钱斐斐++宋杨

摘要：本文研究了民用飞机设计中，面向全寿命周期成本的定费用设计方法。DTLCC的总过程，包括可承受分析、制定成本目标、权衡研究、管理决策的制定、次级供应商流转以及组织架构搭建。以民用飞机电源系统为示例，提出全寿命周期定费用设计思路。此方法可以在整个生命周期中有效地计划和控制费用，实现飞机设计的降本增效。

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.

关键词：全寿命周期定费用设计；民用飞机；成本权衡

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

中图分类号：V268 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0003-04

0 引言

随着制造技术的不断推进，武器装备的研制也在飞速发展，相应的装备寿命周期费用也在不断上涨[1]。高昂的费用已经达到难以接受的程度，成为制约武器装备发展的关键因素。为控制武器系统研制采办费用的过度增长，美国国防部发布指令DoD4245.3中，引入了面向全寿命周期的定费用设计（DesigntoLife-Cycle-Cost，DTLCC）方法。指令规定，DTLCC方法是国防系统设计中满足国家成本需求的一种管理技术。对产品全寿命周期成本的考虑要持续落实在系统的研发和生产阶段。该方法要求，在早期要建立的实际而严格的成本对象、目标、界限和实现方法。

成本增加是取消许多军用飞机和武器项目研制和采购的主要原因之一。对于民机，其价格是否具有竞争力及满足用户要求的能力，往往决定了飞机销售的成败。由于民机还处于起步阶段，主制造商首要考虑的还是性能和进度，但是随着型号的成熟和飞机要取得商业成功，必须有加强成本管控。面向全寿命周期成本的定费用设计方法就是一种可行的方法。

本文介绍了DTLCC的基本定义；设计方法的总过程，包括可承受分析、制定成本目标、权衡研究、管理决策的制定、次级供应商流转以及组织架构搭建。最后以民用飞机电源系统为示例，提出全寿命周期定费用设计思路，并对存在的问题提出相关的思考。

1 DTLCC介绍

面向全寿命周期的定费用设计是对传统的定费用设计的深化和提高。传统的定费用设计是把研制费、飞机单价和使用成本等经济指标，作为重要的设计参数的一种设计原则和设计思想。而在面向全寿命周期成本的定费用设计中，着重考虑了全寿命成本，是在综合考虑民用飞机整体性能、安全、可靠以及技术工业发展水平基础上，研究飞机目标销售价格，将确定并细化的飞机目标成本（包括各研制阶段研制成本、单机成本和直接运营成本、运营、支持和报废的成本）作为设计的一项重要输入。它将项目成本控制的起始点前移到设计研发阶段，对从项目起点到全面试制的整个过程在最佳节点对成本进行有效控制并实时动态反馈，从根本上保证项目成本目标的实现，以满足市场要求的销售价格和性能指标。

设计者需要考虑的民用飞机全周期费用见图1。

2 DTLCC过程

DTLCC强调性能和费用的折中，求得研制费用、生产和使用保障费用、报废费用等之间的适当平衡，确保在预定费用指标范围内达到产品的性能标准。DTLCC追求的目标既不是最大可能的性能，也不是最低的费用，而是在费用指标范围内实现全寿命周期各种参数的最佳组合，使性能和费用达到最佳平衡。

DTLCC活动先进行可承受性分析得出成本目标，并将成本目标值费用指标分配到系统、分系统以及部件级，再逐层将估算值与预设值进行比较，经过比较权衡后进行重新分配或设计，使估算值满足预计总费用要求。费用一旦确定，研制生产中将严格执行。（图2）

2.1 可承受性分析

可承受性是军用飞机的概念，也适用于民机系统。

客户决定一个航空系统的功能价值，或使用参数化全寿命周期成本模型后所确定的功能价值。客户的成本分析团队通过相似机型和相同软硬件功能数据评估项目本身的成本。针对基线架构建立初始化的系统级产品和运营支援成本目标。可变的设计值相关的成本估计范围为与供应商灵活地谈判提供依据。

