樊明哲，彭小東，黨曉強(qiáng)，徐 永，陳云良

(1.瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，四川 瀘州 646005；2.西華大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，成都 610039；3.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，成都 610065)

0 引 言

水泵設(shè)備作為我國農(nóng)業(yè)水利工程的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，在農(nóng)田調(diào)水灌溉中發(fā)揮著重要作用。在泵站新建工程和更新改造項目中，水泵設(shè)備的選購除了要考慮先進(jìn)合理的技術(shù)以外，也需要考慮其經(jīng)濟(jì)性，這需要依據(jù)科學(xué)的分析比較來擇取出最優(yōu)方案[1-3]。長期以來，國內(nèi)通?？粗貙λ迷O(shè)備的初始購置費(fèi)用，而較為忽視其在整個工作生命周期內(nèi)所產(chǎn)生的費(fèi)用，缺乏對水泵設(shè)備在整個生命周期內(nèi)投資的精細(xì)化和經(jīng)濟(jì)性考慮。設(shè)備全壽命周期成本(life cycle cost，LCC)理論是基于設(shè)備資產(chǎn)的可靠性和長期經(jīng)濟(jì)效益，對設(shè)備在整個有效壽命周期內(nèi)的全部費(fèi)用進(jìn)行核算，擇取費(fèi)用最小作為目標(biāo)的一種現(xiàn)代工程經(jīng)濟(jì)學(xué)理念。LCC的核心思想在于，強(qiáng)調(diào)設(shè)備所具有的LCC費(fèi)用是由設(shè)備運(yùn)行前的初始成本和后續(xù)運(yùn)行中的使用成本共同構(gòu)成，從規(guī)劃階段就需要對設(shè)備整個生命周期的成本費(fèi)用進(jìn)行經(jīng)濟(jì)考慮。例如文獻(xiàn)[4]提到在典型意義上，泵的初始成本僅占17%，而后續(xù)使用成本則為83%，對泵做全壽命周期成本經(jīng)濟(jì)性分析的重要性可見一斑。

近些年來全壽命周期成本的思想，在國內(nèi)外很多行業(yè)的設(shè)備選購、更新改造決策、維修維護(hù)費(fèi)用控制等方面獲得了廣泛關(guān)注和應(yīng)用[5-12]，圍繞LCC對國內(nèi)水泵設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析與管理決策的研究尚少有報道。本文提出在項目初期對水泵設(shè)備進(jìn)行基于LCC的經(jīng)濟(jì)性分析是科學(xué)投資關(guān)鍵所在，就其實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了初步的討論和設(shè)計，引入BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解決部分成本估算的不確定性問題，具體結(jié)合一個灌排站水泵設(shè)備選購的費(fèi)用預(yù)算及經(jīng)濟(jì)比較的實(shí)例進(jìn)行了算法思路說明。

1 水泵設(shè)備全壽命周期成本理論基礎(chǔ)

1.1 全壽命周期成本管理的概念

全壽命周期成本的概念最早在20世紀(jì)60年代中期被美國國防部用于支持有關(guān)軍事設(shè)施采購招標(biāo)選擇中的決策，隨后在美國的公共服務(wù)部門得到了推廣，70年代以后，LCC的概念在西方發(fā)達(dá)國家開始普及應(yīng)用。1987年中國設(shè)備管理協(xié)會成立了設(shè)備壽命周期成本委員會，致力于LCC理論的研究和應(yīng)用。LCC的概念在不同的國家以及不同的行業(yè)定義略有不同。例如參與制定文獻(xiàn)[10]《Pump life Cycle Costs: A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems》的美國能源部，其出版的(DOEO)413.3B條例將LCC定義為：“在項目規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)、采購、生產(chǎn)、運(yùn)營和維護(hù)、技術(shù)支持、資本重組等過程中發(fā)生的所有直接、間接、經(jīng)常性、非經(jīng)常性和其他相關(guān)費(fèi)用以及不動產(chǎn)在其預(yù)期壽命內(nèi)的最終處置的費(fèi)用之和”。中國設(shè)備管理協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)T/CAPE10001-2017對設(shè)備LCC的定義類似于此，但其進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了 “應(yīng)在設(shè)備全壽命周期的費(fèi)用、績效和風(fēng)險三方面尋求綜合效果最優(yōu)”。

