产品生命周期成本理论应用研究综述

韩庆兰 水会莉

一、引 言

我国十二五规划纲要提出要加快建设资源节约型、环境友好型社会，提高生态文明水平，大力发展循环经济，增强可持续发展能力。纲要指出要坚持把经济结构战略性调整作为加快转变经济发展方式的主攻方向，提升制造业核心竞争力。当前，面对日趋强化的资源环境约束，节约资源、节约能源已成为全球面对的重大问题。实践证明，只有当产品的生命周期成本得到有效控制，成本才会显著降低，而从全社会角度来看，只有如此才能真正达到节约社会资源的目的。资源的约束决定了产品成本控制的目标不应仅是控制产品的生产成本，而应控制的是产品生命周期成本的全部内容。

二、产品生命周期成本理论的产生与发展

产品生命周期成本的提出源自于美国设备维修费的调查。1950年，美国进行的一项调查显示，五年间用于维修的维持费达到了设置费的10倍以上。1960年，美国国防部新闻部门指出，一个武器系统的运营和支持成本至少占了其寿命期限内全部成本的75%。之后，美国后勤管理研究所受国防部的委托研究产品生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）。美国费吉尼亚州立大学教授、美国后勤学会副会长B?S?布兰查德最早将产品生命周期成本定义为系统和产品在确定的生命周期内的总费用，其中包括如下费用：研究开发费，制造安装费，运行维修费，报废回收费。美国国防部将产品生命周期成本定义为系统的生命周期成本，是政府为了设置和获得系统以及系统一生所消耗的总费用，其中包括开发、设置、使用、后勤支援和报废等费用。也即产品生命周期成本包括了生产者和消费者（使用者）直接经手的所有成本。1966年6月，美国国防部开始研究LCC在军工产品的成本核算方面的应用，并在1970年开始使用LCC评价法，使该方法在国防领域得到了广泛运用并逐步向民用领域扩展。生命周期成本评价是为了选择使用有限资源的最佳方案，和评价应采用各种方案的系统分析方法。

1969年，英国的一项调查显示，英国制造业一年内浪费的使用维护费达到5.5亿英镑。1974年6月GordonA在英国皇家特许测量师协会（RICS）出版的《建筑与工料测量》季刊上发表了“3L概念的经济学”一文，首次提出“全生命周期工程造价管理”的概念。1977年美国建筑师协会（American Institute of Architects，AIA）出版的《生命周期成本分析——建筑师指南》一书，给出了全生命周期成本分析初步的概念和思想，指出了开展研究的方向和分析方法。随着英美的一些工程造价界的学者和实际工作者将LCC作为一种成本管理方法在工程造价领域加以应用，并在英国皇家特许测量师协会的直接组织和大力推动下，LCC理论和实践得到了广泛深入的研究和推广。

日本在上个世纪70年代开始引进产品生命周期成本法，日本设备工程师协会的生命周期成本委员会、后勤学会日本支部的相继成立，日本防卫厅和建设省对生命周期成本评价法的重视，都极大地推动了产品生命周期成本在日本的发展。日本设备工程师协会的生命周期成本委员会将生命周期成本评价界定为是为了使用户使用的系统的生命周期成本最经济，在系统的开发阶段把生命周期成本作为设计参数，而在对系统进行彻底的分析比较时作出决策的方法。日本东京大学对全世界各种产业进行了关于全生命周期模式的测算，结果表明，采用全生命周期成本模式管理下的产品总投入要大大低于传统模式。

我国于上个世纪80年代引入产品生命周期成本法。在国家标准GB6992—86《可靠性与维修性管理》中，将产品的生命周期划分为概念与定义、设计与研制、制造与安装、使用与维护、处理等五个阶段。国家科技部在“十五”国家高技术研究发展计划（863计划）现代集成制造系统技术主题中，将产品全生命周期管理系统列为“十五”期间的重点课题。1988年高克勒等翻译的日本学者日比宗平主编的《寿命周期评价法》较为系统的介绍了LCC费用评价法及其在日本的应用。1993年，廖祖仁等编著的《产品寿命周期费用评价法》一书系统地介绍了寿命周期费用评价法的基本内容，并结合当时实践研究分析了产品最佳经济效益在其寿命周期各阶段的具体活动。

三、产品生命周期成本理论的应用推广

1、起始于国防领域

1964年，美国国防部颁发的《综合后勤保障》，首次应用生命周期成本法，解决了轮胎补给问题。1970年，美国国防部发布了LCC一1《设备的生命周期成本》及LCC一2设置设备时生命周期成本计算案例书》，进一步推动了LCC在美国国防领域的应用。我国自引入LCC以来，逐渐开始研究武器系统全生命周期成本的控制和管理工作。产品生命周期成本分解原理先后被应用于无人战斗机、舰船装备、鱼雷、火炮、导航装备、导弹设计等领域，在进行相应生命周期成本分析的基础上，确定相关产品的生命周期成本分解结构，研究生命周期成本研究方法急需解决的主要问题，以提高全生命周期成本管理的效能。

