航天與導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)產(chǎn)品成本控制方法研究

孫曉玲 /中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院

劉曉華 /空間物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

近年來，隨著航天與導(dǎo)彈領(lǐng)域的加快發(fā)展，新興宇航企業(yè)迅速崛起，不僅技術(shù)上與傳統(tǒng)航天企業(yè)形成競(jìng)爭(zhēng)，價(jià)格上也持續(xù)挑戰(zhàn)發(fā)射成本的極限。在國(guó)防費(fèi)用有限的情況下，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，中央軍委裝備發(fā)展部相繼出臺(tái)了采購(gòu)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，成本控制逐漸成為軍工產(chǎn)品研制過程中的重要一環(huán)。

成本控制在國(guó)外軍工產(chǎn)品研制中早已開展，20世紀(jì)70年代初，美國(guó)便開始推行成本設(shè)計(jì)的經(jīng)費(fèi)管理方法，現(xiàn)在美國(guó)的導(dǎo)彈、飛機(jī)、坦克、艦艇、電子設(shè)備等武器系統(tǒng)的研制均實(shí)行成本設(shè)計(jì)?？v觀國(guó)內(nèi)外軍工系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，成本控制已成為航天與導(dǎo)彈企業(yè)提高企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，是企業(yè)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力、持續(xù)發(fā)展過程中必不可少的因素。

一、成本控制概念

成本設(shè)計(jì)是指把成本指標(biāo)作為與技術(shù)指標(biāo)同等重要的指標(biāo)，在設(shè)計(jì)中不僅要達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)，也必須達(dá)到規(guī)定的成本指標(biāo)。利用歷史成本數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出單位產(chǎn)品的成本指標(biāo)。成本控制是根據(jù)預(yù)先建立的成本指標(biāo)，對(duì)各種影響成本的因素和條件采取一系列預(yù)防和調(diào)節(jié)措施，以保證成本指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的管理行為。

二、成本控制方法

成本控制追求低成本，是研制生產(chǎn)過程中理論最優(yōu)、工程最優(yōu)、成本最優(yōu)的有機(jī)結(jié)合。航天與導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)產(chǎn)品具有型式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量可靠、精度高、非大批量、生產(chǎn)鏈條復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。成本控制需要針對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行控制，在不影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)品使用功能的前提下，采用自頂向下的方式構(gòu)建不同等級(jí)的控制模型，層層分解，最終構(gòu)建成可以實(shí)現(xiàn)成本控制的模型樹。成本控制分為設(shè)計(jì)控制、資源控制、試驗(yàn)項(xiàng)目控制和產(chǎn)品化控制4個(gè)方面，構(gòu)成成本控制的一級(jí)模型。

1.設(shè)計(jì)控制

設(shè)計(jì)控制以設(shè)計(jì)為源頭，從設(shè)計(jì)方案、工藝方式、原材料3個(gè)方面開展成本控制。設(shè)計(jì)方案以覆蓋全壽命周期、結(jié)合能力現(xiàn)狀、圍繞型號(hào)需求、平衡繼承與創(chuàng)新達(dá)到工程最優(yōu)。工藝方面，綜合考慮工藝難度、成熟度、產(chǎn)品數(shù)量選擇最適宜的工藝方案。原材料方面，采用低成本材料、成熟材料、性能穩(wěn)定材料、常規(guī)工藝的原材料體系。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特性和尺寸特點(diǎn)合理選擇原材料的毛坯料，其選擇的優(yōu)劣直接影響材料的利用率和制造的工作量。圓形、柱形結(jié)構(gòu)產(chǎn)品優(yōu)選棒料，片型、條型結(jié)構(gòu)產(chǎn)品優(yōu)選板材，筒形結(jié)構(gòu)產(chǎn)品優(yōu)選管材。

選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案、合理加工工藝與適合的材料，可以獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)方案、工藝方式、原材料控制3個(gè)方面構(gòu)建了成本控制的二級(jí)子模型。

（1）設(shè)計(jì)方案

產(chǎn)品設(shè)計(jì)處于產(chǎn)品研制的開始階段，設(shè)計(jì)方案是決定產(chǎn)品研制費(fèi)用的重要部分，設(shè)計(jì)方案的合理與否是決定產(chǎn)品成本高低的先決條件。

