李曉勇，葉葉沛，鄧 磊

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院市場研究中心，上海 200232）

基于LCC的民機(jī)項(xiàng)目盈虧平衡分析模型研究

李曉勇，葉葉沛，鄧 磊

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院市場研究中心，上海 200232）

引入民機(jī)全壽命周期成本（LCC）的概念和估算方法,提出一種協(xié)調(diào)解決制造商與運(yùn)營商矛盾的民機(jī)項(xiàng)目盈虧平衡分析方法。計(jì)算算例表明,該方法具有一定的工程借鑒和指導(dǎo)意義,并提出了未來的研究方向。

民機(jī);全壽命周期成本;盈虧平衡

民用飛機(jī)是典型的資本和技術(shù)密集型產(chǎn)品。眾多型號(hào)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，民機(jī)項(xiàng)目具備學(xué)科專業(yè)廣、研制周期長、投資費(fèi)用大和項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)高等突出特點(diǎn)，如表1所示[1]。無論是干線航空兩巨頭波音公司（Boeing）和空客公司（Airbus），還是噴氣支線機(jī)兩強(qiáng)加拿大的龐巴迪公司（Bombardier）和巴西航空工業(yè)公司（Embraer），均為研制項(xiàng)目的預(yù)算投入絞盡腦汁、費(fèi)盡心思，以確保型號(hào)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行，風(fēng)險(xiǎn)可控。在民機(jī)全壽命周期過程中，飛機(jī)的所有權(quán)從制造商轉(zhuǎn)移給了運(yùn)營商，成本主體發(fā)生了轉(zhuǎn)換。所以如何協(xié)調(diào)解決不同成本主體之間的利益沖突，為設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)決策提供可靠依據(jù)，客觀上成為民機(jī)全壽命周期研究的關(guān)鍵問題之一[2]。

對于商用飛機(jī)來說，飛機(jī)制造商是飛機(jī)研發(fā)的投資者和決策者，從市場獲得投資收益；客戶是飛機(jī)的使用者，由于客戶必須通過飛機(jī)經(jīng)營收益獲得現(xiàn)金流回饋，因此，客戶也是飛機(jī)研發(fā)的“隱形”決策者，飛機(jī)全壽命成本最低也是客戶追求的關(guān)鍵目標(biāo)。

表1 民機(jī)研制費(fèi)用Tab.1 Development costs of selected Aircrafts

本文首先給出民機(jī)全壽命周期成本定義和計(jì)算方法，接著提出一種基于民機(jī)全壽命周期成本的民機(jī)項(xiàng)目盈虧平衡分析方法，該方法協(xié)調(diào)考慮了制造商和運(yùn)營商之間成本分歧，最后，指出未來的研究方向。

1 全壽命周期成本估算方法

1.1 全壽命周期成本組成

根據(jù)美國國防部2007年頒發(fā)的“運(yùn)行和支持成本估算指南”[3]，并結(jié)合商用飛機(jī)的特點(diǎn)，民機(jī)全壽命成本可定義為下述4項(xiàng)按順序的、但互有重疊的成本之和：

1）設(shè)計(jì)成本（非重復(fù)成本，non-recurring cost）

包括概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)；機(jī)體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的試驗(yàn)和驗(yàn)證；適航驗(yàn)證和試飛；新工藝的開發(fā)；工裝的設(shè)計(jì)和制造等。

2）制造和采購成本（重復(fù)成本，recurring cost）

包括原材料、發(fā)動(dòng)機(jī)和設(shè)備成品的采購；機(jī)體制造；飛機(jī)總裝；產(chǎn)品質(zhì)量控制和批生產(chǎn)試飛等。

3）運(yùn)行成本（total operating cost）

包括運(yùn)行期間的所有權(quán)成本（折舊、利息和保險(xiǎn)）、現(xiàn)金成本（燃油、空勤、維修、起降、地面操作和導(dǎo)航費(fèi)等）和間接成本。

4）處置成本（disposal cost）

飛機(jī)進(jìn)入處置階段發(fā)生的成本。對于軍方采購的裝備系統(tǒng)來說，處置成本主要指裝備的非軍事化、去毒化或長期貯存的成本。對于商用飛機(jī)來說，在飛機(jī)處置階段，關(guān)注焦點(diǎn)是飛機(jī)的殘值。飛機(jī)可能轉(zhuǎn)售或租賃給其他用戶運(yùn)營，或改裝成貨機(jī)，或被封存/解體。

