航天型号研制费用综合评估体系

◎中国运载火箭技术研究院 唐亚刚 孙冀伟 张涛

哈尔滨工业大学管理学院 程延江

航天型号研制项目是复杂的系统工程，具有高投入性、高科技性、高风险性等特征。其经费问题已成为当今发展航天事业的主要制约因素之一。由于航天工程耗资巨大，所以费用估算是航天企业决策者和管理者面临的首要问题。

随着国内外航天领域竞争的愈演愈烈，中国航天型号研制面临着越来越大的挑战，囿于国家经费限制和型号产品研制的高风险、高投资额，在进行航天型号的多方案比较和经费申请计划时，必须做好成本分析及预测。

航天型号的研制费用是指能提供一套正样为止的航天型号全部费用，包括论证、设计、试制、试验以及定型等阶段。正确估算研制费用对于方案选优以及加强型号研制全过程费用管理都有十分重要的意义。研制阶段经费估算直接影响了型号预算以及总体、分系统等不同层面单位的成本控制。因此，综合分析研制经费与技术参数之间的关系，研究经费使用的规律，有助于科学预测研制各阶段的经费使用，并进行科学、合理的分配。

一、国内外航天型号费用管理基本情况

1.国外航天型号费用管理

国外航天工业费用估算方法相对我国比较成熟，主要体现在全生命周期费用法、定费用设计法、费用作为独立变量法三个方面。

（1）全生命周期费用（LCC）

美国是最早进行LCC研究的国家。20世纪50年代，基于飞机使用维护费用急剧增长，致使美军“买得起用不起”，因此提出了LCC的概念。在1963年，美国国防部开始执行规划—计划—预算一体化系统；美空军在项目采办中推出TTP（战术、技术和程序）策略，由此开始了对武器系统LCC的基本概念、计算方法、评估程序等方面的研究实践。

LCC是指航天型号产品从设计方案论证开始，直到报废的全过程所花费的资金总额。根据NASA典型项目的全生命周期，基本包括方案定义、方案设计、型号初步设计、型号设计开发、型号测试评估、生产、型号运行保障等阶段。因此，LCC包括研制、生产制造、使用维修和报废等费用。

（2）定费用设计（DTC）

随着宏观军事需求和国防经费的不断变化，从70年代开始，美国开始推行DTC方法。旨在通过设定费用目标，以费用控制管理来对费用进行控制，实现型号研制费用的可控。DTC法将“费用”确定为方案设计参数，确定了从采购到使用全过程的费用估算方法。

（3）费用作为独立变量（CAIV）

从1995年开始，美国国防部又提出了采用CAIV作为型号研制费用评估的基本方针和政策。这种方法已经成为现阶段美军型号研制费用的普遍性管理方法。它将经济性参数和性能参数同等对待，并将“费用”作为独立设计目标，综合权衡性能和进度，使项目费用受控和可承受。CAIV中最重要的组成部分是“独立变量”。它有两个特点，一是强调费用是项目方案设计需求和目标的组成部分，开始将费用作为一种输入变量而不是输出变量；二是强调了费用和性能指标的重要一致性，二者具有相同的权重，要权衡二者之间的综合最优。

近些年，NASA又提出了持续成本风险管理（CCRM）模式，以CAIV作为基本理念，使用误差向量幅度（EVM）作为成本风险监控管理指标，在全生命周期内开展成本风险管理。

2.国内航天型号费用管理

计划经济条件下，我国航天型号基本实行计划管理，比较关注性能指标和时间进度，而忽视了费用估算和费用管理，由此带来的费用超预算现象经常出现。

1987年，国家决定改变军品研制经费拨款的办法，航天型号研制任务逐步由实行单项任务研制经费承包转变为经费全面承包，逐步核减科研事业费，实行经济承包责任制。在这一体制下，我国开始了航天型号研制费用的研究和应用。例如，装甲兵工程学院主编的《武器装备寿命周期费用估算》(GJB2z0517-98)于1998年12月颁布实施；罗世彬等建立了可重复使用运载器LCC模型；陈英武和廖良才应用可视化开发工具VB5.0完成了武器装备费用估算的参数分析法计算机程序；刘建把航天型号LCC估算分为3个阶段，针对每个阶段的费用构成提出了相应的估算模型；任少龙等比较分析了国内外武器装备LCC研究现状, 并提出了武器装备LCC 管理的3项措施。

