Method of Cost Calculating in Equipment Development
高伏 GAO Fu；孙磊 SUN Lei；韩振飞 HAN Zhen-fei
（陆军航空兵研究所，北京 101121）
（Institute of Army Aviation，Beijing 101121，China）
摘要：以装备研制阶段费用为研究对象，构建了包括装备效能、经济可承受性、研制风险三个性能指标的指标体系，设计了基于灰色模糊综合评估方法的指标方案评估方法，建立了包括设计试验费、装备试制费和试验费的研制成本计算模型，为装备研制费用计算评估提供了技术支撑。
Abstract: In order to research the cost of equipment development, the index system including equipment performance, economic affordability and development risk is constructed. The evaluation method of indicator scheme based on grey fuzzy comprehensive evaluation method is designed. The development cost calculation model of test fee, equipment trial production fee and test fee provides technical support for equipment development cost calculation and evaluation.
关键词：经济可承受性；指标体系；评估方法；研制成本模型
Key words: economic affordability；index system；evaluation method；development cost model
中图分类号：F283 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）34-0100-03
0 引言
随着科学技术的不断发展，武器装备的功能越来越复杂，性能越来越先进，其研究开发和采购费用也急剧上升。为了促进武器装备发展更好的适应国民经济承受能力，装备的经济可承受性研究越来越受到重视。
美国人雅克·甘斯勒将武器装备的经济可承受性定义为：“保持技术优势，以可承受的起的价格采购高性能武器”[1]。国内学者贡义敏、王强、严佳、王绪智、刘婷等在雅克·甘斯勒装备经济可承受性定义的基础上，对其做了更进一步的解释[2-4]，他们把经济可承受性内涵概括成三层含义：一是装备的发展策略是否符合现有国民经济承受能力和技术研发能力；二是装备发展计划所需经费在军费中是否保持适当比例，不至于引起军费结构失衡；三是装备研制、生产、使用保障与维修的全过程效率是否高，是否符合效费比原则。王科、魏法杰、金虎、訾书宇等人在相关文献中阐述了如何利用经济可承受性思想指导武器装备建设的对策及建议[5-6]。
寿命周期费用（LCC）是武器装备系统在开发、实验、装备、使用、维护，一直到最后报废或退役等整个寿命周期过程中各项费用的总和[7]。装备研制阶段的各项工作直接影响着其后期制造、保障等阶段的工作，其研制阶段的费用也直接影响着装备寿命周期费用。本文以装备研制阶段费用估算为研究对象，从指标体系构建、方案评估方法、研制成本模型等三方面进行研究，为装备研制费用估算提供思路方法。
1 指标体系构建
按照自上而下描述的原则，本文建立的装备研制费用估算指标体系包括以下几个层次：一级指标为总体指标；二级指标包括三个性能指标，分别是装备效能、经济可承受性、研制风险；三级指标，包括构成各性能指标的分指标。如图1所示。
装备效能，即先进性，是指装备总体技术性能的先进性。装备设计的目的是得到被期望的装备效能，装备效能不仅是研制方案的出发点，也是方案实现的归宿。装备效能又集中体现在作战和保障两方面，因此，可以选择作战能力和可用性这两个指标对综合装备效能进行评估。
装备属于复杂系统，其由多个分系统组成，研制过程多需物力和财力庞大，且需大量人力资源支持。结合过往实践经验发现，若在研制过程中只强调系统的战术技术性能，忽略了费用成本因素，其最终的研制费用有可能会失控，而超过预算的研制费用势必会造成其他的不利影响，比如使其他项目的研制费用受到影响等，因此，可以引入寿命周期费用和效费比两个指标来表征装备的经济可承受性。
装备的研制风险是指装备研制方案抵御风险的能力，主要指方案失败可能性的大小。失败的概率是研制风险的量化指标。研制风险可分为三个具体指标，分别为技术风险、费用风险和进度风险。
2 方案评估方法
装备研制方案指标体系构建于装备方案设计阶段，部分指标可以被定量，但部分指标只能进行定性判断，且一部分指标存在灰色性和模糊性，在这种情况下，一般的评估方法无法准确全面的对指标系统中所有的指标进行科学评估。因此，选择灰色模糊综合评估方法进行指标方案评估。
2.1 确定评价因素集合
因素集U是影响评价对象的各个因素所组成的集合，可表示为：
■
其中■为评价因素，n为同层次上单个因素的个数，这一集合构成了评价的框架。因素集中的各因素ui即为直升机总体方案评估指标体系中各指标。
2.2 建立权重集