對設(shè)備進(jìn)行全壽命周期成本費(fèi)用分析的過程通常包括，首先需要對設(shè)備LCC費(fèi)用的組成情況進(jìn)行分析，針對費(fèi)用支出性質(zhì)的不同進(jìn)行模塊分解。例如針對水泵，在其整個壽命周期內(nèi)，通常分解的模塊包括：購置成本、安裝調(diào)試成本、電能消耗成本、運(yùn)行人工成本、維護(hù)維修成本、意外停機(jī)成本、環(huán)境影響成本、退役處置成本等；然后對分解后的各個模塊費(fèi)用進(jìn)行建模和估算再進(jìn)行迭加。由于要考慮設(shè)備運(yùn)行年限內(nèi)資本隨時間的改變情況，如經(jīng)濟(jì)膨脹和利率等，這其中還需要應(yīng)用一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對LCC費(fèi)用進(jìn)行折算，常用的方法有凈現(xiàn)值法、凈年值法、內(nèi)部收益率法和投資回收期法等；最后再基于LCC費(fèi)用計算的結(jié)果及相關(guān)評價算法，進(jìn)行分析決策。

1.2 水泵設(shè)備的全壽命周期成本方程

這里基于文獻(xiàn)[4]和[10]的定義，對水泵設(shè)備LCC費(fèi)用建模進(jìn)行簡要分析，方程如式(1)：

LCC=Cic+Cin+Ce+Co+Cm+Cs+Cenv+Cd

(1)

式中：LCC為水泵設(shè)備的全壽命周期總成本；Cic為初始購置成本，設(shè)備的購置費(fèi)用通常包括水泵、管路以及輔助設(shè)施等；Cin為設(shè)備的安裝和調(diào)試成本，包括對水泵的運(yùn)輸、水泵座基的建設(shè)、水泵安裝固定、輔助系統(tǒng)連接、試運(yùn)行及其性能評估驗收、對泵站工作人員的培訓(xùn)等費(fèi)用；Ce為能耗成本，包括對驅(qū)動水泵的原動機(jī)、控制器以及輔助設(shè)施等能耗成本的估算；Co為運(yùn)行成本，是指與水泵系統(tǒng)日常運(yùn)行監(jiān)測相關(guān)的人工成本；Cm為維護(hù)維修成本，包括例行維護(hù)和事故維修所產(chǎn)生的人工費(fèi)和設(shè)備費(fèi)；Cs為停工停產(chǎn)損失成本，水泵系統(tǒng)意外故障所造成的停工停產(chǎn)損失費(fèi)用；Cenv為環(huán)境影響成本，水泵系統(tǒng)對周圍的環(huán)境影響成本比較有限，通?？紤]的因素包括泄漏、噪音和一些運(yùn)行中耗材處理的費(fèi)用；Cd為退役處理成本，水泵或包含其系統(tǒng)在退役或更換時所需要的處理成本。

式(1)對應(yīng)的LCC方程概念以及參數(shù)說明主要是思路框架上的介紹，源自國外相關(guān)文獻(xiàn)對水泵設(shè)備LCC方程和模塊劃分的定義，闡述并非嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)微，其定義的準(zhǔn)確性有一定的局限范圍。在具體采用過程中，需要結(jié)合參數(shù)實(shí)際含義和適用范圍再進(jìn)行分析。