一是采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)，各專業(yè)在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行同步設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中反映并解決問題，降低設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)成功率及設(shè)計(jì)效率。二是設(shè)計(jì)精度高不等于產(chǎn)品性能高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式精巧、結(jié)構(gòu)尺寸合理、公差精度得當(dāng)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)精度過高直接影響產(chǎn)品制造使用的設(shè)備精度、模具精度和工裝精度。三是可靠性設(shè)計(jì)是在可靠性基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。航天與導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，選取一定的安全系數(shù)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，可提高產(chǎn)品使用可靠性?？煽啃栽O(shè)計(jì)可以提高結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的使用壽命，減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的維修費(fèi)用。但可靠性設(shè)計(jì)要適當(dāng)，過分的追求可靠性會(huì)造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)品成本的增大。四是設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，將工藝和生產(chǎn)制造問題考慮在內(nèi)，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少加工工序和加大工序協(xié)同，提高工藝管理水平，縮短產(chǎn)品研制周期，提高產(chǎn)品研制質(zhì)量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，設(shè)計(jì)精度，三維協(xié)同設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)、工藝、制造一體化5個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了成本控制三級(jí)子模型的一部分。

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式?jīng)Q定產(chǎn)品的工藝方式和制造成本。產(chǎn)品設(shè)計(jì)占產(chǎn)品成本的5%，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式可以決定70%的生產(chǎn)成本。通過借鑒成熟型號(hào)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行繼承性設(shè)計(jì)可以少走彎路。繼承性設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中極為重要，既可以減少研制費(fèi)用、縮短研制周期、提高研制效率，還可以提高產(chǎn)品研制的成功率。

在產(chǎn)品研制中進(jìn)行產(chǎn)品化設(shè)計(jì)和選用貨架產(chǎn)品，可以減少重新設(shè)計(jì)并驗(yàn)證的環(huán)節(jié)，并節(jié)省研制時(shí)間、降低研制成本。借鑒成熟型號(hào)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、產(chǎn)品化設(shè)計(jì)、貨架產(chǎn)品、制造成本低的結(jié)構(gòu)形式是成本控制的四級(jí)子模型的一部分。

（2）工藝方式

未結(jié)合工藝方式設(shè)計(jì)出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)困難、成品率降低、生產(chǎn)成本增加。相反，設(shè)計(jì)時(shí)選用合理的加工工藝可以提高生產(chǎn)效率、增加產(chǎn)品的成功率、降低生產(chǎn)成本。

加工工藝要與設(shè)計(jì)方案、原材料進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，通過對(duì)不同工藝方案的工藝成本進(jìn)行對(duì)比，選擇最佳的工藝方式，可以有效縮減產(chǎn)品成本。

一般航天與導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的工藝方式為鑄件機(jī)加、成品原料機(jī)加、機(jī)加鉚接、復(fù)合材料成型等。批量產(chǎn)品選擇鑄件機(jī)加工藝方式；預(yù)研產(chǎn)品選擇成品原料機(jī)加或機(jī)加鉚接的工藝方式，減少模具費(fèi)用；無法滿足金屬材料性能要求或者有輕質(zhì)化要求的產(chǎn)品選擇復(fù)合材料成型的工藝方式，構(gòu)成成本控制三級(jí)子模型的一部分。

（3）原材料控制

原材料是產(chǎn)品生產(chǎn)成本的主要部分，原材料的合理選用能很大程度控制產(chǎn)品的成本。在進(jìn)行原材料選擇時(shí)，考慮性能穩(wěn)定性、材料成熟度、材料經(jīng)濟(jì)性3個(gè)方面，構(gòu)成成本控制三級(jí)子模型的一部分。

2.資源控制

資源包括人員、材料、設(shè)備、環(huán)境、時(shí)間等。資源控制從成本控制角度可以分為三大部分：人力資源成本控制、設(shè)備資源控制、物資資源控制，構(gòu)成成本控制的二級(jí)子模型。

（1）人力資源

人力資源成本控制是對(duì)人力資源的取得成本、開發(fā)成本、替代成本、使用成本和日常人事管理成本的發(fā)生數(shù)額和效用進(jìn)行掌握調(diào)節(jié)的過程。

人力資源控制不是直接節(jié)約人力成本，而是通過精細(xì)化、合理的人力結(jié)構(gòu)分配減少人力資源浪費(fèi)，降低人力成本在總成中的比重，提高人力資源效率，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）設(shè)備資源控制

