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第6 2 卷第2 期 2010 年5 月 有色金属 N o n f e I T O L l SM e t a l s V 0 1 ．6 2 ．N o ．2 M a y2010 矿山工程资产的经济风险应对途径 何伟怡1 ，郑晓虎2 1 ．天津理工大学管理学院，天津3 0 0 3 8 4 ；2 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要庞大的资产供养成本正成为企业赢利能力的威胁。L C C A 作为经济风险应对途径可实现业主对工程资产的长期占 有成本最小化，在工程项目设计决策中有扩大使用的趋势。给出了一个L C C A 程序，并探讨了其中的若干关键环节，包括C B S 和 L C C 算法、设计优化原则和不确定性处理。 关键词管理工程；供养成本；L C C A ；工程资产；设计优化 中图分类号F 4 0 3 ．7文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0L O 0 2 0 1 2 3 0 4 矿山工程投资的主要目的是维持或扩大生产， 设备和系统不仅是一个工程项目的可交付成果，更 是企业有形的物质资产。长期以来，工程成本规划 和控制通常聚焦于建设投资而不包括资产的使用和 处置成本。这种单目标决策使用起来非常简单，但 初始投入低廉的资产往往是不可供养的。赢利等于 收益和成本之差值。以建设投资为标志的获得成本 p r o c u r e m e n tc o s t s 仅仅是矿山设备设施资产在其 漫长寿命期中的山一角，隐藏在冰山下的资产长期 供养成本 s u s t a i n i n gc o s t s 将对企业E t 后赢利能力 构成威胁，见图1 。 显 性 囊 瞿 成 太 图1矿山工程资产投资和供养的“冰山效应” F i g ．1 C o s ti c e b e r ge f f e c t7 0 ns u s t a i n a b i l i t yo f t h em i n ee n g i n e e r i n ga s s e t s 寿命周期成本 L i f eC y c l eC o s t ／以下简称L C C 概念源于2 0 世纪6 0 年代中期美国的军备采购问 收稿日期2 0 0 9 0 8 2 0 国家自然科学基金资助项目 7 0 7 7 2 0 5 8 作者简介何伟怡 1 9 6 5 一 ，女，天津市人，副教授，硕士，主要从事 公共项目及风险管理等方面的研究。 题，它涵括了对业主资产获得以及供养活动相关的 所有成本的考虑。经常被文献所引证的数据是“当 具体的资产清单确定后，其L C C 的6 5 ％也就被确定 了”。我国的工程可行性研究中通常确定年修理费 为折旧费的5 0 ％⋯，则预测寿命期中的总修理费为 固定资产投资的5 0 ％，但也有文献指出供养成本是 初始建设成本的2 到2 0 倍忙o 。从这个意义上讲， L C C 是一个重要的工程经济风险评估指标。于是， “寿命周期成本分析” L i f eC y c l eC o s tA n a l y s i s ，以下 简称L C C A 作为一种资产的经济风险规避工具，在 工程决策阶段被使用。在英美等发达国家，L C C A 被用来识别、量化和分析所有的工程资产成本，包括 资产的长期占有过程中初始发生和持续发生的成 本，设计者为了达成业主对工程资产的长期占有成 本最小化，在L C C A 程序中必须“像M B A 那样地思 考，而像工程师那样作为”。我国的电力以及城市 基础设施建设工程也正小范围地应用L C C 概念进 行设计方案比较优化，以降低日后的运营成本，例 如，南京地铁的供电系统∞3 和冷水机组设计H3 。鉴 于L C C A 在工程资产经济风险处置中的使用趋势， 拟在简介L C C A 的基础上，针对L C C A 若干关键环 节加以分析，以供操作者参考。 1L C C A 的用途和程序 国际上关于L C C 的研究已有近6 0 年历史，文 献中关于L C C 的定义繁多，其中，美国能源部在 1 9 9 5 年给出L C C 的一个定义L C C 是设备和系统从 开始到处置的全寿命期间的成本估算总和，是由于 资产的设计、开发、生产、运行、维护、后勤和当主系 统超过其预期的可用寿命后接受处置而发生的总成 万方数据 有色金属第6 2 卷 本。澳大利亚标准A S ／N Z S 4 5 3 6 给出了一个更为通 用的定义L C C 是一个产品在其寿命周期中从获得 到占有的成本总和”J 。L C C A 则是从一系列设备的 设计备选中选择成本最有效的方案，以实现业主长 期成本的最小化，进而降低或规避妨碍资产赢利的 风险。它是仅有的几个可用来计算和提供更加全面 的资产成本观点的方法论之一旧1 。L C C A 主要有如 下用途。 可供养性研究。通常在可行性研究阶段，使用 主体是业主，测算一个系统或者项目的L C C 对企业 长期投入和运营结果的影响。 资源选择。通常在招投标或采购阶段，使用主 体是业主或者业主的项目管理人员，估算并比较 L C C ，用以选择竞选方案或货物和服务的供应商。 设计方案优化。通常在设计阶段，使用主体是 设计人员，评价并选择将直接影响工程或设备L C C 的设计方案。 关于L C C A 的研究文献有很多，由于研究立场 或视角不同，因此，各类文献所强调的L C C A 重点环 节也不同。