2、逐步向民用领域扩展

（1）在机械制造业的应用

在机械设备制造方面，为确保设备全过程中的生命周期成本最优化，有学者指出，要重点研究设备的可靠性、维修性设计，重视设备工作循环过程中的信息反馈。之后LCC在我国被逐渐应用于数控设备、电力设备、冷水机组、节能空调器、内燃机车、压缩机、油压减振器等设备分析，为建立相关产品生命周期成本模型、推进产品生命周期成本理论的深入应用奠定了一定的基础。除此之外，产品生命周期成本理论还被应用于飞机制造、电子产品风电设施等方面。汽车领域的应用表现为建立面向生产者及用户的汽车生命周期成本模型，对产品生命周期成本进行评估，为决策提供支持。Janz D等（2007）基于生命周期理论，提出了产品价值生命周期的概念，对作为价值创造基础的整个制造系统的生命周期进行了分析，并通过构建模型，提出了制造系统生命周期价值评价的新方法。

（2）LCC在建筑业的应用

随着环境问题受到越来越多的关注，生命周期成本理论在建筑业的应用由生命周期工程造价评价逐渐趋于节能、绿色建筑的研究。通过对节能、绿色建筑全生命周期成本的构成及绿色建筑经济技术评价指标体系方面展开研究，改变人们用传统的经济观和价值观对绿色建筑“高成本”的片面认识。

（3）LCC在轨道交通及其他领域的应用

Kim GT等（2008）研究了基于产品生命周期成本的轻轨系统开发建设项目，以提高轻轨系统开发效率。LCC在其他领域的应用包括路面以及整个安全、环保、健康系统。当前，评价路面性能需要评估不同设计、养护、重建项目的价值，并把管理者和用户结合起来考虑，路面生命周期成本分析已成为基于性能的全生命结构设计方法的关键组成部分，为路面设计提供参考。Anthony T.Veltri等将产品生命周期成本模型进一步推广应用到整个SH&E（安全、环保、健康）系统，以降低社会能耗。

四、基于产品生命周期成本优化的技术研究

1、产品生命周期成本估算模型研究

计算产品生命周期成本时，须列出生命周期成本的构成体系 CBS（Cost Brakdown Structure）。明确各项成本的内容和范围，以及它们在成本的构成体系（CBS）中的相互关系，避免重复与遗漏。成本估算往往在开发阶段进行，常见的方法有参数法、工业管理法、类比法等方法。随着研究的持续深入，对产品生命周期成本模型的研究主要集中在以下方面：①考虑货币时间价值，在建立成本模型时，利用灰色系统理论的灰色关联度对生命周期成本参数进行敏感性分析，以利于建立模型时对参量的选择，并选择优化理论中的理想点法对具体产品生命周期成本与效能作评估。②建立专家系统以利于早期设计阶段的成本评估。③用模糊理论介入生命周期成本模型，进行产品生命周期成本评价，其中包括，评价属性模糊值的确定、模糊评价模型的建立，到模型求解和最优方案选择的模糊评价方法。④用神经网络理论介入生命周期成本模型，建立神经网络结构，进行有效成本评估。⑤提出集成产品结构树、成本结构及产品设计进程的产品成本模型的层次结构，给出嵌套成本结构的产品成本模型的组织形式，建立基于产品结构树的生命周期成本分解模型。⑥将神经网络引入到灰色Verhulst模型以提高研制成本的预测精度。⑦采用元模型技术对复杂产品生命周期内的各种异构数据进行描述，建立面向全生命周期复杂产品数据模型。

2、产品设计阶段成本优化研究

产品设计阶段决定了产品成本的70%-80%，甚至更多。基于此，许多学者致力于研究产品设计阶段的成本控制问题。Boo-Sik Kang等（1998）将基于人工神经网络的成本模型与参数法结合应用于产品早期设计阶段的成本控制。辛明军（2001）在分析产品协同设计求解过程基础上，提出了基于成本最优的产品设计方案最短路径评价决策模型，并应用知识处理方法描述了方案成本评价最优决策算法的实现过程。姜少飞（2007）基于产品生命周期成本思想研究了产品设计阶段降低成本求解的多智能体系统的关键技术，提出了4条多智能体系统的任务分解规则，详细分析了多个求解智能体的协同求解过程，并开发了产品设计过程基于多智能体模型的降低成本求解系统。目前，常见的设计阶段的成本控制系统有 PRICE-H （2007），（ISPA 2007）、SEER-DFM（2007）和 SEER-H（2007）。将历史成本数据引入这些系统可以进行相应的成本估算，为相类似的产品在设计阶段提供准确成本信息，缩短产品设计时间。Valerdi（2007）开发了参数系统工程成本模型COSYSMO，该模型基于层级树的形式建立，在一定程度上可以把复杂问题变得可控，实现设计阶段成本控制的目的。

