裝備成本管控的新范式：基于數字孿生與參數化成本估算的融合策略

【摘要】在國防科技工業領域，裝備成本控制是提升國防實力和實現資源優化配置的關鍵。傳統的成本控制方法存在諸多局限，難以滿足現代復雜裝備系統的成本控制需求。本文提出了一種基于數字孿生與參數化成本估算的融合策略，闡述了融合策略的核心、流程、關鍵技術和實施要點，旨在實現裝備成本全過程、精細化管控。通過構建裝備的全壽命周期數字孿生模型和相對應的參數化成本估算模型，數字孿生模型提供實時、動態的數據輸入，參數化成本估算模型進行快速、精準的估算和反饋，兩種模型以數字仿真形式模擬完成技術迭代、多方案選擇等大部分工作，提高裝備全壽命階段成本控制的效率和效益，為實現高質量、高效益、低成本、可持續的裝備建設目標提供新的實現思路。

【關鍵詞】裝備成本管控|參數化成本估算|策略融合|全過程管理

在國防科技工業領域，裝備成本控制不僅是醒目經濟可行性的基石，更是提升國防實力、實現資源優化配置的關鍵。隨著現代裝備系統日益復雜，研制、生成及使用保障成本不斷攀升，傳統成本控制方式已難以滿足當前需求。政策層面明確提出，裝備成本控制由事后定價向事前控制轉變，通過引入先進的成本工程方法和工具，實現裝備成本全過程、精細化管理。在此背景下，探索一種高效、準確的成本估算與控制策略顯得尤為重要。

一、裝備成本控制面臨的挑戰與機遇

（一）傳統成本控制方法的局限

傳統的裝備成本控制方法往往側重于事后審核，這種方法存在諸多局限。首先其無法在設計階段對成本進行有效預測和事前管控，導致成本超支風險較高。其次，傳統方法缺乏動態調整和實時性，難以應對裝備研制過程中出現的各種變化。最后，傳統方法往往依賴于經驗和主觀判斷，缺乏科學的數據支持和量化分析。

（二）政策要求與技術進步帶來的機遇

裝備成本管控工作是以政策法規為導向，縱觀裝備采購制度改革和軍品價格改革的政策法規走向，其內核是一脈相承的，就是軍品定價要實現三個轉變，其中從“事后定價”到“事前控制”的轉變尤為關鍵。這一轉變給成本管控提出了新的方向，在裝備研制早期階段對成本進行預測和控制，從而避免成本超支。要具體落實這一轉變，需要引入科學的工具和手段，其中最重要的就是參數化成本估算工具，參數化估算的特點就是快捷，可以在關鍵節點及時反饋，給成本管控提供決策支持。數字孿生技術的發展也為這種轉變提供了助力，將必須在研制中后期或完成階段才能獲得的數據、參數和性能技術指標判斷等提前到初期設計階段獲得，為實施成本事前控制提供了基礎輸入。

二、數字孿生技術與參數化成本估算技術概述

（一）數字孿生技術的概念與技術優勢

數字孿生技術是一種通過數字化手段，創建物理實體的虛擬鏡像，以實現對實體狀態、行為及性能的實時監測、預測和優化的技術。在裝備成本控制領域，數字孿生技術可以構建裝備的全壽命周期數字模型，包括設計、生產、測試、維修等各個環節。這個數字模型能夠實時反映裝備的實際狀態和變化，可以為成本估算和控制提供精確的數據支持。

數字孿生技術的優勢在于其高度的真實性和實時性。通過數字孿生模型，可以在虛擬環境中對裝備進行各種模擬和測試，從而避免在實際操作中可能產生的風險和成本，特別適用于進行多方案對比和優化，幫助項目團隊在設計階段就找出成本最優的方案。

（二）參數化成本估算技術的概念與技術優勢

參數化成本估算技術是基于項目特征、歷史數據和數學模型的成本預測方法。通過分析項目特征與成本之間的關系，建立相應的數學模型，進而對項目成本進行精確估算。參數化成本估算方法具有高度的靈活性和可擴展性，能根據項目的不同特性和需求調整成本估算模型和參數。

