桑凡　袁鉦淇　鄭漢東　李恩重　史佩京

摘要：針對(duì)裝備再制造的展開缺少費(fèi)用依據(jù)的問題，將利用工程估算法對(duì)裝備再制造的費(fèi)用進(jìn)行了估算并分析數(shù)據(jù)。首先，對(duì)估算目標(biāo)和研究邊界進(jìn)行明確，根據(jù)邊界內(nèi)費(fèi)用的實(shí)際情況選擇較適用的估算方法，建立費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)并構(gòu)建費(fèi)用估算模型。然后，收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息并甄別。最后，通過一個(gè)具體的案例驗(yàn)證模型，對(duì)在再制造、大修、新品下的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比分析，確定三種的經(jīng)濟(jì)壽命，同時(shí)也驗(yàn)證了該模型的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：裝備再制造費(fèi)用；發(fā)動(dòng)機(jī)；估算；經(jīng)濟(jì)壽命

中圖分類號(hào)：TH16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）8024204

1引言

再制造拓展了裝備的全壽命周期，使得廢舊裝備獲得新的生命。對(duì)于裝備維修保障決策而言，首先關(guān)注的是再制造后的裝備質(zhì)量性能和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)自1999年正式提出再制造的概念以來，在探索過程中自主創(chuàng)新提出了中國(guó)特色的“表面恢復(fù)和性能提升法”再制造模式[1]，通過采用先進(jìn)的無損檢測(cè)技術(shù)、壽命評(píng)估技術(shù)以及表面工程技術(shù)，使失效零部件尺寸恢復(fù)到原始設(shè)計(jì)尺寸，并恢復(fù)甚至提升功能部位性能[2]。例如，全軍裝備維修表面工程研究中心應(yīng)用等離子噴涂技術(shù)對(duì)重載車輛零部件進(jìn)行再制造，實(shí)車考核證明用再制造技術(shù)強(qiáng)化的零部件比新品的相對(duì)耐磨性提高1.9～8.3倍，壽命提高2～3倍。

裝備再制造費(fèi)用是決策者考慮的重要因素。再制造不僅要求技術(shù)上可行，還需要有較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，再制造費(fèi)用分析得到許多學(xué)者的關(guān)注。

姚巨坤描述了一般情況下再制造加工的工藝過程，并對(duì)檢測(cè)、清洗、拆解、修復(fù)或升級(jí)、檢測(cè)、包裝等過程及再制造費(fèi)用進(jìn)行了分析[3]。朱勝和姚巨坤又提出了基于工程估算法估算再制造費(fèi)用分析流程，并為再制造設(shè)計(jì)方案提供費(fèi)用決策依據(jù)[4]。高世光，楊曉峰[5]依據(jù)費(fèi)用估算經(jīng)驗(yàn)，將裝備再制造費(fèi)用劃分為多個(gè)階段。國(guó)外對(duì)于費(fèi)用估算方面的研究Pere[6]和Louise[7]對(duì)費(fèi)用的估算模型提出相似的評(píng)價(jià)辦法，提高了費(fèi)用估算模型的精度Maria[8]和Pretela[9]根據(jù)LCC和LCA適用性特點(diǎn)，引入了環(huán)境效益評(píng)價(jià)，促進(jìn)了LCC評(píng)價(jià)體系的完善；Antonella Petrillo等人構(gòu)建了LCC估算模型和LCA評(píng)價(jià)為一體的系統(tǒng)，能夠?qū)①M(fèi)用預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)放到一起研究，大大減少了工作量，提高了估算的準(zhǔn)確性[10]。國(guó)外已經(jīng)形成了成熟的費(fèi)用估算體系，針對(duì)再制造產(chǎn)品費(fèi)用的研究，國(guó)外建立了再制造費(fèi)用數(shù)據(jù)庫，可以直接獲取相應(yīng)的費(fèi)用信息進(jìn)行決策。

目前研究缺乏從裝備再制造全壽命周期角度分析再制造的經(jīng)濟(jì)性。筆者以全壽命周期理論為指導(dǎo)，在確定裝備再制造全壽命周期邊界的基礎(chǔ)上，建立再制造費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)，利用工程估算法分析再制造全壽命周期費(fèi)用，最后以重載車輛發(fā)動(dòng)機(jī)再制造為案例給出分析流程。

2研究邊界與費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品的全壽命周期是指產(chǎn)品從原材料采掘、原材料生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、制造、包裝儲(chǔ)運(yùn)、使用與維修、直至回收處理或再使用的全過程。裝備全壽命周期指該裝備從設(shè)計(jì)開始直到退役為止的整個(gè)過程。

再制造裝備全壽命周期是指廢舊裝備從回收、拆解、清洗、檢測(cè)、再制造加工、測(cè)試、裝配、使用直至退役的過程，如圖1所示。

裝備全壽命周期費(fèi)用是指在裝備全壽命周期內(nèi)所支付的費(fèi)用之和。對(duì)于裝備再制造而言，是指在回收、拆解、清洗、檢測(cè)、再制造加工、測(cè)試以及裝配等過程內(nèi)的費(fèi)用總和。首先，通過查閱文獻(xiàn)和工廠調(diào)研的形式，識(shí)別整個(gè)裝備再制造全壽命周期內(nèi)相關(guān)費(fèi)用項(xiàng)目。