3、基于产品生命周期成本的制造企业信息系统开发研究

Tamer E.El-Diraby（2006）开发了基于 Web的语义系统以管理产品生命周期成本。通过该系统，决策者可以研究各种替代方案，并从中比较选优。该系统可以实时记录产品生产成本，为实现各阶段成本协同，优化产品生命周期成本提供依据。刘小龙等通过对产品全生命周期管理环境下BOM形态和演进过程的研究，分析和定义了EBOM、PBOM和MBOM三种主要BOM及其关系，实现多系统间有效集成。武建伟等针对产品建模的集成性和动态性需求，建立了静态模型和动态模型相结合的产品生命周期集成模型。静态模型从广度、深度、粒度三个维度全面描述产品生命周期信息，构成了集生命周期过程、信息表达和产品结构为一体的三维状态空间。基于静态模型和动态模型，分析了版本的一般演化和特殊演化过程，研究了过程域、表达域和结构域三种映射方法，并对演化过程进行形式化描述。李有堂等利用XML的技术实现系统信息之间的转换，构建企业信息化系统的协同模型，建立以产品生命周期管理系统为平台的企业信息化的协同运作框架。

4、基于产品生命周期成本的知识管理技术研究

基于产品生命周期成本的知识管理技术研究主要集中在机械设计及机械工程领域，借助数据挖掘技术、Web Service等技术，将知识管理与产品设计过程相结合，涌现出了系列研究成果，可总结为：①基于产品生命周期成本的产品设计知识库的构建。Chin and Wong（1996），将基于知识的成本评估方法应用于飞机制造公司，结合决策表法降低模具设计阶段的成本。产品设计库的构建研究还包括OMT建模技术、三层组织结构的知识库、决策树模型的建立等。Curran R等（2007）基于KBE的方法，利用三维设计建模和仿真能力制造方法进行编码，实现制造业开发工具的成本整合，以产生符合成本效益的解决方案。姜少飞（2007）提出集成成本知识元一规则一框架（CKE一F）的混合知识表示方法，用产生式规则作为知识表示主体，内嵌框架定义和成本知识元用以表达知识内容之间的相互关系，建立降低成本知识库，实现知识的交互获取与知识库的维护功能，并将其应用于设计过程的降低成本求解过程中；②构建协同设计系统。刘晓冰等把协同设计系统框架分为应用层、协同设计平台、数据层、操作系统层、硬件层，并将OLAP技术运用到知识仓库的设计和构建中；刘英等则研究了基于全生命周期的机床产品协同设计过程；钱建东等则将系统设计和知识管理系统综合考虑，建立了一个相互支撑的集成平台；③基于产品生命周期成本的知识管理技术。韩庆兰（2008）根据知识来源和所影响的成本因子对成本知识进行归纳，分析了成本知识类之间的关联控制关系，采用面向对象的技术将知识类之间的关系映射到知识库中，使各类成本知识成为一个逻辑整体，为协同产品设计的成本控制工作提供有效的知识支撑。江伟光等针对产品生命周期中知识表达和集成的需求，采用本体技术，提出一种基于中间层的产品知识集成框架。丛凯等分析了面向服务架构（SOA）应用到复杂产品集成制造系统中存在的不足，对复杂产品设计制造全生命周期的知识和服务进行高效地组织和管理，进而提出了基于知识库的SOA。

五、多视角的产品生命周期成本理论拓展研究

1、基于产品生命周期成本管理理论拓展研究

随着信息技术的不断发展，产品生命周期成本管理理论也得到了相应拓展，具体表现为：①不同的产品生命周期成本分析方法间的碰撞，在促使企业生命周期成本管理效能提高的同时，也推动了产品生命周期成本管理理论的发展。②通过对LCC在应用中的局限性研究，实现理论及技术的拓展。③成本控制战略与LCC相结合的研究，实现了LCC运作原理的拓展。殷俊明等借助产品寿命周期成本分析方法对成本控制战略的演进逻辑进行理论解读，着重从成本控制战略中涉及的关键特征变量，对各个阶段的变迁之诱因、特征变量间相互比较等进行系统的梳理和阐释。④将质量、价值驱动工具与产品生命周期成本理论相结合，以实现成本的持续优化、质量规划及产品生命周期成本评价的相关性。

