武器装备全寿命费用分析及管理措施研究.pdf

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1、收稿日期:2001209218修回日期:20012112073 基金项目:全国优秀博士学位论文专项基金资助项目(200036)作者简介:任少龙(19642),男,浙江杭州人,博士研究生,主要从事导航、制导与控制研究;曲东才,男,山东莱州人,博士研究生。文章编号:1002206402(2002)0320035204武器装备全寿命费用分析及管理措施研究3任少龙1,曲东才2,何友2,钟秋海1(1.北京理工大学,北京100081;21 海军航空工程学院,山东 烟台264001)摘要:分析了现代武器装备全寿命费用(LCC)分析研究现状,美军对现代武器装备进行LCC管理过程,并与我国的武器装备管理作了对比

2、,阐述了现代武器装备效能2费用分析方法和LCC分析方法,最后提出现代武器装备LCC管理的三点措施。关键词:武器装备;效能2费用分析;全寿命费用(LCC);管理中图分类号:TJ29F40715文献标识码:AL ife Cycle Cost(LCC)Analysises and Study ofManagementM ethods of W eapon EquipmaentsREN Shao2long1,QU Dong2cai2,HE You2,ZHON G Q iu2hai1(1.B eijing Institute of T echnology,B eijing100081,China;2.N

3、 aval A eronautical Eng ineering A cademy,Yantai264001,China)Abstract:This paper introduces the status of LCC analyses of modern w eapon equipments,and themanagement process ofLCC ofmodern w eapon in theAmerican A rmy,on w hich a comparison is conductedto that of the army of our country.In addition,

4、a description is rendered about the efficacy costmethods andLCC analyses.These analyses include the basic elements of efficacy2cost analyses,efficacy equations cre2ation,cost analyses construction,cost analyses methods,the creation of equation of esti mated cost,costanalyses process and the cost ana

5、lyses results.Hence threemanagementmethods ofLCC ofmodern w eaponequipments are presented.Key words:w eapon equipments,efficacy-cost,LCC,management引言随着高新技术在现代武器装备的不断应用,在大幅提高其战术技术性能和作战威力的同时,现代武器装备的研制和装备费用亦不断增长,并且其研制、装备费用变得越来越难以预算和控制。因此要以最小的国防投资获得最大的国防力量增长,有必要深入研究、分析现代武器装备的全寿命费用(LCC),找到有效的管理措施。1国内外现代武

6、器装备LCC分析研究现状所谓LCC是指武器系统在其预计的有效寿命内,在设计、研制、生产、使用、维护、后勤保障和退役等各个方面,已经或将要承担的直接和间接的、经常性和一次性的、及其他的有关费用的总和,这些费用主要包括采购费用、使用保障费用和退役处置费用等。LCC管理就是在采办各阶段通过采取各种有效管理措施,使采办的武器系统既能满足性能和进度要求,又能使系统在其寿命期内的总费用最低。111美军现代武器装备LCC管理过程美国从第二次世界大战中获得了很多宝贵的经验和教训,早在20世纪60年代就开始研究,已从Vol.27,No.3August,2002火 力 与 指 挥 控 制Fire Control&

7、Command Control第27卷第3期2002年8月60年代的PPBS管理体制转变到80年代的LCC管理体制,并取得了很好的经济效益。欧洲各国、日本等发达国家也效仿美国,从装备体制、管理机构设置、技术手段支持等方面作了相当大的调整。图1是美国防部在1996年颁布的“重大防务采办项目必须遵循的程序”(DOD5000.22R)中对采办项目阶段的划分。从图1可以看出,美国对其重大武器项目的采办划分为确定需求、方案探索、项目定义、工程研制、生产部署及使用保障、报废处理几个阶段,每个阶段分工明确、界面清晰,并在各个阶段设置了里程碑决策点。采办项目各决策点的相应任务为:决策点0,要求确认任务需求、评

8、审各种备选方案后,在必要时批准方案研究;决策点?,开始批准新采办项目,并审批采办策略、阶段?放行准则等;决策点,批准进入工程及制造研制,该点将批准采办策略、阶段 放行准则和初始小批量生产(LR IP)数量等;决策点,批准生产和部署。有关费用的主要决策内容就是确立?阶段的按费用设计目标值和基线(包含费用、进度、性能的目标)以及建立在PPBS基础上的可承受能力,而这些目标值和承受能力都以LCC估算值为依据,因此,采办阶段有关费用的管理活动都把LCC估算、费用进度和性能的权衡研究及效费分析作为重点。112我国武器装备费用管理过程图2为我国常规武器装备研制阶段划分图,该程序将常规武器装备研制划分为论证

