一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)和方法，所述武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)包括初始化模塊、時(shí)間模塊、資源模塊、任務(wù)模塊、產(chǎn)品模塊、費(fèi)用模塊、費(fèi)用分析模塊和費(fèi)用展示模塊；該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)武器裝備全生命周期的各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行估算。本發(fā)明專利技術(shù)還公開(kāi)了武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，該方法充分考慮了時(shí)間、任務(wù)、資源等維度對(duì)費(fèi)用的影響，并且利用ANN方法對(duì)各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行估算，具有較高的可信度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及費(fèi)用建模與估算的
更具體地，涉及一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
在武器裝備發(fā)展型號(hào)論證階段，對(duì)新型裝備型號(hào)系統(tǒng)的費(fèi)用進(jìn)行分析具有重要的意義。當(dāng)決定發(fā)展某種新型武器裝備以后，從新型裝備的型號(hào)研制、到新型裝備投入使用直至最后報(bào)廢和退役，通常需要經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(即全生命周期)。對(duì)武器裝備的系統(tǒng)費(fèi)用，需要論證人員能夠從其研制、生產(chǎn)、裝備和使用立場(chǎng)出發(fā)，開(kāi)展對(duì)其全生命周期費(fèi)用的分析工作。全生命周期費(fèi)用評(píng)估的目的就是提出武器裝備系統(tǒng)在其全生命周期內(nèi)的費(fèi)用構(gòu)成，準(zhǔn)確地估算或預(yù)測(cè)武器裝備系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)的各項(xiàng)費(fèi)用，進(jìn)而對(duì)其全生命周期費(fèi)用進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)其各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以使新型武器裝備的作戰(zhàn)使用的目的和任務(wù)與所投入的費(fèi)用相匹配。武器裝備全生命周期費(fèi)用的估算主要有兩類：定性估算和定量估算。定性的全生命周期費(fèi)用估算法有頭腦風(fēng)暴(Brainstorming)、專家調(diào)查法(又稱德?tīng)柗品?等。這些方法通常在缺乏足夠的歷史統(tǒng)計(jì)成本數(shù)據(jù)、又無(wú)原型的情況下使用，主要用來(lái)說(shuō)明一個(gè)設(shè)計(jì)方案與其它方案的優(yōu)劣比較，并無(wú)具體絕對(duì)的數(shù)值，很大程度上基于過(guò)去類似的項(xiàng)目或純粹評(píng)估專家的經(jīng)驗(yàn)。這些方法僅僅適用于費(fèi)用沒(méi)有被量化情況下對(duì)武器裝備費(fèi)用的粗略估算。專家調(diào)查法可以用來(lái)幫助費(fèi)用分析人員從復(fù)雜的費(fèi)用關(guān)系中找出關(guān)鍵性的費(fèi)用因素。因此，需要提供一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)及方法。本專利提供了一種定量的費(fèi)用估算方法。該方法基于統(tǒng)計(jì)和參數(shù)擬合對(duì)費(fèi)用進(jìn)行估算，其最大特點(diǎn)是無(wú)需對(duì)武器裝備本身做詳細(xì)結(jié)構(gòu)分析，而是充分利用已有類似裝備的結(jié)構(gòu)和費(fèi)用信息彌補(bǔ)待估裝備設(shè)計(jì)信息的不足，通過(guò)建立它們之間的參數(shù)數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)擬合或由已知裝備的統(tǒng)計(jì)信息建立起費(fèi)用估算的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而達(dá)到估算目的。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是只需部分裝備信息即可得出費(fèi)用估算公式，特別適合于裝備設(shè)計(jì)早期階段的費(fèi)用估算問(wèn)題，而且估算量小。