通常评价中包含多个因素，但并非每个因素对评价目标的重要性都是一致的，有的较高，有的较低，基于此，应依据各个元素ui对评估对象的重要程度分配不同的权重系数ai，由各权重系数组成的权重集可表示为：
■
其中元素■应满足归一性和非负性：
■
各指标权重值可通过专家打分求得。
2.3 隶属度求解
一般情况下，在进行模糊综合评估时，计算隶属度的常用方法是构造隶属函数，但由于本文指标体系的特殊性，较难准确构造隶属函数，因此本文求解各指标的隶属度选取的是计算灰色关联系数的方法，其实质就是某一评价主体就指标因素ui而言，与最优指标y*i的关联程度。其计算步骤如下：
①确定最优指标集y*i
■
式中■为第i个指标在各个方案中的最优值（若实践发现某一指标越大，代表越好时，其最大值就是其最优值，反之其最小值就是其最优值）。
②指标值的无量纲化处理。
由于各个指标之间的量纲不同，无法进行直接比较，为便于之后的分析计算，应对指标原始数据进行无量纲化处理。
无量纲化处理“指标越大越好”的指标，采取公式如下：■
无量纲化处理“指标越小越好”的指标，采用公式如下：■
③计算灰色关联系数。
无量纲化处理各指标值后，被比较数列选取各方案的指标值■，参考数据列选取最优指标集■，那么第j个方案在第i个指标yij的作用下与其最优指标y*i的关联系数
■
式中，?籽?缀[0，1]称为分辨系数，引入分辨系数的目的是为了减少极值对计算的影响，一般取?籽=0.5。采取这种方式求得的关联系数就是各指标的隶属度。
在计算完所有定性指标和定量指标的隶属度后就可以得到各隶属度矩阵：■
2.4 模糊合成变换
各层次指标隶属度矩阵计算完后，选取适宜的模糊综合算子进行模糊变换，其模型为：
■
式中R为隶属度矩阵，A为权重向量，“0”表示模糊合成算子。常用的模糊合成算子主要有四种，分别是加权平均型、不平衡平均型、主因素突出型、主因素决定型。选用加权平均型模糊算子进行模糊合成变换。其计算公式如下。
■
2.5 模糊综合评价结果向量分析
模糊综合评价的结果是将模糊综合变换后的结果与期望值进行比较分析，可以采用最大隶属度原则、加权平均原则等得出评价结果。
3 研制成本模型
装备的研制费用是指装备在论证与研制阶段发生的费用总和，包括样机制造与试验、主、辅机的论证设计。从阶段划分来看，装备的研制成本包括方案论证、方案验证、设计研制这三个阶段所消耗的所有费用。其费用分解结构如图2所示。
本文提出的研制费用分析模型忽略了实际成本大小可能受到时间和汇率的影响，估算成本的单位用单位成本量（UCA—Unit Cost Amount）表示，并用不同的下标表示各项成本指标：论证与研制成本的单位为UCARD，生产成本的单位为UCAP，使用成本的单位为UCADO。
论证研制成本估算公式为：
■
CRD——论证与研制费用，UCARD；
R1——设计试验费用，UCARD；
R2——装备试制费用，UCARD；
R3——试验费用，UCARD；
K8——不可预见费系数。
①设计试验费。
装备设计试验费分为设计费用和试验费用两项，设计费主要包括：方案论证、可行性论证、计算、选型、样机样品、设计用具、差旅、资料和会议等费用；试验费是指研制过程中的方案或原理型试验验证方面所花的费用。设计试验费用装备生产图置换成标准图A4图纸数量，并用A4设计图纸费用率来表示。
■
R1——设计试验费用，UCARD；
We——装备重量，kg；
K1——设计图纸费用率，万元/A4。
②装备试制费。
装备试制费是按照装备设计生产图纸进行试制，研制出样机的费用。主要包括以下几个方面：
1）材料费
试制样机过程中实际消耗的各种原材料、辅助材料的费用，储运管理以及材料的试验等费用，其估算公式为：
■
Q1——研制样机架数；
T——季度数，以论证年第1季度为基点，每1年增加4；
We——装备重量，kg；
R21——材料费用，UCARD。
2）试制工时费
■
Q1——研制样机架数；
K2——试制时的工时费用率，元/小时；
We——装备重量，kg；
R22——试制工时费用，UCARD。
3）专用工艺装备费
■
K5——工装占工艺装备费的比例；
K4——工装费列入科研费的比例；
K3——工装工时费用率，元/小时；
We——装备重量，kg；
R23——专用工艺装备费用，UCARD。
最后总结得出机体研制费：
■
R24——外购成附件的费用，UCARD；
R23——机体研制费用，UCARD；
K6——机体试制费用系数。
③试验费。
装备试验费指按照规定试验大纲，进行科研和定型试，达到装备设计定型或者通过评审验收所发生的费用，主要包括：试验耗材费、测试仪器设备费、改装费、培训费、咨询费以及参试人员费等。计算公式为：
■
K7——试验费用系数，指试验费占设计费和试制费之和的比例；
R3——试验费用，UCARD。
4 结论
装备的经济可承受性是指装备的发展策略是否符合现有国民经济承受能力和技术研发能力，装备研制、生产、使用保障与维修的全过程效率是否高，是否符合效费比原则。装备寿命周期费用对经济可承受性有相当大的影响，而研制费用计算评估是否科学准确直接影响着装备寿命周期费用。文章以装备研制阶段费用为研究对象，构建了包括装备效能、经济可承受性、研制风险三个性能指标的二级指标和作战能力、可用性、寿命周期费用、效费比、技术风险、费用风险和进度风险等性能指标的三级指标；设计了基于灰色模糊综合评估方法的指标方案评估方法；建立了包括设计试验费、装备试制费和试验费的研制成本计算模型；为装备研制费用计算评估提供了技术支撑。
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