9、阶段、方案阶段、工程研制阶段、设计定型阶段、生产定型阶段。因此我国武器装备研制费用包括5个阶段所投入的所有费用。随着我国社会主义市场经济的建立及深入发展,现代武器装备的研制环境、方案途径及自身所含的技术因素等方面都与以前大不相同,其不确定性、市场化、可选择性等越来越强,这使旧管理模式不能适应新形势要求。近些年来,我国武器装备研制采购经费出现不足,这同美国20世纪60年代所发生的情况很相似。因此我们应该借鉴它国成功经验,对社会主义计划经济管理时期的“集中控制”进行适当调整,向管理要效益,采用现代武器装备LCC管理。113美、中两国武器装备费用管理过程对比从以上分析可以看出美、中两国武装备费用管理

10、过程有以下几点不同:(1)从管理过程上看,美国实行的是全过程即全寿命管理;而我国则是分部门、分阶段管理。我国的研制过程大致对应美国的工程研制以前的内容。(2)从工作内容及重视程度上看,美国更重视前期的研究与论证,各阶段决策点把关严格,决策指标明确;我国更重视工程实现过程,虽也有相应标志性文件,但要求内容不详细,说明性内容多于评审指标内容。(3)美国将采办项目基线(A PB)、费用指标(CA I V)作为管理指标并贯穿整个研制过程,操作性强;我国则缺乏这样的目标规范,缺少定量层次的技术手段支持。(4)美国对影响装备研制的环境、目标及可承受能力,都纳入到管理过程当中,并要求这些目标值和承受能力都以

11、全寿命分析(LCC估算值)为依据,建立模型和评价指标体系;我国在论证阶段也要求对研制经费、保障条件、研制周期等进行预测,然而这些指标无判定依据,也无控制和约束能力。2现代武器装备效能2费用分析方法现代武器装备的效能2费用分析是一种很有效的定量分析方法,可应用于全寿命周期任一阶段各类需要权衡的问题(如不同方案间权衡、不同系统间权衡、战术技术性能指标确定等),它对准确分析现代武器装备的LCC具有重要作用。所谓效能是指武器装备完成规定目标任务程度的量度,主要是指其达到某个或某些目标能力的大小。各个不同的指标可作为效能的量度;费用是指武器装备在寿命周期内发生的全部费用,即寿命周期费用,它包括装备的研制

12、费、购置费、使用费、维修费和退役报废处置费;效能2费用分析是通过定义目标、建立方案、从费用和效能两方面综合和评价各方案,为决策者提供定量信息,以帮助决策者作出科学的选择。进行效能2费用分析时,首先确定出目标、方案、效能、费用、模型、准则六个基本要素;然后建立效能方程、费用方程;最后对费用不定性进行分析。值得说明的是费用不定性分析是一项重要工作。由于不定性是费用估算的一种固有特性,对于复63(总第27-196)火 力 与 指 挥 控 制2002年第3期杂系统和寿命周期长的系统来讲尤其如此,这都将使分析者难于准确的预测系统的最终费用。发现费用的不定性、确定可能给估算值带来的误差或误差估算范围等问题

13、是费用不定性分析的主要内容。3现代武器装备LCC分析311费用分析结构LCC分析主要包括选择方案、主要设想、费用估算方法、费用要素结构、对不确定性的考虑、自动数据处理设想、修改及核对LCC数据的程序以及文件编制等。LCC分析可以细分为研究和研制费用分析(R&D)、投资费用分析、使用保障费用分析(O&S)、报废费用分析等。其费用分解结构一般模式是:C=CR+C I+CO。其中C:寿命期总费用;CR:研制费用;C I:投资费用;CO:使用和维护费用。CR、C I和CO是三项主费用单元,它还可细分为若干个费用单元,直到可以单独计算的基本费用单元为止。武器装备不同,费用的分解结构各有差异,没有统一的模

14、式。值得注意的是LCC分析方法还需要与费用2效用分析、受益费用分析、系统有效度分析和决策风险分析等决策手段联系起来一起使用。312费用分析方法在LCC分析计算中,比较通用的分析方法有参数法、类比法、工程估计法、专家调查法、单位商品目录价法(规划因子法)、风险分析法、时间费用分析法等。每种方法以对每一寿命周期阶段都有不同的可用度,可以单独交叉使用,随着设备的成熟和系统的进展,这些方法可以相互补充,然而产品完善的程度决定着方法的适用性。通常在产品早期阶段,参数法和类比法是最有用的,它可以用来对未来费用进行大致估计。随着设计的稳定且有更多信息可以利用时,参数法会成为比较有用的方法。313建立费用估算

15、关系式费用估算关系式是在大量已有的装备费用统计基础上建立起来的,主要用来估算寿命周期费用分解结构中的各单元费用。建立关系时需要掌握一定的数据,并对这些数据进行预处理,保留合理数据,修正偏差等。在建立了各项费用单元的估算关系式后,逐级累加,便构成费用估算模型。314费用分析流程和费用分析结果费用分析要取得一致性的、多方案可比的结果,应遵循一般化的、通用的分析过程与步骤。根据工作分解结构和可比的费用要素结构,其费用分析流程如图3所示。这一流程适用于各类武器系统。费用分析结果是给决策者提供一系列的文件或报告,如对涉及研究及研制的各种假设及其描述;所使用的费用要素和计算费用的系统、分系统和设备独有的定

