)計；民用飛機；成本權(quán)衡

Key words： Design-to Life-Cycle-Cost；airplane；trade-off study

中圖分類號：V268 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）22-0003-04

0 引言

隨著制造技術(shù)的不斷推進，武器裝備的研制也在飛速發(fā)展，相應(yīng)的裝備壽命周期費用也在不斷上漲[1]。高昂的費用已經(jīng)達到難以接受的程度，成為制約武器裝備發(fā)展的關(guān)鍵因素。為控制武器系統(tǒng)研制采辦費用的過度增長，美國國防部發(fā)布指令DoD4245.3中，引入了面向全壽命周期的定費用設(shè)計（DesigntoLife-Cycle-Cost，DTLCC）方法。指令規(guī)定，DTLCC方法是國防系統(tǒng)設(shè)計中滿足國家成本需求的一種管理技術(shù)。對產(chǎn)品全壽命周期成本的考慮要持續(xù)落實在系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)階段。該方法要求，在早期要建立的實際而嚴格的成本對象、目標(biāo)、界限和實現(xiàn)方法。

成本增加是取消許多軍用飛機和武器項目研制和采購的主要原因之一。對于民機，其價格是否具有競爭力及滿足用戶要求的能力，往往決定了飛機銷售的成敗。由于民機還處于起步階段，主制造商首要考慮的還是性能和進度，但是隨著型號的成熟和飛機要取得商業(yè)成功，必須有加強成本管控。面向全壽命周期成本的定費用設(shè)計方法就是一種可行的方法。

本文介紹了DTLCC的基本定義；設(shè)計方法的總過程，包括可承受分析、制定成本目標(biāo)、權(quán)衡研究、管理決策的制定、次級供應(yīng)商流轉(zhuǎn)以及組織架構(gòu)搭建。最后以民用飛機電源系統(tǒng)為示例，提出全壽命周期定費用設(shè)計思路，并對存在的問題提出相關(guān)的思考。

1 DTLCC介紹

面向全壽命周期的定費用設(shè)計是對傳統(tǒng)的定費用設(shè)計的深化和提高。傳統(tǒng)的定費用設(shè)計是把研制費、飛機單價和使用成本等經(jīng)濟指標(biāo)，作為重要的設(shè)計參數(shù)的一種設(shè)計原則和設(shè)計思想。而在面向全壽命周期成本的定費用設(shè)計中，著重考慮了全壽命成本，是在綜合考慮民用飛機整體性能、安全、可靠以及技術(shù)工業(yè)發(fā)展水平基礎(chǔ)上，研究飛機目標(biāo)銷售價格，將確定并細化的飛機目標(biāo)成本（包括各研制階段研制成本、單機成本和直接運營成本、運營、支持和報廢的成本）作為設(shè)計的一項重要輸入。它將項目成本控制的起始點前移到設(shè)計研發(fā)階段，對從項目起點到全面試制的整個過程在最佳節(jié)點對成本進行有效控制并實時動態(tài)反饋，從根本上保證項目成本目標(biāo)的實現(xiàn)，以滿足市場要求的銷售價格和性能指標(biāo)。

設(shè)計者需要考慮的民用飛機全周期費用見圖1。

2 DTLCC過程

DTLCC強調(diào)性能和費用的折中，求得研制費用、生產(chǎn)和使用保障費用、報廢費用等之間的適當(dāng)平衡，確保在預(yù)定費用指標(biāo)范圍內(nèi)達到產(chǎn)品的性能標(biāo)準(zhǔn)。DTLCC追求的目標(biāo)既不是最大可能的性能，也不是最低的費用，而是在費用指標(biāo)范圍內(nèi)實現(xiàn)全壽命周期各種參數(shù)的最佳組合，使性能和費用達到最佳平衡。

DTLCC活動先進行可承受性分析得出成本目標(biāo)，并將成本目標(biāo)值費用指標(biāo)分配到系統(tǒng)、分系統(tǒng)以及部件級，再逐層將估算值與預(yù)設(shè)值進行比較，經(jīng)過比較權(quán)衡后進行重新分配或設(shè)計，使估算值滿足預(yù)計總費用要求。費用一旦確定，研制生產(chǎn)中將嚴格執(zhí)行。（圖2）