本專利提出的定量費(fèi)用估算方法有兩種：(1)回歸估算方法。主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)評(píng)估，借助回歸計(jì)算求得與裝備特征參數(shù)(重量、功率、幾何尺寸、速度等)有關(guān)的費(fèi)用函數(shù)，這種數(shù)學(xué)關(guān)系稱為回歸方程式。回歸估算法可用于裝備設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。(2)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ArtificialNeuralNetwork，ANN)ANN是典型的信息處理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)取自人體神經(jīng)系統(tǒng)的生物結(jié)構(gòu)。它作為一種領(lǐng)域映射方法，一般應(yīng)用在概念設(shè)計(jì)階段，此時(shí)，設(shè)計(jì)信息不完整并高度不確定。例如：裝備的材料信息基本沒(méi)有確定，加工過(guò)程也只作了初步的考慮，并不包括詳細(xì)信息。在這種情況下，一般采用ANN方法來(lái)考慮裝備設(shè)計(jì)和估算產(chǎn)品的全生命周期費(fèi)用，找到最佳的設(shè)計(jì)。ANN方法針對(duì)不同裝備的設(shè)計(jì)，確定影響系統(tǒng)的主要參數(shù)，構(gòu)建ANN網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)大量訓(xùn)練樣本，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身統(tǒng)計(jì)出輸入?yún)?shù)與輸出費(fèi)用的關(guān)系，由此實(shí)現(xiàn)費(fèi)用估算。在解析表達(dá)式中輸入和輸出變量之間的關(guān)系未知，或者不能用多項(xiàng)式表達(dá)的情況下。ANN模型比回歸方法的估算精度更高，20世紀(jì)90年代以來(lái)，得到了廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)目的在于提供一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)武器裝備全生命周期的各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行估算。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的在于提供一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，該方法充分考慮了時(shí)間、任務(wù)、資源等維度對(duì)費(fèi)用的影響，并且利用多元線性回歸或者ANN方法對(duì)各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行估算，具有較高的可信度。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案：一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)，由十個(gè)模塊共同完成，初始化模塊、時(shí)間模塊、資源模塊、任務(wù)模塊、產(chǎn)品模塊、費(fèi)用項(xiàng)模塊、費(fèi)用參數(shù)模塊、費(fèi)用估算模塊、費(fèi)用分析模塊和費(fèi)用展示模塊組成。初始化模塊負(fù)責(zé)整體框架的生成等功能。時(shí)間模塊負(fù)責(zé)全生命周期時(shí)間維度的建模。資源模塊負(fù)責(zé)全生命周期中相關(guān)資源的建模。任務(wù)模塊負(fù)責(zé)全生命周期中相關(guān)任務(wù)的建模。產(chǎn)品模塊負(fù)責(zé)裝備中個(gè)分系統(tǒng)、分部件/零件等信息的建模。費(fèi)用項(xiàng)模塊主要負(fù)責(zé)CBS的建立。費(fèi)用參數(shù)模塊主要負(fù)責(zé)費(fèi)用影響因子的設(shè)置。費(fèi)用估算模塊主要負(fù)責(zé)費(fèi)用項(xiàng)的計(jì)算。費(fèi)用分析模塊主要負(fù)責(zé)費(fèi)用靈敏度分析。費(fèi)用展示模塊主要負(fù)責(zé)以直觀的方式對(duì)費(fèi)用進(jìn)行展示。。一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，該武器裝備全生命周期費(fèi)用的建模與估算方法的具體實(shí)施過(guò)程如下：(1)啟動(dòng)初始化模塊(2)啟動(dòng)時(shí)間模塊建立時(shí)間維模型。主要設(shè)置時(shí)間基準(zhǔn)的最小單位以及全生命周期的時(shí)間跨度，其它維度的信息以及費(fèi)用的信息都以時(shí)間維度為基礎(chǔ)。