16、义;所使用的费 用 估 算 关 系式,它们的来源限制及所用的数据库;数据源的目录等等。4LCC分析模型建立实例对某型地空导弹研制费用的估算。(1)采用参数法模型,经分析模型形式为:C=01578+010055R+010254A-010135RD(1)式中C:研制费用;R:武器系统综合性能水平;A:武器系统综合先进程度;RD:武器系统综合性能重复设计;R、A、RD均为武器系统战技指标的函数,这些指标包括目标特性Tc,射击能力Cm,抗干扰性Aj,可用性Ak,机动性Mc。(2)参数求解:假设有一原型系统,其战技指标分别为:Tc(0),Cm(0),Aj(0),Ak(0),Mc(0),相应的R为R0,则

17、:R=(T2c+C2m+A2k+M2c)12(2)A=R-R(0)(3)RD=(R(0)RTc-Tc(0)2+(R(0)RCm-Cm(0)2+(R(0)RAj-Aj(0)2+(R(0)RAk-Ak(0)2)+(R(0)RMc-Mc(0)212(4)5现代武器装备LCC管理措施511运用系统管理方法,确保系统最大效费比大量分析认为,现代武器装备LCC管理的关键是运用系统的管理方法,对装备发展的各阶段进行LCC分析,尤其需要分析潜在的高费用项目,并利用目标值和其他管理手段来控制武器系统当前和未73任少龙等:武器装备全寿命费用分析及管理措施研究(总第27-197)来的费用后果及性能与进度要求,使费用

18、、性能和进度之间保持综合协调平衡关系,以确保系统最大的效费比。512加强宏观管理,理顺各种关系在宏观上管理,需要国家采取相应的措施,如完善适应市场经济体制的经济政策,健全军品科研、生产与装备订货使用维护法规体系;加强武器装备发展的综合管理,组建高层次的统筹科研生产、采购、使用维修的综合决策管理机构;理顺在市场经济条件下发展军事装备的各种关系;加大军工企业及军工科研单位的改革力度,使之适应社会主义市场经济大环境;军队装备部门要积极引入市场机制,大力推进军品生产合同制,同时加强军品价格管理队伍建设,树立市场经济新观念等。513加强微观管理,向管理要效益根据我国的具体情况,在微观上可采取对武器的预研

19、与采购费用数额分级管理与审批、严格批准立项制度;强化早期开发论证阶段的战术、技术经济论证;建立各层次费用分析小组;确立好采办武器的性能、费用、速度的目标值,并不得随意更改;在武器采办的每个阶段,设定相应决策点;采用竞争形式以招标的办法选择装备建造厂家;在装备使用修理阶段,制定出明确方向和目标的装备维修计划,建立修理经费调控指标等等。参考文献:1赵全仁,等 1 武器装备论证导论M 1 北京:兵器工业出版社,19981 2张连超 1 美军高技术项目的管理M 1 北京:国防工业出版社,199713余汉评,等 1 装备实用技术经济分析M 1 北京:兵器工业出版社,2000.4武器装备寿命周期费用估算S

20、1 国军标GJBE20517-98,19981(上接第34页)3)此外,考虑导弹时滞,最优导引规律可有效地克服时滞的影响,使导弹需用加速度始终限制在较小范围内,而其它两种导引规律均可能使导弹加速度在终端发散。图5给出了导弹脱靶量随时间变化的曲线,可以看出在整个飞行过程中最优导引律的脱靶量始终是最小的,它们的终端脱靶量分别为:比例导引201916m、扩展比例导引31839m、最优导引规律11335m,可见最优导引律对导弹性能的改善是巨大的。图5导弹脱靶量曲线4结束语本文通过建立导弹目标攻击简化数学模型并运用线性二次型理论推导出最优导引规律。同时,证明了该最优导引规律是变系数的最佳比例导引规律加上

21、其它补偿信号构成的导引规律。综合考虑目标机动加速度的不确定性和导弹量测系统噪声的影响,运用卡尔曼滤理论提高目标加速度估值的精度。大量的仿真表明该最优导引规律极大地提高了导弹的性能。本文的结论对新一代导弹制导系统的设计有极大的参考价值,其工程实现也是可行的。参考文献:1赵善友 1 防空导弹武器寻的制导控制系统设计M 1北京:宇航出版社,19921 2蒋志凯 1 数字滤波与卡尔曼滤波M 1 北京:中国科学技术出版社,199313沈亮,韩军杰,郭军强 1 空空导弹卡尔曼滤波和几种导引规律的研究J 1 航空兵器,1999(4):1722414Guelman M.Opti mal Guidance L aw in the PlaneJ.Journal of guidance,Control and Dynam ics,1984,(7):4712476.83(总第27-198)火 力 与 指 挥 控 制2002年第3期