面向全壽命周期成本的民用飛機定費用設計（DTLCC）方法研究

錢斐斐++宋楊

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

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.

關鍵詞：全壽命周期定費用設計；民用飛機；成本權衡

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

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

0 引言

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

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計方法就是一種可行的方法。

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

1 DTLCC介紹

面向全壽命周期的定費用設計是對傳統的定費用設計的深化和提高。傳統的定費用設計是把研制費、飛機單價和使用成本等經濟指標，作為重要的設計參數的一種設計原則和設計思想。而在面向全壽命周期成本的定費用設計中，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、可靠以及技術工業發展水平基礎上，研究飛機目標銷售價格，將確定并細化的飛機目標成本（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）作為設計的一項重要輸入。它將項目成本控制的起始點前移到設計研發階段，對從項目起點到全面試制的整個過程在最佳節點對成本進行有效控制并實時動態反饋，從根本上保證項目成本目標的實現，以滿足市場要求的銷售價格和性能指標。

設計者需要考慮的民用飛機全周期費用見圖1。

2 DTLCC過程

DTLCC強調性能和費用的折中，求得研制費用、生產和使用保障費用、報廢費用等之間的適當平衡，確保在預定費用指標范圍內達到產品的性能標準。DTLCC追求的目標既不是最大可能的性能，也不是最低的費用，而是在費用指標范圍內實現全壽命周期各種參數的最佳組合，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，并將成本目標值費用指標分配到系統、分系統以及部件級，再逐層將估算值與預設值進行比較，經過比較權衡后進行重新分配或設計，使估算值滿足預計總費用要求。費用一旦確定，研制生產中將嚴格執行。（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。

客戶決定一個航空系統的功能價值，或使用參數化全壽命周期成本模型后所確定的功能價值。客戶的成本分析團隊通過相似機型和相同軟硬件功能數據評估項目本身的成本。針對基線架構建立初始化的系統級產品和運營支援成本目標。可變的設計值相關的成本估計范圍為與供應商靈活地談判提供依據。

選定的供應商提供產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，按照工作分解結構（WBS）分配至更低層級的成本目標。供應商也會提供一個DTLCC方案給客戶，描述其DTLCC組織、評估方法，項目設計和假設，預期的成本權衡研究，并匯報進程。

2.2 成本目標

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生產采購費用CACQ；

③使用費用Cops，包括了用戶在使用期間發生的費用；

④處置費用CDISP，該費用發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的設定，其中對于生產采購費用，應該制定相應的學習曲線以提高生產效率。主制造商要求每個主供應商依據WBS結構，分配系統級CRDTE、 CACQ、 Cops，和CDISP目標至底層工作包。主供應商再分配子系統目標給子系統承包商。

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

2.3 成本權衡研究

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

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

某電子產品模型的權衡報告樣例見表1，這個樣例按照項目基線、風險、重量、可靠性和成本五個目標，對A、B、C、D、E五個不同的選擇方案進行權衡。假設單元產品1500美元目標值。

2.4 管理決策制定

DTLCC最終的目標是基于合理的可審計的估計結果，產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。

DTLCC一般在概念設計階段為重大決策項目成立。一個基本的DTLCC目標應該是成本、性能和進度的平衡。

2.5 DTLCC報告

定期報告可以保證管理關注度和對于設計過程和確定激勵獎勵價值基礎采取的適當行動。DTLCC的反饋經常需要在實際生產過程中才可以體現出來。分包商DTLCC報告通常包含：

①反應目前設計基線的生產和支持評估概述；

②目前評估對于DTLCC目標的比較，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，特別是設計控制下的；

⑤成本（參數）模型、成本評估關系、成本數據庫和預測者使用的定價因子的描述；

⑥與“節點評估”結合的風險分析的討論；

⑦自上次DTLCC報告起設計、計劃和要求變更的確認；

⑧自上次DTLCC報告起完成的設計/成本行業研究概述；

⑨過程中發起成本削減的討論。

2.6 DTLCC向次級承包商流轉

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目標會因為委托次承包商丟失或忽略。次承包商和供應商的成本應該是一個目標成本中完整的一段。主承包商需要在下級承包過程中進行合適的“向下流轉”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”從一個關鍵評估開始，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，現場評估來決定達到成本目標的能力。要考慮成本動因而不是價格動因。主承包人DTLCC管理者應該主導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

DTLCC任務通常由已經存在的組織負責。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，現場評估來決定達到成本目標的能力。但是，已有的航空承包商可以小范圍調整組織責任，來確保文化同化和DTLCC活動舉辦成功。參考圖4中的傳統組織章節。

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4 電源系統DTLCC示例

4.1 電源系統介紹

民用飛機電源系統分為主發電系統、配電系統、APU啟動發電系統、RAT系統以及ICBP。電源系統的成本主要由上述五個子系統的成本組成。用電負載的數量和性質決定發電設備的額度、發電方式、型號的選取，配電系統設備的設置、型號選取；而配電系統不同的配電方式決定了配電系統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，因此成本的反復迭代不可避免。

4.2 電源系統DTLCC分析思路（圖5）

電源系統DTLCC分析具體內容是：

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

②電源系統全壽命周期成本分配：輸入有4大類，得出電源系統的子成本目標。1）子系統性能參數和費用的函數曲線；2）對比同一級別的子系統的全壽命周期成本數據；3）同類型飛機每公斤成本數據乘以此次子系統的重量；4）子系統供應商提供全壽命周期產品成本數據。

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

④權衡分析：各子系統按照成本、性能、安全性、可靠性等指標進行權衡，由管理者決策，最終編寫出DTLCC報告。

4.3 難點說明

①成本目標確立。建立在已有成熟的研制機型成本數據上，成本目標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據都屬于公司機密，很難獲取，要求供應商提供產品的經濟數據就尤為重要，而不可在方案定稿進行商務談判時才給出。需要對供應商制定產品的經濟數據統一標準模板。

②權衡過程。基于設計參數的成本評估，需要結合系統本身的特點。不同系統擁有不同的技術特性，如何將技術參數與成本結合起來，如果沒有大量的歷史數據支持，就要考慮成本模型。基于價值工程的功能分析，被當前航空制造商使用。

③管理過程管控。將成本理念普及至研發、管理、制造、供應商需要一個過程，項目節點和質量有時候和成本是相違背的，協調好三者的關系需要組織管理者思考。

5 結論

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鍵，競爭價格優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計理念從設計源頭把控民機項目投入經費，可有效地確保民機項目的商業成功。本文介紹了DTLCC的基本定義；設計方法的總過程，包括可承受分析、制定成本目標、權衡研究、管理決策的制定、次級供應商流轉以及組織架構搭建。最后以民用飛機電源系統為示例，提出全壽命周期定費用設計思路，并對存在的問題提出相關的思考，以待后期改進。

參考文獻：

[1]趙國銘，劉祥靜.美國定費用設計方法的應用研究[J].企業與管理，2012：92-96.

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

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