, , , ,

(1.南京航空航天大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院,江蘇 南京 211106; 2.中國運載火箭技術(shù)研究院,北京 100076)

運載火箭是目前為止人類進(jìn)入并探索太空的主要手段,隨著我國由航天大國向航天強國的逐步邁進(jìn)以及運載火箭先進(jìn)技術(shù)的不斷突破,我國參加國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)的競爭實力日趨強勁。為滿足商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場化、國際化的競爭需求,設(shè)計能夠適應(yīng)復(fù)雜多變商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場的定價策略和體系就顯得尤為重要。范瑞祥等[1-2]從技術(shù)角度對中國新一代運載火箭長征七號進(jìn)行了描述，并提出了運載火箭未來發(fā)展方向,最后給出了我國新一代中型火箭的發(fā)展思路。羅慶朗[3]研究了我國載人航天發(fā)展以及預(yù)算政策,提出了政府宏觀調(diào)控結(jié)合市場機制推動載人航天發(fā)展的思路。Goehlich等[4]認(rèn)為,未來發(fā)射服務(wù)應(yīng)該更多地考慮以可重復(fù)使用設(shè)計來進(jìn)行低成本管理、低成本運作。Koelle[5]認(rèn)為，通過實際參數(shù)來估算運載火箭的發(fā)射成本對決策具有重要意義。Arney等[6]從商業(yè)角度探索了基于時間、成本和可靠性的太空探索策略。雖然已有研究沒有專門針對運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)定價方面的內(nèi)容,但是唐亞剛等[7]基于美國費用估算關(guān)系模型提出了運載火箭研制參數(shù)-費用估算模型,宋征宇[8]從成本效率的角度研究了航天運輸系統(tǒng)的研制。

已有研究在定價理論體系及其應(yīng)用方面相當(dāng)成熟,但由于運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)的獨特性,目前還沒有系統(tǒng)的相關(guān)研究。借鑒現(xiàn)有的定價理論以及運載火箭的相關(guān)研究,本文立足于解決運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)面臨的重要問題,首先研究當(dāng)前我國運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)定價的影響因素及定價模式,然后在此基礎(chǔ)上重點研究中國長征火箭有限公司提出的“太空順風(fēng)車”服務(wù)模式的定價策略。系統(tǒng)動力學(xué)采用定性定量方法結(jié)合計算機仿真研究動態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動態(tài)行為,具備研究經(jīng)濟和管理問題的優(yōu)勢。運載火箭發(fā)射服務(wù)是一個動態(tài)復(fù)雜的時變系統(tǒng),因此本文運用系統(tǒng)動力學(xué)(SD)方法來研究運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)的定價問題。

1 我國運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)定價策略

1.1 問題描述

通常運載火箭發(fā)射服務(wù)訂單的衛(wèi)星質(zhì)量不可能很完美地與運載火箭的有效載荷能力吻合,即發(fā)射質(zhì)量一般小于等于運載火箭有效載荷能力,這就造成了運載火箭的運載能力剩余?；诖?中國長征火箭有限公司提出了“太空順風(fēng)車”服務(wù),意在根據(jù)主要訂單發(fā)射任務(wù)的剩余能力,以相對優(yōu)惠的價格提供剩余能力的發(fā)射服務(wù)。根據(jù)中國運載火箭發(fā)射服務(wù)的實際情況,本文首先研究不考慮競爭的國內(nèi)寡頭壟斷市場,并在成本加成定價的基礎(chǔ)上研究“太空順風(fēng)車”服務(wù)模式的定價策略。

1.2 成本加成定價模型

目前我國運載火箭發(fā)射服務(wù)通常的定價模式為成本加成定價法。新型火箭的研制項目直接由國家財政投資,除新型號的研制之外,其他研制都是在現(xiàn)有型號的基礎(chǔ)上根據(jù)需求做出改進(jìn)。為建模方便,假定這兩部分分別由國家財政投資和企業(yè)研發(fā)(R&D)投資決定,單位研發(fā)成本不固定。通過以上對我國運載火箭發(fā)射服務(wù)的分析,構(gòu)建出目前我國運載火箭發(fā)射服務(wù)成本加成定價模式下的系統(tǒng)動力學(xué)模型,如圖1所示。