1.3 LCC的經(jīng)濟(jì)評價方法-凈現(xiàn)值法

在全壽命周期成本的分析中，通常將設(shè)備在整個項目計算時期內(nèi)消耗的費(fèi)用折算為凈現(xiàn)值作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。凈現(xiàn)值是未來現(xiàn)金流的折現(xiàn)值與投資成本的差值，是一個比較資金在不同時間段內(nèi)價值的基本工具，適用于項目的中長期投資決策分析[9,12]。各年度資金流折現(xiàn)的時間節(jié)點(diǎn)，通常取為項目投資的初期。本文后續(xù)算例分析中所做的預(yù)算和經(jīng)濟(jì)比較就是基于凈現(xiàn)值法，計算公式如下：

(2)

式中：NPV為全壽命周期成本的凈現(xiàn)值；Ci為凈現(xiàn)金流入；Co為凈現(xiàn)金流出；r為折現(xiàn)率；N為壽命周期，通常以年為單位；n為時間間隔，通常以年為單位。

如能依據(jù)式(1)和式(2)對設(shè)備在所完成的整個生命周期內(nèi)每一筆支出進(jìn)行準(zhǔn)確記錄并折算，那么迭加出的LCC值無疑是準(zhǔn)確的，但實(shí)際中真正需要的是在設(shè)備生命開始之前了解LCC值。在對LCC成本預(yù)算時，針對式(1)中的各個因素進(jìn)行逐一準(zhǔn)確估算量化，通常并不容易做到，因此需要設(shè)計一定的算法思路來計算LCC值。

2 水泵設(shè)備的LCC算法分析

2.1 LCC費(fèi)用的數(shù)據(jù)劃分

這里具體結(jié)合水泵設(shè)備在規(guī)劃階段中的全壽命周期成本預(yù)算，做初步的通用算法討論。數(shù)據(jù)劃分思路如下：對于可以提供準(zhǔn)確成本信息或能夠較為準(zhǔn)確建模的那部分成本由具體實(shí)際數(shù)據(jù)與具體計算提供；對于難以獲取準(zhǔn)確成本信息的其余各項成本則統(tǒng)一求和構(gòu)成一個合并性的其他成本模塊。其他成本模塊數(shù)據(jù)依據(jù)已知類似工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù)作為樣本，與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬預(yù)測結(jié)合求得。據(jù)此考慮式(1)中各個成本因素在測算分析中的不同特質(zhì)，將各部分成本劃分為購置成本C1、能耗成本C2、維護(hù)及維修成本C3以及其他成本C4四項費(fèi)用。由參考文獻(xiàn)[4]的分析，某類有代表性的水泵設(shè)備上述四部分各自的成本占比如圖1所示，能耗成本和常規(guī)維護(hù)及維修成本構(gòu)建了LCC的主要部分。

圖1 某類典型水泵設(shè)備全壽命周期內(nèi)各項成本費(fèi)用構(gòu)成

初步預(yù)算時進(jìn)一步具體分析如下。圖1中的購置成本C1為水泵設(shè)備的采購價格，通過詢價則較為容易準(zhǔn)確測算。水泵設(shè)備LCC費(fèi)用中占主導(dǎo)地位的能耗成本C2與常規(guī)維護(hù)及維修成本C3兩項，也可以通過已有資料建模進(jìn)行估算。

能耗成本C2通過基于具體水泵參數(shù)對既定工作任務(wù)建模，由水泵軸功率P、年運(yùn)行小時數(shù)Tn和設(shè)計工作壽命N以及電能單位單價R等已知信息，進(jìn)行相對準(zhǔn)確的估算。通常軸功率的確定：

P=9.81×QH/η

(3)

式中：Q為水泵流量；H為水泵揚(yáng)程；η為效率。

如果暫不考慮時間對資本的影響，則：

C2=PTnRN

(4)

水泵的常規(guī)維護(hù)維修費(fèi)用C3也是LCC中所占比例很大的一項開支，通常供貨商會在其提供的維修手冊中建議所供設(shè)備的維護(hù)周期和范圍以及全壽命周期內(nèi)故障維修的次數(shù)。其相關(guān)費(fèi)用取決于維護(hù)維修工作的時間和頻率以及使用材料的價格，也可以進(jìn)行相對準(zhǔn)確的估算。

