◎中國運載火箭技術(shù)研究院 秦吉良 宋燚 鄭卓 邵世綱
武器裝備生產(chǎn)動員是指國家為滿足戰(zhàn)爭對武器裝備的需要,有計劃、有組織地將武器裝備科研生產(chǎn)由平時狀態(tài)轉(zhuǎn)入戰(zhàn)時狀態(tài),提高武器裝備戰(zhàn)時生產(chǎn)能力的活動。由于是否發(fā)生戰(zhàn)爭、何時發(fā)生戰(zhàn)爭存在不確定性,保持武器系統(tǒng)平時的戰(zhàn)備狀態(tài)完好和滿足戰(zhàn)時的使用要求難度很大。因此,保證武器裝備的“常新常態(tài)”、提高裝備集結(jié)的效率非常關(guān)鍵,這不但指裝備部隊的正式產(chǎn)品,同時也包括與之配套的備件產(chǎn)品。若出現(xiàn)從平時狀態(tài)突發(fā)為戰(zhàn)前緊張狀態(tài),備件產(chǎn)品的良好狀態(tài)無疑成為保證主戰(zhàn)產(chǎn)品突發(fā)不良狀態(tài)時的應(yīng)急替換,同時也是保證武器裝備快速、有效形成戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵屏障。
國內(nèi)外的經(jīng)驗表明,通常大型復(fù)雜裝備的使用與保障費用占壽命周期費用的60%~80%,有的甚至更高。因此,發(fā)展一種裝備除考慮前期的研制和生產(chǎn)費用,還要考慮使用階段的費用;不僅要考慮主裝備本身的費用,而且要考慮與之配套的各種保障資源的費用,所以開展綜合保障工程要考慮現(xiàn)有保障條件和經(jīng)費的可承受能力。
隨著裝備高新技術(shù)的不斷采用,裝備的購置費用已十分昂貴,為保障裝備正常使用所需的保障費用更是以驚人的速度增長,這使得裝備保障的費用需求與所能提供的有限經(jīng)費間的矛盾十分突出。由于裝備在使用階段持續(xù)的年限長,所支付的使用費用在壽命周期中將大大超過采辦費用,這意味著降低壽命周期費用的主導(dǎo)因素在于控制裝備的保障費用。因此,要以可承受的最低保障費用為約束條件與裝備作戰(zhàn)性能進行分析和權(quán)衡,保證實現(xiàn)裝備的最佳使用效能。
另外,考慮到系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性的要求,在裝備保障資源中,與主裝備配套交付使用的備件產(chǎn)品占據(jù)了非常重要的地位。要保證備件的技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定,就要在備件供應(yīng)規(guī)劃、費用約束條件以及備件存放分布、技術(shù)進步等基礎(chǔ)上,研究對備件進行技術(shù)改造、升級的必要性及更新方案合理選擇的問題。由于在裝備動員工作中不可能對全部備件進行更新,即為保證戰(zhàn)前緊張時達到武器裝備的使用要求,需在平時針對關(guān)鍵備件產(chǎn)品進行有條件的更新及動員。
備件產(chǎn)品在使用或存放過程中會發(fā)生有形和無形磨損。有形磨損指發(fā)生的實體磨損,主要是備件內(nèi)部零部件在外力作用下發(fā)生摩擦、振動和疲勞,如備件在運輸、搬運中的磨損。無形磨損指自然力產(chǎn)生的磨損,如備件在閑置或封存時產(chǎn)生的金屬件腐蝕、橡膠件老化等,也包含由于技術(shù)進步導(dǎo)致原備件技術(shù)上的落后。
兩種磨損都會造成備件原始價值的貶值,不同的是,遭受有形磨損的產(chǎn)品,特別是有形磨損嚴重的產(chǎn)品在修理之前常常不能工作;而遭受無形磨損的備件,即使無形磨損很嚴重仍然可以使用,只不過繼續(xù)使用在經(jīng)濟上是否合算,需要分析、研究。
要維持備件的“常新常態(tài)”,必須對備件的磨損進行局部或完全補償。備件有形磨損的局部補償是修理,無形磨損的局部補償是現(xiàn)代化改裝,而有形和無形磨損的完全補償則是更換。例如,某型號的捷聯(lián)慣性測量組合包括捷聯(lián)慣性測量組合主體、電源變換器、轉(zhuǎn)動定位減振機構(gòu)三部分零部組件,若根據(jù)對有形磨損和無形磨損的綜合考慮,把捷聯(lián)慣性測量組合使用期定為20年,那么,在這個壽命期內(nèi)需要對備件的部分零部件進行定期的更換或修復(fù),如電源變換器每5年更換一次,轉(zhuǎn)動定位減振機構(gòu)每10年更換一次,以保證捷聯(lián)慣性測量組合完好地使用20年。
在實踐中,通常把為保持備件在壽命期內(nèi)的完好使用狀態(tài)而進行的局部更換或修復(fù)作為維修,其形式分為日常維護及小、中、大修理,但大修理是維修工作中規(guī)模最大、耗費最高的維修方式,因此對維修經(jīng)濟性的研究應(yīng)主要針對大修理。