基于对矿山工程资产供养成本的关注， 选取W o o d w a r d 在1 9 9 8 年提出的一个关于工程资产 全寿命周期成本分析的程序“ 1 ，详见图2 。 尽管在L C C 分析步骤中没有列入，但是W o o d ． w a r d 在文中特别强调了敏感性和风险分析作为 L C C 分析要素的重要性。图2 展示了L C C A 的基本 环节包括备选方案准备；成本识别分解和建模；成 本估算并形成沿寿命周期的成本值分布；等价估量， 形成具有可比性的N P V 值或A V 值；敏感性分析； 风险分析；方案取舍产生优化方案。 | ， I I 、 I ／7 一～、、 ／／、＼ ／降磊丽r 斗、 ＼■1 i 7 ＼、．，／／ 、、～一，／’ 溉西鬲而i 爵鬲羼匠碣l 雨丽茁一 L ⋯一⋯⋯一 图2W o o d w a r d 模型中的L C C A 各环节示意 F i g ．2A n a l y z i n gL i f ec y c l ec o s tb yW o o d w a r dm o d e l 2C B S 和L C C 算法 从图2 中可发现L C C A 的主要环节是建立C B S C o s tB r e a kD o w nS t r u c t u r e ／成本分解结构 和L C C 估算。其中C B S 是L C C A 的核心，它使得L C C 成为 一个多变量函数，从而形成了L C C 无精确解的数学 特征。在W o o d w a r d 模型给出的C B S 框架中，获得 成本可分解为采购成本、融资成本和其他成本，其中 采购成本即土地，建筑物，家具和设备采购，融资成 本包括资金提供者的机会成本和融资交易成本，其 他成本包括设备安装成本和运行工人的训练成本。 供养成本包括运行成本、维护成本、处置成本等，其 中运行成本包括直接和间接的劳动力、材料和其他 费用等，维护成本包括直接人工，材料，燃料动力，设 备和服务采购等费用，或者可以再分解为更小的元 素层，包括计划内和计划外维护以及大修替换维护。 W o o d w a r d 的C B S 仅仅是一个基本框架，决策 者不同的立场和具体工程的技术特征导致了C B S 的多样化和复杂性。不同的成本范畴和要素的组合 形成了不同的C B S ，并由此出现了林林总总的L C C 算法，但是任何L C C 算法都遵循了一个简单的N P V 净现值 计算思想。因此，L C C 算法的基本要素非 常简单计算期、备选方案每年的成本估算、折现率。 如式 1 所示，式中L C C 为一个有形物质资产总占 用成本的总现值；C ，为寿命期中全部供养成本的加 总，包括直到资产寿命终点或者设定计算期内的所 有未来成本，去除任何正现金流，诸如补贴、税收优 惠、资产处置收益；n 为计算期限，通常采用预测的 经济寿命；d 为折现率；C 。为初始建设成本。 L C C C 。 ∑C 。／ 1 d t t 0 一n 1 3 基于L C C A 的设计方案优化原则 设计方案取舍的理论依据是L C C 原理设备或 系统的获得成本、供养成本和功能之间的正反作用 机制导致存在一个最小的寿命周期成本，见图3 。 设计优化的目的就是找出备选方案中L C C 相对最 小者并在此基础上对一些敏感性参数进行调整。 L C C A 中敏感性分析的目的是找出影响工程 L C C 的决定性变量，尽管具体工程的敏感性分析是 各不相同的，但是结果反映了L C C 函数的敏感性规 律，那就是存在着一些共同的、敏感的，或者说是关 键的技术经济参数。其中技术参数包括平均故障间 隔时间M T B F 故障率的倒数 ，平均修复时间M T ． T R 、能源使用率，这些参数将会支配发生在资产寿 命中的成本水平。经济参数主要是折现率。尽管 L C C 对折现率是高度敏感的，但是对于所有备选方 案，折现率却是相同的，因此设计方案的评价指标主 万方数据 第2 期 何伟怡等矿山T 程资产的经济风险应对途径 要由L C C 和可靠性、可维护性、可用性和性能组成。 我国现行的设备、系统方案评选方法一般假定设备 或系统产生的收益是相同的，在进行方案比较时只 对其寿命费用进行比较，这样，尽管评价准则从传统 的一个维度的建设成本放大到建设成本和供养成本 两个维度，能够更加真实地反映业主占有一个工程 资产的总成本信息，但是存在着评价的动力学缺陷， 即没有反映长期成本可能的结果变化。对此，以英 国为首的L C C A 通常采用随机数学或模糊数学技术 来处理L C C 结果的不确定性，而以美国为首的 L C C A 则采用系统效力值1 8 1 e f f e c t i v e n e s s 来修正因 供养成本的不确定性导致的L C C 估算误差和方案 取舍的决策偏差。实践证明，就推广而言，后者较前 者更具有可操作性和较低的操作成本。如式 2 所 示，式中效力值反映了设备或系统用于履行其预期 任务的可能性，设备或系统将在一个给定的时间内 无故障地运行的可能性，修理而无需额外的维护时 间的可能性，按照标准执行预定的生产活动的可能 性。具体表现为效力公式 3 。 系统效率 效力值／L C C 2 效力 可用性半可靠性牟可维护性半性能 3 可用性 M T B F ／ M T B F M T T R ，M T B F 是平 均故障间隔时间，M T T R 是平均修复时间，可用性反 映了运行的持续时间和系统工况的良好程度。