由于航天型号研制费用记录较为片面，不够准确和详细，上述费用估算分析方法多侧重于定性分析，定量分析过程不多，即使有，其结果也准确度不高。因此，不能准确地对费用总量、各项费用之间的关系以及经费使用规律进行详实有效的把握，对科学安排经费、管理经费也带来较大挑战。

3.国内外费用管理比较

从国内外航天型号研制的费用管理中可以看出，受宏观环境和政策影响，在费用管理方法和费用管理应用效果上存在较大差别。首先，在管理过程方面，我国的研制过程大致对应国外工程研制前的内容，国外实行全过程管理；我国实行分部门、分阶段管理。

其次，在工作内容方面，国外更重视前期的研究与论证，各阶段决策指标明确；我国则更重视工程实现过程，文件的说明性内容多于评审指标内容。

第三，国外将费用作为管理指标贯穿整个研制过程，操作性强；我国在这方面规范较少，尤其缺少定量层次的技术手段。

第四，国外全面分析了型号研制的影响因素，包括影响装备研制的环境、目标及可承受能力，并将这些指标全面纳入全生命分析体系，以此建立模型和评价指标体系；我国在论证阶段也要求对研制经费、研制周期等进行预测，但缺乏判定依据，尤其是缺少量化指标，基本没有控制和约束力。

二、基于性能指标、时间和风险的费用评估

费用、进度和质量是项目管理的3个重点问题，如何协调好三者之间的关系是项目管理者的工作难点之一。现阶段，美国又提出必须引入“风险”这个第四维参数，用以平衡费用、进度和质量三维要素。基于此，笔者从性能、时间和风险3个维度对研制费用进行估算，如图1所示。

图1 费用评估的3个维度

1.性能—费用评估

一般采用成本估算关系（CER）模型及其衍生模式对性能—费用进行评估。CER估算方法主要依靠项目的历史数据，深入研究项目费用和项目技术性能参数之间的关系，并用数学公式予以表达，以此分析研制费用与技术参数之间的定量关系。

D.E.Koelle提 出 的TRANSCOST模型是典型的自上而下的参数估算方法，包含一个从美国、欧洲和日本计划中获得的40年的数据库。该模型以人年（MY）作为成本单位，评估运载火箭的研发、制造和发射运营成本可以作为决定平均生命周期成本的指导手册。

2.时间—费用评估

航天型号研制项目是一个复杂的大系统，一般由若干个分系统构成，而每个分系统的进度安排是不同的。因此，项目的时间和费用具有不确定性的特点。

在现阶段的型号项目研制过程中，如何在最短的时间、以最小的成本提供可靠度最高的产品成为抢占市场的关键。因此，对项目的工期和费用进行权衡非常必要。增加费用的前提必须是缩短项目工期，加速项目的某些活动或全部活动，否则就不予以执行。旨在通过项目进度管理和控制，在合理压缩执行时间的前提下降低项目费用。

3.风险—费用评估

航天型号研制具有探索性强、涉及面广、风险高、费用高、时间周期长的特点，它的高风险性是其它产业无法比拟的。80年代后期，ESA制定了风险评估标准——PSS-01-401（风险评估要求和方法），要求对风险进行科学评价和管理，并贯穿在项目全过程和系统的整个生命周期内。NASA在费用管理过程中引入了持续的成本风险管理（CCRM）过程，对项目的全生命周期进行风险监测与控制。

三、费用评估指标体系

笔者在费用评估维度的基础上，参考前人的研究成果，建立了相应的评价指标体系，如图2所示。对于航天型号的研制项目，时间变量主要指研制周期，费用变量主要指研制费用。该指标体系的难点在于性能指标的选择和数据收集，以及风险指标的测评。