為方便對(duì)費(fèi)用估算和開展研究，建立再制造裝備費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)，如圖2所示。將費(fèi)用分解為舊件獲取費(fèi)、再制造加工費(fèi)、再制造材料費(fèi)以及其他費(fèi)用。舊件獲取費(fèi)，是指廢舊裝備的購置和廢舊裝備運(yùn)輸所需支付的費(fèi)用，購置費(fèi)每類裝備基本相同，物流費(fèi)隨運(yùn)輸距離的增加而增長(zhǎng)。再制造加工費(fèi)，包括拆解費(fèi)、清洗費(fèi)、再制造加工費(fèi)、檢測(cè)費(fèi)和裝配費(fèi)，每個(gè)階段都耗得人的工時(shí)費(fèi)。再制造材料費(fèi)指再制造過程中的各工藝費(fèi)用和一些易損件的購置費(fèi)。其他主要是指裝備在工廠內(nèi)的庫存費(fèi)用與設(shè)備維修保養(yǎng)所支出的費(fèi)用。

3費(fèi)用估算方法介紹

估算方法的選擇要充分考慮各估算方法的特點(diǎn)和選擇估算對(duì)象的需要，根據(jù)實(shí)際情況靈活選用，以下是常用估算方法的介紹。

參數(shù)估算法根據(jù)多個(gè)裝備再制造的歷史費(fèi)用數(shù)據(jù)，選擇費(fèi)用特征參數(shù)，利用特征參數(shù)與歷史數(shù)據(jù)應(yīng)用回歸分析法建立估算關(guān)系；類比估算法依靠與對(duì)象在費(fèi)用數(shù)據(jù)和技術(shù)上相似的基準(zhǔn)系統(tǒng)，對(duì)比技術(shù)和使用保障方面的費(fèi)用，分析二者相同處和差異性對(duì)費(fèi)用的影響，對(duì)基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行改善和修正，計(jì)算出對(duì)象的費(fèi)用數(shù)據(jù)；專家判斷法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算全壽命周期費(fèi)用，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的費(fèi)用十分熟悉；趨勢(shì)外推法是從大量裝備費(fèi)用隨機(jī)變化中找出裝備費(fèi)用變化趨勢(shì)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)推斷裝備再制造產(chǎn)生的費(fèi)用；回歸分析法是建立自變量和因變量的回歸方程預(yù)測(cè)；灰色系統(tǒng)估算是由我國(guó)鄧聚龍教授提出用于部分?jǐn)?shù)據(jù)信息已知、未知的裝備，利用較少信息和模糊的原始數(shù)據(jù)建立微分方程，在裝備的費(fèi)用估算中常用GM（1，N）模型；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算法主要采用BP和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算建模，首先要全面分析影響再制造產(chǎn)品費(fèi)用的因素，只有將輸入的信息研究清楚才能有效的解決再制造產(chǎn)品估算中的問題，所以需要加大對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算輸入信息的研究相當(dāng)重要，需要再制造產(chǎn)品歷史數(shù)據(jù)；工程估算法按照費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)從基本費(fèi)用單元著手自上而下地估算費(fèi)用，也被稱為工程累計(jì)法[11，12]。

結(jié)合裝備壽命周期的實(shí)際情況，對(duì)各個(gè)階段適用的估算方法歸納為表1。選用較適用的工程估算法，同時(shí)符合再制造費(fèi)用的分解結(jié)構(gòu)。

工程估算法要求對(duì)整個(gè)裝備再制造有全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，包括裝備再制造的生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、使用保障以及裝備的歷史數(shù)據(jù)等。采用工程估算是一項(xiàng)很繁瑣的工作，為估算某一零部件的再制造費(fèi)用需要大量的計(jì)算，這也帶來了其他估算方法所不具有的優(yōu)勢(shì)估算精度高還可以清晰的反應(yīng)各費(fèi)用單元的情況。常被用于各種零件、子系統(tǒng)、電器元件或系統(tǒng)的各個(gè)階段的費(fèi)用估算，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裝備再制造的費(fèi)用[13]。

4構(gòu)建費(fèi)用估算模型

4.1估算流程

依據(jù)工程估算的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)再制造費(fèi)用的估算流程，如圖3所示。首先擬定費(fèi)用的研究目標(biāo)，然后明確約束條件并建立費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)；第二步收集和刪選數(shù)據(jù)，建立估算模型；最后對(duì)估算結(jié)果分析。

4.2估算模型

根據(jù)費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)，建立費(fèi)用估算模型如下：

LCC（總）=C（old parts）+C（crafts）+C（materials）+C（others） （1）

式中，LCC（總）指裝備再制造階段的總費(fèi)；C（old parts）主要指舊件獲取中的購置和物流等費(fèi)用的總和；C（crafts）主要指再制造加工過程中耗費(fèi)的工時(shí)費(fèi)；C（materials）主要指無法再制造或不值得再制造零件購買費(fèi)和各工藝費(fèi)；C（others）主要指發(fā)動(dòng)機(jī)再制造過程中的一些其他費(fèi)用，主要有庫存費(fèi)和設(shè)備費(fèi)維護(hù)費(fèi)等一些費(fèi)用。