其他成本C4含義豐富，這里進(jìn)行說明；主要包括式(1)中的另外五項成本，如設(shè)備的安裝和調(diào)試成本、運(yùn)行成本、停工停產(chǎn)損失成本、環(huán)境影響成本以及退役處理成本等，這部分成本不易逐一準(zhǔn)確細(xì)化建模估算。如在設(shè)計上配置同樣效能的泵站，建設(shè)在不同地域的不同環(huán)境下，其設(shè)備的安裝和調(diào)試費(fèi)用以及人員的運(yùn)行費(fèi)用顯然會截然不同。同樣在具體項目預(yù)算時對整個生命周期內(nèi)設(shè)備的停工停產(chǎn)損失成本、環(huán)境影響成本以及退役處理成本等做估計，也缺乏成熟的經(jīng)驗公式或理論算法。在初步預(yù)算時，這五項一起求和處理劃入其他成本作為一個模塊，由于這部分成本自身的難以確定性，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)智能映射進(jìn)行求取。

此時LCC歸算為4項費(fèi)用之和：

LCC=C1+C2+C3+C4

(5)

依據(jù)全壽命周期成本中各模塊數(shù)據(jù)的不同特點(diǎn)，采取不同的獲取規(guī)則分別計算，保證了總成本數(shù)據(jù)在操作上的準(zhǔn)確性與可靠性。如將其余各項成本求和作為一項成本處理的誤差，很明顯在理論上小于其各項成本分別誤差代數(shù)相加之和；對于構(gòu)成總成本中絕對優(yōu)勢份額的購置成本、能耗成本、維護(hù)及維修成本3大部分，從各自的準(zhǔn)確計算算法上根本保證了其可靠性。

2.2 LCC的算法實(shí)現(xiàn)

在上述數(shù)據(jù)劃分思想的基礎(chǔ)上，算法中考慮資金的時間價值，再進(jìn)一步將全壽命周期成本數(shù)據(jù)分為初始成本和后續(xù)成本兩部分進(jìn)行處理。一次性水泵的購置成本C1處于項目建設(shè)期的初始階段，圖1中的另3個成本模塊構(gòu)成LCC的后續(xù)成本。在算法實(shí)現(xiàn)中將后續(xù)每一年所消耗的成本費(fèi)用等效處理為壽命周期內(nèi)的年均成本費(fèi)用Cnv，即認(rèn)為每年的消耗大致相同。再考慮通貨膨脹和利率等貨幣因素在時間上的影響，對后續(xù)每一年的成本基于項目初始階段時刻，由式(2)做凈現(xiàn)值修正為Cn，這樣預(yù)算時的LCC成本等于購置成本C1與后續(xù)每一年成本Cn迭加之和，如式(6)所示。

(6)

式中：N為設(shè)備壽命周期；Cn為壽命周期內(nèi)每一年后續(xù)成本的凈現(xiàn)值，n=1,…,N。

后續(xù)成本年均費(fèi)用Cnv的組成含義說明。其中的能耗成本與常規(guī)維護(hù)維修成本是水泵設(shè)備在壽命期內(nèi)每年都需要支付較為穩(wěn)定變化不大的后續(xù)成本，對其采用年均成本來等效處理容易理解。其他成本模塊中的人力運(yùn)行成本每年也是較為穩(wěn)定的支出。另外4項，如安裝和調(diào)試成本、停工停產(chǎn)損失成本和環(huán)境影響成本以及退役成本等，顯然不是每年都需付出大致同等的費(fèi)用，但其在全壽命周期總成本中所占比例較小，數(shù)據(jù)處理時統(tǒng)一將其年平均化包含在其他年均成本C4av支出內(nèi)。這里依據(jù)Cnv定義的年均成本與后續(xù)每一年將實(shí)際支出的成本情況對比雖然都會有所差異，但可以看出對于全壽命周期總成本LCC的初步預(yù)算而言，其誤差在有限范圍內(nèi)，這樣處理對預(yù)算是有意義的。這里采用年平均費(fèi)用或年平均消耗的思想，主要是從算法設(shè)計和便于凈現(xiàn)值處理角度考慮的。

