裝備產(chǎn)品生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性分析方法

中國航空綜合技術(shù)研究所□曹金龍

1 引言

裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟各行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟健康、可持續(xù)發(fā)展的重要保障，裝備產(chǎn)品的質(zhì)量水平集中體現(xiàn)了國家綜合實力。近年來，隨著我國裝備制造企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的不斷增強，裝備產(chǎn)品的質(zhì)量水平得到了顯著提升，部分產(chǎn)品質(zhì)量已達到國際先進水平。但總體上看，我國裝備產(chǎn)品質(zhì)量水平和品牌影響力與國外發(fā)達國家相比還有較大差距，國內(nèi)用戶對國產(chǎn)裝備不了解和不敢用的現(xiàn)象時有發(fā)生。

裝備產(chǎn)品通常具備復(fù)雜功能，裝備制造企業(yè)在銷售產(chǎn)品后需要為用戶提供長期的售后維修保障服務(wù)，相關(guān)成本是一筆很大支出。同時，裝備產(chǎn)品也是再生產(chǎn)工具，裝備產(chǎn)品的性能和質(zhì)量也影響用戶的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟收益。開展裝備產(chǎn)品的全生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性分析，可以為裝備制造企業(yè)提升質(zhì)量和控制成本提供決策依據(jù)，也可以幫助用戶選擇總成本最低的產(chǎn)品，有利于提升國產(chǎn)裝備產(chǎn)品市場占有率。

2 國內(nèi)外研究概述

質(zhì)量經(jīng)濟性的概念最早由朱蘭博士在其所著的 《質(zhì)量控制手冊》中提出，早期的理論主要圍繞質(zhì)量成本展開，美國質(zhì)量管理專家菲根堡姆、哈靈頓 （J.Harniton），日本質(zhì)量管理專家田口玄一、市川龍三等開展了系統(tǒng)地研究和論述。上世紀(jì)80年代起，國外學(xué)者開始關(guān)注質(zhì)量給企業(yè)帶來的收益，研究了產(chǎn)品質(zhì)量與價格之間的關(guān)系。近年來，我國學(xué)者圍繞將顧客價值和學(xué)習(xí)理論引入質(zhì)量經(jīng)濟性研究中，取得了一定成果。

全生命周期費用理論最早20世紀(jì)60年代由美國國防部在國防武器采辦過程中應(yīng)用。菲根堡姆論述全面質(zhì)量管理時指出，質(zhì)量成本的范圍涉及整個產(chǎn)品生命周期。國內(nèi)學(xué)者也已將全生命周期理論應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟性研究上，陳曉川等對制造業(yè)中產(chǎn)品全生命周期成本的研究概況進行了綜述，周福禮等從全生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性視角提出解決主機廠采購過程中的關(guān)鍵外購件供應(yīng)商組合優(yōu)選問題。

3 裝備產(chǎn)品生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性要素

（1）裝備產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟性研究內(nèi)容

產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)參與市場競爭的重要基礎(chǔ)，它不僅是一個技術(shù)問題，還是一個經(jīng)濟問題。企業(yè)通過投入資源獲得一定質(zhì)量水平的產(chǎn)品，通過銷售產(chǎn)品獲得一定收入，投入和收入共同決定了企業(yè)收益。質(zhì)量經(jīng)濟性分析的目的就是通過研究產(chǎn)品質(zhì)量、成本與收益之間的關(guān)系，以盡可能少的質(zhì)量投入獲得最大經(jīng)濟收益。

裝備制造企業(yè)不僅應(yīng)考慮產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造等內(nèi)部過程的質(zhì)量損失，還需要考慮交付用戶后所需付出的維修保障成本。此外，高質(zhì)量的產(chǎn)品還能提高產(chǎn)品售價、提升品牌形象，為企業(yè)帶來高附加值。對于用戶來說，在選擇產(chǎn)品時不僅應(yīng)考慮產(chǎn)品的初始購置成本，還應(yīng)考慮產(chǎn)品在使用過程中的維修服務(wù)、使用保障成本，以及產(chǎn)品故障所帶來的機會損失成本。因此，開展產(chǎn)品生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性分析可為生產(chǎn)企業(yè)和用戶提供決策依據(jù)。