在飛機(jī)初步設(shè)計(jì)階段結(jié)束時(shí)，設(shè)計(jì)部門將確定出飛機(jī)的座位數(shù)、設(shè)計(jì)航程、發(fā)動(dòng)機(jī)需求和設(shè)計(jì)重量等初步設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)。這些初步設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)與飛機(jī)研發(fā)、制造和運(yùn)行成本之間有著內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性。依據(jù)這些初步設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)，利用以往型號(hào)積累的成本數(shù)據(jù)，對飛機(jī)的研發(fā)成本、制造成本、運(yùn)行成本、飛機(jī)目標(biāo)價(jià)格和盈虧平衡點(diǎn)進(jìn)行初步分析和優(yōu)化，是歐美飛機(jī)制造商常用的一種飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性評估方法。

1.2 研制成本模型建模方法

研制成本包括設(shè)計(jì)成本和制造成本兩大部分，即非重復(fù)成本和重復(fù)成本。飛機(jī)的設(shè)計(jì)重量是涉及飛機(jī)商載、航程、速度以及起降能力等基本性能的重要技術(shù)參數(shù)，也是與飛機(jī)所有組/部件都關(guān)聯(lián)的唯一技術(shù)參數(shù)。在初步分析中，可以假定飛機(jī)的研發(fā)成本與飛機(jī)基本空重成正比?！盎究罩亍倍x為使用空重扣除使用項(xiàng)目重量后的重量。圖1是大型商用飛機(jī)非重復(fù)成本與基本空重的粗略關(guān)系曲線[4]。

圖1 大型商用飛機(jī)非重復(fù)成本與基本空重的關(guān)系Fig.1 Relationship between NRC and base empty weight

基于研制成本與基本空重成正比的假設(shè)，研制成本的分析步驟如下：

第一步把飛機(jī)按組/部件分解成若干成本模塊

圖2給出了飛機(jī)組/部件的分解?？梢远鄬哟畏纸?，裝配和系統(tǒng)列為單獨(dú)模塊。本文的分析僅限于第一層次的成本分解。

圖2 飛機(jī)組/部件分解Fig.2 Aircraft component unit breakdown

圖3給出了典型噴氣式商用飛機(jī)的重量分解。

圖3 商用飛機(jī)重量分解統(tǒng)計(jì)Fig.3 Statistics of commercial aircraft weight breakdown

第二步確定設(shè)計(jì)重量和成本

確定每一成本模塊的設(shè)計(jì)重量和“每公斤重量設(shè)計(jì)/制造成本”，其中“每公斤重量設(shè)計(jì)/制造成本”，可利用過去項(xiàng)目歷史數(shù)據(jù)的回歸分析來確定，並應(yīng)用“判斷因子”修正到當(dāng)前的項(xiàng)目?！芭袛嘁蜃印卑ǎ簶?gòu)型因子、復(fù)雜性因子、復(fù)合材料因子、熟練因子和共通性因子等。

第三步確定設(shè)計(jì)成本和制造成本

1）非重復(fù)成本（NRC） 僅發(fā)生一次的成本，即設(shè)計(jì)成本。成本模塊的重量與相對應(yīng)的每公斤重量設(shè)計(jì)成本之乘積，就是該成本模塊的非重復(fù)成本。所有成本模塊的非重復(fù)成本之和，就是總的非重復(fù)成本。非重復(fù)成本應(yīng)按比例分配到下述成本項(xiàng)目上：①工程設(shè)計(jì)：包括總體定義和構(gòu)型控制、機(jī)體設(shè)計(jì)和分析以及系統(tǒng)綜合；②制造工程：包括制造工藝、程序和計(jì)量方法等；③工裝設(shè)計(jì)：工具和型架的設(shè)計(jì)；④工裝制造：工具和型架的制造；⑤其他：研發(fā)支持（風(fēng)洞試驗(yàn)、強(qiáng)度和疲勞試驗(yàn)等）和試飛驗(yàn)證。

圖4給出了典型非重復(fù)成本按部件分解。

圖4 典型非重復(fù)成本按部件分解Fig.4 Typical NRC breakdown by components

當(dāng)飛機(jī)采用系列化發(fā)展的方式時(shí)，后一款飛機(jī)可能采用與前一款已研制的機(jī)翼或尾翼相同的機(jī)翼或尾翼。此時(shí)，機(jī)翼或尾翼的非重復(fù)成本將大為降低。表2列出了各個(gè)成本模塊的降低因子，即非重復(fù)成本等于單位重量成本乘以表2中相應(yīng)的降低因子。非重復(fù)成本將降低最多的是工裝設(shè)計(jì)和制造，因?yàn)檫@些部件的工裝基本上是現(xiàn)成可用的。

