毕业论文-基于公理设计的复杂产品研制阶段经济可承受性研究（定稿）

基于公理设计的复杂产品研制阶段经济可承受性研究摘要复杂、产品包含的技术复杂、对产品进行制造的过程复杂、产品相关的项目管理复杂。品相关产业发展状况对国家经济发展进程有重要意义。复杂产品的竞争能力直接承受性高低主要通过产品寿命周期内的费效比体现。本文将公理设计理论应用到对复杂产品经济可承受性的研究当中，通过域间映射的相关活动及其相互间的联系视作一个“系统”,应用公理设计理论对该系统进行优化设计，得到一个复杂产品经济可承受性优化模型，为具体的composition,complextechnology,complexmanufamanagement.Mostofthecomplexproductsaretypicalmultisystemsconsistofsoftwaremodules,electronicmodules,machinerymodules,hydraulicmodulesandcontrolinteractionsbetweenitssubsystemsandcomponentsarecomplex.Therelatedindustryoftheprocessofnationaleconomicdevelopment.Thecompetitqualityproductswithhighspeedandfcycle.Inthispaper,theAxiomaticDesigntheoryisappliedtothuseofinter-domainmappingmethod.ThetwomodelscanimprovetheprecisionofcosteffectivenessindexesandfunctionaloptimizationofcompoptimizationmodelisbuilttoprovideguidanceforthespecificKeywords:AxiomaticDesign目录1绪论 11.1课题背景及目的 11.1.1论文选题背景说明 11.1.2论文选题目的 21.2国内外研究现状分析 21.3课题研究方法 61.4研究内容及论文构成 71.4.1研究内容 71.4.2论文构成 82基于域间映射的复杂产品LCC估算模型构建 2.1.1复杂产品全寿命周期费用的概念 2.1.2全寿命周期费用估算原理 2.2LCC估算模型构建目标 2.2.2本文对复杂产品LCC估算模型进行构建的目标 2.3基于域间映射方法构建复杂产品LCC估算模型 2.3.1映射域划分 2.3.2映射过程 2.4LCC各阶段费用估算与费用单元可追溯性的实现 2.4.1模型对复杂产品LCC估算的实现 2.4.2模型对费用单元可追溯性的实现 2.5本章小结 3基于ADC法与域间映射的复杂产品效能评估指标体系构建 3.1.1方法概述 3.1.2方法基本原理 3.2效能评估指标体系构建目标 3.2.1目前常用的系统效能评估指标体系的局限性 3.2.2本文对复杂产品效能评估指标体系进行构建的目标 3.3基于域间映射方法构建复杂产品效能评估指标体系 3.3.1映射域的划分 3.3.2域间映射过程 3.3.3效能评估指标体系构建过程 3.3.4效能评估指标可追溯性的实现 3.4本章小结 4复杂产品经济可承受性优化系统建模研究 4.1复杂产品经济可承受性优化系统模型构建的目标 4.1.1效费比分析基本原理 4.1.2效费比提升的途径 4.1.3本文对复杂产品系统进行优化设计的目标 4.2基于公理设计原理对复杂产品经济可承受性优化系统进行设计 4.2.1复杂产品经济可承受性优化系统要素界定 4.2.2映射域划分 4.2.3复杂产品经济可承受性优化系统FR-D 4.2.4复杂产品经济可承受性优化系统DP-PV映射 4.2.5复杂产品经济可承受性优化系统模型 4.3本章小结 结论与展望 致谢 参考文献 附录A军用直升机系统FR-DP映射示意图 附录B军用直升机系统费用单元CU映射分解示意图 附录C军用直升机系统LCC单元分解结构及符号含义示意图 复杂产品，是指这样一类产品：客户对这类产品的需求情况复杂、产品的结构组成大多数复杂产品可以看作是一个典型的多技术系统，该系统集成机械、电子、软件、液压和控制等模块，具有采用高新技术、技术含量高、涉及技术领域广、构成复杂、各子上述特点决定了复杂产品的研制具有以下特性：产品的研制开发难度大、研制过程中的协作面广、开发的周期长3],这些特点都延长了复杂产品研制周期，使研制过程质量、成本难以得到控制。由于其竞争能力关系到国家经济发展与国力的兴衰，快速高质地开发复杂产品是极为重要的[2],而经济可承受性是影响复杂产品发展的关键因素，在复杂产品研制阶段将经济可承受性纳入考虑范围，通过对复杂产品全寿命周期费用进行估算、对其寿命周期效能进行评估，根据得出的效费比进一步分析，从全局角度对复杂产品经济可承受性进行提升，对推进复杂产品的发展具有重要意义。作为以域间映射和设计公理为基础的设计理论，公理设计通过最小化“设计-反馈-再反馈”的循环过程，能有效降低产品(系统)设计过程各项指标的耦合、冗余与冲突，使产品(系统)设计过程更清晰并有效降低设计过程的复杂度，同时克服设计目标模糊现象H。此外，功能需求FRs、物理参数DPs、过程参数PVs之间的映射可以清晰地揭示出各设计参数之间的联系并使设计结果具备良好的可追溯性。因此，本研究应用公理设计的基本理论对复杂产品经济可承受性的改善进行研究，通过域间映射的方法对适用于复杂产品研制阶段的全寿命周期费用估算模型与效能评估指标体系进行构建，以提升全寿命周期费用估算与效能评估的精确度与可追溯性；基于构建得到的全寿命周期费用估算模型与效能评估指标体系，进一步将复杂产品全寿命周期内能有效提升经济可承受性的所有相关资源、活动及其相互间的联系视作一个“系统”,应用公理设计理论对该系统进行优化设计，得到一个复杂产品经济可承受性优化系统模型，为具体的优化工作提供指导。用。复杂产品系统研制的日益复杂化，使得复杂产品全寿命周期中的投入与日俱增。自受性既受到经济投资多少的影响，也受产品性能与功能的影响S]。在复杂产品的研制阶段，考虑其经济可承受性的影响是非常重要法已有研究，但大多数关注的是通过优化复在理论上，本研究尝试将公理设计理论应用到效能评估指标体系的建立当中，并基于此应用公理设计方法对复杂产品全寿命周承受性研究在国家经济建设发展历程中具有重要产品经济可承受性进行研究，以期能为提高复杂效费比模型、效费比分析研究等几个方面。本文献综述也将从上述几个方面进行梳理。(1)公理设计理论与应用公理设计理论(AxiomaticDesign,简称AD),最早由麻省理工学院的Nam.Pyo.Suh教授于上世纪七十年代最先提出，该理论的目标在于：提供一个基于逻辑和理性思维过程及工具的理论基础，使设计方法得到改进，从而为“设计”建立起一个科学基础。公理设计的核心在于设计公理与域间映射：以两大设计公理(独立公理与信息公理)为设计的基本准则，将设计过程划分为四个域：用户域(CustomerDomain)、功能域(FunctionalDomain)、物理域(PhysicalDomain)与过程域(ProcessDomain),通过将相关变量在相邻两个域内变量之间“Z型”进行映射与迭代，不断使设计指标分解细化，从而得到最底层的设计参数。目前，公理设计适用于几乎所有设计过程，包括产品设计、系统设计、软件设计、材料加工工艺设计等。