一、航空工業(yè)飛機(jī)成本問題的提出

　　作為航空工業(yè)的主要產(chǎn)品，飛機(jī)研制項(xiàng)目具有周期長、技術(shù)新、耗資大、風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)。過去我國飛機(jī)研制都屬政府投資，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)脫節(jié)，風(fēng)險(xiǎn)由國家承擔(dān)，飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所因長期以來受軍工系統(tǒng)傳統(tǒng)的研發(fā)采辦管理機(jī)制所限，造成了對(duì)飛機(jī)成本意識(shí)的淡漠。設(shè)計(jì)研究所的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出滿足上級(jí)要求的飛機(jī)，沒有將飛機(jī)成本作為設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，因此，飛機(jī)的工藝性，飛機(jī)的成本以及飛機(jī)的銷量等等因素在飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮較少。

　　中國加入WTO已有5年之久，國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)不斷推進(jìn)，融入世界經(jīng)濟(jì)成為不可阻擋的激流。經(jīng)濟(jì)全球化成為總的趨勢。航空工業(yè)的全球化是以武器系統(tǒng)的單一國家的模式轉(zhuǎn)向國際化的開發(fā)、生產(chǎn)以及市場營銷為基礎(chǔ)的，而且全球化的深度和廣度都在加強(qiáng)。在競爭日益激烈的市場環(huán)境中，民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)受到更加直接的國際市場沖擊。我國的航空工業(yè)要參與國際競爭，就要求變革現(xiàn)行管理體制和機(jī)制，并且在廣大工程技術(shù)人員心中樹立起技術(shù)經(jīng)濟(jì)、成本效益的系統(tǒng)觀念。

　　二、飛機(jī)全壽命周期成本（LCC）工程

　　1.在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段降低成本。現(xiàn)代成功的軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)，不僅具有較高的性能和效能，而且給用戶在經(jīng)濟(jì)上帶來效益。因此，飛機(jī)作為工程系統(tǒng)在多種方案優(yōu)選決策時(shí)，很大程度上取決于其經(jīng)濟(jì)性。要提高經(jīng)濟(jì)效益，有效的辦法就是控制飛機(jī)的研制成本。

　　降低產(chǎn)品的成本有很多方法，它們分布在不同的設(shè)計(jì)階段。普遍認(rèn)為，工程設(shè)計(jì)的早期階段是一個(gè)新產(chǎn)品在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上取得成功最關(guān)鍵的一個(gè)步驟。通過研究設(shè)計(jì)對(duì)成本的影響表明，產(chǎn)品絕大部分的制造成本是在設(shè)計(jì)階段由所選定的原理解和結(jié)構(gòu)化方式所決定的，而隨后的加工和裝配階段，對(duì)于降低成本而言，作用相對(duì)較小。有學(xué)者指出，產(chǎn)品中多達(dá)80%的成本在早期設(shè)計(jì)階段已經(jīng)決定了，在這個(gè)階段我們可以獲得主要的成本節(jié)約。

　　2.飛機(jī)的并行工程設(shè)計(jì)思想。長期以來，新產(chǎn)品的開發(fā)大多沿用傳統(tǒng)的順序工程方法。產(chǎn)品總是從一個(gè)部門遞交給下一個(gè)部門（例如：設(shè)計(jì)開發(fā)部-工藝部-制造加工部-總裝測試部等），由于傳統(tǒng)的順序工程設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)的早期不能全面考慮后續(xù)過程的多種要求，造成從概念設(shè)計(jì)到工藝過程設(shè)計(jì)的多次修改，產(chǎn)品開發(fā)周期延長。另外，產(chǎn)品順序工程方法中每一階段的成本都逐級(jí)放大，使得新產(chǎn)品成本成倍提高。

　　一架飛機(jī)設(shè)計(jì)得成功與否，應(yīng)以是否達(dá)到效能-費(fèi)用比最優(yōu)來評(píng)判。要達(dá)到效能-費(fèi)用比最優(yōu)只能運(yùn)用不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、綜合設(shè)計(jì)的思想和系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)方法才能得以解決。并行工程就是適合于系統(tǒng)工程的一種方法，強(qiáng)調(diào)綜合設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)各專業(yè)技術(shù)人員的協(xié)同合作。并行工程方法在產(chǎn)品的研制、開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中充分利用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助工具和技術(shù)集成以及信息集成系統(tǒng)，做到信息共享、信息交流，使開發(fā)和設(shè)計(jì)人員能大量采用集成技術(shù)，及時(shí)地完成產(chǎn)品及其過程（如生產(chǎn)、維護(hù)過程等）的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，可顯著地改善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和加快研制周期。