选定的供应商提供产品和基于初始基线的运行与支援成本估计，同时将客户的顶层成本目标，按照工作分解结构（WBS）分配至更低层级的成本目标。供应商也会提供一个DTLCC方案给客户，描述其DTLCC组织、评估方法，项目设计和假设，预期的成本权衡研究，并匯报进程。

2.2 成本目标

按照全寿命周期成本定义[2]，成本分为四大部分：

①论证、研制、试验和鉴定费用；CRDTE；

②生产采购费用CACQ；

③使用费用Cops，包括了用户在使用期间发生的费用；

④处置费用CDISP，该费用发生在飞机退役后的报废处置过程中。

LCC=CRDTE+CACQ+Cops，+CDISP（1）

按照上述四大类进行成本目标的设定，其中对于生产采购费用，应该制定相应的学习曲线以提高生产效率。主制造商要求每个主供应商依据WBS结构，分配系统级CRDTE、 CACQ、 Cops，和CDISP目标至底层工作包。主供应商再分配子系统目标给子系统承包商。

在成本目标的设定参考Pareto的法规（WBS因素中最贵的20%贡献了产品80%的成本）可知，选择关键项目的确定很重要。对各个级别的项目进行跟踪的同时，要确定关键成本项目，见图3，保证在打样设计和详细设计阶段零部件的水平上进行监督，跟踪考察。

2.3 成本权衡研究

DTLCC方法的核心是按照已经建立的优先级，对客户和供应商做权衡的研究和记录。成本权衡研究的目的是在可接受的性能带宽内，比较不同的设计和制造过程。

权衡研究有两个目标：①界定设计和产品选择在最低的单位产品成本下，符合最小性能需求；②针对相同的设计和方法，要求最低的产品运行与支援成本。参数化的成本估计方法是较为有效的方式，因为需要权衡的技术参数也是成本模型的输入之一。

某电子产品模型的权衡报告样例见表1，这个样例按照项目基线、风险、重量、可靠性和成本五个目标，对A、B、C、D、E五个不同的选择方案进行权衡。假设单元产品1500美元目标值。

2.4 管理决策制定

DTLCC最终的目标是基于合理的可审计的估计结果，产生一系列客观的决策。定期的DTLCC报告将为审计提供重要的依据。

DTLCC一般在概念设计阶段为重大决策项目成立。一个基本的DTLCC目标应该是成本、性能和进度的平衡。

2.5 DTLCC报告

定期报告可以保证管理关注度和对于设计过程和确定激励奖励价值基础采取的适当行动。DTLCC的反馈经常需要在实际生产过程中才可以体现出来。分包商DTLCC报告通常包含：

①反应目前设计基线的生产和支持评估概述；

②目前评估对于DTLCC目标的比较，通过WBS，以辨识成本变化；

③重大变化和趋势的评估以控制变化；

④成本因素的辨识，特别是设计控制下的；

⑤成本（参数）模型、成本评估关系、成本数据库和预测者使用的定价因子的描述；

⑥与“节点评估”结合的风险分析的讨论；

⑦自上次DTLCC报告起设计、计划和要求变更的确认；

⑧自上次DTLCC报告起完成的设计/成本行业研究概述；

⑨过程中发起成本削减的讨论。

2.6 DTLCC向次级承包商流转

除了由买方和主承包商补充的所有计划和控制计划活动，DTLCC目标会因为委托次承包商丢失或忽略。次承包商和供应商的成本应该是一个目标成本中完整的一段。主承包商需要在下级承包过程中进行合适的“向下流转”裁剪需求和激励。直接从主合同中拷贝DTLCC条款给次承包商是不合适的。

“向下流转”从一个关键评估开始，包括对次承包商独立的成本评估。事实寻找团队，包括代表买方和主承包人的合同专员，工程师，成本分析师，现场评估来决定达到成本目标的能力。要考虑成本动因而不是价格动因。主承包人DTLCC管理者应该主导次承包商和主承包人的开展评估一样，进行下一级的展开评估。