对复杂系统进行设计与分析是AD最典型的应用之一。对AD在复杂系统设计中的应用，国内外进行了较为丰富的研究。围绕AD在系统设计在基础方面的研究较多，如GUP,RAOHA等人主要研究制造系统的公理设计方法，阐述设计公理在不同阶段的使用情况，从而有效使制造系统柔性、适应性和响应速度得到增强以满足产品需求快速变化对其提出的要求[7](2001);KULAK等人基于AD原理，提出改善策略，用以指导传统过程导向制造系统向单元导向制造系统的转变，并给出反馈机制，根据事先确定的性能标准来评价和持续改善制造单元的设计[8(2005)。在应用研究方面，VicenteA.Reynal与DavidS.Cochran将AD理论应用到对精益生产系统的优化设计中，使得该系统中对生产流程的安排更为合理I⁹I(1996);Ke-ZhangChen应用AD设计框架对并行工程中的制造系统进行整合设计[10](1998);DominikT.Matt通过案例研究发现，AD可应用到复合集成系统中，使系统复杂性与动态性得到有效控制[1](2012);GuentherSchuh等人综合应用AD设计方法与机电整合功能模块对机电整合系统进行模块化平台设计并取得目前将公理设计理论应用于复杂产品全寿命周期费用估算模型的创建与优化中的映射)的方法对全寿命周期费用估算模型进行构建[13-14](2003),并证明了该模型能够较好地提高费用估算精度，能够有效增强费用单元的可追溯性从而有利于快速地评估出系统功能需求变化对费用估算值造成的影响，此外还可辅助设计师识别出关键的费用驱动因子。本文以该研究成果作为重要借鉴，对复杂产品LCC估算模型进行构建，并将其建模思想进行拓展，应用到对效能评估模型的构建中，使得到的效能评估模型亦具有较好的评估精度与可追溯性。(2)经济可承受性研究美国人雅克·甘斯勒将武器装备的经济可承受性定义为：“在保持技术优势的前提下，以合理的价格(国家可承受得起的价格)采购高性能武器”。他指出，国防科研与开发管理中急需解决军事优势与费用二者之间的矛盾问题，解决只要矛盾的关键在于提高武器装备的经济可承受性。目前在经济可承受性设计与管理领域，最为常用的两种主流技术为：费用作为独立变量技术(CAIV),和挣值管理技术(EV)。CAIV技术由美国首先提出(1990s),核心在于“把费用指标、性能指标与进度指标放在平等地位，强调费用是设计的主动输入，而不是设计的被动输出”,通过对权衡空间的应用，对装备发过程中，辅助对项目进展的实时监控，针对观测费用、工期出现偏差的原因给出控制王科等(2006,2007)将投资、效能和寿命周期费用联系起来，建立一种经济可承受常文兵等(2009)以国外航空装备为例介绍了经济可承受性设计的意义及其发展历程，研究了基于CAIV经济可承受性设计及基于EV的成本控制管理[18]。刘婷(2011)针对飞航武器装备研制需要，讨论了装备经济可承受性设计的内涵，并从方案设计、多因素一体化设计、“三化”设计、综合实验与评价、保障体系、预测与健康管理技术和仿真技术七个方面提出了提高装备经济可承受性的措施[19]。还有的学者从方案设计的角度对装备经济可承受性进行了分析。孙康文等(2008)、吕明云等(2010)针对研制周期中不确定性因素对飞机总体方案的影响，着重考虑了新技术的引入和寿命周期费用的波动对设计方案的影响，建立了基于不确定性的设计方案经济可承受性分析结构模型I20]。李延杰等(2011)根据CAIV技术和EA(渐进式采办策略)的基本思想构建经济可承受性优化设计模型[21]。(3)复杂产品费用估算方法关于复杂产品成本估算的方法与模型研究比较多，国外对于复杂产品全寿命周期成本的估算，建立了许多参数模型。从大方向来看，目前LCC估算常用的方法主要有：参数估算法、工程估算法、类比估算法和专家判断法。我国学者在对复杂产品开发过程的成本估算模型构建与优化研究中取得了较多的成果与进展。陈晓川等(2001)将公理设计与面向成本的设计理论结合，将全生命周期成本的需求层层分解，通过公理设计的域间映射分解方法使有关成本要素间的耦合关系得到解除，构建了适用于DFC的成本估算软件框架122];何陈棋等(2003)根据已有产品的信息建立产品成本样本库，通过对新产品和已有产品在功能结构上相似性分析并引入模糊系统理论中贴近度和隶属函数等概念，结合产品特征模糊集，构建出在设计过程中适用于不同阶段的成本估算模型[23];李成贵等(2005)通过对产品在设计阶段的成本估算策略分析，建立面向设计的产品成本估算模型，研究了主要模块的实现方法，详细讨论了相应的成本估算流程及算法[24];赵亮等(2006)将神经网络和模糊工程技术结合，采用模糊推理的信息处理方法，研究类动态模糊神经网络的学习过程、网络动态算法及模糊知识处理方法，基于动态模糊神经网络建立产品成本估算模型，并开发了相应的成本估算软件，可利用方案设计信息自动完成成本估算，使方案设计阶段由于成本信息少、信息颗粒度大而影响成本估算精度的问题得到解决[25];王军等(2014)基于多级神经网络建立功能属性与全局特征属性之间的映射模型，并构建了适用于复杂产品的智能设计模型和成本估算模型，使复杂产品的物理构造相似性评价、适应性修正方案自动生成和(4)效能模型与效费比权衡分析研究系统效能从定量角度量度了系统在规定环境条件下、在规定时间内完成预期任务的海军系统效能模型和ADC效能模型，其中ADC系统效能模型在国内应用最广泛，该模型将效能分解为以下三大指标：可用度向量、可信度矩阵与固有能力向量，效能评估值等于这三者之积。基于ADC法对不同系统效能评估指标体系进行构建，目前国内学者已取得较为丰富的研究成果，近年来主要有：王堕等对复杂武器系统效能评估方法进行研究，构建起基于ADC法的复杂武器系统效能评估指标体系与相应评估算法128](2016);柯宏发等以ADC法的思想为基础，从四域视角构建了电子装备作战效能评估指标体系评估27]。效费比权衡分析通过计算系统效费比参数(M=E/ALCC),深入分析的过程中找到理论依据与值得借鉴的方法，用以指导研究的展开。本研究将公理设计应用于对复杂产品研制阶段的全寿命周期费用估算模型、效能评解与迭代过程中能有效消除冗余或耦合现象的优势时能有效地反映出产品费用单元、效能指标与产品功能需求间的联系，为提升产品经济3、复杂产品效能评估方法的程度的量度，是性能、可用性、适用性三大指标的函数。目前应用较为广泛的效能评其中ADC系统效能模型应用最为广泛，本研究应用公理设计对复杂产品效能评估模型偏最小二乘法、人工神经网络法、模糊综合评价方法各有其特点与适用情况，同时又存在一来构建估算模型，以期使得构建出的费用估算复杂产品的经济可承受性一般通过效费比进行反映，费效比将产品寿命周期费用与模型的评估结果与效费比分析方法结合，效费比分析的结果将为复杂产品全寿命周期系统优化模型的构建、经济可承受性提升工作的展开提供重要依据。应用，对复杂产品全寿命周期费用估算模型、效在产品研制阶段对全寿命周期费用与效能进行评估以提升高效费比为目标，对产品全寿命周期系统(由复杂产品全寿命周期内所有相关活动及其联系组成)进行优化设计，为提升产品经济可承受性具体工作的展开提供指导依2、基于域间映射方法对复杂产品全寿命周期费用估算模型进行构建模型的研究很多，但基于公理设计对估算模型进行构建的研究文献少之又少 映射，构建起一个能够清晰反映费用单元与产品功能参数联系以及费用单元之间联系、具有良好可追溯性与较高估算精度的费用估算模型，产品全寿命周期没用进行估算，以期取得对现有费用估算模型研究成果的创新与突破。