2、基于产品生命周期成本标准及成本数据获取技术研究

德国机械设备制造业联合会（VDMA）设立了机械和工厂生命周期成本预测模型VDMA—规范34160，并将其演化为预测生命周期成本的一个标准化的计算工具。通过该规范模型可以系统地预测售后费用，确定节省资源并提高生产力。刘刚等（2010）基于当前产品生命周期成本大部分数据无法获得问题，归纳主动提交、被动提交和自动获取三种数据获取方式，提出了产由数据层、数据模型层、数据传输层和数据获取层组成的产品生命周期数据获取框架。

3、基于产品生命周期成本信息披露及生产者法律责任界定的研究

Matthias Deutsch（2010）就产品生命周期成本信息披露对企业及消费者的影响进行实证研究，通过在线洗衣机销售实地试验，结果发现，LCC信息披露降低消费者具体能耗选择均值，但对产品零售量没有影响。生产者责任法律界定方面，胡苑从法律角度分析了基于产品生命周期成本的生产者延伸责任，指出进一步的立法需要注意根据不同产品类型设定生产者延伸责任实现的不同模式，以及生产者在联合履行延伸责任的情况下其个体责任的实现机制。

5、产品生命周期成本理论应用研究现阶段需要着重解决的问题

通过产品生命周期成本理论及应用研究的国内外发展动态可以看出，基于产品生命周期成本的研究在成本估算模型、生命周期成本评价、产品设计、整合系统开发、产品生命周期成本知识库构建等方面都取得一定的研究成果，应用领域愈发广泛，研究视角趋于多元化。但是，对综合控制生命周期各阶段成本的研究还显薄弱。基于产品生命周期成本控制的研究主要集中于设计阶段，缺乏一个能够把产品各阶段成本知识、产品知识、管理知识与企业的CAD、PDM及会计信息等系统资源相整合的全局知识库，以在降低产品社会总能耗的前提下实现成本控制目标，最终提升企业核心竞争力，实现可持续发展。目前基于产品生命周期成本优化的研究还停留在有限的领域，且有一定的局限性，今后的研究需要着重解决以下问题：

（1）搭建沟通学科之间知识的桥梁。通过搭建沟通学科之间知识的桥梁，可以实现对已有知识的管理和再利用的深入研究。例如，从事机械工程设计和人工智能方面的专家学者，研究紧紧围绕具体产品设计，在该领域取得了明显的成效，积累了相关的知识：如数字化产品、产品设计知识。但这些知识较少得到管理学界的深入运用以发挥知识的增值效应。而基于LCC的成本管理桥梁的研究可以促使不同学科间的成本知识融合，推动产品LCC规范的制定，降低产品LCC成本。

（2）填补LCC局部阶段的研究缺失。目前，基于产品生命周期成本理论具体应用研究主要集中在产品设计、制造阶段，而销售、使用维护、处置等阶段的研究还显薄弱。另外，生产者、使用者、社会角度三种视角对应的产品生命周期成本的研究往往陷入某一主体下的局部LCC研究。产品生命周期全过程权责的不明确导致基于LCC的数据收集与整理难度较大，对成本控制的作用发挥有限。

（3）构建面向产品生命周期成本控制的知识服务平台。要实现产品生命周期总成本最低的目标，必须要对伴随产品生命周期的全过程进行统一的协调和管理，实现从设计到处置的一体化管理与控制，将工程设计人员以LCC最低为目标的设计方案，通过平台传递给后续阶段的执行者，借助平台进行知识交流，促进学科的知识融合，打破社会分工造就的职能部门分而治之的局面，实现整合基于生产者、使用者与社会视角三者一体的LCC管理，推进产品LCC管理在我国的应用进程。

六、结束语

当前，信息技术的飞速发展，知识管理应用领域的扩大使得实现综合控制产品生命周期总成本的目标成为可能。环境因素、资源约束因素、网络信息技术加速推动了产品生命周期成本理论与知识管理、信息技术的融合研究。学科融合是推进知识应用领域拓展的关键，知识规范表示及数据化是知识应用的基础。机械工程设计及机械工程方面的专家和工作者，积累了大量的已规范化的数字化产品知识、产品设计知识。这些知识成为机械制造业寻求成本降低新空间的宝贵资源，它是运用产品生命周期成本理论与知识管理的理念探求新的成本降低与控制方法依赖的基础。产品生命周期成本理论因其符合可持续发展战略、先进的制造哲理、及面向顾客的成本思想，而在当今复杂多变的环境中表现出旺盛的生命力。企业面对节能减排、社会责任的强化、人力成本随经济增长而持续增加的大背景，必须树立生命周期成本的理念，以降低总能耗为目标。生命周期成本理论与信息技术、知识管理的融合研究任重而道远。

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