（2）裝備產(chǎn)品生命周期成本構(gòu)成

產(chǎn)品生命周期是指產(chǎn)品從需求分析、設(shè)計、研制、生產(chǎn)、銷售、使用、維護到報廢為止的整個時期。產(chǎn)品生命周期理論一般將產(chǎn)品生命周期劃分為研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、使用維護和報廢處置四個階段，如圖1所示。研發(fā)設(shè)計階段是從用戶需求開始，經(jīng)過方案論證、初步設(shè)計、詳細設(shè)計到最后設(shè)計定型，生產(chǎn)制造階段是企業(yè)根據(jù)圖紙進行生產(chǎn)，直到生產(chǎn)出的產(chǎn)品投放市場為止,這兩個階段是產(chǎn)品的形成階段，所付出的質(zhì)量成本由企業(yè)承擔(dān)。在產(chǎn)品進入用戶使用階段后，企業(yè)還應(yīng)承擔(dān)保修期內(nèi)的約定維修、保障費用。在使用維護階段，用戶承擔(dān)產(chǎn)品的使用、保障、以及保修期外的維修費用。當(dāng)產(chǎn)品進入報廢處置階段，用戶還應(yīng)承擔(dān)產(chǎn)品的報廢處置成本。

圖1 產(chǎn)品生命周期階段劃分示意圖

企業(yè)總成本包括研發(fā)設(shè)計成本、理想制造成本、質(zhì)量控制成本、內(nèi)部故障成本和外部故障成本，具體如圖2所示。其中，研發(fā)設(shè)計成本是指產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計過程中用于質(zhì)量設(shè)計的基礎(chǔ)研究費用、開發(fā)費用、測試費用和人工費用等；理想制造成本是指理想狀態(tài)下發(fā)生在生產(chǎn)制造過程中的直接材料費用、直接人工費用和制造費用的總和；質(zhì)量控制成本是為了使生產(chǎn)過程中的質(zhì)量達到某一水平所支出的成本，它包括預(yù)防成本、鑒定成本和外部保證成本等；內(nèi)部故障成本指產(chǎn)品在交付前因未能滿足規(guī)定的質(zhì)量要求所造成的損失性成本，包括產(chǎn)品報廢損失、返工損失、降級損失、故障分析費用、異常質(zhì)量檢驗費用和意外停工損失等；外部故障成本是指產(chǎn)品在支付后因未能達到顧客滿意的質(zhì)量所造成的損失，包括保修期內(nèi)出現(xiàn)故障時發(fā)生的維修服務(wù)成本、由于產(chǎn)品不合格而發(fā)生的退換貨成本、投訴處理費用、折讓損失及應(yīng)急公關(guān)費用等。

圖2 企業(yè)總成本構(gòu)成

用戶總成本是指從購買產(chǎn)品到使用、報廢和全過程中需要由用戶來支付的總成本，主要包括用戶的初始購置成本、使用保障成本、維修服務(wù)成本、報廢處理費用以及機會損失成本,具體如圖3所示。其中，初始購置成本是用戶購買時支付的價格；使用保障成本是用戶在使用產(chǎn)品過程中需要支出產(chǎn)品的能源消耗、耗材支出、備件成本、保障設(shè)備成本、操作保障人員成本等；維修服務(wù)成本是用戶在使用產(chǎn)品過程中需支出的成本，包括保養(yǎng)、修理、更換零部件及維修人工支出等；報廢處置成本包括一般廢品報廢處置費用、有毒有害物質(zhì)處理費用以及部分零部件資源循環(huán)利用收益；機會損失成本是產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)故障或因保修、準(zhǔn)備時間過長等原因造成生產(chǎn)活動無法開展時給用戶帶來生產(chǎn)損失、停開機費用等成本。

圖3 用戶總成本構(gòu)成

（3）裝備產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量特性分析

產(chǎn)品質(zhì)量特性的水平是影響裝備產(chǎn)品生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性的關(guān)鍵因素。裝備產(chǎn)品的核心質(zhì)量特性是設(shè)計質(zhì)量、可靠性、維修性及保障性等，具體因素如表1所示。

表1 產(chǎn)品各階段質(zhì)量成本的主要影響因素

表1（續(xù)）

4 企業(yè)視角裝備產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟性分析

（1）企業(yè)各階段成本與質(zhì)量的關(guān)系

1）研發(fā)設(shè)計成本與質(zhì)量。研發(fā)設(shè)計位于產(chǎn)品生命周期的初始階段，研發(fā)設(shè)計階段充分考慮產(chǎn)品質(zhì)量可有效提升產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量經(jīng)濟性。產(chǎn)品設(shè)計階段的質(zhì)量設(shè)計水平可用Qdsg表示，產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計成本與Qdsg正相關(guān)，可用如下公式表示：