3、基于域间映射方法对复杂产品效能评估指标体系进行构建为成熟，其中美国空军系统效能评估模型应用最为广泛。本文基于ADC系统效能评估模型的基本框架，结合公理设计的域间映射方法，通过“产品功能需求(FRs精度的效能评估模型，以期取得对现有效能评估模型研究成果的创新与突破。基于上述构建的费用估算模型与效能评估模提升经济可承受性的所有相关资源、活动及其之间的联系视作一个“系统”(称作复杂产品经济可承受性优化系统),以效费比的提升为优化目标，应用公理设计理论结合效第一章为绪论部分，主要阐述本研究的背景第二章在对现行复杂产品寿命周期各阶段费述应用域间映射方法对适用于复杂产品研制阶段的全寿命周期费用估算模型进行构建的详细过程。第三章在对应用最为广泛的ADC效能评估模型进行分析的基础上，具体阐述应用域间映射方法对复杂产品效能评估指标体系进行构建的详细过程。第四章围绕效费比提升的目标，结合效费比分析方法，具体阐述应用公理设计理论对复杂产品全寿命周期系统进行优化设计的详细过程。最后对本研究的结论、研究展望进行总结性说明。2基于域间映射的复杂产品LCC估算模型构建复杂产品全寿命周期费用(Life-CycleCost)是指产品在预设的寿命周期各阶段过之间的关系示意如图2.1:论证与研制费用生产购置费用使用保障费用丨退校处置费用图2.1复杂产品全寿命周期费用示意图从上图可以看出研制阶段的工作对LCC影响最大，复杂产品百分之九十五的全寿命周期费用在该阶段结束时基本得到确定，因此在研制阶段对产品LCC加以考虑，以提高产品的经济性、降低费用为目标优化设计，将对后续费用的节约产生积极的作用。1、全寿命周期费用分解结构目前，在复杂产品全寿命周期费用估算的研究中，主要侧重于对论证与研制费用、生产费用与使用保障费用的估算。这三项费用的具体含义与费用分解结构总结如下：(1)论证与研制费用：复杂产品在论证与研制阶段(细分为方案探索阶段、论证业证觉带用mW制开件务就路管册费m呼制料料费们C新翻外曲费咽相爆参费用Cs试细费州Gm销制应后背有(m班点画～快丽街性(伊职专料费埋(m电证南周确和C图2.2论证与研制费用分解结构开搜时郭雪阅开搜时郭雪阅四体工弯曹属网愿或基要C4通有始Em脉选着曹曹将品声香两Cu用感基事评高曹雨”钢谢值险盘的配试微有召强置明批南指测食或4分图2.3生产费用分解结构(3)使用保障费用：复杂产品在使用全过程(使用、维修、保障活动)所耗费的天血(兴费m曲砟红曲般灯(用件通4册K*m其电的照为鸣型用公金费府(=你园音判费4L成能配脚商指图2.4使用与保障费用分解结构2、全寿命周期费用估算方法从方法的基本原理来看，目前使用较为广泛的LCC估算方法主要分为以下几大类：这种方法的基本思想是：通过对采集到的大量产品特征参数与费用相关数据进行回归分析，得到特征参数与所估算成本之间的关系公式(参数方程),从而得出相应的费用估计值。由于参数方程的获取对数据量要求比较高，在对特征参数的应用环境分类比较清晰明确的情况下，通过广泛的性能参数和设计方案，参数法可以得到相对准确的估算值，产品成本特点能够得到较好的描述，因此该方法适用于产品设计方案较为成熟的阶段对LCC做出预估，但不适用于全新开发或技术革新度较高系统的费用估算[31]。该方法的基本思想是通过建立产品的工作分解结构，得出寿命周期费用分解结构，从下至上进行统计与估算，逐步计算出费用单元的数据，合计得出整个研制项目总费用。该方法可以有效地显示复杂产品的各个子系统中的费用细节，有利于对设计方案间费用差异的研究、费用的灵敏度分析。该方法适用于产品详细设计方案、工艺方案均已成熟的全面研制完成阶段的费用估算，亦适用于对生产成本、使用保障费用的估算[31]。3、类比估算法该方法是通过对所要研制产品在结构、功能与性能方面与现有产品之间相似程度的分析，根据二者的差异进行费用修正，得到新产品的费用估算值。使用该方法需要考虑新旧产品的研制时间所处的经济环境、技术、性能的类似程度与历史背景。该方法适用于产品开发初期进行LCC粗略估算，起辅助作用3]。在复杂产品研制阶段对其LCC进行估算与分析，对提升产品全寿命周期经济可承受性具有重要的意义：在产品设计过程中，满足功能需求的前提下，对LCC进行预测与评估，可以帮助设计者进行设计方案的择优与针对性修改，从而使LCC得到有效降低，提升产品经济性、达到技术与经济的协调与综合优化。同时亦为复杂产品的效费分析、效费比的提高提供重要依据。对复杂产品进行LCC估算的过程，可以归纳为如图2.5所示的一个模型：复杂产品费用估算模型复杂产品费用估算模型产品全寿命周期费用估算方法(根据产品特征、估算费用所处的阶段不同而选择)估算费用项参数估计处理方法期内各项设计参数产品全寿命周期费用估算值输出输入图2.5复杂产品LCC估算过程模型对复杂产品进行全寿命周期费用估算就是要建立这样一个模型，该模型通过应用恰当的费用估算方法和参数估计方法建立起产品在全寿命周期内各项设计参数与费用之间的关系，使得模型的输入(产品各项设计参数)转化为满足一定精确度要求的输出(产品LCC估算值),从而为产品经济可承受性的优化提供重要依据。在建立模型过程中所基于估算方法则需要根据产品特点与待估算的费用项所处阶段的不同而进行选择(基本方法包括参数估算法、工程估算法、类比估算法、系统仿真等);在对费用项进行估算的过程中需要应用一定的方法来对输入的数据进行处理，以提升估算效率与精确度，常用的处理方法主要有偏最小二乘回归(可较好解决费用驱动因子多、样本数据少问题)、人工神经网络、遗传算法(用于除去不相关因素的特征子集和隐含层与处理单元个数、优化神经网络层间的关联权)等。综观目前应用较为广泛的LCC估算方法，可以总结出其存在的局限性如下：1、常用的LCC估算模型大多是通过对大量历史数据的统计分析，将所估算对象的物理性能参数与费用建立联系并据此估算出费用值。但基于历史数据统计分析结果对新研制产品LCC进行估算的过程中会不可避免地带来一定的误差，这对提升LCC估算精确度带来一定的限制；2、目前应用较为广泛的LCC估算模型大多未能较直观、清晰地反映出费用估算值与系统功能需求之间的联系，即“设计域”与“费用估算域”尚处于相对独立的关系，难以及时为设计者提供必要的费用敏感度信息来指导其对设计进行优化，进而为提升产品的经济可承受性提供依据；3、常用的LCC估算模型在对关键费用驱动因素的识别方面亦存在一定的局限性，未能高效地对设计中对LCC影响程度大的产品功能需求与设计(性能)参数进行识别。基于对现有常用的LCC估算模型局限性与研制阶段的LCC估算在系统寿命周期内所发挥作用的分析，本文针对适用于复杂产品研制阶段的LCC估算模型进行构建所要达成的目标归结如下：1、构建得到的LCC估算模型适用于复杂产品研制阶段进行的全寿命周期费用估算，由于随着研制工作的深入展开，产品的各项设计(性能)参数与工艺参数可以得到逐步细化，因此，本文主要基于工程估算法的基本思想与域间映射的方法对LCC估算模型映射，使构建得到的模型能够更为直观清晰地反映产品寿命周期不同阶段CUs与DPs、FRs之间的关联，对费用估算精度的提升做出一定贡献；2、构建得到的LCC估算模型中功能域、物理域与费用估算单元CUs间的联系得到更直观的体现，CUs的可追溯性得以提升，系统功能、设计参数变化时对具体费用单元的影响可以被快速识别与评估，可为设计者提供有效的设计方案择优与改进依据；3、该模型还可用于关键费用驱动因子的识别，有助于设计者在产品研制阶段对影响LCC的功能需求、关键设计(性能)参数及其影响程度进行定量分析，为复杂产品经济可承受性提升提供重要依据。