基于按费用设计的装备费用管理技术研究

随着军事需求发展、科技进步，装备技术性能快速提升，其寿命周期费用也急剧增长，令有限装备经费难以承受。在装备技术性能快速提升的情况下，迫切需要以费用指标为约束和输入，持续开展按费用设计，有效控制装备寿命周期费用。为在装备研制中持续开展按费用设计，本文对按费用设计的内涵、美军装备按费用设计流程、按费用设计的装备费用管理体系框架、按费用设计的装备费用管理方法与技术进行了系统研究。

一、按费用设计的内涵

装备按费用设计，是指以寿命周期费用指标（包括研制费、订购价格、使用保障费用指标）为约束和输入，在装备研制过程中开展效能-费用综合权衡、成本设计与控制的活动，包括为装备系统及其各层级产品设备设定研制费、订购价格及维修价格指标，以及为实现这些指标而开展的费用估算分析、费用指标分配、效能-费用综合权衡优化、成本设计与控制。

按费用设计反映了成本设计中最重要的两个需求：（1）将费用作为输入而不是输出，过去基于“性能满足或超过需求”的设计使费用成为设计的结果而不是设计的驱动因素，而按费用设计强调费用本身也是项目需求和目标的重要组成部分；（2）强化费用和性能之间的权衡，过去“性能需求是刚性的”，不可能因为费用而进行折衷，而按费用设计认为费用与性能有同等的权重，应考虑费用指标的约束、效费比等因素，通过综合权衡优化装备性能指标及其设计方案。

二、美军装备按费用设计流程

美军为有效控制装备寿命周期费用，相继提出了定费用设计（Design to Cost）、费用作为独立变量（Cost as Independent Variable）等方法。美军在装备采办过程中，特别强调在研制生产过程中，尤其是研制早期对装备成本的设计与控制［1］。具体来说就是，根据系统工程原理，把寿命周期费用的相关理论和技术协调、均衡地综合到武器装备的研制生产过程中；通过应用按费用设计思想，在研制生产过程中建立由目标成本设定、目标成本分解、成本过程控制、成本事后评价构成的经济性迭代循环，逐步将军方的成本要求转化为研制要求、工程技术方案和相应的研制技术文件，作为各节点评估的重要指标并纳入相应的考核体系，促使研制单位开展成本、性能、进度三者的综合权衡，寻求和使用有助于达到目标成本的方法和措施，如图1所示。

图1 美军装备按费用设计基本过程

（1）输入。首次输入主要是美国军方总体的经济性要求，包括研制生产成本、使用保障费用要求；后期的输入则主要是上一轮迭代细化的输出要求，如成本分解目标和控制目标。

（2）要求分析。即通过分析明确以多少成本代价来实现装备的功能/性能要求。需要注意的是，美军成本要求的确定不再取决于装备的功能/性能要求，而是通过成本与功能/性能之间的权衡与协调获得，最终的成本指标是与战技指标相协调的、具有挑战性且可实现的。军方与研制单位共同协调应用综合权衡方法技术，进行成本估算，通过不断地权衡与迭代，获得双方满意的技术与成本优化方案。

（3）要求分配。在确立系统级目标成本的基础上，美军会统筹考虑技术与成本的关系，完成目标成本向装备各系统、分系统、配套设备的细化分解，分解的层次以能够根据分配的具体费用、性能要求开展硬件和软件项目的成本设计控制为准则。目标成本分解是落实目标成本设计与管理的关键环节，分解不是目的，而是为了目标成本的科学管理、设计与控制。

（4）系统综合。系统综合是将功能分析中形成的功能体系结构转化为物理体系结构的创造性过程。美军的系统综合环节不再是等功能/性能实现之后再考虑成本要求的“序贯过程”。为了确保实现规定的目标成本，美军在系统综合中将成本、性能分解指标体系一起作为输入，积极寻求降低产品成本的途径与方法，通过成本性能之间不断地权衡分析，一起对研制生产施加影响，从而实现成本、性能的总体最优。为此，美军针对研制生产不同阶段的特点，开发了许多针对性的性能、成本权衡方法，如技术开发阶段的费效分析方法及关键技术识别、评价和选择方法，工程研制阶段的价值工程和挣值管理方法，都取得了非常好的效果。

