商業發射服務定價策略系統動力學仿真

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(1.南京航空航天大學 經濟與管理學院,江蘇 南京 211106; 2.中國運載火箭技術研究院,北京 100076)

運載火箭是目前為止人類進入并探索太空的主要手段,隨著我國由航天大國向航天強國的逐步邁進以及運載火箭先進技術的不斷突破,我國參加國際商業發射服務的競爭實力日趨強勁。為滿足商業發射服務市場化、國際化的競爭需求,設計能夠適應復雜多變商業發射服務市場的定價策略和體系就顯得尤為重要。范瑞祥等[1-2]從技術角度對中國新一代運載火箭長征七號進行了描述，并提出了運載火箭未來發展方向,最后給出了我國新一代中型火箭的發展思路。羅慶朗[3]研究了我國載人航天發展以及預算政策,提出了政府宏觀調控結合市場機制推動載人航天發展的思路。Goehlich等[4]認為,未來發射服務應該更多地考慮以可重復使用設計來進行低成本管理、低成本運作。Koelle[5]認為，通過實際參數來估算運載火箭的發射成本對決策具有重要意義。Arney等[6]從商業角度探索了基于時間、成本和可靠性的太空探索策略。雖然已有研究沒有專門針對運載火箭商業發射服務定價方面的內容,但是唐亞剛等[7]基于美國費用估算關系模型提出了運載火箭研制參數-費用估算模型,宋征宇[8]從成本效率的角度研究了航天運輸系統的研制。

已有研究在定價理論體系及其應用方面相當成熟,但由于運載火箭商業發射服務的獨特性,目前還沒有系統的相關研究。借鑒現有的定價理論以及運載火箭的相關研究,本文立足于解決運載火箭商業發射服務面臨的重要問題,首先研究當前我國運載火箭商業發射服務定價的影響因素及定價模式,然后在此基礎上重點研究中國長征火箭有限公司提出的“太空順風車”服務模式的定價策略。系統動力學采用定性定量方法結合計算機仿真研究動態復雜系統的內部結構與動態行為,具備研究經濟和管理問題的優勢。運載火箭發射服務是一個動態復雜的時變系統,因此本文運用系統動力學(SD)方法來研究運載火箭商業發射服務的定價問題。

1 我國運載火箭商業發射服務定價策略

1.1 問題描述

通常運載火箭發射服務訂單的衛星質量不可能很完美地與運載火箭的有效載荷能力吻合,即發射質量一般小于等于運載火箭有效載荷能力,這就造成了運載火箭的運載能力剩余。基于此,中國長征火箭有限公司提出了“太空順風車”服務,意在根據主要訂單發射任務的剩余能力,以相對優惠的價格提供剩余能力的發射服務。根據中國運載火箭發射服務的實際情況,本文首先研究不考慮競爭的國內寡頭壟斷市場,并在成本加成定價的基礎上研究“太空順風車”服務模式的定價策略。

1.2 成本加成定價模型

目前我國運載火箭發射服務通常的定價模式為成本加成定價法。新型火箭的研制項目直接由國家財政投資,除新型號的研制之外,其他研制都是在現有型號的基礎上根據需求做出改進。為建模方便,假定這兩部分分別由國家財政投資和企業研發(R&D)投資決定,單位研發成本不固定。通過以上對我國運載火箭發射服務的分析,構建出目前我國運載火箭發射服務成本加成定價模式下的系統動力學模型,如圖1所示。

圖1 成本加成定價系統動力學模型Fig.1 System dynamics model of cost-plus pricing

(1) 重要變量設置

文獻[2]的研究顯示,截至2020年我國需要發射的衛星將超過200顆,不同質量及軌道分類的需求如表1所示。

表1 截至2020年我國衛星發射需求

考慮數據的可得性,本文將研究2011—2020年>1～4 t衛星的發射定價。從以上數據可知,截至2020年我國>1～4 t的衛星發射需求量為60顆左右。相應仿真設置為:INITIAL TIME=2011,FINAL TIME= 2020,TIME STEP=1;仿真周期為10 a,仿真步長為1 a。本文使用的變量及說明如表2所示。本文涉及的重要方程如下所示:

p=c(1+r)