2.3基于域间映射方法构建复杂产品LCC估算模型本文构建的LCC估算模型适用于在复杂产品研制阶段对全寿命周期费用的估算，主要基于工程参数法的思想来进行费用单元的分解，因此首先需要对产品进行“功能需求-设计参数(FRs-DPs)”映射，以明确产品为满足其功能需要具备的性能参数；在建立产品功能需求与性能参数联系的基础上，通过“设计参数-费用单元(DPs-CUs)”映射，将设计(性能)参数进一步映射得到费用单元，这些费用单元与WBS类似，与实现产品功能所需的物理结构、零部件或工作职能相对应，亦是进行LCC估算的基本单Domain)、设计参数域(PhysicalDomain)和费用域(CostDomain),如图2.6所示：U图中，功能域包含了通过对顾客需求分析得到的复杂产品总体功能需求FR1,以及通过与物理域内设计参数DPs进行Z型映射分解得到的各个层级的功能需求，分解得到的“叶”级功能需求对应组成复杂产品的各子系统的功能需求；物理域包含了能够满足产品总体功能需求的设计(性能)参数DP1,以及通过Z型映射得到的可满足功能域内各层级功能需求的设计(性能)参数，分解得到的“叶”级设计(性能)参数对应组成复杂产品的各子系统的设计(性能)参数；费用域包含了各项由物理域中的设计(性能)参数映射得到的费用单元，这些费用单元可随着功能需求与设计(性能)参数的逐级细化而得到进一步分解。2.3.2映射过程在运用域间映射方法进行效能指标体系的构建过程中，FRs-DPs映射是基础，功能域内的FRs通过设计矩阵A与物理域内的DPs建立联系，并通过如下设计方程体现：aij=0时，表示FRi不受DPj的影响。同时在实际设计中FR的总数i应与DP的总数j保持一致。每一个分解层级均对应一个设计方程。在映射过程中，为保证同一层级上FRs之间的相互独立性(对应某FR的DP发生变化时不会引起同层级内其他FR的变化),对DPs的选取应尽量使得设计矩阵应为对角矩阵(无耦合设计)或三角矩阵(解耦设计)。将物理域内的DPs映射到费用域中得到对应各层设计(性能)参数的费用单元CUs,这是本文构建LCC估算模型过程中的关键一步。DPs与CUs之间的联系通过DP-CU关系矩阵B体现，该矩阵揭示了每一费用单元受设计(性能)参数影响的情况。需要注意的是，同一个CU可能会对应多个DPs,因此DP-CU关系矩阵通常不是方阵。费用域中的不同层级的CUs可以由不同层级的DPs映射得到，这样一来构建得到的费用估算单元的层次关系较为清晰。综合上述，可以看到，通过FRs-DPs映射与DPs-CUs映射可以有效地将费用估算单元与系统设计参数、功能需求建立联系，设计矩阵A与“DP-CU”关系矩阵B是将设计参数的具体化，费用域内的费用单元也可同时得到分解细化；当系统功能需求发生变化，需要对设计(性能)参数进行修改或对子系统进行重新设计时，该模型也可帮助设计师快速评估出各项费用将会发生的变化，从而为系统总体LCC变化的评估提供基本部分选取军用直升机系统这一典型复杂产品为例，对基于域间映射构建得到费用估算模型的过程、各阶段费用进行估算的过程、费用单元可追溯性的实现机理进行详细阐述。主要关注的是论证研制费用、生产费用及使用保障费用的估算，对在LCC中占比例较小且较为稳定的报废退役费用估算则不作研究。“军用直升机全寿命周期费用分解结构”如图2.7所示：重重算留，理身叶时■母中1自独图2.7军用直升机系统LCC费用分解结构基于图2.7的模型对军用直升机系统LCC进行估算的公式(2.1)-(2.13)归纳如二级子公式：三级子公式：Cpc=CpA+CpR+CDM+CDH+Cp2.3.4军用直升机系统FR-DP映射为构建基于域间映射的LCC估算模型，对产品进行FR-DP映射是第一步。本文通过参考GJB5685-2006《军用直升机工作分解结构》[33中的相关描述，对常规型号的军用直升机系统(本文将“军用直升机”这一产品及其寿命周期中为保证其功能实现的所有相关活动视作一个系统)进行FR-DP映射模型构建，具体如下：通过对军用直升机系统使用特点的分析，归结得到该系统顶层功能需求如下：FR1=系统能在各类环境下完成预定任务实现FR1所需的设计参数可描述为：DP1=完整的军用直升机系统(设备、资料、服务及设施的集合)相应的顶层设计方程：FR1=A₀*DP1下文类似),下文类似),2、FR-DP一级映射分解通过对DP1应该具备的功能需求进行分解，得到FRli如下：FR11=直升机在各种环境下可正常飞行；FR12=系统寿命周期内的运作得到有效管理；FR13=系统寿命周期内性能可满足任务要求；FR14=系统寿命周期内的原理与操纵技能可被相关人员掌握；FR15=系统寿命周期内得到专门的保障与维修；FR16=系统寿命周期内得到通用的保障与维修；FR17=系统寿命周期内使用的资料得以用文本形式记录留存；FR18=系统执行每次任务前的准备工作需求得到满足；FR19=系统发挥其效能所必须的基础设施得到满足FR1,10=为系统首次任务的执行提供初始条件相应地，为实现各FRli(i=1-10)系统应具备的设计参数为：DP11=军用直升机；DP12=系统和工程项目管理子系统；DP13=试验与评定子系统；DP14=人员训练子系统；DP15=专用保障子系统；DP16=通用保障子系统；DP17=资料文件子系统；DP1,10=初始备件和保障设备设施相应的一级设计方程：{FRli}=A₁*{DPli}(i=1-10)其中(X为非零数值，在具体设计中,设计矩阵A₁为上三角阵，因此该映射符合解耦设计要求。对应图2.8,显示了军用直升机的一级FR-DP映射分解情况：图2.8军用直升机一级FR-DP映射示意图通过对DP11应具备功能需求进行分解，得到FR1li如下：FR111=可操纵并稳定提供飞行所需升力与各方向水平拉力；FR112=具有一定启动结构并可承载完成任务所需功能部件；FR113=将燃油、空气混合气转化为驱动力；FR114=具备信息处理与数据传输功能；FR117=为机组人员提供安全防护措施；FR118=对目标进行攻击；FR119=机械系统与设备使用情况受实时监控；FR11,10=满足其他必要功能相应地，为实现各FR1li(i=1-10)系统应具备的设计参数为：DP11,10=其他设备相应的设计方程：{FR11i}=Au*{DP1li}(i=1-10)设计矩阵A为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(2)DP12分解通过对DP12应具备功能需求进行分解，得到FR12i如下：FR121=系统总体综合工程工作得到指导与控制；FR122=实现系统总目标所必需的业务得到管理相应地，为实现各FR12i(i=1,2)系统应具备的设计参数为：DP121=系统工程；DP122=工程项目管理相应的设计方程：{FR12i}=A₁₂*{DP12i}(i=1,2)(x为不为零数值，在具体设计中,设计矩阵A₁₂为下三角阵，因此该映射符合解耦设计要求。(3)DP13分解通过对DP13应具备功能需求进行分解，得到FR13i如下：FR131=直升机的工程设计方案满足任务要求；FR132=直升机未来的军事效用、作战效能、作战适应性、保障性满足任务要求；FR133=满足合同规定或工程特殊要求；FR134=为飞行试验和评定过程提供操作与维修保障；FR135=为研制性试验提供必需的硬件条件相应地，为实现各FR13i(i=1-5)系统应具备的设计参数为：DP135=试验设施相应的设计方程：{FR13i}=Ai₃*{DP13i}(i=1-5),设计矩阵A₁₃(X为不为零数值，在具体设计中,设计矩阵A₁₃为下三角阵，因此该映射符合解耦设计要求。