（5）验证循环。即评估验证所研制的物理体系结构是否在可接受的风险水平内满足规定的性能、成本要求。美军根据装备成本设计与控制工作的要求，定期收集数据，进行经济性分析与评价，确定成本估算、分解、过程控制等经济性活动是否有效，有哪些可以改进的地方等。通过分析评价，找出成败的原因，总结经验教训，并通过及时有效的信息反馈为下一轮迭代循环提出建议。

随着装备研制生产的进展和深入，按照系统结构分解层次，美军按费用设计从系统层向零部件层逐渐深入，综合分析的程度也不断细化，并通过反复迭代，不断修正研制生产结果，使其更加完善、具体地满足成本、性能要求。

三、按费用设计的装备费用管理框架

当前，国内对按费用设计的研究，主要局限于对美军装备按费用设计的理念、流程，以及在装备层级方面的效能-费用综合权衡、方案优化方面，没有深入研究如何通过系统、分系统、设备组件、零部件多层级的费用指标预计与分配、效能-费用综合权衡、方案优化设计、成本设计与控制等方面落实按费用设计的要求，没有形成一套全系统、多层级的按费用设计的方法与技术。

装备按费用设计是一项复杂的系统工程，为有效落实装备费用设计及指标要求，需将按费用设计理念贯穿于装备全系统、全研制周期。

一是通过装备寿命周期费用的估算分析，以及装备系统效能、研制进度的综合权衡、总体方案优化，提出装备及主要系统研制费用指标、订购目标价格、使用保障费用指标。

二是随着研制进展，通过装备整机级、分系统级、设备组件级、零部件级的费用预计与分配，在相应层级上开展效能-费用综合权衡、方案优化设计，将研制费用指标、订购目标价格、使用保障费用指标分解至分系统级、设备组件级、零部件级，形成各层级的费用指标体系。

三是采用关键技术识别、评价和选择，效能-费用综合权衡，价值工程，成本进度综合管理等方法，在各层级上开展按费用设计，尽最大可能实现费用指标要求。

四是反馈、调整、迭代优化。在装备各层级上，将按费用设计结果与费用指标进行比较，分析差异，并将按费用设计结果及与指标的差异逐级向上反馈集成，从而逐步得到零部件级、设备组件级、分系统级、整机级的按费用设计情况及与费用指标的差异。根据按费用设计结果，持续开展效能-费用综合权衡，优化方案，适应性调整费用指标，持续开展按费用设计。

五是通过在研制阶段的持续按费用设计，最终形成了装备整机级、分系统级、设备组件级、零部件级的按费用设计结果，并与按费用设计指标相比较，分析差异，总结经验，以用于后续项目的按费用设计。

在以上的装备按费用设计流程和环节中，需要在整机级、分系统级、设备组件级、零部件级持续迭代开展寿命周期费用指标体系构建、效能评估指标体系构建、费用估算分析、费用指标分配、效能评估、效能指标分解、效能-费用综合权衡、成本设计与控制等，并需要围绕以上工作内容做好按费用设计信息流的传输推送，提供按费用设计软件工具，建立数据库系统［2］。

基于以上内容，本文构建装备按费用设计方法与技术体系框架，具体如图2、图3所示。

图2 装备按费用设计信息流传输示意图

四、按费用设计的装备费用管理技术与方法实践

装备按费用设计是一项多层级、多维态、多专业综合的系统工程，为开展按费用设计需采用多样化的方法与技术，主要包括费用指标体系构建方法、效能/性能评估指标体系构建方法、费用估算模型及方法、费用指标分配方法、多层级效能/性能评估方法、效能-费用综合权衡优化方法、按费用设计信息流传递技术、寿命周期费用管理控制程序与方法、按费用设计支持软件及综合数据库系统等。

（一）费用指标体系构建

为在不同阶段、全面系统地开展按费用设计，需按照装备系统构成、全寿命周期费用构成、研制阶段，构建三维的装备寿命周期费用指标体系，包括研制费指标体系、订购目标价格指标体系、维修价格指标体系，需将装备顶层的研制费指标按项目工作分解结构、研制进度计划、研制任务分工等分解到各层级的研制任务、研制单位、研制年度，将订购总目标价格、总维修价格指标按产品分解结构逐层分解至各个产品单元。