3 DTLCC的组织架构

DTLCC任务通常由已经存在的组织负责。组织包括代表买方和主承包人的合同专员，工程师，成本分析师，现场评估来决定达到成本目标的能力。但是，已有的航空承包商可以小范围调整组织责任，来确保文化同化和DTLCC活动举办成功。参考图4中的传统组织章节。

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4 电源系统DTLCC示例

4.1 电源系统介绍

民用飞机电源系统分为主发电系统、配电系统、APU启动发电系统、RAT系统以及ICBP。电源系统的成本主要由上述五个子系统的成本组成。用电负载的数量和性质决定发电设备的额度、发电方式、型号的选取，配电系统设备的设置、型号选取；而配电系统不同的配电方式决定了配电系统的安装位置和型号选取。用电负载是全机研制过程中比较晚才可以决定的，因此成本的反复迭代不可避免。

4.2 电源系统DTLCC分析思路（图5）

电源系统DTLCC分析具体内容是：

①電源系统成本可承受性分析：通过4大类基于全寿命周期的成本数据输入，得出电源系统的总成本目标。1）性能参数和费用的函数曲线；2）对比同一级别的飞机的全寿命周期成本数据；3）同类型飞机每公斤成本数据乘以此次电源系统的重量；4）系统供应商提供全寿命周期产品成本数据。

②电源系统全寿命周期成本分配：输入有4大类，得出电源系统的子成本目标。1）子系统性能参数和费用的函数曲线；2）对比同一级别的子系统的全寿命周期成本数据；3）同类型飞机每公斤成本数据乘以此次子系统的重量；4）子系统供应商提供全寿命周期产品成本数据。

③制定DTLCC计划：电源系统全寿命周期成本目标，子系统全寿命周期成本分配目标，DTLCC成员组成，DTLCC分配和重新分配方法等。

④权衡分析：各子系统按照成本、性能、安全性、可靠性等指标进行权衡，由管理者决策，最终编写出DTLCC报告。

4.3 难点说明

①成本目标确立。建立在已有成熟的研制机型成本数据上，成本目标的确立相对比较容易。如果是新研机型，且市场上同类机型的成本数据都属于公司机密，很难获取，要求供应商提供产品的经济数据就尤为重要，而不可在方案定稿进行商务谈判时才给出。需要对供应商制定产品的经济数据统一标准模板。

②权衡过程。基于设计参数的成本评估，需要结合系统本身的特点。不同系统拥有不同的技术特性，如何将技术参数与成本结合起来，如果没有大量的历史数据支持，就要考虑成本模型。基于价值工程的功能分析，被当前航空制造商使用。

③管理过程管控。将成本理念普及至研发、管理、制造、供应商需要一个过程，项目节点和质量有时候和成本是相违背的，协调好三者的关系需要组织管理者思考。

5 结论

民用飞机市场竞争激烈，对于飞机制造商而言成本控制是关键，竞争价格优势和盈利空间都是项目投资需要考虑的重要因素，全寿命周期的定费用设计理念从设计源头把控民机项目投入经费，可有效地确保民机项目的商业成功。本文介绍了DTLCC的基本定义；设计方法的总过程，包括可承受分析、制定成本目标、权衡研究、管理决策的制定、次级供应商流转以及组织架构搭建。最后以民用飞机电源系统为示例，提出全寿命周期定费用设计思路，并对存在的问题提出相关的思考，以待后期改进。

参考文献：

[1]赵国铭，刘祥静.美国定费用设计方法的应用研究[J].企业与管理，2012：92-96.

[2]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册第22册：技术经济设计[M].北京：航空工业出版社，2001.

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[5]陈迎春，宋文滨.大型客机设计制造与使用经济性研究[M].上海：上海交通大学出版社，2011：61-66.

[6]陈迎春，李晓勇，宋文滨.商用飞机的经济性设计[J].民用飞机设计与研究，2014（1）：1-5.