CN102156924A - 一种研制阶段装备保障费用预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研制阶段装备保障费用预测方法，包括计算保障活动的频度；计算各项装备保障费用，年度保障费用修正和确定装备服役期内高保障费用项目，并采取改进措施降低保障费用的步骤，还包括在进行年度保障费用修正后，绘制服役期年度保障费用剖面，比较各年度保障费用的步骤，属于装备综合保障工程技术领域。本发明能够为装备保障方案决策提供依据；通过对预测结果的分析，对备选设计方案及保障方案进行评价，找到造成装备服役期高保障费用项目并分析其原因，以采取改进措施降低保障费用，为最终确定保障方案提供支持。

Description

一种研制阶段装备保障费用预测方法

技术领域

本发明旨在预测装备服役期间产生的与装备保障相关的费用，提供一种研制阶段对这些保障费用进行预测的方法。本发明属于装备综合保障工程领域，发明中涉及的装备是用以实施和保障作战行动的武器、武器系统和军事技术器材的总称，主要指武装力量编制内的武器、雷弹、车辆、机械、器材、装具等。

背景技术

装备的经济性设计主要取决于研制生产过程，到装备交付部队后已难于对寿命周期费用的改变产生重大影响。在方案阶段早期，大体上决定了寿命周期费用的70％，到方案阶段结束，已决定了寿命周期费用的85％，到研制阶段完毕，已决定全部费用的95％，到交付部队使用时，设计更改对寿命周期费用的影响就很有限了。在研制阶段对寿命周期费用进行准确预测，对系统的选型决策、费用分析、后期的使用保障决策乃至确定系统的更新换代都有重要的指导作用。在装备的寿命周期费用中，使用阶段的使用与维修保障费用约占50％-80％，这意味着控制寿命周期费用的主导因素在于要控制装备的保障费用。因此准确地对武器装备的使用保障费用进行预测，凸显了以往不被重视的使用和维修费用所呈现的冰山效应，填补了保障性分析工作项目的空白，为客观地评价保障系统的费效提供了依据，对装备保障系统研制有着十分重要的意义。

现有的费用预测方法种类很多，主要分为直观法、工程法、参数法和类比法四种(见参考文献【1】Adnan Niazi Jian S.Dai，Product Cost Estimation：Technique Classification andMethodology Review.J.Manuf.Sci.Eng.--May 2006-- Volume 128，Issue 2，563-576.)，其它方法或者是从这四种方法扩展而得(如外推法是从类比法发展而来)，或者是利用各种算法模型或理论来实现这四种方法(如利用线性回归模型实现参数法)。直观法完全依赖估算者的知识和经验得出费用预测结果，主观性太强，不适于新研装备。工程法利用费用分解结构自下而上地逐项计算费用，要求项目的实施方案已定，技术性能要求明确，设计已被冻结，不适应研制过程的早期阶段；且进行工程法估算时，其输入的各类细节费用由相关专家提供，受专家的个人主观性影响大。参数法运用过去的资料确定物理的、性能的、费用的适当参数和各个子系统费用之间的函数关系式，受历史数据的准确性、全面性、参数选择的合理性制约，不适宜新研装备或历史数据积累不完备的装备保障费用预测；且建立的模型反映过去费用发生的规律，如果时间跨度过大或推广到不同部门，则由于认知差异、时间差异等可能导致费用估算的误差较大。类比法是一种基于过去相似产品和技术经验进行费用估算的方法，其估算结果取决于对两种类比系统之间相似性估计的程度，需要较多的经验，不适宜新研装备。

由于上述方法的缺陷，导致费用预测误差较大，这已成为影响保障费用预测以致装备全寿命周期费用预测的关键。随着军事装备性能的不断提高，装备研制、生产和使用费用不断增长，迫切需要切实可行的方法来进行保障费用预测和分析，以便找到造成高保障费用的原因，并采取改进措施以降低保障费用。

发明内容

本发明的目的在于，解决装备保障费用预测过程中受估算人员主观因素影响大，仅能在装备研制过程后期对保障费用进行预测，不能覆盖研制过程全阶段，不能对新研装备作出准确的保障费用预测，预测结果误差较大等问题，提出了一种研制阶段对装备保障费用进行预测的方法，能够为装备保障方案决策提供依据；通过对预测结果的分析，对备选设计方案及保障方案进行评价，找到装备服役期高保障费用项目并分析其原因，以采取改进措施降低保障费用，为最终确定保障方案提供支持。本发明中所述的装备是用以实施和保障作战行动的武器、武器系统和军事技术器材的总称，主要指武装力量编制内的武器、雷弹、车辆、机械、器材、装具等。本发明中涉及的部件泛指装备的所有下层结构，如组成装备的设备、组件、特定的单元等部件或组成这些部件的下层部件。

本发明提供一种研制阶段装备保障费用预测方法，为了实现上述本发明目的，本发明的技术解决方案是根据装备的保障活动发生的频度计算各项装备保障费用，根据装备使用数量和保障资源数量对各项装备保障费用进行适当的修正，找到对保障费用影响最大的因素，进而影响和指导保障方案的改进，具体包括以下步骤：