可靠 性R t e x p 一t ／M T B F e x p - A 。 ，其中 A 是故 障率常量。显然，可靠性是一个幂指分布的失效模 型，它反映了系统在一个给定的时间间隔中，无故障 运行的可能性。可维护性M t 1 - e x p 一t ／M T T R 1 ．e x p ． t ，其中A 是维护率常量。M T T R 反映了 系统是否能够快速地被修理的情况，或者说反映了 系统恢复是否超出预定计划的可能性。性能是生产 率和时间利用率的乘积，前者反映了生产过程资源 输入和输出之比，后者是有效工作时间和总时间之 比。例如假设生产率是7 5 ％ 因为存在着人工和 材料的浪费，时间利用率是2 8 0 d ／3 6 5 d ，则性能是 0 ．7 5 I c0 ．7 6 7 1 5 7 ．5 ％。由此可以看出，性能总体 反映了和理论或标准值相比，系统的实际生产能力。 上述四个物理量显然比概率值更加简便易懂， 易推广和操作。 4 L C C 估算的不确定性问题 在一个既定的C B S 下，最具挑战性的工作是对 每一成本元素的估算。由于L C C A 以货币价值评价 挂 趟 功能 图3 建设项目发起和运营成本反向性经验曲线 F i g ．3 T h ee m p i r i c a lr e a c t i v ec o s tc u r v ef o r p r o c u r i n ga n ds u s t a i n i n gp r o j e c t 为特征，因此多变量计算的复杂性导致了L C C 结果 存在着预测误差，另外资产的后期供养管理和环境 的高度不确定性也极大地影响了L C C 预测的准确 性。由此，L C C 一度被认为是“臆测和投机的结 果”，极大地影响了L C C 在工程设计中的推广。为 了解决L C C 估算的不确定性问题，出现了L C C 的确 定性算法、随机算法和模糊算法“9 1 。这三种算法的 数据收集途径不外乎是会计年度报告、既有类似工 程资产的各阶段的历史数据，根本不同在于对成本 数据的处理方式。 L C C 确定性算法中，数据处理是线性的类比法 或者专家经验法，这种方法从本质上是大误差的，但 是通过加大C B S 中的成本分解深度，即分解成本一 直到活动层，基于活动来进行价格和资源消耗量的 确定，进而依靠L C C 类比项的细化来改进估算的不 确定性。由于这种估算方法加入了蒙特卡罗的迭代 仿真技术，估算的准确率大为提高。 在随机估算模型中，部分或全部成本元素以及 折现率在计算期能够被概率地建模，进而产生L C C 的概率分布函数，而不是一个确定的N P V 值，这样， 对L C C 的预测更能接近L C C 的本真。模糊估算模 型则利用了模糊趋势理论，用以改善建模的不确定 性或人类认知的有限性和主观性。采用模糊数学技 术能克服专家和统计工具在估计P V 和L C C 特征值 上的困难。 5结语 当L C C 最小时，矿山工程资产在寿命期中总成 本可达到最好的平衡，资产的业主也将为之付出最 小的占有成本以降低经济风险。寿命周期成本分析 L C C A 发端于美英，目前正在包括中国在内的各围 万方数据 1 2 6 有色金属第6 2 卷 工业领域程度不同地推广，分析了L C C A 应用中必 须关注的若干关键问题。首先给出了一个基于工程 资产的W o o d w a r d 模型，指出C B S 是L C C A 的核心， N P V 技术是L C C 算法的基本框架。L C C A 的最终目 的是选择一个具有最小L C C 的设备或系统方案，由 于资产运行中对能源和动力的使用量，资产的维护、 修理、替换的次数和数量，占供养成本的很大部分， 因此控制这些活动的次数和数量成为L C C 优化的 参考文献 主要工作。对于所有备选方案，折现率是相同的，因 此设计方案的评价指标主要由L C C 和反映设备或 系统履行预定任务能力的技术指标组成，和我国传 统的设备方案评价方法相比，系统效率值的评价方 法能够修正在资产长期运行中工况的变化给L C C 带来的动态影响，进而减少工程资产决策的偏差。 最后，通常采用深化C B S 分解到活动层，以及随机 算法和模糊算法处理L C C A 结果的不确定性。 [ 1 ] 赵国杰．投资项目可行性研究[ M ] ．天津天津大学出版社，2 0 0 3 1 3 4 ，1 5 4 ． [ 2 ] K l a u sLW i i b b e n h o r s t ．L i f ec y c l ec o s t i n gf o rc o n s t r u c t i o np r o j e c t s [ J ] ．L o n gR a n g eP l a n n i n g ，1 9 8 6 ，1 9 4 8 7 9 7 ． [ 3 ] P a u lB a r r i n g e rH ，D a v i dPE ，W e b e rP ．L i f ec y c l ec o s tt u t o r i a l [ c ] ／／F i f t hI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nP r o c e s sP l a n t R e l i a b i l i t y ．H o u s t o n ，1 9 9 6 5 ，1 7 ． [ 4 ] 田胜利．地铁供电系统设备选择与全寿命周期费用的关系[ J ] ．供用电，2 0 0 3 ，2 0 6 5 1 5 3 ． [ 5 ] 许玲．