中国指挥与控制学会会刊 
在装备的寿命过程中,研制费用、生产费用往往能引起重视,而后期的使用、维修、保障等费用却常常被忽视。这种做法极易造成总的寿命周期费用过高,出现“买得起,用不起”的窘境[1]。因此,从全寿命周期的角度进行装备费用分析,是确定寿命周期费用关键因素、制订高效费比采购与保障方案的有效手段,也是进行管理与维修决策的重要参考。
MAAP(Monterey Activity-based Analytical Platform)是一款基于寿命周期事件驱动的分析工具,由美国的TFD公司为美军国防部量身定制,可开展寿命周期费用、使用可用度等参数的计算,以及多种类型保障资源的优化,从而用于装备系统设计方案的权衡分析与评价[2]。目前,欧美许多国家的军事和工业部门都在应用其开展寿命周期费用核算与优化,并取得了良好的效果。
基于此,本文在厘清寿命周期费用(Life Cycle Cost,简称LCC)概念与特点的基础上,结合MAAP软件研究寿命周期费用分析的基本过程,给出其具体实现步骤,以及分析结果和结论。
1 寿命周期费用的概念与特点
目前,关于寿命周期费用尚未有规范统一的定义,这里权且给出几种较受认可的出处。如,在GJBZ201517《武器装备寿命周期费用估算》中,将寿命周期费用定义为:在装备的预期寿命周期内,为装备的论证与研制、购置、使用与保障及退役处置所支付的所有费用之和[5]。在GJB1364《装备费用-效能分析》中,将寿命周期费用界定为:在预期的装备寿命期内,为装备的论证、研制、生产、使用与保障、退役所付出的一切费用之和[6]。百度百科中,将其解释为:产品在有效使用期间所发生的与该产品有关的所有成本,它包括设计成本、制造成本、采购成本、使用成本、维修保养成本、废弃处置成本等。美军《防务采办术语》中,则将其概括为:系统在其寿命内政府用于采办和拥有系统的总费用,它包括研制、采办、使用、保障和处置的费用。
装备寿命周期费用具有其他费用的一般属性,同时又有其自身的特点,具体体现在如下几个方面:
1)系统性装备从“生”到“死”,即从提出需求到退役报废的过程中,形成了若干既相对独立又紧密联系的阶段[7]。与之相关的费用,从横向看,既包含主装备费用,又包含配套装备和综合保障要素的费用;从纵向看,既有一次性采办费用,又有重复性支付的使用保障费用,以及退役处置费用。这些费用之间密切相关又相互影响,具有系统性。
2 MAAP软件的计算原理
MAAP软件以寿命周期事件作为引擎,驱动整个模型完成各项分析计算工作。事件之间存在相互的关联关系,某一事件的发生,可以导致其他事件的发生。在模型中,以对事件自身的各项描述及关联内容为单元,通过事件之间的相互关系,对装备寿命周期进行描述。
比如,装备的研发事件完成,会引起装备的生产事件,装备生产完毕则会引起装备的部署事件,部署的装备会根据部署站点的需求产生使用事件;随着装备使用事件的发生,又将引发装备自身的故障,因此产生相应的维修事件;维修事件所需的相应资源,会产生对人员的训练事件和对物资的运输事件等。寿命周期事件在软件中的简化模型如图1 所示。
在软件中,首先根据实际情况或分析要求,建立装备的分解结构;然后对每个分解结构中的节点,创建所有可能发生的使用事件、维修事件和保障事件。
使用事件可以描述装备在使用过程中的状况,软件会根据使用情况触发相应的事件;每个维修事件都可以指定所需要的维修资源(备件、软件、工具、人员技能、设施、技术资料、能源);保障事件可以指定其保障等级,也可针对不同故障模式设定不同的保障事件,并分别在对应的站点中进行维修。
根据装备的使用环境和保障环境,对装备在寿命周期内各事件的发生趋势进行预期,从而实现装备在寿命周期内资源消耗趋势和费用的计算。
3 基于MAAP的寿命周期费用分析过程
MAAP软件对于寿命周期费用的分析,虽然实现过程比较复杂,但总体上看不外乎六大业务模块:装备建模、事件建模、保障组织建模、想定建模、优化计算和报告生成,这些业务模块之间的流程关系如图2 所示。
为了演示MAAP软件在寿命周期费用分析中的过程与独到优势,下面结合软件对上述主要业务模块做一简单介绍。
1)装备建模:作为寿命周期费用分析的对象,首先要对装备的结构和特性规律等进行建模。因此,需要建立装备的分解结构,并设定各结构层次产品的参数(见图3 )。在MAAP软件中,创建产品结构时,如果需要新建零件记录,可以通过零件管理器进行添加,也可以直接在结构管理器的添加零件弹出框中进行添加(见图4 )。
2)事件建模:事件建模是MAAP软件进行寿命周期费用分析的核心工作,通过建立事件模型,可以完善详细地描述装备寿命周期中的各项活动。通常来说,装备包含四类事件信息:使用事件、维修保障事件、升级事件、训练事件,这些事件都可以创建或关联所需要使用或消耗的资源(备件、工具、人员、设施等),其主要关系如图5 所示。
3)保障组织建模:保障组织结构描述了装备各保障站点之间的物资、维修等保障关系,是进行寿命周期费用计算的必要输入条件。因此,保障组织建模也是一项重要的基础工作。MAAP软件采取图像化的保障结构,通过鼠标拖拽的方式即可添加站点、以及站点间的关系,如图6 所示。
4)想定建模:在MAAP软件中,想定即为系统、保障组织结构、项目常量、零件缺省值、部署情况和备件方案等的有机结合。因此,需要设定装备的数量、部署信息、维修策略、各站点的库存策略、费用信息等,从而为装备全寿命周期过程中各项费用事件的产生和计算提供环境,其流程如图7 所示。
完成上述这些工作之后,就可以按照分析需求,进行寿命周期费用的计算与优化,并生成相关的报告,为管理决策提供依据。
5)优化计算:设定好运行的是否执行多资源优化、是否使用复杂备件算法、是否执行费用分析、是否使用时间变量等参数后,即可选择【执行活动分析】按钮运行分析计算,如图8 所示。
6)报告生成:点击报告生成按钮,即可生成不同形式的报告,包括事件分析类报告、资源分析类报告、费用分析类报告、汇总报告等。
其中,事件分析类报告包括使用事件、保障事件、训练任务、升级任务等;资源分析类报告包括备件、工具、设施、人员、资料等的初始需求和补给需求等;费用分析类报告包括费用、成品、零件、工具、人员等的使用和维修费用等;汇总报告包括:系统可用度、使用小时的费用、平均维修时间、保障事件频率、总成本等。这些报告可从不同角度以不同形式进行寿命周期费用的计算。图9 显示了系统在各年度的寿命周期费用及主要构成,其中红色、灰色、绿色、蓝色分别表示购置费用、使用费用、维修费用和其他费用。
4 结束语
本文阐述了寿命周期费用的概念与特点,基于美国国防部定制软件MAAP,介绍了其实现寿命周期费用分析的基本原理,并具体演示了利用该软件对装备开展寿命周期费用分析的过程。通过MAAP软件得到的分析报告,可从寿命成本的角度对比装备系统的研制、生产与使用保障方案,从而为进一步优化费用投入、提高装备效能提供了数据参考。