　　3.飛機(jī)全壽命周期成本（LCC）管理。鑒于飛機(jī)研制、生產(chǎn)和使用保障等費(fèi)用全面增長的嚴(yán)峻局面，美國國防部于20世紀(jì)60年代初提出了壽命周期成本的概念，并開始對(duì)飛機(jī)壽命周期成本進(jìn)行研究。開展壽命周期成本研究的主要目的是揭示壽命周期成本發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，從而采取有效的方法對(duì)其進(jìn)行控制。美國國防部認(rèn)為，LCC是指政府為了設(shè)置和獲得系統(tǒng)以及系統(tǒng)一生所消耗的總費(fèi)用，其中包括開發(fā)、設(shè)置、使用、后勤支援和報(bào)廢等費(fèi)用。

　　在此之前，美國國防部對(duì)武器系統(tǒng)成本的定義主要是單件產(chǎn)品的成本。以后，隨著武器性能的不斷提高，不但武器系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)成本日益增大，而且由于武器裝備的日趨嚴(yán)格，促使武器系統(tǒng)的使用與維護(hù)費(fèi)用也空前上漲。1962年，在美國國防部長的報(bào)告中披露：1961年美國國防預(yù)算至少25%用在維修費(fèi)上，并且得出結(jié)論認(rèn)為把全部壽命周期內(nèi)的維護(hù)費(fèi)壓縮到最低才是產(chǎn)品研制的基本思想。因此，1966年6月美國國防部開始正式研究武器系統(tǒng)的全壽命周期成本（LCC），并在1970年開始使用LCC評(píng)價(jià)法，要求武器系統(tǒng)的使用部門在作出采購決策時(shí)，不但要考慮是否買得起，更要考慮在整個(gè)全壽命周期內(nèi)是否用得起。

　　LCC克服了傳統(tǒng)企業(yè)成本管理僅注重降低生產(chǎn)制造成本的局限性，將企業(yè)成本管理的視角向前延伸至研發(fā)設(shè)計(jì)階段，拓寬了成本管理的視野。它強(qiáng)調(diào)“產(chǎn)品成本是研發(fā)設(shè)計(jì)的結(jié)果”，就統(tǒng)籌考慮產(chǎn)品的可生產(chǎn)性、可靠性、可維修性等要求，減少在設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致的返工，從而大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低制造成本、節(jié)約使用與維護(hù)費(fèi)用的目的。它將重點(diǎn)放在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)階段。在激烈競爭的買方市場中，企業(yè)要在市場競爭中獲勝，必須堅(jiān)持以市場為導(dǎo)向，注重產(chǎn)品的顧客化，將成本管理的重點(diǎn)放在面向市場的設(shè)計(jì)階段。LCC管理正是從這一角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)以顧客為中心的思想，即LCC的計(jì)算是從客戶的角度進(jìn)行的，不僅考慮了生產(chǎn)同時(shí)也考慮了使用者的耗費(fèi)，確定有利于提高成本效果的最佳設(shè)計(jì)方案。

　　飛機(jī)的壽命周期指該型飛機(jī)從論證開始直到退役為止的整個(gè)周期。我國規(guī)定，飛機(jī)的壽命周期可分為研制階段、采購階段、使用保障階段、退役處置階段。飛機(jī)壽命周期成本是指在預(yù)期的壽命周期內(nèi)，為飛機(jī)的論證、研制、生產(chǎn)、使用、維修與保障、退役所付出的一切費(fèi)用之和稱為飛機(jī)的壽命周期成本。以時(shí)間可分為：研究、發(fā)展、試驗(yàn)與鑒定費(fèi)用、生產(chǎn)費(fèi)用、地面保障設(shè)施與最初的備件費(fèi)用、專用設(shè)施費(fèi)用、使用保障費(fèi)用、處置費(fèi)用等。

　　4.飛機(jī)全壽命周期成本分析方法和蘭德DAPCA IV模型。目前，壽命周期成本分析的方法主要有類比法、參數(shù)法和工程估算法三種。

　　類比法是建立在與過去類似的工程項(xiàng)目進(jìn)行比較，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)加上修正而得出費(fèi)用估計(jì)。參數(shù)法是通過一定的數(shù)學(xué)方法建立起系統(tǒng)費(fèi)用與系統(tǒng)的測度（尺寸、性能等）之間的關(guān)系[這樣建立起來的關(guān)系式稱為費(fèi)用估算關(guān)系式（Cost Estimate Rela-tion，CER）].工程估算法是利用工作分解結(jié)構(gòu)自下而上地估算整體費(fèi)用。由于參數(shù)法可用于研制早期階段，而這一階段的決策對(duì)整個(gè)壽命周期費(fèi)用有重大影響，因此，成為人們研究的重點(diǎn)，并在實(shí)踐中加以應(yīng)用。波音公司可以用其現(xiàn)在飛機(jī)的費(fèi)用估算關(guān)系式毫無困難地、非常精確地估算新噴氣客機(jī)的費(fèi)用。