表2 非重復(fù)成本降低因子Tab.2 NRC derating factors

試驗(yàn)樣機(jī)制造成本歸屬于非重復(fù)成本，試驗(yàn)樣機(jī)的制造可不考慮熟練修正系數(shù)。

2）重復(fù)成本（RC） 每架機(jī)均發(fā)生的成本，即制造成本。成本模塊的重量與相對應(yīng)的每公斤重量制造成本之乘積，就是該成本模塊的重復(fù)成本。所有成本模塊的重復(fù)成本之和，就是總的重復(fù)成本。重復(fù)成本應(yīng)按比例分配到下述成本項(xiàng)目上：①勞務(wù)成本：制造、裝配和總裝；②制造材料：原材料、外購產(chǎn)品和設(shè)備；③產(chǎn)品支持：質(zhì)量控制、產(chǎn)品工裝支持、工程設(shè)計(jì)支持。

圖5給出了典型重復(fù)成本按部件分解。

在重復(fù)成本模型中，應(yīng)考慮熟練系數(shù)影響。隨著生產(chǎn)架數(shù)的增加，每架機(jī)的生產(chǎn)加快，材料浪費(fèi)減小，重復(fù)成本降低，這就是熟練系數(shù)影響。熟練系數(shù)的計(jì)算模型如下：

圖5 典型重復(fù)成本按部件分解Fig.5 Typical RC breakdown by components

a）熟練系數(shù)：生產(chǎn)第X架飛機(jī)的熟練系數(shù)是Xn，n=log b/log 2，b是熟練因子。

b）b的典型值：中國航空工業(yè)缺乏民機(jī)制造的熟練系數(shù)統(tǒng)計(jì)值。建議采用文獻(xiàn)4給出的b值，即勞務(wù)成本取0.85，材料成本取0.95，其他（包括質(zhì)量控制和產(chǎn)品支持等）取0.95。b=0.85的含義是：產(chǎn)量每翻一番，生產(chǎn)時(shí)間（或成本）按因子0.85降低。圖6給出了典型的熟練曲線。

圖6 典型熟練曲線Fig.6 Typical skill curve

1.3 運(yùn)行成本和處置成本

飛機(jī)總運(yùn)行成本（totol operating cost，TOC）可劃分為直接運(yùn)行成本（direct operating cost，DOC）和間接運(yùn)行成本（indirect operating cost，IOC），IOC主要取決于航空公司的經(jīng)營，而DOC主要取決于飛機(jī)設(shè)計(jì)特性。因此，DOC是飛機(jī)競爭性和定價(jià)的重要基礎(chǔ)。DOC是指與飛機(jī)直接相關(guān)的運(yùn)營成本。以中國市場為例，主要包含所有權(quán)成本、機(jī)組費(fèi)、燃油費(fèi)、飛機(jī)維修成本、餐食費(fèi)、導(dǎo)航費(fèi)、機(jī)場收費(fèi)、地面服務(wù)費(fèi)和民航建設(shè)基金；其中所有權(quán)成本考慮了飛機(jī)殘值。

對于軍方采購的裝備系統(tǒng)來說，處置成本主要指裝備的非軍事化、去毒化或長期貯存的成本。民用飛機(jī)是一種商品，許多飛機(jī)在運(yùn)營數(shù)年后（10～15年左右），由于經(jīng)濟(jì)性的原因（舊飛機(jī)耗油和維護(hù)成本偏高，或因新規(guī)章的環(huán)境限制等）而被投進(jìn)二手機(jī)市場，即進(jìn)入“處置”階段。飛機(jī)可能轉(zhuǎn)售或租賃給其他用戶運(yùn)營，或改裝成貨機(jī)和公務(wù)機(jī)，或被封存/解體。因此，“處置成本”對于民機(jī)來說，是飛機(jī)殘值問題。影響殘值的主要因素包括：客戶數(shù)量、飛機(jī)交付量和訂單量、飛機(jī)系列化發(fā)展和改裝性、飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性和維修性等。

因此，對于民機(jī)來說，飛機(jī)的直接運(yùn)營成本統(tǒng)籌考慮了運(yùn)行和處置成本。

1.4 影響民機(jī)研制成本的若干因素

中國航空工業(yè)缺乏按部件分解和以重量定成本的可利用的歷史數(shù)據(jù)，只能借鑒國外可利用的資料，因此，需要充分考慮中外民機(jī)研制體制的差異與特點(diǎn)，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出修正因子。