4.3經(jīng)濟(jì)壽命估算模型

在裝備服役階段，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，平均每年分?jǐn)偟脑假M(fèi)用將越來越少，同時(shí)其使用費(fèi)卻逐年增加。直到每年分?jǐn)偟脑假M(fèi)用不足以抵消使用費(fèi)的增加時(shí)，就到了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命。如果過了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命還繼續(xù)使用，經(jīng)濟(jì)上是不合算的。產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命是指產(chǎn)品的平均年費(fèi)用最低的使用年限。不考慮資金的經(jīng)濟(jì)價(jià)值時(shí)的經(jīng)濟(jì)壽命，裝備使用到第N年末時(shí)的年平均費(fèi)用為：

ACN=P0-PNN+∑Nt=1CtN（2）

式（2）中 P0為裝備的原始費(fèi)用；PN為裝備使用到N年末的殘值；N為裝備的使用年限；Ct為第t年的裝備使用費(fèi)。

假設(shè)裝備每年的殘值都相等（設(shè)為L(zhǎng)），且每年的裝備使用費(fèi)增量（劣化值）相等（設(shè)為λ），則裝備年平均費(fèi)用為：

ACN=P0-LN+C1+N-12λ（3）

令d（ACN）dN=0，則裝備的經(jīng)濟(jì)壽命為：

Nopt=2（P0-L）λ（4）

5某裝備發(fā)動(dòng)機(jī)案例分析

選取到達(dá)大修狀態(tài)的某型重載車輛發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，分析從拆解、再制造加工、裝備等階段的全壽命周期費(fèi)用。通過實(shí)地調(diào)研收集數(shù)據(jù)。表2為關(guān)重件的再制造工藝和費(fèi)用，表3為既可以大修，又可以再制造的費(fèi)用信息以及新品價(jià)格。

其它需要更換的易損件包括：止動(dòng)墊圈、密封圈、油封、襯墊、卡箍、橡膠管等費(fèi)用合計(jì)12000元。舊件獲取費(fèi)：廢舊發(fā)動(dòng)機(jī)的購置費(fèi)設(shè)定為2000元/臺(tái)，物流費(fèi)設(shè)為500元/臺(tái)。再制造加工階段，在拆解、清洗、檢測(cè)、再制造加工、測(cè)試和裝配都為人工費(fèi)，根據(jù)工時(shí)費(fèi)結(jié)算，具體工時(shí)見表4。其他費(fèi)用：設(shè)備維護(hù)費(fèi)400/臺(tái)，庫存費(fèi)400/臺(tái)。

5.1費(fèi)用比較

通過公式（1），計(jì)算的再制造一臺(tái)該型號(hào)整機(jī)費(fèi)用為13.5萬元。根據(jù)工廠提供數(shù)據(jù)：大修一臺(tái)費(fèi)用約合12萬元，包括新零件更換費(fèi)3萬元，材料、工藝、能源等7萬元，運(yùn)輸、管理、庫存等2萬元。再制造約為大修的1.12倍。

5.2經(jīng)濟(jì)壽命

根據(jù)公式（3）可得出再制造、大修和新品發(fā)動(dòng)機(jī)的裝備年平均費(fèi)用計(jì)算公式分別為：

當(dāng)P0 =13.5萬元， L=4萬元，λ=1萬元時(shí)：

ACraman=16N+2.4+N-12×0.7（5）

當(dāng)P0 =12萬元， L=4萬元，λ=1.5萬元時(shí)：

ACover=9.5N+3+N-12×1.5（6）

當(dāng)P0 =40萬元， L=4萬元，λ=1.5萬元時(shí)：

ACnew=36N+2.4+N-12×0.7（7）

通過公式（5）～（7）可分別計(jì)算出再制造、大修和新品制造發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)壽命分別為：Nraman≈5.0；Noverhaul≈3.5；Nnew≈7.0。

盡管再制造費(fèi)用高于大修費(fèi)用，但是再制造的經(jīng)濟(jì)壽命大于大修，也就是對(duì)廢舊裝備實(shí)施再制造更加經(jīng)濟(jì)。再制造費(fèi)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新品，節(jié)約了成本的投入。

6結(jié)論與展望

建立費(fèi)用估算模型與壽命經(jīng)濟(jì)分析模型，結(jié)合重載發(fā)動(dòng)機(jī)的費(fèi)用分析，表明廢舊裝備更適合開展再制造，并且經(jīng)濟(jì)壽命也達(dá)到預(yù)期。就目前裝備再制造發(fā)展情況來看，需要構(gòu)建一個(gè)裝備再制造全壽命周期費(fèi)用分析模型，為裝備再制造的決策提供基本的依據(jù)，便于開展裝備再制造費(fèi)用更深一步的研究。

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