通过对DP14应具备功能需求进行分解，得到FR14i如下：FR141=为训练目标达成提供必要装置、附件和教具；FR142=为训练目标达成提供必要服务；FR143=为训练目标达成提供必要场所相应地，为实现各FR14i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP143=训练设施相应的设计方程：{FR14i}=A₁4*{DP14i}(i=1-3)(X为不为零数值，在具体设计中,设计矩阵A14为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP15应具备功能需求进行分解，得到FR15i如下：FR151=为基层级维修提供专用保障；FR152=为中继级维修提供专用保障；FR153=为基地级维修提供专用保障相应地，为实现各FR15i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP151=基层级专用保障单元；DP152=中继级专用保障单元；DP153=基地级专用保障单元相应的设计方程：{FR15i}=Ais*{DP15i}(i=1-3)(X为不为零数值，在具体设计中角阵，因此该映射符合解耦设计要求。,设计矩阵Ais为下三(6)DP16分解通过对DP16应具备功能需求进行分解，得到FR16i如下：FR161=为基层级维修提供通用保障；FR162=为中继级维修提供通用保障；FR163=为基地级维修提供通用保障相应地，为实现各FR16i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP161:基层级通用保障单元；DP162:中继级通用保障单元；DP163:基地级通用保障单元相应的设计方程：{FR16i}=A₁6*{DP16i}(i=1-3)(X为不为零数值，在具体设计中角阵，因此该映射符合解耦设计要求。(7)DP17分解设计矩阵A16为下三通过对DP17应具备功能需求进行分解，得到FR17i如下：FR171=对系统技术规程、培训情况进行规范正式说明；FR172=对系统工程图样、相关文件表格进行规范正式说明；FR173=对系统管理规程的制定提供依据；FR174=对综合保障计划和供应程序进行规范正式说明相应地，为实现各FR17i(i=1-4)系统应具备的设计参数为：DP171=技术出版物；DP172=工程资料；DP173=管理资料；DP174=保障资料相应的设计方程：{FR17i}=Ayz*{DP17i}(i=1-4)(X为不为零数值，在具体设计中,设计矩阵Al₇为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(8)DP18分解通过对DP18应具备功能需求进行分解，得到FR18i如下：FR181=为现场准备工作提供全部器材与服务；FR182=为系统达到作战状态提供专用设施；FR183=为达到系统使用状态而进行改造相应地，为实现各FR18i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP182=场地建设；DP183=场地、舰船和车辆改造单元相应的设计方程：{FR18i}=A₁g*{DP18i}(i=1-3)(x为不为零数值，在具体设计中设计矩阵Ajg为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(9)DP19分解通过对DP19应具备功能需求进行分解，得到FR19i如下：FR191=满足直升机系统生产、库存和基地维修需要；FR192=满足生产设备购置、改进或租借需求；FR193=满足工业设施和设备维修、封存与维修需要相应地，为实现各FR19i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP191=新建、改建或扩建单元；DP192=设备购置或改进单元；DP193=工业设施维修单元相应的设计方程：{FR19i}=Arg*{DP19i}(i=1-3)(X为不为零数值，在具体设计中设计矩阵Alg为下三角阵，因此该映射符合解耦设计要求。对应图2.9,归纳显示了军用直升机的FR-DP二级映射分解情况：4、FR-DP三级映射分解(1)DP111分解通过对DP111应具备功能需求进行分解，得到FR11li如下：FR1111:提供升力及各方向水平拉力FR1112:平衡旋翼反扭矩与稳定对航向的操纵相应地，为实现各FR11li(i=1,2)系统应具备的设计参数为：相应的设计方程：{FR11li}=Am*{DP11li}(i=1,2)(X为不为零的数值，在具体设计中阵，因此该映射切合无耦设计要求。设计矩阵Am为对角通过对DP112应具备功能需求进行分解，得到FR112i如下：FR1121=承载功能部件并连接机体其他部件FR1122=支承尾桨与相应传动操纵部件、连接安定面等部件FR1123=航向、俯仰、横滚平衡及稳定作用FR1125=满足驾驶员、乘员出入及货物装卸需求FR1128=从外界获取空气并供给发动机FR112,10=排出正常和意外泄露的燃油、滑油及液压油FR112,11=发动机状态和功率可自动控制FR112,13=主发动机在地面与空中可起动FR112,18=有效对动力部件进行整流与防火FR112,20=驾驶员可操纵与控制直升机飞行状态FR112,21=旋翼和尾桨可实现全权限操纵控制与增稳FR112,22=液压流体能被贮存并分配到其他系统FR112,23=为直升机各子系统设备提供电能保障FR112,24=座舱内环境参数适合人体卫生要求并满足设备冷却、增压要求相应地，为实现各FR112i(i=1,2)系统应具备的设计参数为：DP1128=发动机进气系统DP1129=发动机排气系统DP112,10=发动机排放系统DP112,11=发动机控制系统DP112,12=发动机操纵系统DP112,13=发动机起动系统DP112,14=发动机参数采集显示系统DP112,15=发动机外滑油系统DP112,16=辅助动力装置DP112,17=燃油系统DP112,18=动力舱DP112,19=传动系统DP112,20=机械飞行操纵系统DP112,21=电传、光传飞行控制系统DP112,22=液压系统DP112,23=电气系统DP112,24=环控系统相应的设计方程：{FR112i}=Au₂*{DP112i}(i=1-24)(X为一非零数值，在具体设计中角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(3)DP114分解通过对DP114应具备功能需求进行分解，得到FR114i如下：FR1141=综合具备通信、导航、识别功能FR1142=具备全天候自主导航能力和较高系统冗余能力FR1143=大气数据信号可被提供给飞行仪表FR1144=能为飞行员提供准确而直观地飞行引导和战术态势显示FR1145=具备电子对抗功能FR1146=航空电子系统工作模式和状态可控FR1147=设备之间数据流可被传输FR1148=飞行参数、操纵机构、动力装置数据、设备数据等基本信息可被记录FR1149