波音公司將研制階段一般分為項(xiàng)目定義階段、費(fèi)用定義階段、生產(chǎn)階段；空客公司的研制階段一般分為可行性研究階段、概念階段、定義階段、研制階段；中國民機(jī)飛機(jī)項(xiàng)目階段分為立項(xiàng)論證階段、可行性論證階段、預(yù)發(fā)展階段、工程發(fā)展階段和批生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化階段。

波音和空客公司的研制階段均以直接進(jìn)入具體機(jī)型和型號(hào)的研制入手，并沒有立項(xiàng)工作。而中國飛機(jī)研制階段劃分的第1個(gè)階段就是立項(xiàng)論證階段，這是顯著區(qū)別于國外民機(jī)制造商之處。中國民機(jī)研制體制不同于國外，具體表現(xiàn)為：

1）不同的企業(yè)發(fā)展模式

目前企業(yè)對高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展模式主要有技術(shù)引領(lǐng)型（“正三角”的格局）和項(xiàng)目推動(dòng)型兩種（“倒三角”的格局），如圖7～圖8所示。

圖7 技術(shù)引領(lǐng)型發(fā)展模式“正三角”格局Fig.7 Technology leading developmental model“triangle structure”

圖8 項(xiàng)目推動(dòng)型發(fā)展模式“倒三角”格局Fig.8 Projectdrivendevelopmentalmodel“reversedtrianglestructure”

歐美民機(jī)研發(fā)采用的是技術(shù)引領(lǐng)發(fā)展模式的“正三角”格局，而國產(chǎn)民機(jī)研發(fā)是典型的項(xiàng)目推動(dòng)型發(fā)展模式。中國民機(jī)企業(yè)與歐美在民用航空科技上的較大差距，是兩者采用不同發(fā)展模式的直接原因之一。美國憑借博大的基礎(chǔ)理論研究奠定其科技優(yōu)勢，從而具備了技術(shù)引領(lǐng)型發(fā)展模式的基礎(chǔ)。而目前中國基礎(chǔ)研究的現(xiàn)狀決定了與其將資金拼命投入基礎(chǔ)研究之中，不如將資金投入到重大項(xiàng)目中，通過重大項(xiàng)目來推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)通過國際合作和技術(shù)引進(jìn)充分利用和發(fā)揮歐美技術(shù)的溢出效應(yīng)，力爭實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。這也是符合中國目前的基礎(chǔ)理論研究現(xiàn)狀和基本國情的。

2）不同的時(shí)間和資金投入

對于技術(shù)引領(lǐng)型和項(xiàng)目推動(dòng)型發(fā)展模式而言，由于其發(fā)展的已有科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)不同，因而其發(fā)展的時(shí)間周期和資金投入量也有明顯的不同。波音和空客公司已有的型號(hào)發(fā)展時(shí)間節(jié)點(diǎn)和資金投入經(jīng)驗(yàn)不能完全照搬到中國商用大型客機(jī)項(xiàng)目中。中國民機(jī)相關(guān)科研技術(shù)是從無到有的過程，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以照搬，科學(xué)技術(shù)每前進(jìn)一小步，都需要從頭開始研究，因此需要巨大的資金和時(shí)間投入，而且越接近核心其成本就會(huì)越高。因此應(yīng)該理性地看到，中國民機(jī)發(fā)展與歐美相比會(huì)有更漫長的過程和更多的資金投入，切不可不顧事物發(fā)展規(guī)律盲目追求進(jìn)度和低投入。

2 民機(jī)定價(jià)

民機(jī)價(jià)格是影響客戶選擇飛機(jī)機(jī)型的重要因素之一。以航空公司購買飛機(jī)為例，在2012年的油價(jià)和中國市場運(yùn)行環(huán)境條件下，單通道窄體機(jī)價(jià)格引起的所有權(quán)成本約占直接運(yùn)營成本（DOC）的30%。產(chǎn)品的定價(jià)方法主要有：成本加成定價(jià)、競爭驅(qū)動(dòng)定價(jià)、價(jià)值取向定價(jià)。

民機(jī)市場是一個(gè)激烈競爭的市場，采用競爭定價(jià)的方式是常用的做法。圖9給出了飛機(jī)市場價(jià)格。可以看出，決定客機(jī)價(jià)格的第1級參數(shù)是座位數(shù)和航程，因?yàn)楹娇展镜氖找嫒Q于座位數(shù)和航程。第2級參數(shù)是運(yùn)行成本、速度和舒適性。第3級參數(shù)是飛機(jī)的競爭性（包括殘值、共通性和品牌形象等），如表3所示。停產(chǎn)或過時(shí)機(jī)型的價(jià)格很低，因?yàn)閭浼涂蛻舴?wù)難以保證飛機(jī)正常運(yùn)行。

