基于總體設計的發(fā)射設備成本控制的途徑與思考

/北京航天發(fā)射技術研究所

在軍民融合和成本工程的背景下，發(fā)射設備研制面臨的競爭更加激烈，不斷降低成本已成為用戶的客觀要求，同時成本控制也是軍工企業(yè)持久發(fā)展的必由之路?？傮w設計對發(fā)射設備成本控制起著決定性作用，只有在設計源頭作好成本控制，將成本控制與設計過程相結合，才能為產(chǎn)品全生命周期成本控制奠定基礎。

一、總體設計思路

總體設計不僅是使產(chǎn)品具有規(guī)定功能和性能的總體方案設計，還應考慮任務分工、生產(chǎn)工藝流程等因素，總體設計決定了產(chǎn)品的市場競爭力，是成本控制的核心。根據(jù)發(fā)射設備研制特點，筆者從總體設計角度提出成本控制的思路（見圖1）。

一是根據(jù)市場和用戶需求確定發(fā)射設備總體方案和分系統(tǒng)方案。

以市場和用戶需求為出發(fā)點確定產(chǎn)品研發(fā)戰(zhàn)略，制定總體方案和分系統(tǒng)方案。方案合理一分，成本降低一截，總體方案是影響發(fā)射設備成本最大的因素。在確定發(fā)射設備總體方案和分系統(tǒng)方案時，正確處理繼承與創(chuàng)新的關系，既充分繼承成熟型號方案，又適當創(chuàng)新，采用一定比例的新技術，不斷提高發(fā)射設備技術和質(zhì)量水平。不僅如此，設計方案應論證充分、合理可行，一次成功是最重要的成本控制措施。

二是提高設計人員成本控制意識。

增強設計人員成本意識，實現(xiàn)成本頂層設計。傳統(tǒng)重技術、輕成本的戰(zhàn)略型號思維模式已不能適應市場化需求。在型號研制過程中，設計人員成本意識相對薄弱，應建立面向市場，面向產(chǎn)出的意識。研發(fā)目標由從貫徹性能至上向成本與性能并重轉變?？傮w設計階段是成本控制的關鍵階段，直接決定了發(fā)射設備大部分成本，引導設計人員在保證質(zhì)量與技術指標的前提下關注產(chǎn)品成本。

三是采用面向成本的總體設計，確定目標成本和目標成本分解。

首先，制定目標成本規(guī)劃，將成本控制指標一級級向下傳遞。成本指標同質(zhì)量、可靠度等技術指標一樣，將目標成本進一步細化分解給各分系統(tǒng)設計單位，在轉研制階段進行評審等閉環(huán)管理。其次，做好目標成本的分解，目標成本可以按產(chǎn)品結構、主要功能、成本的形成過程進行分解，發(fā)射設備一般采用按產(chǎn)品結構進行分解。結合分系統(tǒng)方案，將分系統(tǒng)成本估算值與預計值進行比較，重新進行設計和分配，使估算值能滿足預計總成本要求，持續(xù)改進且貫穿于產(chǎn)品設計整個過程，由設計師和型號計劃人員根據(jù)經(jīng)驗和相關數(shù)據(jù)多輪協(xié)調(diào)后才能確定。

四是加強目標成本、標準成本、實際成本管理，重視成本數(shù)據(jù)庫建設。

目標成本管理?？傮w通過自上而下的結構分解開展目標成本分解，將目標成本設定和目標成本分解作為重要指標，提供給各分系統(tǒng)設計人員，使設計人員對成本進行有效控制，形成“設計—分解—達成，再設計—再分解—再達成”的循環(huán)。

圖1 基于總體設計的發(fā)射設備成本控制思路

標準成本管理。在發(fā)射設備設計過程中，大量使用成熟零部組件或通用件，包括產(chǎn)品化產(chǎn)品、標準件、元器件以及部分外購件，這些產(chǎn)品的成本預先已確定，可形成發(fā)射設備標準化目標成本和實際成本，將這類產(chǎn)品成本進行標準化管理，供設計師設計時選擇，達到快速成本設計。

實際成本管理。發(fā)射設備各系統(tǒng)的設計和制造過程會產(chǎn)生相關的實際成本數(shù)據(jù)，通過對產(chǎn)品結構層次組成以及流轉過程相關實際成本數(shù)據(jù)的錄入或集成，形成對目標成本的反饋和對比依據(jù)。

成本數(shù)據(jù)庫建設。在研制過程中設計人員掌握目標成本、標準成本、實際成本，解決沒有相關成本數(shù)據(jù)和信息化系統(tǒng)支持的問題。

五是強化技術經(jīng)濟性分析和評審。

設計過程與成本控制過程相結合，產(chǎn)品設計時既設定戰(zhàn)技指標也設定成本指標，將目標成本設計水平作為評判設計方案是否合理的關鍵指標。在各個研制階段，將單機、整機、分系統(tǒng)的目標成本作為逐級評審的必要條件，使設計師在設計過程中不但關注設計方案本身，同時也關注方案成本。

二、總體設計實施途徑

1.優(yōu)化總體設計方案

實現(xiàn)同一個性能指標有多種不同的技術途徑與實施方案，其評價標準包括技術難度、研制風險、研制進度、研制費用、使用維護等。總體方案應從全方面、多角度進行論證，力求優(yōu)中選優(yōu)，以實現(xiàn)發(fā)射設備“費效比”最優(yōu)的目標。