參數化成本估算技術的特點在于其高度自動化和智能化。通過設定一系列與成本相關的參數，如制造復雜度、人工費率等，可以自動計算出項目成本。這種方法不僅極大提高了成本估算效率，還能確保估算結果的準確性和可靠性，實現項目進程中的成本快速迭代和優化。

三、基于數字孿生技術和參數化成本估算技術的融合策略

（一）融合策略提出的背景與意義

根據帕累托曲線原理，裝備成本控制的關鍵時期在立項和研制階段，尤其是在詳細方案確定之前。這個關鍵時期相對于整個裝備研制階段來說比較短暫，因此需要分秒必爭。但是單純依靠參數化成本估算工具會受到傳統的研制方法和流程的掣肘，例如從實體樣機或研制進程中收集估算需要的參數數據耗費時間，成本反饋后落實成本改進措施也需要時間，不能充分發揮出參數化成本估算工具快捷、實時反饋的優勢。最優的方案需要經過充分的技術和成本綜合權衡、方案迭代，如果中間數據收集和反饋時間過長，使權衡和迭代不充分，一旦轉入樣機制造階段，再有大的技術更改就會造成大量資源損失，增加項目成本。數據收集和成本反饋猶如成本控制的兩條腿，兩腿都短固然不利于行，有一方滯后，也會造成成本控制跛足。參數化成本估算技術是成本反饋一方的“長腿”，而數字孿生技術無疑就是數據收集一方的“長腿”。由數字孿生技術建立裝備的數字孿生模型，直接、實時地提供精確的數據輸入，由參數化成本估算技術建立的成本估算模型輸入提供來的數據實時計算出估算結果，并根據估算結果分析定位關鍵點，設計人員可根據估算分析結果提出改進建議，即時反饋回數字孿生模型進行對應改進，并再一次實時輸出成本估算模型需要的數據，在成本估算模型中實時驗證，完成一輪技術與成本的權衡和方案迭代。

將數字孿生技術和參數化成本估算技術，建立的模型彼此互為輸入輸出，形成一種新的融合策略，對于提高裝備成本控制的準確性和效率具有重要的意義。

（二）成本工程有助于數字孿生與參數化成本估算實現無縫對接

成本工程是涉及項目管理、業務管理、工程技術等領域的一個系統性工程，包含裝備全壽命周期內一系列成本相關的實踐活動。成本工程不僅具備鮮明的工程特征，而且能全面體現裝備研制過程的成本控制策略，有助于數字孿生模型與參數化成本估算模型的無縫對接。

首先，參數化成本估算技術是成本工程的重要工具，其應用貫穿了成本工程全過程，應用該工具做出的成本估算和分析結果是后續開展成本工程的基礎。而成本工程的工程特征使其與數字孿生模型具有高度契合性，成本工程強調系統性、綜合性和優化性，這與數字孿生模型的全息映射和仿真推演能力相輔相成。通過成本工程方法從數字孿生模型中提取出的數據更適應參數化成本估算模型的需求，從而更加準確地反映裝備研制的實際成本情況。

其次，成本工程能全面體現裝備研制的全過程成本控制策略，有利于制定針對性的成本改進措施。在裝備研制的各個階段，成本工程能提供有效的成本過程控制方法和工具，如定費用設計（DTC）、掙值管理（EVM）、成本作為獨立變量（CAIV）等，與參數化成本估算模型結合應用，可以實現對裝備研制全過程的成本動態監控和預測，及時發現并解決成本控制中的問題，通過對數字孿生模型和參數化成本估算模型的分析，應用成本工程的方法能識別出裝備研制過程中的成本瓶頸和關鍵控制點。基于此，項目組可以制定更加精確和有效的成本改進措施，實現成本的持續優化和控制。

此外，成本工程擁有更加專業的成本控制工具和方法，這些方法和工具不僅能滿足數字孿生模型和參數化成本估算模型的數據處理需求，還能提供更高級的成本分析和優化功能。通過運用這些工具和方法，項目組可以更加深入地了解成本控制的內在機制，有助于企業更好的實現數字孿生模型和參數化成本估算模型的無縫銜接，也為企業后續的數字化轉型和成本的持續優化提供有力支持。