=非航空电子系统识别的信息可被采集、处理并传给航电系统相应地，为实现各FR114i(i=1-9)系统应具备的设计参数为：DP1141=通讯、导航、识别系统DP1142=组合导航系统DP1147=数据传输总线DP1148=飞行参数记录系统相应的设计方程：{FR114i}=A₄*{DP114i}(i=1-9)设计矩阵A14为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP116应具备功能需求进行分解，得到FR116i如下：FR1161=可控制武器的搜索、瞄准和发射FR1162=可悬挂各种外挂悬挂物并完成对悬挂物的控制操纵FR1163=具备反潜侦察功能相应地，为实现各FR116i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP1161=火控系统相应的设计方程：{FR116i}=Au₆*{DP116i}(i=1-3)(X为非零数值，在具体设计中))设计矩阵A₁6为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP117应具备功能需求进行分解，得到FR117i如下：FR1171=可贮存、调节与输送氧气FR1172=可应急救护伤员FR1173=直升机可应急水面降落相应地，为实现各FR117i(i=1-3)系统应具备的设计参数为：DP1171=氧气系统DP1172=救护设备DP1173=应急漂浮装置相应的设计方程：{FR117i}=Au₇*{DP117i}(i=1-3)(X为非零数值，在具体设计中设计矩阵Au₇为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP11,10应具备功能需求进行分解，得到FR11,10,i如下：FR11,10,2=具备各部件结构的防冰功能FR11,10,3=具备挡风挡雨、冲洗功能FR11,10,4=可实现货物的空中投放、吊运与运输FR11,10,5=具备舱内防火灭火功能FR11,10,6=机体振动部件可得到控制相应地，为实现各FR11,10,i(i=1-6)DP11,10,2=防冰系统系统应具备的设计参数为：DP11,10,3=风挡雨刷冲洗装置DP11,10,4=空投、起重、运输设备DP11,10,5=座舱内设及座舱内灭火设备DP11,10,6=振动控制装置相应的设计方程：{FR11,10,i}=Au.1o*{DP11,10,i}(i=1-6),设计矩),设计矩)阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。附录图A1归纳显示了军用直升机的三级映射分解情况。5、FR-DP四级映射分解通过对DP1111应具备功能需求进行分解，得到FR11li如下：FR11111=桨叶运动可实现并与操纵系统可连接FR11112=旋转可产生空气动力FR11113=旋翼转速及相关参数可得到显示相应地，为实现各FR1111i(i=1,2,3)系统应具备的设计参数为：DP11111=旋翼桨毂DP11112=旋翼桨叶DP11113=显示系统相应的设计方程：{FR1111i}=Am*{DP1111i}(i=1,2,3)(X为一非零数值，在具体设计中角阵，因此该映射符合解耦设计要求。通过对DP1112应具备功能需求进行分解，得到FR1112i如下：FR11121=桨叶运动可实现并与操纵系统可连接FR11122=旋转时可产生空气动力FR11123=尾桨转速及相关参数可得到显示相应地，为实现各FR1112i(i=1,2,3)系统应具备的设计参数为：DP11121=尾桨毂DP11122=尾桨叶DP11123=显示系统相应的设计方程：{FR1112i}=Auu₂*{DP1112i}(i=1,2,3)(x为一非零数值，在具体设计中角阵，因此该映射符合解耦设计要求。设计矩阵为下三,设计矩阵为下三(3)DP1121分解通过对DP1121应具备功能需求进行分解，得到FR112li如下：FR11211=形成必要空间并满足必要的人机功效FR11212=承受各种载荷FR11213=机身外形可得到维持与维护相应地，为实现各FR1112i(i=1,2,3)系统应具备的设计参数为：DP11211=座舱罩DP11212=机身结构DP11213=口盖及整流罩相应的设计方程：{FR1121i}=Al₂₁*{DP112li}(i=1,2,3)设计矩阵为对角设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(4)DP1122分解通过对DP1122应具备功能需求进行分解，得到FR1122i如下：FR11221=机身和尾斜梁得到连接FR11222=减速器和尾桨得到固定并可实现航向的平衡与稳定相应地，为实现各FR1122i(i=1,2)系统应具备的设计参数为：相应的设计方程：{FR1122i}=A₁12z*{DP1122i}(i=1,2)(X为一非零数值，在具体设计中设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP1123应具备功能需求进行分解，得到FR1123i如下：FR11231=可实现俯仰、横滚的平衡与稳定FR11232=可辅助实现航向平衡与稳定相应地，为实现各FR1123i(i=1,2)系统应具备的设计参数为：DP11231=水平安定面DP11232=侧垂直安定面相应的设计方程：{FR1123i}=A₁23*{DP1123i}(i=1,2)设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(6)DP1125分解通过对DP1125应具备功能需求进行分解，得到FR1125i如下：FR11251=可供驾驶员出入FR11252=可供乘员出入FR11253=可装卸货物FR11254=可装卸行李相应地，为实现各FR1125i(i=1-4)系统应具备的设计参数为：DP11251=驾驶员舱门DP11252=乘员舱门DP11254=行李舱门相应的设计方程：{FR1125i}=A₁i₂3*{DP1125i}(i=1-4),设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP1127应具备功能需求进行分解，得到FR1127i如下FR11271:可悬挂武器、副油箱等相应地，为实现FR11271系统应具备的设计参数为：相应的设计方程：{FR11271}=Au₂?*{DP11271}Au₂z=[X],该映射符合无耦设计要求。通过对DP112,18应具备功能需求进行分解，得到FR112,18,i如下：FR112,18,1:可对动力部件整流并防火FR112,18,2:对动力舱火情进行预警与灭火相应地，为实现各FR112,18,i(i=1,2)系统应具备的设计参数为：DP112,18,2:动力舱防火系统相应的设计方程：{FR112,18,i}=A₁1218*{DP112,18,i}(i=1,2),设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。