可修备件寿命周期费用计算模型研究

张 军 ，耿俊豹，金家善

（海军工程大学船舶与动力学院，湖北 武 汉 4 30033）

备件是装备维修中关键的保障资源，是维修费用的主要部分。科学地确定备件的品种与数量，将有效地保持装备战斗力的恢复和充分发挥经费的效益。寿命周期费用(LifeCycleCost，LCC)分析方法是科学地确定备件的品种与数量的有效方法之一。本文在介绍备件寿命周期费用影响因素的基础上，建立典型可修备件的费用分解结构，并采用基于事件的建模方法建立了备件寿命周期费用计算模型，然后对备件费用、品种、数量之间关系进行了定性分析。

一、备件寿命周期费用影响因素

1.备件的价格

备件的价格是影响备件费用的直接因素。不同的备件品种价格不同，不同的供应商对同一种类备件的报价也往往不同，从而直接影响着备件采购费用的大小。

2.备件的采购方式

备件的采购方式包括采购途径和采购方法。采购途径主要有自制、内购和外购三种，采购方法主要有定量、定期和随机采购三种。不同的采购方式具有不同的费用发生单元且各费用单元的大小不同，从而影响备件寿命周期费用的大小。

3.备件的重要度

零部件在所在系统中的关键程度决定着备件的重要度，备件的重要度是影响其寿命周期费用大小的重要因素，备件的重要度不同，不但影响其配置数量，还影响着其包装运输费用和库存费用。

4.装备的平均故障间隔时间

装备的平均故障间隔时间确定了备件的消耗，是影响备件配置数量的重要指标。一般来说，平均故障间隔时间越短，备件的配置数量越大，对备件的更换拆装与维修也越频繁，因而花费的费用也越大。同时，不同的故障模式对备件配置数量的影响也不同。

5.装备的使用情况

装备的使用情况也是影响备件费用的主要因素之一。不但装备的任务时间长短影响着备件的配置数量，装备的工作环境和工作强度也对备件的消耗以及备件对资源的消耗量有着重要的影响。

6.装备的保障概率要求

装备对备件的保障概率要求是计算备件配置数量的重要因素。它是指在规定的时间内，需要备件时不缺备件的概率，亦称备件满足率。装备的保障概率要求越高，需配置的备件数量越多，所占用资金越多。

二、典型可修备件的费用分解结构

寿命周期费用分析方法的目的是用于选择和确定装备等有限资源的最佳费用，并为此对装备使用的各种方案做出必要的评价。建立装备LCC分解结构是进行LCC计算、分析、评价的基础，所分解的费用必须完整，既不遗漏，也不重复，应当包含设备在整个寿命周期中涉及到的所有费用。根据对象和目的的不同，其费用分解结构也不同。本文选取舰船装备中某典型的可修备件为例，建立其LCC分解结构如图1所示。

其中：Cp为备件的购置费，是指订购方向承制方购置备件并获得备件所需的初始保障所支出的全部费用；COS为使用保障费，是指备件在使用期间为备件的使用和保障备件处于完好状态所支出的费用；CDR为报废处置费，是指备件报废后，对备件进行报废处置所需花费的相关费用。

三、可修备件LCC计算模型

在建立备件LCC计算模型时，考虑单个备件的费用并无太大的实际意义，因而通常考虑某一系统或装备的某种备件甚至是所有备件的年均费用或总费用，以便进行比较分析。下面以典型可修备件的费用分解结构为基础，根据发生费用的事件建立其年均费用的计算模型。

1.年均费用计算模型

由费用分解结构可知，Cp由备件成本费Cps、利润CIP、包装运输费CSPT、订货费CSPI和初始保障费CIS组成。CIP通常以成本费乘以一定的利润率α计算；CSPT与备件的重量和运输距离有关，假定距离为D，单件重量为W，每吨公里的包装与运输费用为PW，包装运输级别加权系数为PC；设年购置次数为K，第i次购置备件数量为ni，则年购置费Cp可以按下式进行计算。

Cos由换件拆装费CTP、可修备件修复费CM、库存管理费CST、使用费Co等构成。CM包括维修设备费CME、维修设施费CMF、维修器材费CMM、维修人员费CMW等相关费用，假定各单价分别为yME、yMF、yMM、yMW，第t次维修时间为Ht，维修人员数目为Pt；CST与备件的体积与存放级别有关，假定单件体积为V，每立方米的年库存费用为Sw，库存级别加权系数为Sc；Co指为使备件正常工作消耗n种资源所需的费用，假定第j种资源的单价为xj，备件对第j种资源的消耗率为δj，该种备件的年工作时间（小时）为T；设单个备件年维修次数为NR，在役数量为N1，库存数量为N2，年报废备件数为N0，则该种备件的年使用保障费可以按下式进行计算。

CDR即为装备的残值，在进行全寿命费用估算时，假定残值为原值乘以一定的系数ω（通常认为残值为备件制造成本的十分之一），则年报废处置费为

对于可回收利用的备件取负，对于需要进行报废处理的备件取正。

综合公式 (1)、（2）、 (3)，即可得到备件的年均费用计算模型

2.资金的时间价值

由于资金具有时间价值，因而在进行费用的计算时需要考虑时间价值系数，把费用折算到选定基准年进行比较。设年利率为Z，选定装备交付部队使用的第1年为基准年，则第w年消耗的备件费用值Cw折 算为基准年的现值为

式中：1/(1+Z)w——贴现系数；

w——使用的年数。

四、备件费用定性分析

备件保障工作的目的一方面是要满足装备维修保障需求；另一方面则要尽量减少不必要的备件品种及冗余储备以控制资金占用。这就使备件品种、备件数量和备件费用之间构成了一种相互联系和制约的关系：备件品种和数量受到了费用的约束，费用也受到品种和数量的影响，三者之间的关系可由图2来反映。

图2 不同备件品种及配置数量下的费用比较

从图2可以看出，随着备件配置数量的增加，其购置费用和使用保障费用（报废处置费通常对总费用影响较小，在此不予考虑）都会随之增加，但由于备件的及时到位，故障带来损失就会减小，三者综合的费用曲线会形成一个谷地，即是备件配置数量的最优区域，这反映了数量和费用之间的关系。同时由1和2两组曲线可知，不同品种的备件对于系统的重要程度是不同的，反映在其停机损失费的大小上，备件停机损失费越高，其最优配置区域越靠右，即其最优配置数量越大。因此，对于重要部件，其停机损失大，故应以满足需求为重点，其次再考虑费用问题；而不重要的部件，应该重点考虑的是费用，可以少配置甚至不配置备件。

五、总结

本文分析了备件寿命周期费用的影响因素，建立了典型可修备件的费用分解结构，并根据发生费用的事件建立起了可修备件的寿命周期费用估算模型，进而对备件品种、数量和费用之间的关系进行了定性分析，为有限经费的合理使用和备件的保障工作提供了相关依据。

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