（三）融合策略的工作流程

基于數字孿生與參數化成本估算的融合策略的工作流程可以概括為以下幾個步驟：

（1）需求分析與項目定義

明確裝備的性能、技術指標和成本目標，為成本估算提供基礎依據。在這一階段，需要充分考慮裝備的全壽命周期成本，包括研制、生產、維修保障等各個環節的費用。

（2）數字孿生模型構建

利用數字孿生技術構建裝備的全壽命周期數字模型。這個數字模型應包括裝備的各個部件、組件及其相互關系，能夠實時反映裝備的狀態、性能和運行。同時，數字孿生模型還需要具備數據收集、處理和分析的能力，為成本估算提供精確的數據支持。

（3）參數化成本估算模型建立

根據裝備特性、歷史數據和成本工程方法，應用參數成本估算工具建立參數化成本估算模型。模型應包括與成本相關的各類參數，如裝備制造復雜度、人工費率、項目特征等，并能夠根據這些參數自動計算出項目成本。同時，參數化成本估算模型還需要具備多方案對比和優化能力，幫助項目團隊找出成本最優方案。

（4）數據收集與處理

通過數字孿生模型實時收集裝備研制過程中的各項數據，包括設計參數、人工費率、項目基本特征參數等。這些數據通過預先設定的規范、標準進行預處理，確保模型之間的數據可以順利輸入輸出。另外數據標準化處理之后，也可以確保在數字孿生模型和參數化估算模型之間流通的數據具有準確性和可靠性。此外，在各部門之間還需要建立數據共享機制，促進數據流動和整合，為成本估算提供充足的數據支持。（見圖1）

（5）成本估算與預測

將處理后的數據輸入參數化成本估算模型，進行成本估算和預測，包括對項目各個階段和總成本的估算。利用數字孿生模型進行多方案對比和優化，數字孿生模型提供多方案的數據輸出和性能、功能的比較分析，參數化估算模型針對不同方案進行成本和分析，綜合進行比較找出成本最優的設計方案。

（6）成本控制與反饋

根據成本估算和測算結果，應用成本工程的專業化方法和工具，制定成本控制措施，并在裝備研制的全過程中進行實時監控和反饋（見圖2）。通過參數化成本估算模型開展定成本設計，可以及時發現成本超支問題，同時由于參數化成本估算模型具備成本仿真能力，可以進一步將成本逐級分解細化并與預訂的成本目標進行對比分析，將成本超支具體定位到某個分系統或部件，此時結合數字孿生模型可以具體分析出成本超支的癥結所在，遵循定成本設計方法針對性地提出成本改進措施和相應的設計改進策略，并進一步在數字孿生模型中進行對應性仿真得到成本改進措施實時后的效果，由此生成的數據和信息又輸入進參數化成本測算模型中得到

一輪改進后的成本，并與成本目標進行對比分析，再聚焦新的成本超支癥結并據此提出新的成本改進措施，在數字孿生模型中進行改進仿真開啟新一輪的設計改進工作。有了數字孿生技術和參數化成本估算技術之后，會大大縮短每一輪的成本改進工作周期，使得項目組在每個轉階段節點之前和整個研制過程中實行成本的實時監控和有效控制成為可能。

為了配合成本改進工作的實施，還需要建立起部門和個人的反饋時間規定，對兩類模型工作過程中需要人工做出分析和決策的時間予以限定，以發揮出數字孿生模型和參數化成本估算模型的效率優勢。

（7）持續改進和優化

根據裝備研制的實際情況和成本控制效果，按照成本控制與反饋的過程和步驟，對數字孿生模型和參數化成本估算模型進行持續改進和優化，迭代對象包括模型的結構、參數設置、數據質量等，使其與裝備研制的實際相符。通過持續改進和優化可以進一步提高成本估算的準確性。

四、挑戰與展望

數字孿生與參數化成本估算的融合策略在裝備成本控制領域雖然展現出了巨大的潛力和價值，但如同任何新興技術或方法一樣，這一策略在實際應用中也面臨一些局限性和挑戰，但正是這些局限性和挑戰，也為我們指明了該策略未來發展的方向和優化路徑。