2.精細化設計

精細化設計是實現(xiàn)成本工程的重要手段，從經(jīng)驗設計轉向依據(jù)標準和規(guī)范，遵循通用化、系列化、組合化、標準化的原則進行精細設計。提升數(shù)字化設計水平、通過CAD/CAE/CFD等手段，提高設計質(zhì)量，減少總裝時的干涉、線纜過長或過短等問題。

3.優(yōu)選產(chǎn)品化單機

產(chǎn)品化單機經(jīng)過大量的試驗驗證在多個型號使用，性能穩(wěn)定，可靠性高?？傮w方案應基于產(chǎn)品化單機，遵循型號產(chǎn)品化大綱，全面應用產(chǎn)品化工作成果，加大產(chǎn)品化單機選用，不僅可以提高新型號的可靠性、性能指標，有利于維護維修，也有利于降低生產(chǎn)成本與研制費用。

4.壓縮緊固件、原材料、元器件品種和規(guī)格

壓縮型號使用的緊固件、金屬原材料品種和規(guī)格。梳理以往發(fā)射設備緊固件使用狀況，制定緊固件標準優(yōu)選目錄，如緊固件螺紋直徑規(guī)格優(yōu)選M3、M6、M10、M16、M20、M24、M30、M36、M42、M48、M56、M64；螺紋長度≥20時按10的倍數(shù)取，即10、20、30、40、50、60……，螺紋長度＜20時，分別取6、10、16這3種規(guī)格。根據(jù)常用材料選用范圍，讓采購人員參與到設計過程中，充分聽取采購人員對原材料選型方面的意見和建議，合理解決最小起訂量造成的浪費。

5.優(yōu)化試驗項目

合理優(yōu)化試驗項目及內(nèi)容，避免重復性測試，如優(yōu)化液壓閥件的復驗項目和出廠試驗項目。結合以往型號測試數(shù)據(jù)，利用動力學分析軟件進行發(fā)射設備機動運輸虛擬試驗，縮短研制周期，降低研制成本。研制試驗和可靠性試驗有機融合，發(fā)射設備研制過程中要進行風、雨、雪、高低溫、高海拔等環(huán)境性能試驗，從頂層策劃，積累試驗數(shù)據(jù)，增加評估子樣，提高評估結果準確度和可信度。

6.外協(xié)外購產(chǎn)品控制

外協(xié)外購產(chǎn)品成本是影響發(fā)射設備成本的關鍵因素，積極尋找下游生產(chǎn)廠家，制定單機競爭擇優(yōu)評判標準，貨比三家，在品質(zhì)保證以及售后服務同等條件下進行多家供應商價格比較。

7.優(yōu)化備件配置

發(fā)射設備種類繁多，組成復雜，其備件需求隨機性較大；備件品種和數(shù)量對裝備影響程度不同，備件價格有高有低，確定出對提高維修性起關鍵作用的備件品種和數(shù)量對成本控制具有重要意義。根據(jù)GJB4355、備件配置優(yōu)化方法等科學進行備件配置，既可以保證備件保障率，又可防止備件過多造成的浪費。

三、需要進一步研究的問題

1.試驗費用不確定

隨著發(fā)射設備可靠性要求越來越高，使用方對可靠性指標評估方法科學性、驗證試驗方案設計合理性越來越重視。制定科學合理的可靠性指標驗證試驗方案，解答發(fā)射可靠度等可靠性指標是否滿足要求的問題對發(fā)射設備研制過程尤為重要，但不同的指標驗證試驗方案對試驗子樣投產(chǎn)數(shù)量、試驗環(huán)境及方法差別較大。

2.設計邊界條件的不確定

設計邊界條件對發(fā)射設備的成本有較大影響，如發(fā)射設備儀器艙內(nèi)單機設備溫度的控制范圍。安裝在儀器艙內(nèi)的單機設備研制人員希望儀器艙內(nèi)環(huán)境溫度區(qū)間越小越好，這樣能給設備提供更加穩(wěn)定的溫度環(huán)境，但調(diào)溫系統(tǒng)研制人員希望溫度區(qū)間越大越好，這樣可降低調(diào)溫系統(tǒng)功率、質(zhì)量和成本等。不同使用地區(qū)的環(huán)境溫度不同，導致調(diào)溫系統(tǒng)功率不同，進而影響成本，需要研制人員在吃透技術的基礎上，從環(huán)境溫度、使用溫度、設備性能等方面科學、合理確定設計邊界條件。

3.綜合權衡各類成本

發(fā)射設備研制貫徹“低成本、高可靠”的設計理念，在工程實際中，采用精度高、可靠性高的產(chǎn)品能夠提高發(fā)射設備的可靠性指標，導致研制成本增加，但能夠降低后期使用的維修保障成本，因此在研制中需要根據(jù)發(fā)射設備使用年限、生產(chǎn)數(shù)量等因素綜合權衡研制成本和使用維修保障成本。

如何有效控制成本是產(chǎn)品研制過程中永恒的主題。隨著軍民融合和競爭性采購政策的實施，航天企業(yè)從外部環(huán)境和自身的生存發(fā)展需要實施成本控制，尤其是從源頭上基于總體設計進行成本控制將是一個必然的趨勢。