南京地铁冷水机组选择与全寿命周期费用分析[ J ] ．暖通空调，2 0 0 4 ，3 4 1 1 8 l 一8 2 ． [ 6 ] S t a n d a r d sA u s t r a l i aa n dS t a n d a r d sN e wZ e a l a n d ，19 9 9 7 ． [ 7 ] R a y m o n dJC o l e ，E v aS t e r n e r ．R e c o n c i l i n gt h e o r ya n dp r a c t i c eo fl i f e c y c l ec o s t i n g [ J ] ．B u i l d i n gR e s e a r c h ＆I n f o r m a t i o n ，2 0 0 0 ， 2 8 5 ／6 3 6 8 3 7 5 ． [ 8 ] D a v i dGW o o d w a r d ．L i f ec y c l ec o s t i n g t h e o r y ，i n f o r m a t i o na c q u i s i t i o na n da p p l i c a t i o n [ J ] ．I n t e r n a n o n a lJ o u r n a lo fP r o j e c t M a n a g e m e n t ，1 9 9 7 ，1 5 6 3 3 5 3 4 4 ． [ 9 ] B l a n e h a r dBS ，D i n e s hV e r m a ，E l m e rL ．P e t e r s o n ．M a i n t a i n a b i l i t y AK e yt oE f f e c t i v eS e r v i c e a b i l i t ya n dM a i n t e n a n c e M a n a g e m e n t [ M ] ．N J P r e n t i c e H a l l ，E n g l e w o o dC l i f f s ，19 9 5 8 7 ． [ 1 0 ] H a l i mAB o u s s a b a i n e ，R i c h a r dLK i r k h a m ．W h o l el i f e c y c l ec o s t i n g r i s ka n dr i s kr e s p o n s e s [ M ] ．O x f o r d B l a c k w e l lP u b ， 2 0 0 4 3 8 ． A nA p p r o a c hf o rD e a l i n gw i t hE c o n o m i cR i s ko fM i n eE n g i n e e r i n gA s s e t s H EW e i ．y i l ，Z H E N GX i a o h u 2 1 ．S c h o o lo fM a n a g e m e n t ，死n 砸，lU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，T i a n j i n3 0 0 3 8 4 ，C h i n a ； 2 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t ，H u g ea s s e t ss u s t a i n i n gc o s t sh a v eb e i n gt h r e a t e n i n gt h ef i r m gp r o f i t a b i l i t y ．L C C Ai sa na p p r o a c hf o rr e s p o n d i n g e c o n o m i cr i s kb ym i n i m i z i n ga s s e t so w n e r s h i pc o s tl o n g t e r m ．I ti sat r e n dt h a tL C C Ah a sb e e ne n g a g e dd u r i n g c o n s t r u c t i o np r o j e c td e s i g n ．F i r s t l y ，aL C C Ap r o g r a m m ei si n t r o d u c e d ，t h e nt h em a i nt a s ko fd e s i g no p t i m i z a t i o ni s a n a l y z e d 。i n c l u d i n gC B S L C Cc a l c u l a t i o n ，d e s i g no p t i m i z a t i o nc r i t e r i o n sa n du n c e r t a i n t yt r e a t m e n t ． K e y w o r d s m a n a g e m e n te n g i n e e r i n g ；s u s t a i n i n gc o s t ；L C C A ；e n g i n e e r i n ga s s e t s ；d e s i g no p t i m i z a t i o n 万方数据