FR112,19,4:可将发动机的转动进行换向减速并将功率传递到旋翼、尾桨及附件上FR112,19,8:传动系统运转相关参数可得到显示DP112,19,9:旋翼刹车装置设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP112,22应具备功能需求进行分解，得到FR112,22,i如下：FR112,22,1:正常工作情况下为直升机各子系统提供液压能源FR112,22,2:为直升机提供辅助目的和备用应急使用的液压能源FR112,22,3:紧急情况下可提供直升机飞行操纵所需液压能源FR112,22,4:液压流体参数可得到显示相应地，为实现FR112,22,i(i=1-4)系统应具备的设计参数为：DP112,22,1:主液压系统DP112,22,2:辅助液压系统DP112,22,3:应急液压系统DP112,22,4:显示装置设计矩阵设计矩阵,为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(11)DP112,23分解通过对DP112,23应具备功能需求进行分解，得到FR112,23,i如下：FR112,23,1:为直升机各子系统产生、变换电源FR112,23,2:将电能可靠有效地传输和分配到直升机各用电系统和设备并进行电力FR112,23,4:实现对燃油、液压、雨刷、结冰、环控等系统进行电气控制和保护相应地，为实现FR112,23,i(i=1-4)系统应具备的设计参数为：DP112,23,1:电源系统DP112,23,2:配电系统DP112,23,3:照明系统DP112,23,4:系统控制设计矩阵设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。通过对DP112,24应具备功能需求进行分解，得到FR112,24,i如下：FR112,24,1:提供热气源FR112,24,2:保持座舱(或设备舱)空气温度在规定范围内FR112,24,3:将空气按规定比例分配给驾驶舱、乘员舱和设备舱FR112,24,4:向座舱和电子设备舱提供冷空气相应地，为实现FR112,24,i(i=1-5)系统应具备的设计参数为：DP112,24,1:引气系统DP112,24,4:制冷系统(X为一非零数值，在具体设计中通过对DP1161应具备功能需求进行分解，得到FR116li如下：FR11611:对机载的所有武器和悬挂物进行管理和控制FR11612:供驾驶员在平视操作飞行情况下对攻击目标进行搜索与瞄准FR11613:昼夜条件下对目标进行搜索、识别、瞄准和指示FR11614:夜间为驾驶员提供外界背景清晰图像相应地，为实现FR116li(i=1-4)系统应具备的设计参数为：DP11611:火控外挂管理系统DP11612:头盔瞄准系统DP11613:搜索瞄准指示系统DP11614:驾驶员夜视系统相应的设计方程：{FR1161i}=Au₆角阵，因此该映射符合无耦设计要求。,设计矩阵为对附录图A2归纳显示了军用直升机的四级映射分解情况。6、FR-DP五级映射分解通过对DP112,22,1应具备功能需求进行分解，得到FR112,22,1,i如下：FR112,22,1,1:向主助力器下作动筒、尾助力器右作动筒供压FR112,22,1,2:向主助力器上作动筒、尾助FR112,22,1,3:在直升机着陆和停机时可对机轮进行动刹车或静刹车FR112,22,1,4:在直升机着陆发动机停车后对旋翼进行动态和静态刹车FR112,22,1,5:可对直升机尾轮进行动态和静态刹车相应地，为实现FR112,22,1,i(i=1-5)系统应具备的设计参数为：DP112,22,1,1:左液压系统DP112,22,1,2:右液压系统DP112,22,1,3:机轮刹车液压系统DP112,22,1,4:旋翼刹车液压系统相应的设计方程：{FR112,22,1,i}=A₁12.22,1*{DP112,22,1,i}(i=1-5),设计,设计矩阵为对角阵，因此该映射符合无耦设计要求。(2)DP112,23,3分解通过对DP112,23,3应具备功能需求进行分解，得到FR112,23,3,i如下：FR112,23,3,1:供给直升机内部照明FR112,23,3,2:显示飞行方位、提供起飞或着陆时的灯光照明并在作战时满足夜视兼容要求相应地，为实现各FR112,23,3,i(i=1,2)系统应具备的设计参数为：DP112,23,3,1:机内照明系统DP112,23,3,2:机外照明系统相应的设计方程：{FR112,23,3,i}=A₁12233*{DP112,23,3,i}(i=1,2)(X为一非零数值，在具体设计中阵，因此该映射符合无耦设计要求。设计矩阵为对角图2.10归纳显示了军用直升机的五级映射分解情况：亚DP112,22,1.1DP112,22,1,2.DP112,22,13DP112,72,1,4DP112,22,1,5DP112,23,3,1DP112,237、FR-DP完整映射分解结构附录图A3与图A4展示了对常规型号军用直升机系统进行FR-DP映射分解的结果。功能域(FRs)中的每一“叶”级功能需求即为组成军用直升机系统并能独立进行费用估算的子系统(活动)的功能需求，物理域(DPs)中的每一“叶”级设计(性能)参数则是实现这些功能需求所必需的子系统(活动),并将对应费用域中的“叶”级费用CCmcwmc(1)顶层DP-CU关系方程：Cgp=B0*DP1;其中B0=[X](X为一非零数值，在具体设计中此此;(3)二级DP-CU关系方程：DP132,DP133,DP134,DP135)T;其中(1)生产阶段费用单元的前三级DP-CU映射对常规型号军用直升机系统生产阶段费用单元的前三级分解结构如图2.12所示；图2.12军用直升机系统生产阶段费用单元前三级分解结构通过分析费用域的前三级分解结构中各层级费用单元与物理域中DPs之间的关联1)顶层DP-CU关系方程：Cp=B0*DP1;其中BO=[X](X为一非零数值，在具体设计中,X可用具体的解析表达式来代替，下同)其中3)二级DP-CU关系方程：c.(Cisp,CE,CF,Crrr,CrR)¹=B2c*(DP14,DP17,DP1,10)T;其中4)三级DP-CU关系方程：a.(CUpMi,CUpM₂,CUpM₃,CUpM4,CUpMs,CUCUpMio)'=B3a*(DP111,DP112,DP113,DP114,DP115,DP116b.(CUpiw₁,CUpw2,CUpiw₃,CUprw₄,CUpws,CUpiw₆,CUpnw,CUpwCUpw1o)=B3b*(DP111,DP112,DP113,DP114,DP115,DP116,c.(CUMAI,CUMA₂,CUMA₃,CUMA4,CUMAs,CUCUMA₁o)¹=B3c*(DP111,DP112,DP113,DP114,DP115,DP116d.(CUmn,CUm₂,CUni₃,CUM₄,CUMis,CUM₆,CUMr,CUmno)'=B3d*(DP111,DP112,DP113,DP114,DP115,DP116,DP11,10)T;其中i.CUm=B3i*DP122;其中B3i=[X],此处j.(CUmri,CUmrz,CUr₃)¹=B3j*(DP171,DP172,DP174)';k.(CUrRi,CUrR₂,CUrR₃)¹=B3k*(DP141,DP14其中(2)生产阶段直接材料费用Cpim四级DP-CU映射对直接材料费用Cpm的费用单元进行四级分解，分解结构如附录图B1所示。通过分析Cpm分解结构中第四层级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到Cpm第四层级DP-CU关系方程分别为：a.