2.1 可承受性分析

可承受性是軍用飛機的概念，也適用于民機系統(tǒng)。

客戶決定一個航空系統(tǒng)的功能價值，或使用參數(shù)化全壽命周期成本模型后所確定的功能價值?？蛻舻某杀痉治鰣F隊通過相似機型和相同軟硬件功能數(shù)據(jù)評估項目本身的成本。針對基線架構(gòu)建立初始化的系統(tǒng)級產(chǎn)品和運營支援成本目標(biāo)。可變的設(shè)計值相關(guān)的成本估計范圍為與供應(yīng)商靈活地談判提供依據(jù)。

選定的供應(yīng)商提供產(chǎn)品和基于初始基線的運行與支援成本估計，同時將客戶的頂層成本目標(biāo)，按照工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）分配至更低層級的成本目標(biāo)。供應(yīng)商也會提供一個DTLCC方案給客戶，描述其DTLCC組織、評估方法，項目設(shè)計和假設(shè)，預(yù)期的成本權(quán)衡研究，并匯報進程。

2.2 成本目標(biāo)

按照全壽命周期成本定義[2]，成本分為四大部分：

①論證、研制、試驗和鑒定費用；CRDTE；

②生產(chǎn)采購費用CACQ；

③使用費用Cops，包括了用戶在使用期間發(fā)生的費用；

④處置費用CDISP，該費用發(fā)生在飛機退役后的報廢處置過程中。

LCC=CRDTE+CACQ+Cops，+CDISP（1）

按照上述四大類進行成本目標(biāo)的設(shè)定，其中對于生產(chǎn)采購費用，應(yīng)該制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)曲線以提高生產(chǎn)效率。主制造商要求每個主供應(yīng)商依據(jù)WBS結(jié)構(gòu)，分配系統(tǒng)級CRDTE、 CACQ、 Cops，和CDISP目標(biāo)至底層工作包。主供應(yīng)商再分配子系統(tǒng)目標(biāo)給子系統(tǒng)承包商。

在成本目標(biāo)的設(shè)定參考Pareto的法規(guī)（WBS因素中最貴的20%貢獻了產(chǎn)品80%的成本）可知，選擇關(guān)鍵項目的確定很重要。對各個級別的項目進行跟蹤的同時，要確定關(guān)鍵成本項目，見圖3，保證在打樣設(shè)計和詳細設(shè)計階段零部件的水平上進行監(jiān)督，跟蹤考察。

2.3 成本權(quán)衡研究

DTLCC方法的核心是按照已經(jīng)建立的優(yōu)先級，對客戶和供應(yīng)商做權(quán)衡的研究和記錄。成本權(quán)衡研究的目的是在可接受的性能帶寬內(nèi)，比較不同的設(shè)計和制造過程。

權(quán)衡研究有兩個目標(biāo)：①界定設(shè)計和產(chǎn)品選擇在最低的單位產(chǎn)品成本下，符合最小性能需求；②針對相同的設(shè)計和方法，要求最低的產(chǎn)品運行與支援成本。參數(shù)化的成本估計方法是較為有效的方式，因為需要權(quán)衡的技術(shù)參數(shù)也是成本模型的輸入之一。

某電子產(chǎn)品模型的權(quán)衡報告樣例見表1，這個樣例按照項目基線、風(fēng)險、重量、可靠性和成本五個目標(biāo)，對A、B、C、D、E五個不同的選擇方案進行權(quán)衡。假設(shè)單元產(chǎn)品1500美元目標(biāo)值。