設(shè)備資源控制指零件制造資源優(yōu)化配置，以零件工藝流程為核心，對(duì)邏輯加工路線配置最優(yōu)的可執(zhí)行加工路線，將生產(chǎn)設(shè)備資源和技術(shù)資源進(jìn)行整合，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，以提高產(chǎn)品質(zhì)量為原則，優(yōu)化配置設(shè)備資源。

（3）物資資源控制

物資資源控制是指按照物資需求的空間、時(shí)間分布進(jìn)行分配，以按時(shí)按量滿足物資需求的配置。根據(jù)現(xiàn)有物資資源，以保產(chǎn)品質(zhì)量、保產(chǎn)品進(jìn)度、保成功為前提條件，合理選購(gòu)、分配物資資源。合理的物資資源配置可以提高物資資源的使用效益，節(jié)約成本。

3.試驗(yàn)項(xiàng)目控制

試驗(yàn)項(xiàng)目控制是指通過控制試驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量、內(nèi)容、方式等實(shí)現(xiàn)成本控制。試驗(yàn)項(xiàng)目控制可以通過節(jié)省直接成本和間接成本2個(gè)手段進(jìn)行控制。直接成本指投資試驗(yàn)產(chǎn)品、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)工裝等直接費(fèi)用。間接成本指試驗(yàn)項(xiàng)目所涉及的人力資源成本、產(chǎn)品和設(shè)備的維修管理費(fèi)用及相關(guān)的時(shí)間成本。

試驗(yàn)項(xiàng)目控制可從借鑒成熟型號(hào)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、借鑒成熟型號(hào)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、虛擬仿真分析3個(gè)角度進(jìn)行控制。構(gòu)成成本控制二級(jí)子模型。借鑒成熟型號(hào)的歷史設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可以減少設(shè)計(jì)方案的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少反復(fù)迭代設(shè)計(jì)造成的成本浪費(fèi)；借鑒成熟型號(hào)的試驗(yàn)考核經(jīng)驗(yàn)，免除重復(fù)試驗(yàn)、多余試驗(yàn)直接帶來的產(chǎn)品投入和試驗(yàn)投入成本；對(duì)可以通過仿真分析清楚的項(xiàng)目直接利用虛擬仿真分析解決，對(duì)仿真分析不到或者難以通過仿真分析清楚的項(xiàng)目再投入產(chǎn)品、試驗(yàn)工裝等資源，可以節(jié)省實(shí)物產(chǎn)品試驗(yàn)投入的費(fèi)用。

4.產(chǎn)品化控制

結(jié)構(gòu)產(chǎn)品化是低成本研制體系中的重要環(huán)節(jié)、重要措施。結(jié)構(gòu)產(chǎn)品化以“理論最優(yōu)、工程最優(yōu)、成本最優(yōu)”為基礎(chǔ)發(fā)展。理論最優(yōu)指最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案；工程最優(yōu)指產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化；成本最優(yōu)指在保障高性能、高質(zhì)量、高可靠的前提下，實(shí)現(xiàn)最低成本。

從技術(shù)上追求工程最優(yōu)，并采取標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)或者產(chǎn)品上局部接口、局部方案的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，同時(shí)盡可能選取已有貨架產(chǎn)品?；谏鲜鲈瓌t，構(gòu)建成本控制的又一個(gè)二級(jí)制模型。

通過對(duì)成本控制分析，從設(shè)計(jì)控制、資源控制、試驗(yàn)項(xiàng)目控制、產(chǎn)品化控制4個(gè)角度進(jìn)行深入分析，形成了成本控制的四級(jí)模型，如圖1所示。

圖1 成本控制四級(jí)總模型

成本控制是企業(yè)管理和產(chǎn)品研制中的重要過程，成本控制從技術(shù)和管理2個(gè)層面開展，從方案到設(shè)計(jì)、到工藝、到制造、到保障全周期進(jìn)行管控。以資源最優(yōu)化、資源有效控制、資源最優(yōu)平衡為目標(biāo)進(jìn)行控制，將設(shè)計(jì)、工藝、制造、資源進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，減少中間環(huán)節(jié)，縮短生產(chǎn)周期，提高效率，降低成本。