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具體實(shí)現(xiàn)時的取值，年均能耗成本C2av取值由設(shè)計說明書中的正常年工作任務(wù)進(jìn)行確定，年均維護(hù)維修成本C3av取值由具體設(shè)備的維護(hù)維修準(zhǔn)則進(jìn)行確定。這樣由C1、C2av和C3av三項作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征輸入，其他成本模塊的年費(fèi)用平均值C4av作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，得到了C4av具體求取如式(7)。

C4av=BP(C1,C2av,C3av)

(7)

此時可得，后續(xù)成本的年均消耗數(shù)值Cnv如式(8)。

Cnv=C2av+C3av+C4av

(8)

需要進(jìn)一步說明的是，這里C4av的取值不是完全等同于前述C4中5項其他成本年均后的迭加，它在數(shù)據(jù)處理上的含義是“年均余下成本費(fèi)用”的意思，即去除按上述規(guī)則的取值的C2av和C3av后，年均總成本費(fèi)用Cnv剩余的一個成本，該具體數(shù)值在算法上并不是由迭加而來，而是由扣除而來。同樣可以看出C2av和C3av作為已知量按上述規(guī)則的取值并沒有準(zhǔn)確代表能耗成本和常規(guī)維護(hù)維修成本的實(shí)際值，而是與各自實(shí)際成本值間存在著差異，這個差異值在算法中是包括在了C4av內(nèi)。具體解釋例如在水泵設(shè)備壽命的第一年與壽命的最后一年，完成設(shè)計中同樣數(shù)量的年抽水任務(wù)，由于設(shè)備老化，后者能耗要比前者高，而這里對C2av的取值是取的設(shè)計值，即等同于正常情況下第一年的能耗成本，而這里所反映出的前后能耗成本上的差異值是存在于C4av內(nèi)的。這樣就明確了在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)過程中，樣本取值以及輸入值與輸出值的具體含義和操作。

2.3 基于LCC的經(jīng)濟(jì)比較

基于LCC費(fèi)用實(shí)現(xiàn)的預(yù)算，可以對不同廠家的設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。顯然在相同的使用年限和工作成效情況下，水泵設(shè)備所消耗的LCC費(fèi)用值越小，經(jīng)濟(jì)性越好。其實(shí)不同的廠家由于工藝、材質(zhì)以及制造標(biāo)準(zhǔn)上的不同，其生產(chǎn)的水泵設(shè)備設(shè)計使用年限常會有所不同。這就需要在總費(fèi)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合使用年限，綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性。這里引入年金的概念，作為其經(jīng)濟(jì)性評判依據(jù)。年金是指在一定時期內(nèi)，每隔一定相等的時間，每次等額收付的系列款項，它能等值反映資金價值隨時間的動態(tài)變化。作為一種資金等值計算方法，在針對不同營運(yùn)年限、不同投資額的項目方案比選中，可以通過計算年金凈現(xiàn)值來進(jìn)行方案的經(jīng)濟(jì)性比較。

結(jié)合年金凈現(xiàn)值的概念進(jìn)行具體應(yīng)用[13]，則在已知水泵設(shè)備的全壽命周期總成本費(fèi)用凈現(xiàn)值為LCC、折現(xiàn)率為r和全壽命周期時限為N時，年金凈現(xiàn)值LCCA的計算公式如式(9)所示，

(9)

LCCA意味著每年所支付的資金，顯然LCCA越小，經(jīng)濟(jì)性越好。如果全壽命周期時限N的選取發(fā)生了變化，那么每年所支付的LCCA年金隨之動態(tài)變化。