2.4 管理決策制定

DTLCC最終的目標(biāo)是基于合理的可審計的估計結(jié)果，產(chǎn)生一系列客觀的決策。定期的DTLCC報告將為審計提供重要的依據(jù)。

DTLCC一般在概念設(shè)計階段為重大決策項目成立。一個基本的DTLCC目標(biāo)應(yīng)該是成本、性能和進度的平衡。

2.5 DTLCC報告

定期報告可以保證管理關(guān)注度和對于設(shè)計過程和確定激勵獎勵價值基礎(chǔ)采取的適當(dāng)行動。DTLCC的反饋經(jīng)常需要在實際生產(chǎn)過程中才可以體現(xiàn)出來。分包商DTLCC報告通常包含：

①反應(yīng)目前設(shè)計基線的生產(chǎn)和支持評估概述；

②目前評估對于DTLCC目標(biāo)的比較，通過WBS，以辨識成本變化；

③重大變化和趨勢的評估以控制變化；

④成本因素的辨識，特別是設(shè)計控制下的；

⑤成本（參數(shù)）模型、成本評估關(guān)系、成本數(shù)據(jù)庫和預(yù)測者使用的定價因子的描述；

⑥與“節(jié)點評估”結(jié)合的風(fēng)險分析的討論；

⑦自上次DTLCC報告起設(shè)計、計劃和要求變更的確認；

⑧自上次DTLCC報告起完成的設(shè)計/成本行業(yè)研究概述；

⑨過程中發(fā)起成本削減的討論。

2.6 DTLCC向次級承包商流轉(zhuǎn)

除了由買方和主承包商補充的所有計劃和控制計劃活動，DTLCC目標(biāo)會因為委托次承包商丟失或忽略。次承包商和供應(yīng)商的成本應(yīng)該是一個目標(biāo)成本中完整的一段。主承包商需要在下級承包過程中進行合適的“向下流轉(zhuǎn)”裁剪需求和激勵。直接從主合同中拷貝DTLCC條款給次承包商是不合適的。

“向下流轉(zhuǎn)”從一個關(guān)鍵評估開始，包括對次承包商獨立的成本評估。事實尋找團隊，包括代表買方和主承包人的合同專員，工程師，成本分析師，現(xiàn)場評估來決定達到成本目標(biāo)的能力。要考慮成本動因而不是價格動因。主承包人DTLCC管理者應(yīng)該主導(dǎo)次承包商和主承包人的開展評估一樣，進行下一級的展開評估。

3 DTLCC的組織架構(gòu)

DTLCC任務(wù)通常由已經(jīng)存在的組織負責(zé)。組織包括代表買方和主承包人的合同專員，工程師，成本分析師，現(xiàn)場評估來決定達到成本目標(biāo)的能力。但是，已有的航空承包商可以小范圍調(diào)整組織責(zé)任，來確保文化同化和DTLCC活動舉辦成功。參考圖4中的傳統(tǒng)組織章節(jié)。

■

4 電源系統(tǒng)DTLCC示例

4.1 電源系統(tǒng)介紹

民用飛機電源系統(tǒng)分為主發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、APU啟動發(fā)電系統(tǒng)、RAT系統(tǒng)以及ICBP。電源系統(tǒng)的成本主要由上述五個子系統(tǒng)的成本組成。用電負載的數(shù)量和性質(zhì)決定發(fā)電設(shè)備的額度、發(fā)電方式、型號的選取，配電系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)置、型號選?。欢潆娤到y(tǒng)不同的配電方式?jīng)Q定了配電系統(tǒng)的安裝位置和型號選取。用電負載是全機研制過程中比較晚才可以決定的，因此成本的反復(fù)迭代不可避免。

4.2 電源系統(tǒng)DTLCC分析思路（圖5）

電源系統(tǒng)DTLCC分析具體內(nèi)容是：

①電源系統(tǒng)成本可承受性分析：通過4大類基于全壽命周期的成本數(shù)據(jù)輸入，得出電源系統(tǒng)的總成本目標(biāo)。1）性能參數(shù)和費用的函數(shù)曲線；2）對比同一級別的飛機的全壽命周期成本數(shù)據(jù)；3）同類型飛機每公斤成本數(shù)據(jù)乘以此次電源系統(tǒng)的重量；4）系統(tǒng)供應(yīng)商提供全壽命周期產(chǎn)品成本數(shù)據(jù)。