　　美國蘭德（RAND）公司受美國軍方委托在飛機(jī)壽命周期費(fèi)用分析領(lǐng)域開展了大量的研究工作。1967年提出關(guān)于飛機(jī)發(fā)展與采購費(fèi)用（Development and Procurement Costs of Air-craft，DAPCA）分析的第一種模型DAPCA I，之后數(shù)次改進(jìn)，模型的最終形式是DAPCA IV.DAPCA模型在飛機(jī)壽命周期費(fèi)用分析領(lǐng)域有相當(dāng)?shù)挠绊懥Α?/p>

　DAPCA IV模型通過工程、工藝裝備、制造、質(zhì)量控制等小組來分析估算研究、發(fā)展、試驗(yàn)與鑒定及生產(chǎn)所需的工時(shí)，然后將這些工時(shí)乘以相應(yīng)的小時(shí)費(fèi)率，就可得到一部分發(fā)展與采購費(fèi)用；通過發(fā)展支援、飛行試驗(yàn)、制造材料和發(fā)動(dòng)機(jī)制造等方面的費(fèi)用直接得到另一部分發(fā)展與采購費(fèi)用。

　　蘭德DAPCA IV模型中工時(shí)、費(fèi)用的計(jì)算公式如下：

　　工程工時(shí)：HE=0.88W0.777ev0.894Q0.163

　　工藝裝配工時(shí)：HT=1.22W0.777ev0.696Q0.263

　　制造工時(shí)：HM=1.6IW0.82ev0.484Q0.641

　　質(zhì)量控制工時(shí)： 0.076HM 貨運(yùn)飛機(jī)0.133HM

　　其他飛機(jī)發(fā)展支援成本：CD=7.96W0.630ev1.3

　　飛行試驗(yàn)成本：CF=461.13W0.325ev0.822FTA1.21

　　制造材料成本：CM=1.90W0.921ev0.621Q0.799

　　發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)成本：CEng=1.548[0.0097Tmax+243.25Mαmax +0.54tti-2228]

　　研究、發(fā)展、試驗(yàn)與鑒定費(fèi)用+生產(chǎn)成本= HERE+HTRT+HMRM+HQRQ+CD+CF+CM+CEngNEng+Cav

　　式中：We——空重（N）；

　　v ——最大飛行速度（km/h）；

　　Q ——產(chǎn)量；

　　FTA——飛行試驗(yàn)機(jī)架數(shù)（一般為2～6架）；

　　NEng——總產(chǎn)量乘以每架飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；

　　Tmax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力（N）；

　　Mαmax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大馬赫數(shù)；

　　tti——渦輪進(jìn)口溫度（K）；

　　RE，RT，RM，RQ——綜合費(fèi)率（即人工小時(shí)費(fèi)用，包括職工的工資和津貼、日常開支和管理費(fèi)用等）；

　　Cαv——航空電子設(shè)備費(fèi)用。

　　三、飛機(jī)全壽命周期成本工程與飛機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢

　　現(xiàn)代飛機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)越來越追求對(duì)各類綜合設(shè)計(jì)要求的尋優(yōu)，如長壽命、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好、工藝性以及維修性好等。作為本文研究的重點(diǎn)，飛機(jī)的全壽命周期成本應(yīng)當(dāng)作為飛機(jī)設(shè)計(jì)的多個(gè)目標(biāo)之一，融入到飛機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)之中。

　　飛機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)多目標(biāo)的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。從現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)的并行工程概念上看，設(shè)計(jì)過程要計(jì)入飛機(jī)全壽命周期的綜合因素。飛機(jī)總體設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，覆蓋了多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容，需要把物理、數(shù)學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、飛行力學(xué)、控制原理、材料和工藝、經(jīng)濟(jì)學(xué)、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等學(xué)科以及其他應(yīng)用科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)的知識(shí)綜合在一起。它包括了大量的設(shè)計(jì)變量，性能狀態(tài)變量，約束方程，各個(gè)系統(tǒng)模型相互交叉影響，各個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)變量的要求相互矛盾，子系統(tǒng)的構(gòu)成可能是由不同領(lǐng)域的專家甚至在不同地點(diǎn)來操作運(yùn)行的。因此需要發(fā)展一種高效適合于像飛機(jī)這樣的復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法。