1)确定装备的保障活动的频度；

2)确定各项装备服役期限内各年度保障费用；

3)对装备服役期限内各年度保障费用修正，根据修正条件对年度保障费用中存在偏差的费用类别进行修正，并确定出装备服役期限内年度保障费用中每类项目的总费用和占保障总费用的百分比；

4)确定装备服役期限内高保障费用项目，并采取改进措施降低保障费用。

本发明所述的预测方法，在进行年度保障费用修正后，绘制服役期年度保障费用剖面，对各年度保障费用进行比较，判断是否超过年度费用预算，是否需采取改进措施。

本发明具有以下优点：

1)在装备研制过程的各阶段，按保障活动的详细程度确定所需估算的费用项目，不要求确定详细的项目实施方案，在研制早期也能根据粗略的保障信息建立相应的保障费用组成，适应于装备研制过程的各个阶段；

2)按照装备的保障活动发生的频度估算各项保障活动的保障费用，不依赖装备的历史数据或相似装备的相似程度，对新研或现有装备都能进行客观而准确的估算；

3)估算的时间跨度大，能够对寿命周期的任意时间段进行费用估算，不会因为更换估算人员而使估算结果产生偏差；

4)从装备使用数量和保障资源数量两方面对费用估算结果进行修正，使费用估算或预测结果更加准确；

5)绘制整个装备服役期的保障费用剖面，使全寿命周期各阶段的保障费用清晰可见，便于比较各年度的保障费用；

6)由于各年度保障费用跟装备部署数量有关，本发明根据装备部署数量修正保障费用，便于按照各年度的费用预算调整装备部署方案；

7)进行高保障费用分析，确定了组成保障费用的各类费用值和占总费用的百分比，便于对高费用项进行排序，使要优先解决的高费用项目显而易见，进而能够针对造成装备服役期高保障费用项目的原因采取改进措施降低保障费用。

附图说明

图1是本发明的保障费用预测流程图；

图2是年度保障费用剖面示意图；

图3是高费用项目排序示意图；

图4是实施例中的年度保障费用剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种研制阶段装备保障费用的预测方法，流程如图1所示，具体步骤如下：

步骤一：计算装备各类保障活动的频度。

保障活动是指为使装备处于战备完好状态并能持续完成作战任务所进行的一系列工作，包括使用保障活动(如战机起飞前的加油、挂弹等)和维修保障活动(如为处于维修中的装备申领保障资源)。保障活动的频度包括使用保障活动频度和维修保障活动频度，各类保障活动频度的获取方法如下：

(1)使用保障活动频度的获取

与某类使用任务活动对应的使用保障活动通常是固定的，故认为某类使用任务的使用保障活动频度和与之相应的装备使用任务活动的频度相关，即：

f_oi＝N_Eε_if_SR          (1)

式中：f_oi是第i类使用任务的使用保障活动频度，N_E是基本作战单元中装备的数量，f_SR是装备的任务强度，ε_i是装备第i类使用任务的类型比，它是各年度装备执行第i类使用任务的次数与装备执行使用任务总次数之比。公式(1)中的这些参数在装备研制初期由装备的使用方提供给研制方。其中i＝1，2......n，n为装备执行使用任务总次数。

(2)维修保障活动频度的获取

维修保障活动按照所保障的维修活动的种类分为修复性维修保障活动和预防性维修保障活动。修复性维修保障活动的频度f_CMS与保障对象的使用要求、故障率、故障模式频度比和误拆率等因素有关，可按下式进行计算：

$f_{\mathrm{CMS}}=N_E{A}_{\mathrm{OR}}\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{QP}}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\mathrm{\θ}}_k\underset{l=1}{\overset{N_{\mathrm{FMk}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{kl}}({\mathrm{\λ}}_k+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{kl}})\right]---\left(2\right)$

式中：N_E是基本作战单元中装备的数量，A_OR是单装备年度工作时间，单位是小时，如飞机基本作战单元中每架飞机的年度飞行时间要求是600小时，N_QP是被分析的维修保障活动中包含的部件数，θ_k是被分析的第k个部件的运行比，N_FMk是被分析的第k个部件的故障模式数，α_kl是被分析的第k个部件的第l种故障模式频度比，λ_k是被分析的第k个部件的故障率，μ_kl是被分析的第k个部件单位时间内第l种故障模式由于非故障因素导致的修理次数，如由于虚警导致的误拆除。N_E、A_OR、N_QP和θ_k由使用方提供；N_FMk和α_kl由研制方通过故障模式与影响分析(FMEA)工作项目得到；μ_kl由研制方根据测试性预计工作项目得到，当不能有效预计由于非故障因素导致的修理次数时，可简化令μ_kl＝0；λ_k由研制方通过可靠性预计得到。