從局限性來看，技術復雜度高、數據標準化處理難度大、初期成本高昂以及跨領域協作與溝通挑戰是當前亟需解決的問題。數字孿生技術和參數化成本估算方法的專業性要求較高，初期需要投入大量的時間和資源進行學習和實踐。裝備研制過程中數據的多源性、異構性和海量性增加了數據處理的難度，也給數字孿生模型和參數化成本估算模型的初期建立增加了困難。此外，需要對數字孿生技術和參數化成本估算技術有較大的先期投入，包括對技術的研發、使用和相關人員的培訓等。

然而，這些局限性并非不可逾越的鴻溝。隨著技術的不斷進步和法規政策的大力推動，這些困難和挑戰都會逐步被攻克。

一是通過引入人工智能、大數據等先進技術，可以實現對數字孿生模型智能化、自動化優化，同時隨著技術的進步，也進一步降低數字孿生技術實施的門檻。參數化成本估算領域目前有成熟的應用工具，通過對該類工具的應用不斷積累成本工程實際經驗，探索成本生成規律，可以更好地結合數字孿生技術開展融合策略。

二是得益于信息化技術的發展，通過建立更加高效的信息共享平臺和協作工作機制，使跨領域協同與智能化決策能力獲得提升。與當前相比，屆時將打破領域和學科間的壁壘，實現各領域之間的數據共享和實時反饋，相互之間高效協作。目前各單位都計劃建設信息決策中心平臺，將數字孿生模型技術和參數化成本估算工具內置入平臺，生成模型、傳輸數據、計算分析、反饋迭代都在平臺內進行，平臺利用智能化技術和算法進行決策支持，大幅提高決策的準確性和效率。

三是雖然應用數字孿生與參數化成本估算融合策略會增加大量的初期投入，但數字孿生技術與參數化成本估算技術的建設是“一次投資，終生受益”的項目，當企業建立起數字孿生技術與參數化成本估算技術的融合能力時，不僅會獲得這兩項技術本身所帶來的諸如降低設計成本、縮短研制周期、加強成本控制等方面的收益，還能獲得融合策略本身所帶來的效益，如更加有效和充分的實施多方案設計，更有針對性的實施技術/成本綜合權衡從而更有效率的優化方案，以及在達到成本目標的迭代過程中大幅降低因設計變更或成本改進措施帶來的研制成本增加。而且，企業一旦建成了這種融合能力，就可以應用在之后的裝備研制中，使企業持續獲益。

綜上所述，數字孿生與參數化成本估算的融合策略是在國家實施數字化戰略、部隊推行軍品定價由事后向事前轉變的大背景下，裝備實施成本管控的一種新范式，我們有理由相信，這一策略隨著數字化和信息化技術的快速進步，在未來將會在裝備成本管控領域獲得廣泛的應用和發展。中國軍轉民

參考文獻

[1]衛旭芳，劉彬.美軍數字工程建設發展研究及啟示[J].航空兵器，2023（03）.

[2]閆仲秋，陳義平，邵奇.基于數字工程的武器裝備發展研究[J].兵工自動化，2023（05）.

[3]劉秀，趙東興，陳定.數字孿生助力制造領域數字化轉型發展[J].科技與創新，2021（24）.

[4]張大維.數字孿生技術在裝備全壽命費用管理領域的應用[J].指揮控制與仿真，2022（03）.

[5]何蕾，劉敏.軍用飛機全壽命周期費用估算與控制方法研究[J].管理觀察，2017（35）.

[6]劉曉東，裝備壽命周期費用分析與控制[M].國防工業出版社，2008.

[7]張懷強，姜鐵軍，吳琴.裝備經濟性分析[M].國防工業出版社，2019.

[8]曾科，基于參數估算法的項目成本估算[J].中國總會計師，2011（08）.

[9]逯迅，姚遠.參數化成本估算模型淺析[J].壽命周期費用理論與可持續發展，2006（9）.

[10]楊志翔，于亮，張濤.基于PRICE軟件的裝備目標價格定價方法研究[J].航天工業管理，2017（06）.

[作者簡介：張晨，沈陽飛機工業（集團）有限公司，項目副總經濟師]