圖1 成本加成定價系統(tǒng)動力學(xué)模型Fig.1 System dynamics model of cost-plus pricing

(1) 重要變量設(shè)置

文獻(xiàn)[2]的研究顯示,截至2020年我國需要發(fā)射的衛(wèi)星將超過200顆,不同質(zhì)量及軌道分類的需求如表1所示。

表1 截至2020年我國衛(wèi)星發(fā)射需求

考慮數(shù)據(jù)的可得性,本文將研究2011—2020年>1～4 t衛(wèi)星的發(fā)射定價。從以上數(shù)據(jù)可知,截至2020年我國>1～4 t的衛(wèi)星發(fā)射需求量為60顆左右。相應(yīng)仿真設(shè)置為:INITIAL TIME=2011,FINAL TIME= 2020,TIME STEP=1;仿真周期為10 a,仿真步長為1 a。本文使用的變量及說明如表2所示。本文涉及的重要方程如下所示:

p=c(1+r)

D=d-αp+βR+γq+ηw

I=Isf

G=INTEG(ΔG-g,G0)

cr=Ir/w

式中:α、β、γ、η為相應(yīng)影響因素的彈性系數(shù);INTEG為相應(yīng)速率變量的積分函數(shù)。

目前運載火箭發(fā)射價格是以成本加成定價法制定的,利潤率為5%。根據(jù)對某火箭研究院的調(diào)研數(shù)據(jù)獲得近年單位載荷價格以及各成本在總成本中的占比,運用逆向求解得到平均單位管理、發(fā)射、制造成本,GDP增長系數(shù)為2011—2015年的平均增長速度,G0為2011年的國內(nèi)生產(chǎn)總值,相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置如表3所示。

表2 變量說明

表3 初始參數(shù)設(shè)置

(2)模型檢測

在以上初始參數(shù)設(shè)置條件下得到近似商業(yè)發(fā)射需求數(shù)據(jù),如表4所示。發(fā)射總需求數(shù)為60,2013—2020年的發(fā)射需求數(shù)為50,與文獻(xiàn)[2]的預(yù)測結(jié)果基本一致。考慮到數(shù)據(jù)的可得性,以2011—2015年的GDP來檢驗?zāi)Ｐ偷哪M效果,如表5所示。

表4 商業(yè)發(fā)射需求

根據(jù)表5可知,GDP模擬平均偏差率

因此可認(rèn)為模型基本能夠?qū)嶋H情況進(jìn)行模擬。以下將對模型展開分析。

1.3 仿真分析

(1)單位載荷價格

圖2所示為成本加成定價模式下運載火箭發(fā)射服務(wù)仿真結(jié)果。在模擬條件下,運載火箭的單位載荷價格在6.3萬元·kg-1至7.4萬元·kg-1之間變動,運載能力越高單位載荷價格及單位成本就越小,長期利潤逐漸增加。

表5 GDP的模型檢驗分析

圖2 成本加成定價模式下運載火箭發(fā)射服務(wù)仿真結(jié)果Fig.2 Simulation results of vehicle launching service in cost-plus pricing mode

(2)訂單實現(xiàn)延遲

通常從接收訂單至按訂單需求發(fā)射需要一定的時間,也就是對訂單的響應(yīng)存在延遲,如表6所示。當(dāng)延遲時間為0、0.3 a、0.6 a和1.0 a時,仿真結(jié)果的變化如圖3所示。

表6 訂單延遲時間

圖3仿真結(jié)果表明,延遲時間越短訂單數(shù)及訂單實現(xiàn)率就越接近,同時發(fā)射服務(wù)收入及利潤震蕩越小;隨著延遲時間的增加,訂單數(shù)及訂單實現(xiàn)率波動增加。因此,企業(yè)應(yīng)該統(tǒng)籌安排生產(chǎn)計劃,同時做好與發(fā)射相關(guān)各方的協(xié)調(diào)工作,如各項審批工作、與軍方發(fā)射場地的協(xié)調(diào)等,以盡快對市場需求做出響應(yīng)。據(jù)調(diào)研,通常訂單響應(yīng)的時間在幾個月左右,因本文的仿真步長為1.0 a,因此在后續(xù)“太空順風(fēng)車”服務(wù)模式定價策略中不考慮訂單響應(yīng)延遲。