预防性维修保障活动的频度f_PMS可由预防性维修活动的周期直接确定，预防性维修活动的周期通常有三种表述方式：以日历时间为单位的表述方式，以装备工作时间为单位的表述方式，以装备使用次数为单位的表述方式，三种表述方式均按下式计算频度f_PMS：

f_PMS＝N_E·max{[A_ORJ/min(T_PMDJ)]，J＝1，2，3}         (3)

式中N_E是基本作战单元中装备的数量，A_ORJ是第J种维修间隔期单位使用要求，T_PMDJ是以第J种维修周期作单位的预防性维修工作的间隔期，这里需要注意的是年度使用要求的单位要与预防性维修工作的间隔期保持一致。N_E和A_ORJ由使用方提供；T_PMDJ由研制方通过以可靠性为中心的维修分析(RCMA)工作项目得到。

步骤二：计算装备年度保障费用。

装备服役期限内各年度保障费用包括保障人员年度工时费用、保障资源年度消耗费用、保障资源年度占用费用。保障费用与保障活动发生的频度、执行的时间、所需的占用型资源以及消耗型资源密切相关。占用型资源是指资源释放后恢复到闲置状态，可重复利用的资源，包括人力资源、保障设备、保障设施和技术资料；消耗型资源是指活动完成后被消耗掉的资源，包括备件、备品和能源。

(1)保障人员年度工时费用

同一技术专业保障人员年度工时费用主要根据从事与某类保障工作对应的保障活动的人力资源数量、技术专业和技术等级进行计算，计算方法如下式所示：

$C_R=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k{t}_{\mathrm{sk}}\underset{p=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{ekp}}{C}_{\mathrm{Rekp}}---\left(4\right)$

式中n是保障活动种类数，m是从事某类保障活动的人员技术等级数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，t_sk是第k类保障活动时间，N_ekp是第k类保障活动第p技术等级人员数量，其中k＝1，2，......，n，p＝1，2，......，m，C_Rekp是第k类保障活动第p技术等级人员单位时间工资费，单位通常是元/小时。f_k由步骤一计算获得，对于使用保障活动，f_k＝f_o，对于修复性维修保障活动，f_k＝f_CMS，对于预防性维修保障活动，f_k＝f_PMS，下文中f_k的含义均同此处，将不再赘述；n、m、t_sk和N_ekp由研制方根据使用与维修工作分析(O&MTA)工作项目得到；C_Rekp由使用方提供。

式(4)计算得出的是某一类技术专业保障人员的年度工时费用，保障人员年度工时总费用需在计算出所有技术专业保障人员的年度工时费用后，相加得到。

(2)保障资源年度消耗费用

保障资源年度消耗费用从物质资源年度消耗费用、能源年度消耗费用和资源年度供应费用三个方面进行计算。

a)物质资源年度消耗费用

按照最底层保障活动消耗的物质资源种类，根据保障活动频度、保障活动中该类资源的消耗数量和单价可以对物质消耗资源费用进行估算。该类保障活动的频度也可认为是相应某类消耗资源的消耗率，计算方法如下式所示：

$C_{\mathrm{PI}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{PIkr}}{C}_{\mathrm{PIkr}}---\left(5\right)$

式中n是保障活动种类数，m是该类保障活动消耗的资源种类数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，N_PIkr是第k类保障活动第r类消耗资源数量，C_PIkr是第k类保障活动第r类消耗资源单价，单位通常是元/个，其中k＝1，2，......，n，r＝1，2，......，m。f_k由步骤一计算获得；n、m和N_PIkr由承制方根据使用与维修工作分析(O&MTA)工作项目得到；C_PIkr由使用方提供。

b)能源年度消耗费用

按照最底层保障活动消耗的能源种类，根据保障活动频度、保障活动中该类能源的消耗数量和单价可以对能源年度消耗费用进行估算。该类保障活动的频度也可认为是相应某类能源的消耗率，计算方法如下：

$C_{\mathrm{PE}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k\underset{s=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{PEks}}{C}_{\mathrm{PEks}}---\left(6\right)$

式中n是保障活动种类数，m是该类保障活动消耗的能源种类数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，N_PEks是第k类保障活动消耗第s类能源数量，C_PEks是第k类保障活动第s类能源单价，单位通常是元，其中k＝1，2，......n，s＝1，2，......，m。f_k由步骤一计算可得；n、m和N_PEks由承制方根据使用与维修工作分析(O&MTA)工作项目得到；C_PEks通过相关政府职能部门获得。

c)资源年度供应费用

对于消耗类资源要及时进行供应，供应过程中会产生运输费用，运输费用通常跟运输的保障资源的重量或体积以及运输里程有关，资源年度供应费用计算方法如下式所示：

$C_{\mathrm{PQ}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{PQkr}}{M}_{\mathrm{PQkr}}{L}_{\mathrm{PQkr}}{C}_{\mathrm{PQkr}}---\left(7\right)$