DOC是航空公司評價(jià)飛機(jī)是否經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)之一，該指標(biāo)評估分析也是民機(jī)競爭分析中必不可少的環(huán)節(jié)之一。因此，本節(jié)采用基于DOC的競爭定價(jià)流程，如圖10所示。

圖9 飛機(jī)市場價(jià)格Fig.9 Aircraft market value

表3 飛機(jī)定價(jià)方法Tab.3 Pricing method

圖10 基于DOC的價(jià)格初步分析模型Fig.10 Preliminary price analyzing model based on DOC

根據(jù)航空公司調(diào)研結(jié)果表明，一般情況下，引進(jìn)1架新型號(hào)飛機(jī)的座公里DOC降低要求是15%（建議門檻值）。此外，考慮到飛機(jī)家族化對飛機(jī)價(jià)值的影響，民機(jī)價(jià)值戰(zhàn)略如圖11所示。

圖11 民機(jī)價(jià)值戰(zhàn)略Fig.11 Aircraft value strategy

3 盈虧平衡分析

本節(jié)以某型寬體客機(jī)為例，按照圖12的流程完成盈虧平衡分析。該流程把研制成本、生產(chǎn)成本、市場需求量預(yù)測、飛機(jī)定價(jià)（考慮售后服務(wù)成本等）、發(fā)動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)采購價(jià)、盈虧平衡點(diǎn)和盈利/風(fēng)險(xiǎn)有機(jī)串聯(lián)起來，形成較為完整的經(jīng)濟(jì)可行性分析體系。

圖12 盈虧平衡分析流程Fig.12 Breakeven analyzing flow

3.1 研發(fā)成本計(jì)算

第一步重量分解

根據(jù)某型機(jī)的飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊得到重量分解，如表4所示。

表4 某機(jī)型的重量分解Tab.4 Weight breakdown of a certain type of aircraft

第二步單位重量非重復(fù)成本和重復(fù)成本

在同類型號(hào)成本數(shù)據(jù)回歸分析基礎(chǔ)上，綜合考慮到研制國工業(yè)基礎(chǔ)、飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)水平和民機(jī)型號(hào)研制經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算假設(shè)條件如表5所示。

確定單位重量非重復(fù)成本和重復(fù)成本，如表6～表7所示。

第三步非重復(fù)成本和重復(fù)成本

表5 假設(shè)條件Tab.5 Assumptions

表6 某機(jī)型單位重量非重復(fù)成本Tab.6 NRC per unit weight of aircraft

表7 某機(jī)型單位重量重復(fù)成本Tab.7 RC per unit weight of aircraft

根據(jù)重量分解和單位重量成本數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得非重復(fù)成本和重復(fù)成本，如表8～表9所示。

表8 某機(jī)型非重復(fù)成本Tab.8 NRC of an aircraft（百萬美元）

表9 某機(jī)型重復(fù)成本Tab.9 RC of an aircraft

考慮到熟練曲線的影響，重復(fù)成本計(jì)算結(jié)果如表10所示。

表10 某機(jī)型非重復(fù)成本、重復(fù)成本和總成本計(jì)算結(jié)果Tab.10 Calculating result of NRC，RC and TC of an aircraft

3.2 飛機(jī)價(jià)格

基于DOC的定價(jià)流程（如圖11所示）確定飛機(jī)基本價(jià)格為140百萬美元，并考慮表11所示定價(jià)因素。

表11 飛機(jī)價(jià)格Fig.11 Aircraft price parameters

3.3 盈虧平衡分析

根據(jù)非重復(fù)成本、重復(fù)成本和飛機(jī)銷售收益，計(jì)算出盈虧平衡點(diǎn)，圖13為某機(jī)型盈虧平衡分析。

Study on civil aircraft project breakeven analysis model based on LCC

LI Xiao-yong，YE Ye-pei，DENG Lei
（Market Research Center，Shanghai Aircraft Design&Research Institute，Shanghai 200232，China）

Firstly，the definition and estimation of LCC （life cycle cost）are introduced.Secondly，a model of civil aircraft project breakeven analysis based on LCC is preferred，which solves the impact between suppliers（OEM）and operators（airlines）of airplane.Finally，a sample used this model is provided，which indicates that the high fidelity and availability of the model in engineering program is proved.In the end，some proposals about further study are proposed.

civil aircraft；LCC；breakeven

F560;V11

:A

:1674-5590(2015)02-0041-06

2013-10-23；

:2014-03-05

李曉勇（1979—），男，陜西華陰人，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)槊駲C(jī)經(jīng)濟(jì)性研究，飛機(jī)總體設(shè)計(jì).