航天與導彈結構產品成本控制方法研究

孫曉玲 /中國運載火箭技術研究院

劉曉華 /空間物理重點實驗室

近年來，隨著航天與導彈領域的加快發展，新興宇航企業迅速崛起，不僅技術上與傳統航天企業形成競爭，價格上也持續挑戰發射成本的極限。在國防費用有限的情況下，為適應市場經濟發展，中央軍委裝備發展部相繼出臺了采購價格競爭機制，成本控制逐漸成為軍工產品研制過程中的重要一環。

成本控制在國外軍工產品研制中早已開展，20世紀70年代初，美國便開始推行成本設計的經費管理方法，現在美國的導彈、飛機、坦克、艦艇、電子設備等武器系統的研制均實行成本設計。縱觀國內外軍工系統的發展趨勢，成本控制已成為航天與導彈企業提高企業產品市場競爭力的關鍵，是企業增強競爭力、持續發展過程中必不可少的因素。

一、成本控制概念

成本設計是指把成本指標作為與技術指標同等重要的指標，在設計中不僅要達到預期的技術指標，也必須達到規定的成本指標。利用歷史成本數據，通過統計方法計算出單位產品的成本指標。成本控制是根據預先建立的成本指標，對各種影響成本的因素和條件采取一系列預防和調節措施，以保證成本指標實現的管理行為。

二、成本控制方法

成本控制追求低成本，是研制生產過程中理論最優、工程最優、成本最優的有機結合。航天與導彈結構產品具有型式多樣、結構復雜、質量可靠、精度高、非大批量、生產鏈條復雜、生產周期長的特點。成本控制需要針對其結構產品的特點進行控制，在不影響結構產品使用功能的前提下，采用自頂向下的方式構建不同等級的控制模型，層層分解，最終構建成可以實現成本控制的模型樹。成本控制分為設計控制、資源控制、試驗項目控制和產品化控制4個方面，構成成本控制的一級模型。

1.設計控制

設計控制以設計為源頭，從設計方案、工藝方式、原材料3個方面開展成本控制。設計方案以覆蓋全壽命周期、結合能力現狀、圍繞型號需求、平衡繼承與創新達到工程最優。工藝方面，綜合考慮工藝難度、成熟度、產品數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、性能穩定材料、常規工藝的原材料體系。根據產品結構的設計特性和尺寸特點合理選擇原材料的毛坯料，其選擇的優劣直接影響材料的利用率和制造的工作量。圓形、柱形結構產品優選棒料，片型、條型結構產品優選板材，筒形結構產品優選管材。

選擇最優的設計方案、合理加工工藝與適合的材料，可以獲取更多的經濟效益。設計方案、工藝方式、原材料控制3個方面構建了成本控制的二級子模型。

（1）設計方案

產品設計處于產品研制的開始階段，設計方案是決定產品研制費用的重要部分，設計方案的合理與否是決定產品成本高低的先決條件。

一是采用三維協同設計，各專業在設計過程中進行同步設計，在設計中反映并解決問題，降低設計周期，提高設計成功率及設計效率。二是設計精度高不等于產品性能高，產品結構形式精巧、結構尺寸合理、公差精度得當是結構設計的關鍵。設計精度過高直接影響產品制造使用的設備精度、模具精度和工裝精度。三是可靠性設計是在可靠性基礎上進行優化設計。航天與導彈結構產品設計時，選取一定的安全系數進行冗余設計，可提高產品使用可靠性。可靠性設計可以提高結構產品的性能和結構產品的使用壽命，減少結構產品的維修費用。但可靠性設計要適當，過分的追求可靠性會造成結構產品成本的增大。四是設計、工藝、制造一體化。在產品設計時，將工藝和生產制造問題考慮在內，提升設計質量，減少加工工序和加大工序協同，提高工藝管理水平，縮短產品研制周期，提高產品研制質量。結構設計形式，設計精度，三維協同設計，可靠性設計，設計、工藝、制造一體化5個環節構成了成本控制三級子模型的一部分。

產品的結構設計形式決定產品的工藝方式和制造成本。產品設計占產品成本的5%，產品結構形式可以決定70%的生產成本。通過借鑒成熟型號設計經驗進行繼承性設計可以少走彎路。繼承性設計在結構設計中極為重要，既可以減少研制費用、縮短研制周期、提高研制效率，還可以提高產品研制的成功率。