式中n是保障活动种类数，m是该类保障活动消耗的资源种类数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，N_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源数量，M_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源的重量，当运费按照体积进行计算时，可选用该类资源的体积参数，L_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源的运输里程，单位通常是公里，C_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源每单位重量每单位里程运费，单位通常是元/吨·公里，其中k＝1，2，......n，r＝1，2，......，m。f_k由步骤一计算可得；n、m和N_PQkr由承制方根据使用与维修工作分析(O&MTA)结果得到；M_PQkr由承制方直接从保障资源设计数据中获取；L_PQkr和C_PQkr由使用方提供。

上述步骤中涉及到的保障活动消耗的能源种类数和资源种类数不相关。

(3)保障资源年度占用费用

a)一般占用型资源年度费用估算

占用型资源的费用计算主要取决于占用型资源数量以及资源的折旧率。通常保障设备、工具、技术资料及大部分设施都可以按照一般占用型资源的费用估算方法进行计算，计算方法如下：

$C_O=\underset{h=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}{N}_h\frac{C_{\mathrm{oh}}}{Y}---\left(8\right)$

式中w是占用型保障资源种类数，N_h是第h类占用型资源数量，C_oh是第h类占用型资源单价，单位为元，h＝1，2，......，w，Y是装备服役年限。w和N_h由承制方根据使用与维修工作分析(O&MTA)结果得到；C_oh和Y由使用方提供。按照保障资源分类的占用型资源年度费用可以在计算出各类占用型资源年度费用基础上按照保障资源的类型再进行汇总。

b)仓储资源年度费用估算

具有仓储功能的保障设施，除会产生折旧外，还会产生仓储费用，该类资源仓储费用的计算与存储的物品重量或体积以及存储条件有关。仓储费用通常以每单位重量或体积的存储费用来计算。仓储资源年度费用计算方法按照仓储资源数量变化特点分为：

(i)占用型资源年度仓储费用

占用型资源仓储容积基本固定不变，可按照下式进行计算：

$C_{\mathrm{OD}}=\underset{h=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}{N}_h{V}_h{C}_{\mathrm{ODh}}---\left(9\right)$

式中w是占用型资源种类数，N_h是第h类占用型资源数量，V_h是占用型资源体积，单位为立方米，C_ODh是第h类占用型资源单位体积年度储存费用，单位为元/立方米·年，其中h＝1，2，......，w。w和N_h由研制方根据使用与维修工作分析(O&MTA)结果得到；V_h由研制方直接从保障资源设计数据中获取；C_ODh数据由使用方提供。

(ii)消耗型资源年度仓储费用

消耗型资源的仓储费用与其仓储容积有关，年度平均仓储容积并不能按照初始库存量进行估计，而应根据年度平均库存量进行计算。年度平均库存量与以下三者相关，即平均初始库存量、年度平均消耗量和年度平均短缺量。这三者关系符合下式：

N_OH＝N_S-N_D+N_E     (10)

式中N_OH是年度平均库存量，N_s是平均初始库存量，N_D是年度平均消耗量，N_E是年度平均短缺量。当资源需求率及资源占用时间服从指数分布时，令消耗型资源平均年度需求率为ω_C，维修周转期为t_C，计算N_D和N_E如下：

N_D＝ω_Ct_C    (11)

$N_E=\underset{x=N_s+1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}(x-N_s)\frac{{\left({\mathrm{\ω}}_C{t}_C\right)}^x{e}^{-{\mathrm{\ω}}_C{t}_C}}{x!}---\left(12\right)$

式中，x是一随机变量，表示需要该消耗型资源的故障部件的年度在修件数。消耗型资源的年度仓储费用如式(13)：

$C_{\mathrm{OD}}=\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{OHr}}{V}_r{C}_{\mathrm{ODr}}---\left(13\right)$

式中m是消耗型保障资源种类数，N_OHr是第r类消耗型资源年度平均库存量，V_r是第r类消耗型资源体积，单位为立方米，C_ODr是第r类消耗型资源单位体积年度储存费用，单位为元/立方米·年，其中r＝1，2，......，m。ω_C、t_C、m和N_OHr由研制方根据O&MTA工作项目得到；V_r由研制方直接从保障资源设计数据中获取；C_ODr由使用方提供。

装备各年度保障费用由各年度各类保障费用相加得到，服役期保障费用由各年度保障费用相加得到。以上对于保障活动频度和各类保障费用的计算式均按年度给出，得到的是装备服役期内各年度的各类保障费用。若所需计算的不是年度费用而是某一时间段内的费用，则可在计算保障活动频度时将年度工作小时替换为所选时间段的工作小时数，在计算资源占用费用时将以年为度量单位的参数替换成以小时为度量单位的参数(如将年度需求率替换为单位小时需求率)，得到单位小时内的各类费用，再乘上所选时间段的工作小时数，得到的是该时间段内的各类保障费用。