2 “太空順風(fēng)車”兩部制線性定價策略

2.1 兩部制線性定價策略

(1)兩部制線性定價策略

“太空順風(fēng)車”服務(wù)模式是根據(jù)發(fā)射主任務(wù)的剩余運載能力提供發(fā)射服務(wù),一箭多星的發(fā)射模式不僅能夠同時滿足不同客戶的需求,還能夠節(jié)約制造成本、研發(fā)成本、發(fā)射成本以及管理成本。若想有效利用剩余運載能力,就需協(xié)調(diào)不同的客戶,并進(jìn)行針對搭載任務(wù)的審核,因此需要一定的時間成本及人力成本,本文將這些成本稱為協(xié)調(diào)成本。除此之外,針對搭載任務(wù)的時間人力投入可能會因此失去別的訂單,將這部分的損失以機會成本來度量。由于主任務(wù)客戶為火箭發(fā)射服務(wù)成本的主要承擔(dān)者,搭載任務(wù)價格一般不可能高于主任務(wù)價格,因此本文對主任務(wù)與搭載服務(wù)兩部分區(qū)別定價。對主任務(wù)采取原有的成本加成定價法,將搭載任務(wù)價格設(shè)計為主任務(wù)單位載荷價格的線性函數(shù),即兩部制線性定價策略。兩部制線性定價策略在當(dāng)前與定價相關(guān)的研究中被廣泛運用。

(2)兩部制線性定價策略系統(tǒng)動力學(xué)模型

圖3 延遲條件下運載火箭發(fā)射服務(wù)仿真結(jié)果Fig.3 Simulation results of vehicle launching service under delaying

根據(jù)分析建立兩部制線性定價策略系統(tǒng)動力學(xué)模型,如圖4所示。此模型是在成本加成定價模型的基礎(chǔ)上利用主任務(wù)的有效載荷剩余,并假定主任務(wù)載荷加搭載載荷等于火箭的最大運載能力。

圖4 兩部制線性定價策略系統(tǒng)動力學(xué)模型Fig.4 System dynamics model of two-part linear pricing strategy

兩部制線性定價策略方程如下:

ps=ap,cc=bps

式中:a、b分別為單位搭載價格系數(shù)和單位搭載協(xié)調(diào)成本系數(shù)。

Sc=max(wm-w,0)m

Cc=ccSc

Co=pw

因本文假設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為>1～4 t,因此最大運載能力為4 t。

2.2 “太空順風(fēng)車”定價策略仿真分析

(1)單位搭載價格與單位載荷價格分析

當(dāng)單位搭載協(xié)調(diào)成本等于單位搭載價格時,單位搭載利潤為零。當(dāng)單位搭載協(xié)調(diào)成本較高時應(yīng)該如何制定單位搭載價格才能使發(fā)射服務(wù)利潤有所改進(jìn)？表7展示了單位搭載協(xié)調(diào)成本為單位載荷價格的一半時單位搭載價格系數(shù)的設(shè)置。圖5仿真結(jié)果顯示,只有當(dāng)單位搭載價格不低于單位載荷價格的一半時,發(fā)射服務(wù)利潤及搭載利潤才有所提高,同時單位搭載價格系數(shù)越高則利潤水平越高。

表7 單位搭載價格系數(shù)設(shè)置

圖5 單位搭載價格及利潤仿真結(jié)果Fig.5 Simulation results of unit shared price and profit

(2)單位搭載價格與單位搭載協(xié)調(diào)成本分析

方案1～4的單位搭載協(xié)調(diào)成本系數(shù)分別為1/3、1/2、1、3/2,如表8所示。

表8單位搭載價格系數(shù)與單位搭載協(xié)調(diào)成本系數(shù)

Tab.8Unitsharedpricecoefficientandunitsharedcoordinationcostcoefficient

方案單位搭載價格系數(shù)單位搭載協(xié)調(diào)成本系數(shù)10．51/320．51/230．5140．53/2

圖6為方案1搭載載荷與運載能力仿真結(jié)果,其他方案仿真結(jié)果與方案1相同。從表8單位搭載價格系數(shù)與單位搭載協(xié)調(diào)成本系數(shù)設(shè)置可以看出:方案1、方案2時單位搭載協(xié)調(diào)成本小于單位搭載價格,結(jié)合圖7仿真結(jié)果,方案1、方案2“太空順風(fēng)車”服務(wù)的搭載利潤及利潤均大于零,也高于無搭載時的利潤;方案3單位搭載協(xié)調(diào)成本等于單位搭載價格,此時搭載利潤為零;方案4單位搭載協(xié)調(diào)成本大于單位搭載價格,此時搭載利潤小于零，“太空順風(fēng)車”服務(wù)的利潤不會高于零。由此可以說明,當(dāng)單位搭載協(xié)調(diào)成本小于單位搭載價格時,“太空順風(fēng)車”服務(wù)能夠獲利;當(dāng)單位搭載協(xié)調(diào)成本不小于單位搭載價格時,“太空順風(fēng)車”服務(wù)不會獲利。然而，這并不意味著單位搭載協(xié)調(diào)成本小于單位搭載價格就是實行“太空順風(fēng)車”服務(wù)的充分條件,結(jié)合圖8～11和圖6的仿真結(jié)果可知,盡管單位搭載協(xié)調(diào)成本小于單位搭載價格時搭載利潤不低于零,發(fā)射服務(wù)利潤也有所提升,但是只有在主任務(wù)的剩余運載能力越大也就是可搭載載荷越大時,搭載的機會成本才會小于搭載利潤,同時隨著單位搭載協(xié)調(diào)成本的增加,搭載利潤越小于搭載機會成本。因此,“太空順風(fēng)車”服務(wù)實施的充分條件是單位搭載協(xié)調(diào)成本小于單位搭載價格,并且當(dāng)發(fā)射主任務(wù)的剩余運載能力較大時實施“太空順風(fēng)車”服務(wù)會提升利潤,同時保證提升的利潤大于搭載機會成本。單位搭載協(xié)調(diào)成本越低,搭載的機會成本就越小。