式中Qdsg——產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計水平

2）理想制造成本與質(zhì)量。從靜態(tài)角度看，理想制造成本主要與產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計水平有關(guān)，產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計水平越高，產(chǎn)品所需的元器件性能和生產(chǎn)工藝要求就越高，理想制造水平也就越高。理想制造成本與產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計水平Qdsg的關(guān)系用如下公式表示：

式中Qdsg——產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計水平

3）質(zhì)量控制成本與質(zhì)量。隨產(chǎn)品制造質(zhì)量水平的提升，質(zhì)量控制成本不斷增加，但考慮到質(zhì)量管理中存在著學(xué)習(xí)效應(yīng)，質(zhì)量控制成本的增長幅度隨著經(jīng)驗累積而不斷減小。在考慮學(xué)習(xí)效應(yīng)后，質(zhì)量控制成本增長速度明顯放緩，其關(guān)系用如下公式表示：

式中q——生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)品合格率

z——學(xué)習(xí)效應(yīng)帶來的累積經(jīng)驗

4）內(nèi)部故障成本與質(zhì)量。企業(yè)內(nèi)部故障成本主要由企業(yè)的制作質(zhì)量水平?jīng)Q定，可用產(chǎn)品平均制造合格率表示，最終由所有出廠產(chǎn)品承擔(dān)。即：

式中q——生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)品合格率

5）外部故障成本與質(zhì)量。外部故障成本來源于保修期內(nèi)產(chǎn)品故障導(dǎo)致的維修服務(wù)費用，主要由產(chǎn)品的可靠性決定，用故障率λ表示。此外，故障維修成本還受產(chǎn)品的維修性水平影響，故障易維修、快維修、經(jīng)濟維修則維修成本低。產(chǎn)品維修性水平通常用維修度m來表示，即：

式中λ——產(chǎn)品故障率

T0——產(chǎn)品保修期

m——在規(guī)定時間內(nèi)完成維修的概率

（2）企業(yè)總成本與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系

經(jīng)上述分析，裝備類產(chǎn)品的企業(yè)總成本（CT1）由研發(fā)設(shè)計成本、理想制造成本、質(zhì)量控制成本、內(nèi)部故障成本和外部故障成本構(gòu)成，即：

初始階段，企業(yè)總成本隨著質(zhì)量的提升而顯著下降。當(dāng)對產(chǎn)品質(zhì)量要求超過一定界限后，研發(fā)設(shè)計成本、理想制造成本和質(zhì)量控制成本將顯著增加，而內(nèi)部故障成本和外部故障成本下降則不顯著。因此企業(yè)總成本隨產(chǎn)品質(zhì)量是先減少、后增加的趨勢，如圖4所示。

圖4 企業(yè)總成本變化趨勢示意圖

（3）產(chǎn)品質(zhì)量與售價、銷售量的關(guān)系

產(chǎn)品銷售價格與產(chǎn)品的質(zhì)量正相關(guān)，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量遠低于用戶需求時，用戶只愿支付極低的價格；產(chǎn)品質(zhì)量超出用戶需求過多時，用戶也不愿支付更高價格。因此，產(chǎn)品價格隨產(chǎn)品質(zhì)量的提升先迅速增加，再緩慢增加。當(dāng)產(chǎn)品價格一定時，產(chǎn)品銷售量隨產(chǎn)品質(zhì)量的提升而增加，當(dāng)在高質(zhì)量水平下，產(chǎn)品的價格彈性變小，因而產(chǎn)品銷售量增長放緩。產(chǎn)品銷售收入與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系如圖5所示，其用公式表示如下：

式中B——產(chǎn)品銷售收入

fp(Q)——基于產(chǎn)品質(zhì)量的價格函數(shù)

fx(Q)——基于產(chǎn)品質(zhì)量的銷量函數(shù)

fz(z)——學(xué)習(xí)效應(yīng)帶來的生產(chǎn)成本降低函數(shù)

圖5 銷售收入與產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系示意圖

（4）企業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟性管理對策

企業(yè)在確定產(chǎn)品市場定位后，可通過產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟性分析，確定合適的產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)，并生產(chǎn)滿足用戶質(zhì)量需求的產(chǎn)品，獲得最大的經(jīng)濟收益。

對企業(yè)來說，沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品各階段成本與產(chǎn)品質(zhì)量的定量關(guān)系。而且，裝備產(chǎn)品多是根據(jù)用戶需求定制，采取多品種小批量的生產(chǎn)模式，不同產(chǎn)品間質(zhì)量經(jīng)濟性模型有差別。因此，企業(yè)應(yīng)通過建立質(zhì)量經(jīng)濟性管理制度，完善管理會計科目設(shè)置，系統(tǒng)地記錄和分析質(zhì)量經(jīng)濟性相關(guān)數(shù)據(jù)，不斷改進經(jīng)濟性評估模型，為企業(yè)提供決策依據(jù)。企業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟性管理流程如圖6所示。