步骤三：装备保障费用修正

费用修正包括按装备交付系数和按保障资源数量两种情况进行修正。在初始交付装备的几年里，只交付了部分装备，这时要按照装备使用数量占装备总数的比例，即交付系数对费用进行修正；对于报废的或经常出现短缺的占用型保障资源在装备服役期内会对其数量进行补充，这时在计算占用型资源折旧费用时就要考虑保障资源数量变化，对保障费用按占用型保障资源折旧情况进行修正。对各项费用进行相应的修正后计算出这些费用项目在服役期限内的总费用，并确定每项总费用占服役期限内总保障费用的百分比，使各保障项目的费用清晰可见，便于相互之间进行比较。

(1)按交付系数修正

按照装备使用数量交付系数对费用进行修正，交付系数可通过下式计算得到：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{aI}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{Yi}}}{N_D},$ I＝1，2，...，Y_a         (14)

式中θ_aI是第I年的交付系数，

是初始交付期内第I年交付使用方的累积装备数，N_D是装备部署数量，Y_a是初始交付年度数。这些参数由使用方提供。对于装备开始报废到装备全部报废，装备数量修正原理同于装备初始交付阶段。按交付系数对保障费用进行修正，首先需计算装备服役期各年度的各类保障费用和交付系数，再将各保障费用与相应的交付系数相乘，得到按交付系数修正后的各类年度保障费用。

(2)按保障资源数量修正

对占用型保障资源折旧费用进行修正的保障资源数量修正系数可通过下式计算得到：

${\mathrm{\θ}}_s=\frac{N_w-N_x+N_I}{N_w}---\left(15\right)$

式中N_w是某类占用型资源数量，N_x是某类占用型资源年度报废数量，N_I是某类占用型资源年度补充数量。N_w由研制方从使用与维修工作分析(O&MTA)结果中获取；N_x和N_I由研制方通过保障性设计工作项目得到。按保障资源数量进行的费用修正只针对与占用型资源有关的保障费用进行，首先需计算出各年度与占用型资源有关的各类保障费用(如一般占用型资源费用和占用型资源仓储费用)和相应的保障资源数量修正系数，再将两者相乘得到各年度按保障资源数量修正后的保障费用。

以上修正系数均按年度费用修正给出，若需计算某特定时间段内的修正系数，只需将以年为单位的各参数改成以小时为单位，再乘上所选时间段的工作小时数。

步骤四：确定装备服役期内高保障费用项目，并采取改进措施降低保障费用。

首先需要进行进行装备保障费用分析，进行保障费用分析的目的就是要找到造成装备服役期高保障费用项目并分析其原因，然后采取改进措施降低保障费用。

(1)辨别高保障费用项目

首先根据修正后的各类保障费用，确定高保障费用项目，通常若某类保障项目在服役期内的总费用占到服役期总保障费用10％以上，则将该项目定义为高保障费用项目。

对高保障费用项目按其费用高低进行排序，如图3所示，确定要优先解决的高费用项目。优先解决问题时需要着重考虑保障活动或保障资源规划的合理性问题，并对其采取降低费用开销的措施。一旦对其采取了相应的措施，其他原来的低费用项目就会变成高费用项目，此时需进行迭代分析。

(2)分析高保障费用原因

分析引起高保障费用项目的原因。审查计算各项保障费用的输入参数，并考虑是否有参数取值存在问题，是否可以在适当的范围内调整该参数值，因为这些会对输出结果造成很大的影响。

(3)采取改进措施

在分析得出造成高保障费用项目的原因后，可以针对具体的难题采取能采取的所有应对措施，以便减少保障费用，将保障费用控制在要求的范围内。具体措施包括很多方面，以下列举几种常用的措施：

a)提高装备可靠性水平，比如降低故障率；

b)提高装备保障性水平，减少保障时间；

c)减少保障资源的种类；

d)将某类保障资源功能与其它同类保障资源功能进行合并；

e)减少保障资源的数量；

f)降低保障资源单价。

装备保障费用分析完成后，若保障费用超过预算要求，研制方可根据一定的决策准则选择并采取相应的改进措施，这时需重新计算装备保障费用，如此迭代，直到保障费用符合要求为止。

根据需要，在进行保障费用的修正之后，还可以绘制服役期年度保障费用剖面。

在计算出保障费用的各项费用后，接下来要构造出能表示整个装备服役期的年度保障费用剖面。根据修正后的各年度保障费用，以装备服役期时间为横轴，以年度保障费用为纵轴，绘制年度保障费用剖面，年度保障费用剖面示意如图2所示。年度保障费用剖面能使全寿命周期各阶段的保障费用清晰可见，便于比较各年度的保障费用。通过服役期装备年度保障费用剖面图能够找到保障费用过高的年度，比较该年度保障费用是否超过费用预算，若超过则为高保障费用年度，此时在进行高保障费用分析时除需进行高保障费用项目分析外，还需进行高保障费用年度分析，分析造成该年度保障费用过高的原因，并建议采取相应措施。