圖6 方案1搭載載荷與運載能力仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results of shared load and carrying capacity for case 1

圖7 利潤及搭載利潤仿真結(jié)果Fig.7 Simulation results of profit and shared profit

圖8 方案1搭載利潤與搭載機會成本仿真結(jié)果Fig.8 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 1

圖9 方案2搭載利潤與搭載機會成本仿真結(jié)果Fig.9 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 2

圖10 方案3搭載利潤與搭載機會成本仿真結(jié)果Fig.10 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 3

圖11 方案4搭載利潤與搭載機會成本仿真結(jié)果Fig.11 Simulation results of shared profit and shared opportunity cost for case 4

3 結(jié)語

在我國運載火箭成本加成定價模型的基礎(chǔ)上,建立了“太空順風(fēng)車”發(fā)射服務(wù)模式下的兩部制線性定價策略系統(tǒng)動力學(xué)模型。通過仿真可以得出,成本加成定價策略下運載能力越高、單位載荷價格及單位成本越小,可有效提升市場競爭優(yōu)勢,同時縮短發(fā)射期限,降低系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。由于運載火箭發(fā)射服務(wù)的特殊性,很多數(shù)據(jù)難以獲取,本文也只能在有限的調(diào)研資料基礎(chǔ)上對運載火箭商業(yè)發(fā)射服務(wù)定價做探索性研究,以制定適應(yīng)國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場的定價體系。

[1] 范瑞祥,王小軍,程堂明,等.中國新一代中型運載火箭總體方案及發(fā)展展望 [J]. 導(dǎo)彈與航天運載技術(shù),2016(4):1-4.

FAN Ruixiang,WANG Xiaojun,CHENG Tangming,et al.General scheme and development prospects for new generation of Chinese medium launch vehicle[J].Missiles and Space Vehicles,2016(4):1-4.

[2] 范瑞祥,容易.我國新一代中型運載火箭的發(fā)展展望[J]. 載人航天,2013,19(1):1-4.

FAN Ruixiang,RONG Yi.The evolution prospect of China’s medium launch vehicle[J].Manned Spaceflight,2013,19(1):1-4.

[3] 羅慶朗.我國載人航天發(fā)展與預(yù)算政策研究[D]. 北京:中華人民共和國財政部財政科學(xué)研究所,2013.

LUO Qinglang.The development and budget policy research on China manned space engineering[D].Beijing:Research Institute for Fiscal Science of the Ministry of Finace of the People’s Republic of China,2013.

[4] GOEHLICH R A,RüCKER U.Low-cost management aspects for developing,producing and operating future space transportation systems[J]. Acta Astronautica,2005,56(1):337-346.

[5] KOELLE D E.The transcost-model for launch vehicle cost estimation and its application to future systems analysis[J].Acta Astronautica,1984,11(12):803-817.

[6] ARNEY D C,WILHITE A W,CHAI P R,et al. A space exploration strategy that promotes international and commercial participation[J]. Acta Astronautica,2014,94(1): 104-115.

[7] 唐亞剛,袁永欣,龍威,等.基于CER的運載火箭研制費用估算[J].載人航天,2014,20(4):367-370.

TANG Yagang,YUAN Yongxin,LONG Wei,et al.Development cost estimation of launch vehicle based on CER model[J].Manned Spaceflight,2014,20(4):367-370.

[8] 宋征宇.考慮成本效率的航天運輸系統(tǒng)研制[J].航天控制,2015,33(6):3-12.

SONG Zhengyu.The study on the development of cost-effective launch vehicle[J].Aerospace Control,2015,33(6):3-12.