(3)啟動(dòng)產(chǎn)品模塊建立產(chǎn)品維模型。主要是建立PBS結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)樹(shù)中包含了裝備的分系統(tǒng)組成、分系統(tǒng)中部件/零件的組成。通過(guò)建立結(jié)構(gòu)樹(shù)中的子項(xiàng)與時(shí)間維度的關(guān)聯(lián)來(lái)標(biāo)定PBS項(xiàng)的生命周期。(4)啟動(dòng)任務(wù)模塊建立任務(wù)維模型。主要是建立武器裝備全生命周期過(guò)程中涉及到的任務(wù)結(jié)構(gòu)樹(shù)。這些任務(wù)與時(shí)間和產(chǎn)品相關(guān)，表征該任務(wù)處于什么階段，隸屬于哪一分系統(tǒng)。(5)啟動(dòng)資源模塊建立資源維模型。主要是建立武器裝備全生命周期過(guò)程中相關(guān)的資源組成。這些資源與時(shí)間、產(chǎn)品、任務(wù)相關(guān)。(6)啟動(dòng)費(fèi)用參數(shù)模塊建立費(fèi)用參數(shù)結(jié)構(gòu)樹(shù)。(7)啟動(dòng)費(fèi)用項(xiàng)模塊建立CBS模型，包括CBS模型中費(fèi)用表達(dá)式定義及其參數(shù)模型域、產(chǎn)品域、時(shí)間域、資源域等的初始化設(shè)置(8)啟動(dòng)費(fèi)用估算模塊進(jìn)行費(fèi)用估算。在估算過(guò)程中，根據(jù)費(fèi)用項(xiàng)與費(fèi)用參數(shù)之間是否是線性關(guān)系以及歷史數(shù)據(jù)的豐富與否選擇多元線性回歸法或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。(9)啟動(dòng)費(fèi)用分析模塊進(jìn)行費(fèi)用靈敏度分析。找出影響費(fèi)用項(xiàng)的主要費(fèi)用參數(shù)。(10)啟動(dòng)費(fèi)用展示模塊對(duì)費(fèi)用分析情況進(jìn)行展示。主要是以柱狀和餅狀圖對(duì)費(fèi)用的組成進(jìn)行直觀展示，并且能夠根據(jù)維度的不同，進(jìn)行不同層次和不同側(cè)面的展示。優(yōu)選地，武器裝備全生命周期費(fèi)用的主要技術(shù)包括：(1)多維度費(fèi)用建模多維費(fèi)用估算模型(Multi-dimensionCostEstimationModelBasedontheParameters,MCEMBP)，從武器裝備系統(tǒng)組成、任務(wù)、資源、研制階段多個(gè)維度描述費(fèi)用影響因素，建立費(fèi)用同上述多維度間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。MCEMBP模型主要有兩個(gè)子模型組成：Parameter模型和費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)(CostBreakdownStructure，CBS)模型。CBS由多個(gè)費(fèi)用單元(CostAtom，CA)組成。CA是可以計(jì)算的最小的費(fèi)用項(xiàng)，其定義的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)，其特征在于：所述武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)包括初始化模塊、時(shí)間模塊、資源模塊、任務(wù)模塊、產(chǎn)品模塊、費(fèi)用模塊、費(fèi)用分析模塊和費(fèi)用展示模塊；所述費(fèi)用模塊包括費(fèi)用項(xiàng)模塊、費(fèi)用參數(shù)模塊和費(fèi)用估算模塊；所述初始化模塊用于生成武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)整體框架；所述時(shí)間模塊用于建立全生命周期時(shí)間維度的模型；所述產(chǎn)品模塊用于建立裝備中各分系統(tǒng)、分部件/零件的模型；所述任務(wù)模塊用于建立全生命周期中相關(guān)任務(wù)的模型；所述資源模塊用于建立全生命周期中相關(guān)資源的模型；所述費(fèi)用參數(shù)模塊用于設(shè)置費(fèi)用影響因子，建立費(fèi)用參數(shù)模型；所述費(fèi)用項(xiàng)模塊用于刻畫費(fèi)用組成結(jié)構(gòu)，建立費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)模型；所述費(fèi)用估算模塊用于計(jì)算費(fèi)用項(xiàng)；所述費(fèi)用分析模塊用于分析費(fèi)用靈敏度；所述費(fèi)用展示模塊用于展示費(fèi)用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)，其特征在于：所述武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)包括初始化模塊、時(shí)間模塊、資源模塊、任務(wù)模塊、產(chǎn)品模塊、費(fèi)用模塊、費(fèi)用分析模塊和費(fèi)用展示模塊；所述費(fèi)用模塊包括費(fèi)用項(xiàng)模塊、費(fèi)用參數(shù)模塊和費(fèi)用估算模塊；