以下给出实施案例：

以研制新型军用装备为例，该装备需配备军需通信设备和检测设备。

通过本发明的方法进行研制阶段保障费用的预测，步骤如下：

1.计算各类保障活动的频度

已知通信设备要求每天工作16h，每周工作5天；检测设备要求每天工作16h，每周工作7天；通信设备和检测设备在基本作战单元中的设备数分别为100和20，各年度交付后累积的设备数见表1；由于本实施例中只涉及修复性维修保障活动，因此修复性维修保障活动频度即为保障活动频度，即f_k＝f_CMS。由式(2)计算频度f_CMS，年度工作时间A_OR的计算结果和式(2)中所需的各参数如表2所示，将这些参数的数据代入式(2)得出两类设备的年度维修保障活动频度，即年度保障活动频度：通信设备保障活动频度f_k1＝f_CMS1＝1040次/年，检测设备保障活动频度f_k2＝f_CMS2＝582.4次/年。

表1 各年度交付后累计的设备数

表2 式(2)中各参数

表2中由于两类设备的故障模式数均为1，因此α_kl和μ_kl中的l均为1。

2.计算装备保障费用

本实施例中的占用型资源费用(保障资源年度占用费用)参考相似装备，不对其进行计算，仅考虑保障人员年度工时费用和保障资源年度消耗费用中的物质资源(备件)年度消耗费用。

(1)保障人员工时费用估算

已知式(4)各参数如表3中前六列所示，同时假设保障人员的技术专业只有一种，不必按技术专业进行年度人员工时费用的汇总。将表3中的已知参数值代入式(4)计算保障人员年度工时费用C_R，结果见表3最后一列。

表3 式(4)中各参数

(2)物质资源年度消耗费用

已知式(5)中各参数如表4前六列所示，将这些参数值代入式(5)计算备件年度消耗费用C_P，结果见表4最后一列。

表4 式(5)中各参数

3.装备保障费用修正

根据装备使用数量交付系数对年度费用进行修正。将表1中的数据代入式(14)分别计算通信设备和检测设备各年度的交付系数，用θ_CaI表示通信设备第I年的交付系数，θ_FaI表示检测设备第I年的交付系数，得到θ_Ca1＝0.15，θ_Ca2＝0.4，θ_Ca3＝0.8，θ_Ca4＝θ_Ca5＝...＝θ_Ca10＝1；θ_Fa1＝0.25，θ_Fa2＝θ_Fa3＝...＝θ_Fa10＝1。用各年度交付系数对两类设备的年度保障费用进行修正，结果见表5。其中，C_R1′＝θ_Ca×C_R1、C_R2′＝θ_Fa×C_R2、C_P1′＝θ_Ca×C_P1、C_P2′＝θ_Fa×C_P2，C_R1′、C_R2′、C_P1′和C_P2′分别表示修正后的通信设备维修工时费、检测设备维修工时费、通信设备备件消耗费、检测设备备件消耗费，C_R1、C_R2、C_P1和C_P2表示修正前相应设备的各项费用；C_R′＝C_R1′+C_R2′，表示修正后的维修工时总费用；C_P′＝C_P1′+C_P2′，表示修正后的备件消耗总费用；C＝C_R′+C_R′，表示修正后的保障总费用。这里C_R1′＝{C_R1I′}，C_R2′＝{C_R2I′}，C_P1′＝{C_P1I′}，C_P2′＝{C_P2I′}，θ_Ca＝{θ_CaI}，θ_Fa＝{θ_FaI}，C_R1＝{C_R1I}，C_R2＝{C_R2I}，C_P11＝{C_P1I}，C_P21＝{C_P2I}，C_R′＝{C_RI′}，C_P′＝{C_PI′}，C＝{C_I}，I表示装备服役的第I个年度，{X_I}表示装备服役年限内各年度参数X的集合。

表5 详细费用结果表(千元)

4.绘制服役期保障费用剖面

根据年度费用计算结果绘制保障费用剖面，如图4所示。

5.进行装备保障费用分析

(1)高保障费用项目

由表5可知，高保障费用项目为备件消耗费用。

(2)高保障费用年度

本实施例假设各年度保障费用均在预算范围内，无须辨别高保障费用年度。

(3)高保障费用原因

主要原因为备件价格过于昂贵，且备件故障率过高，故备件消耗费用过高。

(4)改进措施

根据保障费用分析高费用项目原因，采取的改进措施如下：

a)降低通信车备件故障率；

b)降低备件单价。

通过本发明所述的研制阶段装备保障费用预测方法，计算了修复性维修保障活动发生的频度和组成保障费用的维修工时费及备件消耗费，按装备使用数量交付系数进行了费用修正，绘制了服役期保障费用剖面，找出了高费用主导因素，并提出了降低备件故障率和备件单价的改进措施，能为保障方案的改进提供了费用参考依据。

Claims (6)

1.一种研制阶段装备保障费用预测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)计算保障活动的频度；所述的保障活动频度包括使用保障活动频度和维修保障活动频度；

2)计算各项装备保障费用，估计每项装备服役期限内各年度保障费用；装备服役期限内各年度保障费用包括保障人员年度工时费用、保障资源年度消耗费用、保障资源年度占用费用；

