美国开展GPS-3空间段多年采办可行性评估

美国开展GPS-3空间段多年采办可行性评估

2014年,美国空军完成了针对全球定位系统-3（GPS-3）空间段多年采办合适性的评估工作,并向美国国会委员会提交了报告。在此针对该报告的主要内容进行编译整理,以便对我国的相关研究予以借鉴。

1　评估背景介绍

本着降低采购成本的目的，美国国会委员会委托空军在当前政府计划发展框架下，对GPS-3卫星系统多年采办的可行性和合理性做出评估。依照国会委员会的这一要求，美国空军完成了相关评估工作，并在此基础上形成了评估报告，呈交国会委员会。报告对GPS-3卫星系统多年采办的整体可行性以及合理性进行了阐述，但评估结果并不代表空军的最终立场，而是作为空军未来降低GPS-3卫星采办单价的一种备选方案。根据此次评估结果显示，如果GPS-3要采用多年采办合同，那么这一合同至少要到2016财年才可签署施行。

2　GPS-3　项目当前发展情况概述

根据《美国法典》第10卷第2281节中相关条款的指示，国防部长有责任维持GPS服务的正常稳定运营，以确保相关的国家安全和民众利益。目前，GPS星座在轨卫星总数达到31颗，其中包括GPS-2A、2R、2R-M和2F卫星等多种卫星型号，并正在通过发射GPS-2F卫星代替老旧型号卫星。美国空间与导弹系统中心的GPS指挥部（SMC/GP）正在开展GPS系统空间段、地面段及用户段的现代化改造工作。其中，GPS空间段改造始于GPS-2R和2F卫星，与之前的GPS卫星型号相比，这两型卫星增加了更为灵活的功率控制能力及现代化的卫星导航信号。目前，最新型的GPS-3卫星也在研发制造过程中，该卫星在维持目前美国定位、导航和授时（PNT）以及美国核爆炸探测系统（USNDS）两项服务的同时，还将通过风险管理的方法不断增加一系列新能力的投入使用，以实现GPS-3能力发展文件（CDD）中定义的全部能力要求。GPS-3卫星未来将发挥两方面的作用：一是通过替代退役卫星以维持足够的星座卫星数量，二是为军方作战提供增强的导航定位能力。

GPS-3的采购战略包含两个关键要素：一是建立低风险/高可信的发展途径，二是完善技术并降低风险以实现后续能力。2010年9月，GPS项目办公室结束了头8颗GPS-3卫星的“重大项目节点C”（MS-C）的工作。与GPS-2 F卫星相比，这批GPS-3卫星的改进主要包括：M码信号播放功率将增加8倍，从而实现更强的抗干扰保护；提供一个新的国际互操作民用信号频率L1C；提高定位精度；提升25%的设计寿命，从而降低了星座的补网发射频率。

此外，GPS-3采用可升级的卫星平台，以实现后续更强的作战支持能力。同时， GPS-3采用的卫星平台还具备灵活的配置能力，能够支持空军航天司令部（AFSPC）制定完善的计划，来搭载其他联邦机构和国际合作伙伴所提供的新的寄宿有效载荷，从而极大地降低美国政府需要支付的在轨成本。2013 年4月，空军完成了搭载加拿大提供的搜救有效载荷、美国航空航天局（NASA）的激光反向反射器阵列（LRA）有效载荷和能源部重新设计的核爆炸探测系统有效载荷的初步设计审查。

目前，空军正在制定后续GPS-3卫星采购战略，重点更多地放在卫星的可负担性上。

3　GPS-3　多年采办可行性分析

目前，美国空军已完成了针对GPS-3卫星多年采办方案的评估，并将其作为未来GPS-3采办的备选方法之一。美国空军所采用的多年采办方案，是通过特殊的合同订立方法，采购已知需求数量的卫星，并确定出可长达5年的计划总成本。通过初步的分析显示，GPS-3的多年采办合同具备以下的潜在优势：

1）由于针对稳定且可预测的最小卫星数量需求，因而相比传统的年度采办合同，该多年采办合同能带来实质性的成本节约；

2）通过建立长期购买合同，确保了劳动力和工业基地的稳定，进而促进了采办项目的稳定性；

3）通过降低供货中断率、降低管理负担、获得斜率更大的学习曲线以缩短制造时间，实现了生产流程的优化；

4）缓解了制造资源的减少和材料的短缺。

在GPS-3项目办公室开展的GPS-3项目多年采办合同评估中，他们将GPS-3项目目前的状况与《美国法典》第10卷第2306b节条款中的多年采办标准进行了比较。

根据《美国法典》的相关内容，订立多年采办合同需要满足6个条件：①实质性的成本节约；②稳定的产品需求；③预期充足的资金支持以防止合同被取消；④稳定的产品设计和低技术风险；⑤现实的成本估算；⑥对于国家安全能力的提升。

针对上述多年采办合同的6个条件，GPS-3项目目前的状况是：

1）对比条件①，相较于年度采办的方法，多年采办可以通过向主要承包商及其供应链条提供稳定的、长期的购买承诺以及稳定的生产环境，从而获得实质性的成本节约。一般来说，在多年采办合同的前3年间需要大量的资金支持，以采办经济订货量（EOQ）的零件和材料。经济订货量采办所产生的成本节约成效，会在后面的采办年限中逐渐实现。