（二）效能/性能评估指标体系构建

对于装备系统、分系统，主要以系统效能评估其完成任务的能力；对于设备组件、零部件层级，主要以性能评估其满足系统、分系统要求的程度；装备类别、型号、层级不同，效能/性能评估的指标体系也不同。对于一个具体装备的型号，应根据装备技术性能及作战使用特点，构建起装备系统级、分系统级系统效能评估指标体系，关键设备组件、零部件的功能/性能评估指标体系，要求指标体系中最底层指标可量化、有数据来源。

（三）费用估算方法

准确、客观的装备寿命周期费用估算方法是装备按费用设计的关键。装备寿命周期费用估算方法包括研制费用估算方法、订购价格估算方法、维修价格估算方法［3］。为做好装备多层级、多维度的费用估算分析，一是应研究提出基于项目工作分解结构的研制费用估算方法，通过研制费用估算，能够获取到不同层级、不同研制任务的具体研制费用需求；二是应研究提出基于产品分解结构的订购价格、维修价格估算方法，可估算得到各级产品的订购价格、维修价格。

（四）费用指标分配方法

国内在装备可靠性、维修性、保障性等特性设计方面构建了比较完善、标准化的预计、分配准则与方法，但在费用设计方面一直缺乏指标分配的准则与方法。为实施装备按费用设计，将装备研制费逐层分解到具体研制任务、研制单位、研制年度，将订购价格、维修价格分解到各级产品单元，是一项必要的持续工作。为此必须提出费用指标分配方法，提出装备系统整机级费用指标向分系统级、成品/部件级、零件级逐层分解细化的方法。

（五）效能/性能评估方法

针对装备系统、分系统的效能评估指标体系及设备组件、零部件的功能/性能评估指标体系，主要研究系统效能评估指标体系中底层指标的计算分析方法、各层级指标权重确定方法、基于各评估指标的系统效能综合评估方法。

（六）效能-费用综合权衡优化方法

当前国内对效能-费用综合权衡优化的研究经常局限于装备系统、分系统层级，对于设备组件、零部件级很少涉及。按费用设计是一项全系统、全方位、多层级持续的效能-费用综合权衡、优化设计工程。为此，一是需对效费比指标构建、综合决策准则及权衡模型建立等方法技术进行研究，结合装备研制程序，提出装备系统级、整机级、成品设备级、组件部件级效能-费用综合权衡的程序和方法；二是应研究如何应用关键技术辨识、评价和选择方法，价值工程方法等优化系统级、整机级、成品设备级、组件部件级设计方案，以实现按费用设计要求。

图3 装备按费用设计方法与技术体系

（七）按费用设计信息流传输技术

数据信息的有效传递是实现按费用设计的重要条件。现代化装备的按费用设计是总体设计、结构强度、气动外形、隐身、机械、电子、软件、技术经济、成本分析等多学科、多专业综合的系统工程。为此，一是需分析按费用设计指标从顶层向下分解和从底层向上集成的信息数据需求，以及在各级开展按费用设计相关学科专业的信息数据需求；二是研究规范装备系统整机级、分系统级、成品/部件级、零件级等各级向上、向下传递，以及同层级各学科专业相互传递的数据信息结构、类目、内容及格式要求等；三是研究形成不同层级、不同学科专业、不同时机的数据信息传输方法。

（八）寿命周期费用管理控制程序与方法

根据装备寿命周期阶段划分及装备研制管理需求，研究装备系统寿命周期各阶段费用管控目标及寿命周期费用估算分析、设计与控制的重点内容；构建装备系统寿命周期费用管控程序及技术要求；研究装备系统研制经费过程控制、目标成本管理等寿命周期费用管控方法。

（九）装备系统按费用设计支持软件及综合数据库

手段、工具和数据是有效开展装备按费用设计工作的基础。需开发装备系统按费用设计支持软件系统，具有寿命周期费用、效能指标体系构建，费用估算、效能指标计算与综合评估，效费指标确定、分解、权衡，按费用设计信息流传输等功能，为装备系统按费用设计提供手段、工具；基于按费用设计及效能-费用综合权衡的信息数据需求，构建装备系统综合数据库，收集典型装备系统的费用与效能指标数据资料，为按费用设计提供数据基础。

五、结束语

本文根据装备系统构成、装备研制需求及成本设计与控制内容特点，研究提出了按费用设计的概念及内涵、装备按费用设计体系框架及对方法技术的需求，后续应通过专题研究，突破各项关键技术，集成为装备系统按费用设计方法与技术体系，为装备寿命周期费用设计与控制提供快捷有效的工具。