在對備件進行大修理決策時,必須與備件的更新及其它方式相比較。從技術(shù)角度分析,盡管要求大修理過的備件達到出廠水平,但實踐上大修理過的備件綜合質(zhì)量會有某種程度的降低。從經(jīng)濟角度分析,不能無止境地進行大修理,原因在于隨著大修理次數(shù)的增加,修理和維護、保養(yǎng)費用都會不斷增加。
對所有備件產(chǎn)品(含零部件)按照需要周期更換是不可能的,解決的方法是對現(xiàn)有備件進行升級改裝,改善技術(shù)性能,使之全部或局部達到新產(chǎn)品的水平,如應(yīng)用延壽技術(shù)進行現(xiàn)代化改裝。
在多數(shù)情況下,通過對備件進行升級改裝使之達到需要的水平,所需經(jīng)費往往比新投設(shè)備更換要少,因此在某些情況下對備件進行升級改裝,在經(jīng)濟上有很大的優(yōu)越性。
備件升級改裝是廣義上更新的一種方式,需研究升級改裝的經(jīng)濟性與備件更新的其它方法進行比較。一般情況下,與升級改裝并存的可行方案有:原備件的繼續(xù)使用,對原備件進行大修理,新投相同產(chǎn)品更換原備件,或新投效率更高、結(jié)構(gòu)更好的產(chǎn)品更換原備件。決策的任務(wù)就是選擇總費用最小的方案。
最低總費用法是通過分別計算各種方案在不同服務(wù)年限內(nèi)的總費用并加以比較,根據(jù)所需要的服務(wù)年限,按照總費用最低的原則進行決策的一種方法。運用經(jīng)濟學(xué)理論,各種方案總費用的計算公式可表示為:
式中: TCo,TCn,TCh,TCm,TCr分別為原備件的繼續(xù)使用,新投相同產(chǎn)品更換原備件,新投高效產(chǎn)品更換原備件,進行升級改裝和進行大修理等各種方案n年內(nèi)的總經(jīng)費;
Kn,Kh,Km,Kr分別為新投相同產(chǎn)品更換原備件,新投高效產(chǎn)品更換原備件,進行升級改裝和進行大修理等各種方案所需的經(jīng)費;
C0j,Cnj,Chj,Cmj,Crj分別為原備件的繼續(xù)使用,新投相同產(chǎn)品更換原備件,新投高效產(chǎn)品更換原備件,進行升級改裝和進行大修理等各種方案在第j年的維護費及保養(yǎng)費的總和;
V0L,VnL,VhL,VmL,VrL分別為原備件的繼續(xù)使用,新投相同產(chǎn)品更換原備件,新投高效產(chǎn)品更換原備件,進行升級改裝和進行大修理等各種方案的備件到第n年的價值;
β0,βn,βh,βm,βr分別為繼續(xù)使用舊備件,用原型備件更新,用新型高效備件更新,進行現(xiàn)代化改裝和進行大修理等各種方案的生產(chǎn)效率系數(shù),可將作為基準參數(shù)1;
rj,rn分別為第j年和第n年的現(xiàn)值系數(shù),即
io是折現(xiàn)率。
按照普遍規(guī)律,備件的維護費及保養(yǎng)費之和隨時間推進的變化規(guī)律呈正指數(shù)變化;按照價值規(guī)律,備件的價值應(yīng)為原價值減去其磨損的價值,隨時間推進的變化規(guī)律基本呈負指數(shù)變化。另外,備件維護、保養(yǎng)費及其價值變化亦可通過在實際使用中的測算以及與同類產(chǎn)品價格類比的方法,擬合與時間的變化規(guī)律曲線。
假定與主戰(zhàn)產(chǎn)品配套的關(guān)鍵備件2011年底開始服役,其總價值為1億元,各種更新方案與各年分項費用的原始資料如表1所列,根據(jù)上述方法選擇最佳更新方案。
按照公式(1)~(5)計算出在不同年份各方案的總費用(見表2),取io=10%。從表2的計算結(jié)果可以看出,關(guān)鍵備件使用到第15年前以原封不動地使用原備件的方案為最佳,這時不僅沒有更換的必要,就連大修理也是多余的;使用15~19年期間,最佳方案是擇機對原備件進行一次大修理;使用到第20年時,主要由于技術(shù)進步已達到相對成熟階段,則用舊備件升級改裝的方案最佳。
從上述例子中可以看出,在使用20年期間,沒有任何必要新投相同產(chǎn)品或新投高效產(chǎn)品對原備件進行替換。同時可以分析得出,按照“最低總費用法”建立的備件更新理論能保證關(guān)鍵備件的“常新常態(tài)”及快速動員。
應(yīng)用筆者提出的“最低總費用法”,可以在裝備保障費用有限的條件約束下,從經(jīng)濟性方面對備件儲備問題進行合理分析及決策,可使裝備處于系統(tǒng)戰(zhàn)備完好狀態(tài)并能持續(xù)完成作戰(zhàn)任務(wù),為裝備的快速動員提供有力支撐。