圖6 企業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟性管理流程

5 用戶視角裝備產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)濟性分析

（1）用戶使用各階段成本與質(zhì)量的關(guān)系

1）初始購置成本與質(zhì)量。初始購置成本即用戶支付的產(chǎn)品價格，經(jīng)上述分析可知，與產(chǎn)品感知質(zhì)量相關(guān)。初始購置成本感知質(zhì)量可用如下函數(shù)表示：

式中P——產(chǎn)品購置價格

Q——用戶對產(chǎn)品的感知質(zhì)量

2）使用保障成本與質(zhì)量。對于裝備產(chǎn)品來說，使用保障成本在產(chǎn)品生命周期中占有重要比重。這些成本與產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計水平和保障性水平有關(guān)，產(chǎn)品使用保障成本與產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量水平 （Qdsg）和保障性水平 （用使用可用度A0衡量）呈負相關(guān)。即：

式中Qdsg——產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量水平

A0——產(chǎn)品使用可用度

3）維修服務(wù)成本與質(zhì)量。用戶在使用產(chǎn)品過程中需支出的成本，包括保養(yǎng)、修理、更換零部件及維修人工支出等，這些成本與產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計水平、產(chǎn)品故障率、保修期長短和維修性水平等相關(guān)。當(dāng)產(chǎn)品故障率越低，用戶在產(chǎn)品生命周期中所支付的維修成本越低；當(dāng)產(chǎn)品的保修期越長，用戶所支付的維修成本越低；當(dāng)產(chǎn)品的維修性越高，產(chǎn)品的維修成本越低。即：

式中 λ——產(chǎn)品故障率

MT——產(chǎn)品維修性水平

T0——產(chǎn)品保修期

4）報廢處置成本與質(zhì)量。在最優(yōu)情況下，當(dāng)產(chǎn)品達到設(shè)計壽命并開始報廢時，產(chǎn)品的各個零部件均得到了充分利用，無直接利用價值，此時的產(chǎn)品生命周期質(zhì)量損失最小，且產(chǎn)品的報廢處理成本最低。當(dāng)產(chǎn)品未達到設(shè)計壽命，同等服役期條件下，高質(zhì)量的產(chǎn)品比低質(zhì)量的產(chǎn)品剩余價值更高。因此，產(chǎn)品的報廢處置成本與產(chǎn)品的感知質(zhì)量負相關(guān)。即：

式中Q——用戶對產(chǎn)品感知質(zhì)量水平

5）機會損失成本與質(zhì)量。對于裝備產(chǎn)品來說，任務(wù)可靠性是衡量其完成任務(wù)能力的重要指標(biāo)，高任務(wù)可靠度 （Rs）意味著產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)時少故障，生產(chǎn)損失和停開機費用越低。此外，產(chǎn)品的能執(zhí)行任務(wù)率 （MCR）也是衡量裝備保障性水平的一個重要指標(biāo)，指標(biāo)越高，用戶機會損失成本越低。即：

式中Rs——產(chǎn)品任務(wù)可靠度

Mt——產(chǎn)品維修度

MCR——產(chǎn)品能執(zhí)行任務(wù)率

（2）用戶總成本與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系

經(jīng)上述分析，裝備類產(chǎn)品的用戶總成本（CT2）由產(chǎn)品的初始購置成本、使用保障成本、維修服務(wù)成本、報廢處置成本和機會損失成本等構(gòu)成，即：

從圖7可知，用戶總成本隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提升而迅速下降，一定程度后又緩慢提升。因此，用戶應(yīng)根據(jù)自身需求選擇一定質(zhì)量水平的產(chǎn)品，確保在產(chǎn)品使用周期內(nèi)所需支付的總成本最低，避免 “質(zhì)量不足”和 “質(zhì)量過?！钡默F(xiàn)象。

圖7 用戶總成本變化趨勢示意圖

6 結(jié)論

本文對裝備產(chǎn)品生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性影響因素及其與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系進行了詳細分析。分析結(jié)果表明，對企業(yè)和用戶來說，均存在一個最優(yōu)質(zhì)量，以使企業(yè)獲得最大收益，并使用戶付出最低成本。

因此，應(yīng)加強裝備產(chǎn)品生命周期質(zhì)量經(jīng)濟性分析，幫助企業(yè)和用戶做出最優(yōu)選擇，提高國產(chǎn)裝備市場占有率，促進裝備行業(yè)健康發(fā)展。