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F-35单价已低于四代机,其成本控制是如何实现的

时间:2019-11-18 08:27 来源: 作者:微山新闻资讯

长期以来,F-35由于高昂的采购价格而一直备受争议。其中,飞离成本(一般包含机体、航电与发动机,在我国称为出厂价格)是采购成本(在飞离成本基础上还增加了附件、初始备件、保障设备等)的重要组成部分。

2007年低速率初始生产第1批次的F-35A飞离单价高达约2.5亿美元(包含发动机),为解决这一问题,F-35主承包商洛克希德-马丁公司积极采取多种措施,经过十多年的努力,飞离单价逐步得到了有效控制。

在最近的一笔采购中,三种型号478架F-35的采购价为340亿美元,包括第12、13和14批次的F-35战斗机。这份合同表明,F-35的飞离单价得到有效控制。其中第13批次的F-35A的单价达到7920万美元,使该型号F-35单价首次低于8000万;而第14批次F-35A单价7790万,较第11批次的价格总体降低了12.8%。此外,第14批次的F-35B和F-35C的单价分别为1.013亿、9440万美元,比第11批次分别降低了12.3%和13.2%。而且,F-35A采用嵌入式传感器和瞄准吊舱,因此单价包括这部分设备的费用,比四代战斗机而言省去了增加这些设备的采购和维护费用。

F-35从第1批次到第12批次飞离成本的显著变化,首先应当归功于学习曲线的降低。学习曲线也称为经验曲线,表示随着产品累计产量的增加,单位产品的成本会以一定的比例下降,其主要原因在于:生产经验提高了人员操作速度、降低了报废率和更改率、改进了操作程序、生产经验带来模具设计的改进等。

通过学习曲线,F-35提高了制造效率,生产飞机所需的平均工时逐渐降低:当F-35生产了45架时,每架飞机工时约为90000小时;而当总产量为90架时,每架飞机工时已降低到约70000小时,平均工时下降22%左右,下降比例与学习曲线规律基本吻合。

F-35飞机工时降低曲线

而当产量继续增加,学习曲线带来的成本降低已趋于饱和时,F-35的成本降低手段开始转移到制造技术上,首先是采用精益制造原则,包括脉动生产线、强调标准化工作;其次是在工程和制造技术的开发与实践中应用数字线索。

脉动生产线类似于生产汽车产品的流水化作业,这种方式通过对现有生产资源的合理规划与整合,可以有效提高工人熟练程度、提高飞机装配效率、改善产品装配质量,实现飞机低成本、高质量和快速响应制造。

洛马于2003~2004年建成了F-35的脉动生产线,后来又建立了F-35各个大部件的集成装配线。2016年,美国总统特朗普要求继续降低F-35生产成本,洛马又大幅增加了F-35生产线。到2018年,美国F-35生产工厂已经达到能同时装配100架的标准。

F-35脉动生产线

标准化工作方面,洛马使用了许多通用工具,虽然F-35为实现高度通用化付出了很多研发成本,但最终确实现了高度通用性,其任务系统通用性达到100%,飞机系统达到70%,机身结构的通用性也有约20%。其好处是在生产阶段节省约30%的总体生产成本,因此之前付出的研发成本并没有白费。

这些先进制造措施的应用使洛马在2023年实现年产160架F-35的最终目标有望实现。

而“数字线索”技术是由美国空军研究实验室(AFRL)和洛马公司在F-35发展初期提出的,洛马将其定义为在工程、制造和维护阶段创建、使用和重用3D模型,F-35的开发和早期生产也受益于分阶段采用数字线索。

F-35数字线索

在数字线索的第1阶段,工程部门生成出精确的3D工程模型和2D图纸。合作伙伴与供应商模型、3D工具设计、图纸、规范和相关分析数据都发布到一个通用的产品生命周期管理系统中,用于访问和配置集成。

第2阶段是构建工程数据以支持工厂自动化,如自动钻孔和机器人涂层应用等。其中自动钻孔占F-35所有钻孔的20%,其效率比手动钻孔快4倍,质量几近完美,并具有出色的可重复性;而使用机器人替代手工向进气道外表面喷涂隐身涂料可节省数十小时的工时,可为每架飞机节省6000美元。

第3阶段是将数字线索的内容直接提供给机械师,以创建诸如图形化工作指令之类的产品,并通过光学投影技术将图形化的工作指令投影到飞机相应的部位上,在视觉上指导车间机械师或外场维护人员。

第4阶段是使用先进的非接触式计量技术来验证制成的结构是否符合设计,该技术可在生产早期阶段就识别出工程的偏差,并快速纠正它们,通过阻止缺陷流向下一阶段来降低成本。

光学投影将工作指令直接投射到工作界面上

除采用先进制造技术,在政策方面F-35还制定了专门的成本削减计划,包括针对机体的可负担性蓝图计划(BfA)等。

BfA的建立之初,旨在通过改进生产工艺和技术,逐步减少F-35的单机成本。按照这项计划,洛马、诺格和BAE系统公司在2014~2016年间投资1.7亿美元,用于改进升级生产与装配设备,主要针对一些只需较少投资就可以在短期内获得较大回报的项目,例如座舱盖边框制造系统、紧固件安装现场链接系统、激光烧蚀系统、增强现实系统等,明显实现了成本节约。截至2017年1月,F-35项目共确定了270个成本削减倡议,其中204个来源于洛马、诺格、BAE系统公司和其他次级供应商。

BfA计划已经在第8批次生产中为每架飞机节省了26万美元,第9批次中节省110万美元,第10批次节省170万美元;而从第11批次起,每架飞机将节省280万美元。这些节省将在未来的批次中延续,在整个生命周期内总计节省约40亿美元的采购成本。

在采购方面,F-35推行大宗购买(BB)/经济订货量(EOQ)策略来降低采购成本。其中,EOQ指政府提供早期资金,使承包商可以向组件级别供应商下大批量订单,最大化生产经济规模。预计这样的采购将实现约20亿美元的节省,而在兰德公司的评估中,EOQ资金在项目总额约4%最合适,这些初始投资可以产生约80%的节省。

2017年,F-35项目办公室发布了《F-35经济可承受策略》计划,对整个项目在研发、生产、维护阶段中已经实施、正在实施和计划实施的经济可承受性措施进行了回顾与展望,而目前最新的采购合同则成功验证了这一计划。

目前国际市场上的战斗机售价不菲,四代半的F-15EX单价约上亿美元,而F-35A其价格仅8000万不到,作为五代机在目前的国际军贸市场竞争中极具杀伤力,必然成为很多国家无法拒绝的诱惑。

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