D=d-αp+βR+γq+ηw

I=Isf

G=INTEG(ΔG-g,G0)

cr=Ir/w

式中:α、β、γ、η為相應影響因素的彈性系數;INTEG為相應速率變量的積分函數。

目前運載火箭發射價格是以成本加成定價法制定的,利潤率為5%。根據對某火箭研究院的調研數據獲得近年單位載荷價格以及各成本在總成本中的占比,運用逆向求解得到平均單位管理、發射、制造成本,GDP增長系數為2011—2015年的平均增長速度,G0為2011年的國內生產總值,相應的參數設置如表3所示。

表2 變量說明

表3 初始參數設置

(2)模型檢測

在以上初始參數設置條件下得到近似商業發射需求數據,如表4所示。發射總需求數為60,2013—2020年的發射需求數為50,與文獻[2]的預測結果基本一致。考慮到數據的可得性,以2011—2015年的GDP來檢驗模型的模擬效果,如表5所示。

表4 商業發射需求

根據表5可知,GDP模擬平均偏差率

因此可認為模型基本能夠對實際情況進行模擬。以下將對模型展開分析。

1.3 仿真分析

(1)單位載荷價格

圖2所示為成本加成定價模式下運載火箭發射服務仿真結果。在模擬條件下,運載火箭的單位載荷價格在6.3萬元·kg-1至7.4萬元·kg-1之間變動,運載能力越高單位載荷價格及單位成本就越小,長期利潤逐漸增加。

表5 GDP的模型檢驗分析

圖2 成本加成定價模式下運載火箭發射服務仿真結果Fig.2 Simulation results of vehicle launching service in cost-plus pricing mode

(2)訂單實現延遲

通常從接收訂單至按訂單需求發射需要一定的時間,也就是對訂單的響應存在延遲,如表6所示。當延遲時間為0、0.3 a、0.6 a和1.0 a時,仿真結果的變化如圖3所示。

表6 訂單延遲時間

圖3仿真結果表明,延遲時間越短訂單數及訂單實現率就越接近,同時發射服務收入及利潤震蕩越小;隨著延遲時間的增加,訂單數及訂單實現率波動增加。因此,企業應該統籌安排生產計劃,同時做好與發射相關各方的協調工作,如各項審批工作、與軍方發射場地的協調等,以盡快對市場需求做出響應。據調研,通常訂單響應的時間在幾個月左右,因本文的仿真步長為1.0 a,因此在后續“太空順風車”服務模式定價策略中不考慮訂單響應延遲。

2 “太空順風車”兩部制線性定價策略

2.1 兩部制線性定價策略

(1)兩部制線性定價策略

“太空順風車”服務模式是根據發射主任務的剩余運載能力提供發射服務,一箭多星的發射模式不僅能夠同時滿足不同客戶的需求,還能夠節約制造成本、研發成本、發射成本以及管理成本。若想有效利用剩余運載能力,就需協調不同的客戶,并進行針對搭載任務的審核,因此需要一定的時間成本及人力成本,本文將這些成本稱為協調成本。除此之外,針對搭載任務的時間人力投入可能會因此失去別的訂單,將這部分的損失以機會成本來度量。由于主任務客戶為火箭發射服務成本的主要承擔者,搭載任務價格一般不可能高于主任務價格,因此本文對主任務與搭載服務兩部分區別定價。對主任務采取原有的成本加成定價法,將搭載任務價格設計為主任務單位載荷價格的線性函數,即兩部制線性定價策略。兩部制線性定價策略在當前與定價相關的研究中被廣泛運用。

(2)兩部制線性定價策略系統動力學模型

圖3 延遲條件下運載火箭發射服務仿真結果Fig.3 Simulation results of vehicle launching service under delaying

根據分析建立兩部制線性定價策略系統動力學模型,如圖4所示。此模型是在成本加成定價模型的基礎上利用主任務的有效載荷剩余,并假定主任務載荷加搭載載荷等于火箭的最大運載能力。

圖4 兩部制線性定價策略系統動力學模型Fig.4 System dynamics model of two-part linear pricing strategy