所述初始化模塊用于生成武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)整體框架；
所述時(shí)間模塊用于建立全生命周期時(shí)間維度的模型；
所述產(chǎn)品模塊用于建立裝備中各分系統(tǒng)、分部件/零件的模型；
所述任務(wù)模塊用于建立全生命周期中相關(guān)任務(wù)的模型；
所述資源模塊用于建立全生命周期中相關(guān)資源的模型；
所述費(fèi)用參數(shù)模塊用于設(shè)置費(fèi)用影響因子，建立費(fèi)用參數(shù)模型；
所述費(fèi)用項(xiàng)模塊用于刻畫費(fèi)用組成結(jié)構(gòu)，建立費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)模型；
所述費(fèi)用估算模塊用于計(jì)算費(fèi)用項(xiàng)；
所述費(fèi)用分析模塊用于分析費(fèi)用靈敏度；
所述費(fèi)用展示模塊用于展示費(fèi)用。
2.一種武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
生成武器裝備全生命周期費(fèi)用估算系統(tǒng)整體框架
建立全生命周期時(shí)間維度的模型；
建立裝備中各分系統(tǒng)、分部件/零件的模型；
建立全生命周期中相關(guān)任務(wù)的模型；
建立全生命周期中相關(guān)資源的模型；
設(shè)置費(fèi)用影響因子，建立費(fèi)用參數(shù)模型；
刻畫費(fèi)用組成結(jié)構(gòu)，建立費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)模型；
建立費(fèi)用估算模型；
建立費(fèi)用分析模型；
展示費(fèi)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，其特征在于：所述費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)模型包括任務(wù)維、資源維、時(shí)間維、產(chǎn)品維的信息；所述費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)模型不同維度模型間的關(guān)系由費(fèi)用參數(shù)模型描述。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，其特征在于：
所述費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)模型由多個(gè)費(fèi)用單元組成，所述費(fèi)用單元為可以計(jì)算的最小的費(fèi)用項(xiàng)，所述費(fèi)用單元的數(shù)學(xué)形式為：
C＝(T,P,W,R,F,V,D)
其中T代表該費(fèi)用單元的時(shí)間區(qū)間集合；P是武器裝備分解結(jié)構(gòu)；W是工作分解結(jié)構(gòu)；R是資源集合；F是參數(shù)模型中參數(shù)的函數(shù)表達(dá)式，表示該費(fèi)用的計(jì)算方法；V表示該費(fèi)用的具體值，當(dāng)V被定義時(shí)，則F參數(shù)在計(jì)算費(fèi)用時(shí)被忽略；D是該費(fèi)用單元的描述信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的武器裝備全生命周期費(fèi)用估算方法，其特征在于：所述費(fèi)用參數(shù)模型的數(shù)學(xué)形式如下：
pa＝(V,P,W,T,C,R,S)
其中V代表參數(shù)pa的一個(gè)具體值，或者已經(jīng)定義的參數(shù)的函數(shù)f(p1,p2...，pn)(其中p1，p2...，pn是系統(tǒng)中已經(jīng)定義的參數(shù))，或者系統(tǒng)中已經(jīng)定義的函數(shù)的表達(dá)式；
P代表的產(chǎn)品維中的一項(xiàng)，表示該參數(shù)隸屬于虛擬樣機(jī)分解結(jié)構(gòu)產(chǎn)品維的部分；W代表的是任務(wù)維中的一項(xiàng)，表示該參數(shù)隸屬于任務(wù)維的某個(gè)部分；T是時(shí)間維的某個(gè)時(shí)間區(qū)間，表示...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周軍華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京仿真中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11