在產品研制中進行產品化設計和選用貨架產品，可以減少重新設計并驗證的環節，并節省研制時間、降低研制成本。借鑒成熟型號設計經驗、產品化設計、貨架產品、制造成本低的結構形式是成本控制的四級子模型的一部分。

（2）工藝方式

未結合工藝方式設計出復雜的結構形式，會導致生產困難、成品率降低、生產成本增加。相反，設計時選用合理的加工工藝可以提高生產效率、增加產品的成功率、降低生產成本。

加工工藝要與設計方案、原材料進行統籌考慮，通過對不同工藝方案的工藝成本進行對比，選擇最佳的工藝方式，可以有效縮減產品成本。

一般航天與導彈結構產品的工藝方式為鑄件機加、成品原料機加、機加鉚接、復合材料成型等。批量產品選擇鑄件機加工藝方式；預研產品選擇成品原料機加或機加鉚接的工藝方式，減少模具費用；無法滿足金屬材料性能要求或者有輕質化要求的產品選擇復合材料成型的工藝方式，構成成本控制三級子模型的一部分。

（3）原材料控制

原材料是產品生產成本的主要部分，原材料的合理選用能很大程度控制產品的成本。在進行原材料選擇時，考慮性能穩定性、材料成熟度、材料經濟性3個方面，構成成本控制三級子模型的一部分。

2.資源控制

資源包括人員、材料、設備、環境、時間等。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、設備資源控制、物資資源控制，構成成本控制的二級子模型。

（1）人力資源

人力資源成本控制是對人力資源的取得成本、開發成本、替代成本、使用成本和日常人事管理成本的發生數額和效用進行掌握調節的過程。

人力資源控制不是直接節約人力成本，而是通過精細化、合理的人力結構分配減少人力資源浪費，降低人力成本在總成中的比重，提高人力資源效率，提高企業經濟效益。

（2）設備資源控制

設備資源控制指零件制造資源優化配置，以零件工藝流程為核心，對邏輯加工路線配置最優的可執行加工路線，將生產設備資源和技術資源進行整合，降低生產成本，縮短生產周期，以提高產品質量為原則，優化配置設備資源。

（3）物資資源控制

物資資源控制是指按照物資需求的空間、時間分布進行分配，以按時按量滿足物資需求的配置。根據現有物資資源，以保產品質量、保產品進度、保成功為前提條件，合理選購、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，節約成本。

3.試驗項目控制

試驗項目控制是指通過控制試驗項目的數量、內容、方式等實現成本控制。試驗項目控制可以通過節省直接成本和間接成本2個手段進行控制。直接成本指投資試驗產品、試驗設備、試驗工裝等直接費用。間接成本指試驗項目所涉及的人力資源成本、產品和設備的維修管理費用及相關的時間成本。

試驗項目控制可從借鑒成熟型號設計經驗、借鑒成熟型號試驗經驗、虛擬仿真分析3個角度進行控制。構成成本控制二級子模型。借鑒成熟型號的歷史設計經驗，可以減少設計方案的風險，同時減少反復迭代設計造成的成本浪費；借鑒成熟型號的試驗考核經驗，免除重復試驗、多余試驗直接帶來的產品投入和試驗投入成本；對可以通過仿真分析清楚的項目直接利用虛擬仿真分析解決，對仿真分析不到或者難以通過仿真分析清楚的項目再投入產品、試驗工裝等資源，可以節省實物產品試驗投入的費用。

4.產品化控制

結構產品化是低成本研制體系中的重要環節、重要措施。結構產品化以“理論最優、工程最優、成本最優”為基礎發展。理論最優指最優化的設計方案；工程最優指產品設計模塊化、標準化；成本最優指在保障高性能、高質量、高可靠的前提下，實現最低成本。

從技術上追求工程最優，并采取標準化、系列化的產品設計或者產品上局部接口、局部方案的標準化、系列化，同時盡可能選取已有貨架產品。基于上述原則，構建成本控制的又一個二級制模型。

通過對成本控制分析，從設計控制、資源控制、試驗項目控制、產品化控制4個角度進行深入分析，形成了成本控制的四級模型，如圖1所示。

圖1 成本控制四級總模型

成本控制是企業管理和產品研制中的重要過程，成本控制從技術和管理2個層面開展，從方案到設計、到工藝、到制造、到保障全周期進行管控。以資源最優化、資源有效控制、資源最優平衡為目標進行控制，將設計、工藝、制造、資源進行耦合協調設計，減少中間環節，縮短生產周期，提高效率，降低成本。