兩部制線性定價策略方程如下:

ps=ap,cc=bps

式中:a、b分別為單位搭載價格系數和單位搭載協調成本系數。

Sc=max(wm-w,0)m

Cc=ccSc

Co=pw

因本文假設衛星質量為>1～4 t,因此最大運載能力為4 t。

2.2 “太空順風車”定價策略仿真分析

(1)單位搭載價格與單位載荷價格分析

當單位搭載協調成本等于單位搭載價格時,單位搭載利潤為零。當單位搭載協調成本較高時應該如何制定單位搭載價格才能使發射服務利潤有所改進？表7展示了單位搭載協調成本為單位載荷價格的一半時單位搭載價格系數的設置。圖5仿真結果顯示,只有當單位搭載價格不低于單位載荷價格的一半時,發射服務利潤及搭載利潤才有所提高,同時單位搭載價格系數越高則利潤水平越高。

表7 單位搭載價格系數設置

圖5 單位搭載價格及利潤仿真結果Fig.5 Simulation results of unit shared price and profit

(2)單位搭載價格與單位搭載協調成本分析

方案1～4的單位搭載協調成本系數分別為1/3、1/2、1、3/2,如表8所示。

表8單位搭載價格系數與單位搭載協調成本系數

Tab.8Unitsharedpricecoefficientandunitsharedcoordinationcostcoefficient

方案單位搭載價格系數單位搭載協調成本系數10．51/320．51/230．5140．53/2

圖6為方案1搭載載荷與運載能力仿真結果,其他方案仿真結果與方案1相同。從表8單位搭載價格系數與單位搭載協調成本系數設置可以看出:方案1、方案2時單位搭載協調成本小于單位搭載價格,結合圖7仿真結果,方案1、方案2“太空順風車”服務的搭載利潤及利潤均大于零,也高于無搭載時的利潤;方案3單位搭載協調成本等于單位搭載價格,此時搭載利潤為零;方案4單位搭載協調成本大于單位搭載價格,此時搭載利潤小于零，“太空順風車”服務的利潤不會高于零。由此可以說明,當單位搭載協調成本小于單位搭載價格時,“太空順風車”服務能夠獲利;當單位搭載協調成本不小于單位搭載價格時,“太空順風車”服務不會獲利。然而，這并不意味著單位搭載協調成本小于單位搭載價格就是實行“太空順風車”服務的充分條件,結合圖8～11和圖6的仿真結果可知,盡管單位搭載協調成本小于單位搭載價格時搭載利潤不低于零,發射服務利潤也有所提升,但是只有在主任務的剩余運載能力越大也就是可搭載載荷越大時,搭載的機會成本才會小于搭載利潤,同時隨著單位搭載協調成本的增加,搭載利潤越小于搭載機會成本。因此,“太空順風車”服務實施的充分條件是單位搭載協調成本小于單位搭載價格,并且當發射主任務的剩余運載能力較大時實施“太空順風車”服務會提升利潤,同時保證提升的利潤大于搭載機會成本。單位搭載協調成本越低,搭載的機會成本就越小。

圖6 方案1搭載載荷與運載能力仿真結果Fig.6 Simulation results of shared load and carrying capacity for case 1

圖7 利潤及搭載利潤仿真結果Fig.7 Simulation results of profit and shared profit

圖8 方案1搭載利潤與搭載機會成本仿真結果Fig.8 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 1

圖9 方案2搭載利潤與搭載機會成本仿真結果Fig.9 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 2

圖10 方案3搭載利潤與搭載機會成本仿真結果Fig.10 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 3

圖11 方案4搭載利潤與搭載機會成本仿真結果Fig.11 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 4

3 結語

在我國運載火箭成本加成定價模型的基礎上,建立了“太空順風車”發射服務模式下的兩部制線性定價策略系統動力學模型。通過仿真可以得出,成本加成定價策略下運載能力越高、單位載荷價格及單位成本越小,可有效提升市場競爭優勢,同時縮短發射期限,降低系統的不穩定性。由于運載火箭發射服務的特殊性,很多數據難以獲取,本文也只能在有限的調研資料基礎上對運載火箭商業發射服務定價做探索性研究,以制定適應國際商業發射服務市場的定價體系。

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