②電源系統(tǒng)全壽命周期成本分配：輸入有4大類，得出電源系統(tǒng)的子成本目標(biāo)。1）子系統(tǒng)性能參數(shù)和費用的函數(shù)曲線；2）對比同一級別的子系統(tǒng)的全壽命周期成本數(shù)據(jù)；3）同類型飛機每公斤成本數(shù)據(jù)乘以此次子系統(tǒng)的重量；4）子系統(tǒng)供應(yīng)商提供全壽命周期產(chǎn)品成本數(shù)據(jù)。

③制定DTLCC計劃：電源系統(tǒng)全壽命周期成本目標(biāo)，子系統(tǒng)全壽命周期成本分配目標(biāo)，DTLCC成員組成，DTLCC分配和重新分配方法等。

④權(quán)衡分析：各子系統(tǒng)按照成本、性能、安全性、可靠性等指標(biāo)進行權(quán)衡，由管理者決策，最終編寫出DTLCC報告。

4.3 難點說明

①成本目標(biāo)確立。建立在已有成熟的研制機型成本數(shù)據(jù)上，成本目標(biāo)的確立相對比較容易。如果是新研機型，且市場上同類機型的成本數(shù)據(jù)都屬于公司機密，很難獲取，要求供應(yīng)商提供產(chǎn)品的經(jīng)濟數(shù)據(jù)就尤為重要，而不可在方案定稿進行商務(wù)談判時才給出。需要對供應(yīng)商制定產(chǎn)品的經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)模板。

②權(quán)衡過程。基于設(shè)計參數(shù)的成本評估，需要結(jié)合系統(tǒng)本身的特點。不同系統(tǒng)擁有不同的技術(shù)特性，如何將技術(shù)參數(shù)與成本結(jié)合起來，如果沒有大量的歷史數(shù)據(jù)支持，就要考慮成本模型?；趦r值工程的功能分析，被當(dāng)前航空制造商使用。

③管理過程管控。將成本理念普及至研發(fā)、管理、制造、供應(yīng)商需要一個過程，項目節(jié)點和質(zhì)量有時候和成本是相違背的，協(xié)調(diào)好三者的關(guān)系需要組織管理者思考。

5 結(jié)論

民用飛機市場競爭激烈，對于飛機制造商而言成本控制是關(guān)鍵，競爭價格優(yōu)勢和盈利空間都是項目投資需要考慮的重要因素，全壽命周期的定費用設(shè)計理念從設(shè)計源頭把控民機項目投入經(jīng)費，可有效地確保民機項目的商業(yè)成功。本文介紹了DTLCC的基本定義；設(shè)計方法的總過程，包括可承受分析、制定成本目標(biāo)、權(quán)衡研究、管理決策的制定、次級供應(yīng)商流轉(zhuǎn)以及組織架構(gòu)搭建。最后以民用飛機電源系統(tǒng)為示例，提出全壽命周期定費用設(shè)計思路，并對存在的問題提出相關(guān)的思考，以待后期改進。

參考文獻：

[1]趙國銘，劉祥靜.美國定費用設(shè)計方法的應(yīng)用研究[J].企業(yè)與管理，2012：92-96.

[2]《飛機設(shè)計手冊》總編委會.飛機設(shè)計手冊第22冊：技術(shù)經(jīng)濟設(shè)計[M].北京：航空工業(yè)出版社，2001.

[3]許敏.民機項目定費用設(shè)計[J].上海：民用飛機設(shè)計與研究，2014：68-70.

[4]鄒江.全生命周期工程造價理論在電力工程造價管理中的運用[J].技術(shù)與管理，2005（6）：47-49.

[5]陳迎春，宋文濱.大型客機設(shè)計制造與使用經(jīng)濟性研究[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2011：61-66.

[6]陳迎春，李曉勇，宋文濱.商用飛機的經(jīng)濟性設(shè)計[J].民用飛機設(shè)計與研究，2014（1）：1-5.