(CUp₁Mu,CUpM₂)¹=B;c.(CUpM₄1······CUDM₄9)¹=B4b*(DP1141······DP1149)¹;d.(CUDM₆1,CUDM₆2,CUpIM₆3)=B4d*(DP116DP11,10,2,,DP11,10,3,DP11,10,4,(3)生产阶段直接工资费用Cprw四级DP-CU映射对直接工资费用Cpw的费用单元进行四级分解，分解结构如附录图B2所示：通过分析Cpw分解结构中第四层级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到Cprw第四层级DP-CU关系方程分别为：a.(CUpw₁,CUprw₂)T=B,b.(CUpiw₂1······CUpW₂24)¹=B4b*(DP1121······DP112,c.(CUpw₄1······CUpiw₄9)¹=B4b*(DPd.(CUow₆1,CUbrw₂,CUbiwa₃)¹=B4d*(DP其中a.(CUMAI,CUMAi₂)¹=B4a*(DP1111,DP1112)¹;其中,b.(CUMA₂1······CUMA₂.24)T=B4b*(DP1121······DP112,c.(CUMA₄1······CUMA₉)¹=B4b*d.(CUMA₆1,CUMA₆2,CUMA63)¹=B4d*(DP1e.(CUMA↑,CUMA₇2,CUMA73)¹=B4e*其中,b.(CUM₂1······CUM₂24)¹=B4b*(DPd.(CUM₁61,CUM₁62,CUMI₆3)¹=B4d*(DPe.(CUMrn,CUMr₂,CUM₇3)¹=B4e*(D通过分析与DP111对应的直接材料费用CUpmM的第五级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到直接材料费用CUpm与DP111对应的第五级DP-CU关系方程分(7)生产阶段直接材料费用子单元CUpM₂五级DP-CU映射对与DP112对应的直接材料费用子单元CUon₂进行分解，得到直接材料费用CUpM与DP112对应的第五级分解结构2如附录图B5所示。通过分析与DP112对应的直接材料费用CUpm的第五级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到直接材料费用CUpm与DP112对应的第五级DP-CU关系方程分(8)生产阶段直接材料费用子单元CUpiM6五级DP-CU映射对与DP116对应的直接材料费用子单元CUpM进行分解，得到直接材料费用CUpiM与DP116对应的第五级分解结构3如图2.14所示：通过分析与DP116对应的直接材料费用CUpm的第五级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到直接材料费用CUpm与DP116对应的第五级DP-CU关系方程为：(9)生产阶段直接材料费用子单元CUpIM₂六级DP-CU映射对与DP112,22对应的直接材料费用子单元CUpM₂22进行分解，得到直接材料费用CUpM与DP112,22对应的第六级分解结构1如图2.15所示：CUoMZ.ZZ,L1CUDHM2Z112CUDIM22Z1图2.15直接材料费用子单元CUpIM2.22分解结构通过分析与DP112,22对应的直接材料费用CUpM的第六级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到直接材料费用CUpm与DP112,22对应的第六级DP-CU关系Cpim与DP112,23对应的第六级分解结构2如图2.16所示：通过分析与DP112,23对应的直接材料费用CUpm的第六级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到直接材料费用CUpm与DP112,23对应的第六级DP-CU关系3、使用保障阶段DP-CU映射对常规型号军用直升机系统使用保障阶段费用单元的分解结构如附录图B6所示。通过分析费用域中各层级费用单元与物理域中DPs之间的关联关系，得到各分解层(1)顶层DP-CU关系方程：Cos=B0*DP1,其中B0=[X](X为一非零数值，在具体设计中(2)一级DP-CU关系方程：(Co,Cm,Cs,Crp,CrR)'=B1*(DP12,DP14,DP15,DP16,(3)二级DP-CU关系方程：b.其中i.(CUssi,CUssz,CUss₃,CUss₄,CUsss,CUsss,CUss₇,CDP152,DP153,DP161,DP162,DP163,DP181,DP182,DP183)T,其中j.(CUsri,CUsr₂,CUsF₃,CUsF₄,CUsrs,CUsr₆,CUsr₇,CUsr₈,CUsr)¹=B3f*(DP151,DP152,DP153,DP161,DP162,DP163,DP191,DP192,DP193)',2.4LCC各阶段费用估算与费用单元可追溯性的实现本节二、三部分对常规型号军用直升机的FR-DP映射与DP-CU映射过程做出了详细阐述，通过这两个步骤的域间映射，最终得到了费用域中费用估算单元的分解结构，并通过“设计矩阵A”和“DP-CU关系矩阵B”使军用直升机系统各层级的功能需求FRs、设计参数DPs、费用单元CUs之间的联系得到更为清晰直观的表示。因此，根据工程估算法的思想，可在产品的研制阶段对该模型费用域中的费用单元CUs进行逐层累加从而得到系统全寿命周期费用的估算结果。而费用单元CUs的具体数值可随着具体研制过程中参与人员对设计(性能)参数DPs的细化、改进与落实，通过设计矩阵与DP-CU矩阵的联系得到相应的确定。同时由于该模型具有良好的“可追溯性”(关于模型可追溯性的实现原理将在本节第二部分进行详细阐述),可以更为直观地揭示出费用域内的费用单元随系统功能需求、设计(性能)参数的不断具体化而得到分解细化的情况，因此模型适用于研制阶段中各个子阶段来对LCC进行估算，使得费用估算过程具有较好的动态性与实时性；系统功能需求、设计参数变化引起LCC.费用单元发生的变化亦可通过该模型得到直观的显示，因此可为设计师对设计方案的改进效果进行评估、对方案间进行的对比评价提供重要依据。以常规型号军用直升机为例，模型对LCC估算实现的具体原理如下：1、论证研制阶段费用估算：b.Cp=Cpc+CpB(=Cpc+CUpB)h.Cpr=Cpn+Cpz+Cps+Cp与上述公式对应的论证研制阶段费用单元分解结构及符号含义如附录图C1所示。2、生产阶段费用估算：b.Cpw=CUpwi+CUpw₂+……+CUpW10(j.Cm=CUmm+CUm₂+CUmr₃(2.40)b.CUDIM2i(2.43)h.CUDIW2i(2.49)j.CUDIw₆=CUprw₆1+CUDIw62+CUprw63(2.51)k.CUprw?=CUDIw₇n+CUDIW₇2+CUu.CUMI4i(2.62)w.CUMr=CUMr₁+CUMI₇2+CUMIm.CUpwn=CUprwn+CUprw₁2+CUpwp.CUDw₂2=CUDw₂21+CUpW222(2r.CUpiw₂s=Z⁵=1CUDIW25s.CUpIw2.18=CUDIw2.18V.y.CUMAn=CUMA₁n+CUMA₁12+CUMA₁1z.CUMA₁2=CUMA₁21+CUMA122+CY.CUMA₂3=CUMA231+CUMA23E.CUM