3)年度保障费用修正，根据修正条件对年度保障费用中存在偏差的费用类别进行修正，包括按装备交付系数和按保障资源数量两种情况进行修正；

4)确定装备服役期内高保障费用项目，并采取改进措施降低保障费用；

若某类保障项目在服役期内的总费用占到服役期总保障费用10％以上，则将该项目定义为高保障费用项目；

对高保障费用项目按其费用高低进行排序，确定要优先解决的高费用项目，通过服役期装备年度保障费用剖面图找到保障费用过高的年度，比较是否超过费用预算，若超过则为高保障费用年度，采取以下措施进行改进：

a)提高产品可靠性水平；

b)提高产品保障性水平，减少保障时间；

c)减少保障资源的种类；

d)将某类保障资源功能与其它同类保障资源功能进行合并；

e)减少保障资源的数量；

f)降低资源单价。

2.根据权利要求1所述的一种研制阶段装备保障费用预测方法，其特征在于：还包括在进行年度保障费用修正后，绘制服役期年度保障费用剖面。

3.根据权利要求1所述的一种研制阶段装备保障费用预测方法，其特征在于：步骤1)中所述的使用保障活动频度的获取如下：

f_oi＝N_Eε_if_SR      (1)

式中：f_oi是第i类使用任务的使用保障活动频度，N_E是基本作战单元中装备的数量，f_SR是装备的任务强度，ε_i是装备第i类使用任务的类型比，它是各年度装备执行第i类使用任务的次数与装备执行使用任务总次数之比；公式(1)中的这些参数在装备研制初期由装备的使用方提供给研制方，其中i＝1，2......n，n为使用任务总次数。

4.根据权利要求1所述的一种研制阶段装备保障费用预测方法，其特征在于：步骤1)中所述的维修保障活动频度分为修复性维修保障活动和预防性维修保障活动；修复性维修保障活动的频度f_CMS按下式进行计算：

$f_{\mathrm{CMS}}=N_E{A}_{\mathrm{OR}}\underset{k=1}{\overset{N_{\mathrm{QP}}}{\mathrm{\Σ}}}\left[{\mathrm{\θ}}_k\underset{l=1}{\overset{N_{\mathrm{FMk}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{kl}}({\mathrm{\λ}}_k+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{kl}})\right]---\left(2\right)$

式中：N_E是基本作战单元中装备的数量，A_OR是单装备年度工作时间，单位是小时，N_QP是被分析的维修保障活动中包含的产品数，θ_k是被分析的第k个产品的运行比，N_FMk是被分析的第k个产品的故障模式数，α_kl是被分析的第k个产品的第l种故障模式频数比，λ_k是被分析的第k个产品的故障率，μ_kl是被分析的第k个产品单位时间内第l种故障模式由于非故障因素导致的修理次数，N_E、A_OR、N_QP和θ_k由使用方提供；N_FMk和α_kl由研制方通过故障模式与影响分析工作项目得到；μ_kl由研制方根据测试性预计工作项目得到，当不能有效预计由于非故障因素导致的修理次数时，简化令μ_kl＝0；λ_k由研制方通过可靠性预计得到；

预防性维修保障活动的频度f_PMS由预防性维修活动的周期直接确定，按下式计算：

f_PMS＝N_E·max{[A_ORJ/min(T_PMDJ)]，J＝1，2，3}       (3)

式中N_E是基本作战单元中装备的数量，A_ORJ是第J种维修间隔期单位使用要求，T_PMDJ是以第J种维修周期作单位的预防性维修工作的间隔期，其中年度使用要求的单位要与预防性维修工作的间隔期保持一致，N_E和A_ORJ由使用方提供；T_PMDJ由研制方通过以可靠性为中心的维修分析工作项目得到。

5.根据权利要求1所述的一种研制阶段装备保障费用预测方法，其特征在于：步骤2)中所述的保障人员年度工时费用计算方法如下式所示：

$C_R=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k{t}_{\mathrm{sk}}\underset{p=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{ekp}}{C}_{\mathrm{Rekp}}---\left(4\right)$

式中n是保障活动种类数，m是从事该保障活动的人员技术等级数，f_k是第k类保障活动的频度，单位是次/年，t_sk是第k类保障活动时间，N_ekp是第k类保障活动第p技术等级人员数量，其中k＝1，2，......，n，p＝1，2，......，m，C_Rekp是第k类保障活动第p技术等级人员单位时间工资费，单位是元/小时，f_k由步骤1)计算获得，对于使用保障活动，f_k＝f_o，对于修复性维修保障活动，f_k＝f_CMS，对于预防性维修保障活动，f_k＝f_PMS，n、m、t_sk和N_ekp由研制方根据使用与维修工作分析工作项目得到；C_Rekp由使用方提供；

所述的保障资源年度消耗费用从物质资源年度消耗费用、能源年度消耗费用和资源年度供应费用三个方面进行计算如下：

a)物质资源年度消耗费用如下式所示：

$C_{\mathrm{PI}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{PIkr}}{C}_{\mathrm{PIkr}}---\left(5\right)$