3 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Network，ANN)是一種模仿人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物特征的算法模型。ANN可以在數(shù)據(jù)的存儲、分析、處理等方面進(jìn)行人工智能模擬，適用于處理需要同時受多種因素和條件約束的非線性映射和模糊類的問題。BP(back propagation)網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用最廣泛以及最為基礎(chǔ)的一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其具體算法原理和函數(shù)解析相對復(fù)雜，這里不做介紹分析。BP網(wǎng)絡(luò)的一個典型應(yīng)用就是基于BP網(wǎng)絡(luò)算法函數(shù)編寫程序，通過輸入已知的輸入量和已知的輸出量來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，使其近似成為一個函數(shù)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)缺乏函數(shù)關(guān)系的映射，本文需要利用的就是這一特性。后續(xù)基于BP網(wǎng)絡(luò)對其他成本模塊年費(fèi)用平均值 的預(yù)測求取，是在MATLABR2012a下完成的仿真。

在本文中，對BP網(wǎng)絡(luò)的使用步驟如下：

(1)編寫B(tài)P網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練程序，設(shè)定函數(shù)的輸入層到隱含層函數(shù)、隱含層到輸出層函數(shù)、訓(xùn)練步數(shù)和誤差目標(biāo)以及學(xué)習(xí)速率這一系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(2)在編寫B(tài)P網(wǎng)絡(luò)程序過程中，輸入所需要訓(xùn)練的樣本數(shù)據(jù)，在內(nèi)部運(yùn)算達(dá)到期望的誤差范圍內(nèi)時，BP網(wǎng)路訓(xùn)練完成。

(3)輸入已知數(shù)據(jù)作為輸入矢量，通過sim函數(shù)代入已經(jīng)訓(xùn)練好的BP網(wǎng)絡(luò)，然后由程序輸出對應(yīng)的預(yù)測量。

4 應(yīng)用算例分析

基于前述算法，結(jié)合我國華東地區(qū)一座農(nóng)業(yè)灌排泵站規(guī)劃階段中的水泵設(shè)備進(jìn)行全壽命周期成本初步預(yù)算以及經(jīng)濟(jì)比較示例。具體需要選購的水泵設(shè)備型號為500ZLB-70立式軸流泵，其額定功率為55 kW，設(shè)計揚(yáng)程5.5 m，流量0.6 m3/s。

由式(7)知，要求取其他成本的年平均值C4av，這里需要先構(gòu)建訓(xùn)練用的樣本如表1所示。表1中的購置成本C1由對應(yīng)型號水泵網(wǎng)站市場報價得來。年能耗成本C2av具體結(jié)合同類排澇泵站能耗特點(diǎn)[2,4,15]，初步估算按照同類泵站國產(chǎn)同型單臺水泵年耗電量為1.6 萬kWh，電價0.5 元/kWh計算，年均電費(fèi)0.8萬元；年均維護(hù)成本C3av按能耗一半計為0.4 萬元；其他成本計及的年均成本C4av為0.32 萬元。表1樣本中的能耗成本C2av、維護(hù)成本C3av與年均其他成本C4av，目前并不容易收集得到實(shí)際項目數(shù)據(jù)作為樣本，這里的對應(yīng)樣本基于前述初步估算數(shù)據(jù)隨機(jī)生成，同樣適用于算法分析。表1中的前7組為國產(chǎn)水泵樣本數(shù)據(jù)，后2組為進(jìn)口水泵樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)口水泵樣本中的年均成本數(shù)據(jù)參照對應(yīng)國產(chǎn)水泵并結(jié)合自身性能特點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)修正[16]。

表1 500ZLB-70水泵訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù) 千元

表1中的C1、C2av和C3av為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本輸入，C4av是為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練目標(biāo)樣本輸出。根據(jù)MATLAB R2012a仿真，由圖2可見，在迭代步數(shù)達(dá)到117次時，網(wǎng)絡(luò)誤差達(dá)到要求小于0.01。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程