2）对比条件②，对GPS卫星的稳定需求，源自国防部关于遵守《美国法典》第10卷第2281节条款有关星座维持的要求。

3）对比条件③，如果国防部决定对GPS-3实施多年采办，那么向总统提出的2016财年预算请求中，将给出支持这一多年采办的资金情况。

4）对比条件④，稳定的GPS-3设计将在完成首颗卫星的开发后实现，而在首个导航有效载荷完成交付和测试后，技术风险也不会过高。

5）对比条件⑤，现实的成本估算将根据2颗开发卫星和4颗生产卫星的实际成本得出。

6）对比条件⑥，GPS-3多年采办合同将维持GPS星座的健康运行，从而促进国家安全。

所以，最后经比较分析，预计GPS-3项目要满足上述所有多年采办条件至少要等到2016财年才可实现。

4　GPS-3　多年采办节约成本的潜力

经济订货量所带来的成本节约

影响GPS-3单价成本的最大推动因素是零件和材料的购买和测试方式。通过经济订货量,能够提前地进行零部件、原材料以及相关劳动人力资源的大宗购买，从而维持生产进度的按计划进行，最终实现成本的降低。通过经济订货量大批采购卫星材料，可提高生产的稳定性。采用经济订货量购买的对象包括传统的长期所需零件、预计可能终止供货或停产的重要部件、关键线路上的部件以及供货商要维持生产线所需的相关资源等。

此外，大批量采办还能确保产品配置统一，降低研发制造进度延缓的风险，并缓解制造资源的减少和材料的短缺。同时，这也有助于消除零部件重新设计以及增量合格测试的潜在风险。

当卫星成品制造所需的各种零件和材料购置齐全后，就需要通过专门的取样手段，对该批次的零件及材料进行充分的测试，以检验其质量。由于每次采办后，都需要进行取样测试，因此采办次数的增加将增加成本。GPS-3卫星的零部件超过13500个，包括电气、电磁、电子机械和光电等各种类型。因此，通过大量采办的方案,可以减少采购次数，进而可以极大地降低购买零件和材料的固定成本。

最后，每次采办都必须进行零件筛选和GPS-3辐射特性测试，而由此带来的人工成本和管理成本也可以通过经济订货量购买的方式降低。

风险降低所带来的成本节约

达成长期的购买协议，能够降低零部件制造生产、供应源不稳定、供应链管理、零部件备份等诸多方面的风险。要降低供应源不稳定的风险，需要为供应商提供一条具备满足GPS-3需求的、稳定的生产线，进而最大程度地降低由于部件重新设计和质量重新审查所带来的成本，显然多年采办可以满足这一稳定性需求。当然，供应链管理成本也可以通过多年采办的方法降至最低，因为在很多情况下，一台产品的返工工作可能与下一台产品的生产过程并行进行，大批量的采办可以减少期间的管理成本。同样的，多年采办的方法也适用于对备份零件、电路板以及其他部件的需求上。此外，由于采用多年采办，用于组装、集成和测试的劳动力也得到了稳定和优化的保障，从而使承包商能够从容地应对人员的起伏变动、降低培训成本并且最大化学习曲线效能。

降低风险还可以降低最终成品的总价，当然这取决于相关的合同条款及条件。比如，多年采办合同中所设立的“取消订单上限”条款，就是一个可以显著降低风险，并因此在整个供应链内降低产品价格的合同条款案例。根据这一条款，政府可以从经济订货量购买所带来的节约中受惠，而承包商则可以通过“取消订单上限”条款降低在政府无法购买全部订单时所承担的财务风险。根据“取消订单上限”条款，当政府无法购买全部订单时，承包商可以获得的“合同取消费”作为补偿，其数额为未收回成本总额，并在整个合同执行期间以分期付款的方式偿还，这其中包括取消的项目成本，还可能包括剩余的经济订货量费用、合理的试制或启动成本、员工的培训成本以及其他的一次性成本等。

5　GPS-3　多年采办未来展望

一直以来，GPS项目办公室都在寻求降低GPS卫星采办成本的有效方法，并致力于这些方法的评估工作。在这些方法中，多年采办法就是一种行之有效的备选方案，可以潜在地降低GPS-3卫星的单价成本，为美国纳税人节省开支。显而易见地，为了达到美国公法中维持GPS服务水平的要求，卫星的采办是一项长期任务。通过多年采办合同进行经济订货量卫星采购，可以极大地降低采购过程中的测试成本，推行更为经济的采购方法，实现优化均衡的工作管理流程和人员配置，从而为承包商提供一个长期的购买承诺，并营造出一个稳定的生产环境和产品供应链。

当然，尽管存在着上述的诸多优势，在采用多年采办合同之前，仍存在其他因素需要斟酌考虑。例如，发展GPS-3的一个主要目的是未来替代老旧卫星以维持星座卫星数量，而在此基础上确保星座卫星的健康稳定运行，就可以降低每年对GPS-3卫星的大宗购买需要。同时，在明确所需卫星数量之前，过早地采办卫星，可能会因卫星存放而投入不必要的资金。因此，在预算受限的环境下，空军不会采购超出星座维持所需数量的GPS-3卫星。

目前，空军正在权衡分析未来GPS空间段采购战略的相关问题，其中包括但不限于未来GPS-3需求的发展变化、GPS星座维持的相关需求，以及国防预算内GPS项目的可负担性等内容。如果财政上可以负担，空军计划向国防部呈交一份可以在成本、性能和灵活性之间做到均衡考虑的GPS-3采购方案。

赵爽谷知行/编译

U.S. Assesses Feasibility of GPS III Space Segment Multi-Year Procurement