1.性能指标

TRANSCOST模型认为火箭级质量或发动机质量是决定运载火箭的研制成本和制造成本的核心因素，然而这一观点受到了学者的质疑。葛法本通过对美国航天飞机系统与分系统历年的计划和实际费用进行了综合比较分析，认为投标时所建立的模型比TRANSCOST模型更切合实际，其中用到的参数有重量、推力和面积。张文翰、钱颂迪认为由于我国航天型号研制的特点，单独用质量指标来预测费用很可能是不准确的，他们提出可选用火箭的运载能力作为模型的参数。笔者在综合考虑了上述多种研究的基础上，认为航天型号的性能指标，如运载能力、起飞质量、外型尺寸（箭长×直径）等的变化会对费用产生影响。

2.风险指标

在研制阶段的风险主要来自技术风险。技术风险是指型号研制过程中不可避免地使用新技术、新材料、新工艺、新方法，从而对型号提出前所未有的挑战需承担的风险。

徐哲等认为技术风险概率取决于所采用的技术成熟度、技术应用能力以及新技术对现有系统、设施或研制单位的依赖性。因此，他们提出了技术风险的3种特征因子——成熟性因子、复杂性因子和相关性因子。吴忠民提出根据技术参数与成本关系的密切程度，选择技术难易程度、结构复杂程度、加工工艺性及实验要求等进行组合比较来完成修正工作，同时，在计算材料费用时应考虑涨价修正系数和材料变动差价。人员、环境条件、技术攻关、配合研制等参数也应在考虑范围之内。

因此，笔者采用技术的成熟性、复杂性和相关性3个指标来衡量技术风险。

四、费用评估过程

图2 费用评价指标体系

在性能与费用的估算关系的基础上，笔者考察了风险和时间因素对费用的影响，建立的综合费用估算模型为：

费用=ƒ（性能）×技术风险系数×时间系数

其中，性能、费用指标为定量指标，可以直接获得并进行统计分析。技术风险系数和时间系数为定性指标，需要采用专家打分法等手段对其进行系数评价。

1.建立性能—费用估算关系式

图3 CER过程

笔者参考NASA《成本手册》给出的CER过程对我国航天型号的研制费用进行估算见图3。按照CER的实施步骤，在费用与性能和时间之间建立估算关系式。

首先，在费用估算方法相关文献的基础上采用参数估算法对航天型号的研制费用和成本进行估算。对于估算关系式的假设借鉴了TRANSCOST模型的基本思想，在不同参数与费用之间建立函数关系式。

其次，根据中国运载火箭技术研究院提供的资料及查阅的文献资料，收集关系式涉及到的参数和费用数据。对数据进行预处理，并进行相关分析。

最后，应用统计分析软件对各关系式进行回归分析，根据模型拟合结果对各关系式进行检验并最终选定估算关系式。

2.模型修正系数

技术风险系数包括ƒ1（技术成熟性）、ƒ2（技术复杂性）、ƒ3（技术相关性）3项内容，时间系数为ƒ4（方案研制周期）。依据评分标准（见表1），采用专家打分法对技术成熟性、技术复杂性、技术相关性及方案研制周期对项目进行打分。

表1 评分标准

建立自上而下的参数模型估算体系，需要汇集大量与型号及其分系统、单机对应的经费数据和技术性能数据。国外的航天型号研制费用评估模型是基于大量的历史数据逐步形成的。我国的航天系统在这方面的数据开发力度不足，有大量的信息资源需要进一步开发和利用。

下一步应逐步建立航天产品LCC数据库。在系统整理历史研制的型号资料的基础之上，逐步形成针对航天型号全产品、全生命周期各阶段的成本费用数据库，逐步形成针对航天型号各分系统甚至主要部件的成本费用数据库。逐步在每一个型号的研制过程中及研制完成后形成完善的LCC核算系统。同时，将针对研制过程及生产过程的经费评估工作进一步扩展到航天型号LCC评估工作，并开展费用效益分析。将针对航天型号的投入研究扩展为针对航天型号的投入产出研究。