基于上述訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)，輸入兩組數(shù)據(jù)對兩個品牌水泵設(shè)備的其他成本年平均值C4av分別進(jìn)行求取。一組為國產(chǎn)水泵設(shè)備G的數(shù)據(jù)，C1、C2av和C3av分別為(9.80、8.20、4.15)，輸入程序如下：

Y=sim(net,P_test)

網(wǎng)絡(luò)輸出Y=3.563 8。

另一組為進(jìn)口水泵設(shè)備F數(shù)據(jù)，C1、C2av和C3av分別為(35.00、7.00、1.10)，輸出Y=0.670 1。

由已知的C2av、C3av和C4av，依據(jù)式(8)迭加，可得到后續(xù)成本總的年均消耗成本Cnv?；趦衄F(xiàn)值理論考慮資金成本投入的時間價值，對消耗成本Cnv數(shù)值在全壽命周期時限內(nèi)，基于式(2)進(jìn)行逐年修正取值折算至設(shè)備購置項目初期為Cn。這里算例中取年利率為8%，通脹率為4%，則折現(xiàn)率r為4%。再由式(6)將購置成本C1與全壽命周期內(nèi)修正后的各個年度Cn值進(jìn)行迭加，得到水泵設(shè)備的全壽命周期成本預(yù)算值。

設(shè)國產(chǎn)水泵設(shè)備G的工作壽命為8年，前述數(shù)據(jù)代入式(6)，則有：

(10)

設(shè)進(jìn)口水泵設(shè)備F的工作壽命為16年，同理計算，

(11)

如上所述，這里完成了水泵設(shè)備全壽命周期內(nèi)的成本預(yù)算，由于缺乏具體泵站中水泵全壽命周期成本實(shí)際值的資料，文中沒有對準(zhǔn)確性做進(jìn)一步的對比驗證分析。如果有多個品牌的設(shè)備可以進(jìn)行選擇，就需要進(jìn)一步基于其各自的LCC值和一定的互斥方案經(jīng)濟(jì)評價方法進(jìn)行比較取舍。例如對上述工作壽命不同的兩種水泵設(shè)備，依據(jù)式(9)預(yù)算年金凈現(xiàn)值分別如下。

國產(chǎn)水泵設(shè)備G年金凈現(xiàn)值：

進(jìn)口水泵設(shè)備F年金凈現(xiàn)值：

雖然水泵設(shè)備F總的LCC值要比水泵設(shè)備G大，但從年金等值的角度來看，其LCCA值比之要小很多，顯然選購使用進(jìn)口水泵F明顯比國產(chǎn)水泵G更經(jīng)濟(jì)劃算。

5 結(jié) 論

本文對灌排站水泵設(shè)備全壽命周期成本費(fèi)用的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了初步分析、設(shè)計以及示例，在部分成本數(shù)據(jù)的求取環(huán)節(jié)中引入了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測算，結(jié)論如下。

(1)初步分析建立了一種水泵設(shè)備實(shí)現(xiàn)LCC計算的通用算法。重點(diǎn)涉及的技術(shù)創(chuàng)新和工作包括數(shù)據(jù)劃分、年費(fèi)用平均、費(fèi)用求和的處理算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入以及凈現(xiàn)值法修正和年金判據(jù)等。

(2)引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能屬性，可以解決LCC中部分不確定性成本的難以測算問題。

(3)算例分析中將LCC費(fèi)用算法結(jié)合水泵設(shè)備選購所進(jìn)行的費(fèi)用預(yù)算以及經(jīng)濟(jì)比較，系統(tǒng)展示了其可以提供科學(xué)的參考依據(jù)。

基于全壽命周期成本思想的經(jīng)濟(jì)性分析，可以為水泵設(shè)備相關(guān)的投資決策提供依據(jù)，目前在國內(nèi)仍處于初步研究階段，其潛在的科學(xué)性和應(yīng)用價值還有待進(jìn)一步工作。

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