　　從以上分析飛機(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)來看，未來發(fā)展呈現(xiàn)出多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)和面向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的趨勢。

　　1.多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化（Multidisciplinary Design Optimiza-tion）。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化是解決由相互耦合的物理現(xiàn)象控制的，由若干不同的交互子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效方法。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在提供變量、約束、性能間交互作用和耦合信息的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)同時(shí)滿足各學(xué)科和系統(tǒng)約束的設(shè)計(jì)，具有對(duì)各種設(shè)計(jì)方案迅速進(jìn)行折中分析的能力。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化已成為研究的熱點(diǎn)，而且不僅僅是學(xué)術(shù)研究，已經(jīng)用于工程實(shí)踐。如在飛機(jī)改型設(shè)計(jì)中，以最小重量和成本代價(jià)對(duì)現(xiàn)有飛機(jī)實(shí)現(xiàn)改變設(shè)計(jì)要求，迅速計(jì)算出設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)性能的影響，有效控制壽命周期成本。

　　多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成各個(gè)學(xué)科（子系統(tǒng)）的知識(shí)，應(yīng)用有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，組織和管理設(shè)計(jì)過程，充分利用子系統(tǒng)之間相互作用產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化通過并行設(shè)計(jì)縮短設(shè)計(jì)周期，這與現(xiàn)代制造技術(shù)中的并行工程思想是一致的。

　　2.面向系統(tǒng)設(shè)計(jì)�，F(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)極復(fù)雜的系統(tǒng)工程，決定了飛機(jī)設(shè)計(jì)方法是建立和研究大型復(fù)雜系統(tǒng)的功能性規(guī)律最一般的描述及對(duì)其分析和綜合的方法。其有別于以往設(shè)計(jì)方法的特征是：綜合優(yōu)化準(zhǔn)則的應(yīng)用；描述整個(gè)系統(tǒng)本質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用；數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

　　作為設(shè)計(jì)對(duì)象的現(xiàn)代飛機(jī)具有高度的層次結(jié)構(gòu)，而無論是軍用飛機(jī)還是民用飛機(jī)，都是由機(jī)體平臺(tái)、動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備、控制系統(tǒng)等構(gòu)成的�？梢园扬w機(jī)分成若干個(gè)完成各種功能的子系統(tǒng)，將這些子系統(tǒng)總和在一起就決定了它的有效性能；這絕不意味著各個(gè)子系統(tǒng)是完全獨(dú)立的，飛機(jī)的各系統(tǒng)是相互聯(lián)系和相互制約的。

　　飛機(jī)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)過程可分為若干階段，而飛機(jī)則可劃分成子系統(tǒng)和各部件。這就決定了飛機(jī)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)為系統(tǒng)工程的科學(xué)，其目標(biāo)是建立和研究大型復(fù)雜系統(tǒng)的功能性規(guī)律最一般的描述及對(duì)其分析的綜合方法。

　　面向系統(tǒng)的收集方法是在充分考慮影響系統(tǒng)完成任務(wù)和達(dá)到指定目標(biāo)的所有因素的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究。以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題可歸結(jié)為：總的目標(biāo)函數(shù)在多種約束條件下的優(yōu)化問題。

　　四、結(jié)語

　　當(dāng)今中國航空工業(yè)正在向市場化、商業(yè)化發(fā)展，產(chǎn)品成本管理問題日益凸現(xiàn)。飛機(jī)全壽命周期成本工程在國外已有幾十年發(fā)展，近年來也得到國內(nèi)學(xué)者的重視并開始研究。未來飛機(jī)設(shè)計(jì)將越來越綜合化、系統(tǒng)化，壽命周期成本將作為一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)參與其中。飛機(jī)設(shè)計(jì)研究工作者必須樹立成本意識(shí)，積極引入國外先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，使我國飛機(jī)工業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力更進(jìn)一步提高。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]毛景立，李鳴。航空工業(yè)企業(yè)的基本特點(diǎn)研究[J].航空工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究，2005，（4）。

　　[2]寧南，謝鵬。大飛機(jī)項(xiàng)目卡在哪里[J].商務(wù)周刊，2006，（6）。

　　[3]吳志恩。探討開發(fā)大飛機(jī)工程[J].航空工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究，2006，（2）。

　　[4]李為吉。現(xiàn)代飛機(jī)總體綜合設(shè)計(jì)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

　　[5]李凡。面向用戶需求的成本工程[D].北京：北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，2004.

　　[6]潘雪增。并行工程原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1997.

　　[7]陶梅貞。現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

　　[8]黃金旺，高旗。產(chǎn)品全壽命周期成本管理——成本管理的新視角[J].會(huì)計(jì)師，2006，（8）。