式中n是保障活动种类数，m是该保障活动消耗的资源种类数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，N_PIkr是第k类保障活动第r类消耗资源数量，C_PIkr是第k类保障活动第r类消耗资源单价，单位是元/个，其中k＝1，2，......，n，r＝1，2，......，m，f_k由步骤1)计算获得；n、m和N_PIkr由承制方根据使用与维修工作分析工作项目得到；C_PIkr由使用方提供；

b)能源年度消耗费用计算方法如下：

$C_{\mathrm{PE}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k\underset{s=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{PEks}}{C}_{\mathrm{PEks}}---\left(6\right)$

式中n是保障活动种类数，m是该保障活动消耗的能源种类数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，N_PEks是第k类保障活动消耗第s类能源数量，C_PEks是第k类保障活动第s类能源单价，单位通常是元，其中k＝1，2，......n，s＝1，2，......，m，f_k由步骤1)计算得到；n、m和N_PEks由承制方根据使用与维修工作分析工作项目得到；C_PEks通过相关政府职能部门获得；

c)资源年度供应费用计算方法如下式所示：

$C_{\mathrm{PQ}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_k\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{PQkr}}{M}_{\mathrm{PQkr}}{L}_{\mathrm{PQkr}}{C}_{\mathrm{PQkr}}---\left(7\right)$

式中n是保障活动种类数，m是该保障活动消耗的资源种类数，f_k是第k类保障活动的频度，单位通常是次/年，N_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源数量，M_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源的重量，L_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源的运输里程，单位是公里，C_PQkr是第k类保障活动第r类消耗资源每单位重量每单位里程运费，单位是元/吨·公里，其中k＝1，2，......n，r＝1，2，......，m，fk由步骤1)计算得到；n、m和N_PQkr由承制方根据使用与维修工作分析结果得到；M_PQkr由承制方直接从保障资源设计数据中获取；L_PQkr和C_PQkr由使用方提供；

所述的保障资源年度占用费用包括一般占用型资源年度费用和仓储资源年度费用，估算方法如下：

a)一般占用型资源年度费用估算如下：

$C_O=\underset{h=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}{N}_h\frac{C_{\mathrm{oh}}}{Y}---\left(8\right)$

式中w是占用型保障资源种类数，N_h是第h类占用型资源数量，C_oh是第h类占用型资源单价，单位为元，h＝1，2，......，w，Y是装备服役年限。w和N_h由承制方根据使用与维修工作分析结果得到；C_oh和Y由使用方提供；

b)仓储资源年度费用估算按照仓储资源数量变化特点分为占用型资源年度仓储费用和消耗型资源年度仓储费用，其中

(i)占用型资源年度仓储费用按照下式进行计算：

$C_{\mathrm{OD}}=\underset{h=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}{N}_h{V}_h{C}_{\mathrm{ODh}}---\left(9\right)$

式中w是占用型保障资源种类数，N_h是第h类占用型资源数量，V_h是占用型资源体积，单位为立方米，C_ODh是第h类占用型资源单位体积年度储存费用，单位为元/立方米·年，其中h＝1，2，......，w，w和N_h由承制方根据使用与维修工作分析结果得到；V_h由承制方直接从保障资源设计数据中获取；C_ODh数据由使用方提供；

(ii)消耗型资源年度仓储费用如式(13)：

$C_{\mathrm{OD}}=\underset{r=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{OHr}}{V}_r{C}_{\mathrm{ODr}}---\left(13\right)$

式中m是消耗型保障资源种类数，N_OHr是第r类消耗型资源年度平均库存量，V_r是第r类消耗型资源体积，单位为立方米，C_ODr是第r类消耗型资源单位体积年度储存费用，单位为元/立方米·年，其中r＝1，2，......，m，ω_C、t_C、m和N_OHr由承制方根据O&MTA工作项目得到；V_r由承制方直接从保障资源设计数据中获取；C_ODr由使用方提供。

6.根据权利要求1所述的一种研制阶段装备保障费用预测方法，其特征在于：步骤3)中所述的按装备的交付系数修正，所述的交付系数通过下式计算得到：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{aI}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{Yi}}}{N_D},$ I＝1，2，…，Ya    (14)

式中θ_aI是第I年的交付系数，

是初始交付期内第I年交付使用方的累积装备数，N_D是装备部署数量，Y_a是初始交付年度数，这些参数由使用方提供；

所述的按保障资源数量修正，其中保障资源数量修正系数可通过下式计算得到：

${\mathrm{\θ}}_s=\frac{N_w-N_x+N_I}{N_w}---\left(15\right)$

式中N_w是某类占用型资源数量，N_x是某类占用型资源年度报废数量，N_I是某类占用型资源年度补充数量。N_w由承制方从使用与维修工作分析结果中获取；N_x和N_I由承制方通过保障性设计工作项目得到。

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