LCC(Life Cycle Cost) Estimation

LCC ESTIMATION AND CASE STUDY USING RELIABILITY AND MAINTAINABILITY ANALYSIS (ICAS 2016)

Abstract
In initial System Development & Demonstration phase, it is possible Total Lifecycle Cost (LCC) estimation using Reliability, Maintainability (RM) analysis result. RM analysis data are following applicable to LCC estimation.
Reliability metric is System/Equipment MTBF and Maintenance Task Frequency.
Maintainability metric is LRU/SRU MTTR.
Reliability and Maintainability metric are Interval for Planned Maintenance.

1 Introduction


1.1 RM Analysis
RM(Reliability and Maintainability) is metric of system/equipment failure frequency and war readiness. Also RM is
numerical metric of ILS development and tool for optimization of customer requirement.[9] Through RM prediction and analysis activity, design/evaluation/logistics is supported.

Reliability is the probability that an item will perform its intended function for specified interval under stated conditions.[1][7]
MTBF = Total Operation Time / Number of Failures (1)
Annual Maintenance Frequency = Annual Operation Time / MTBF (2)
Maintainability is a measure of the ability of an item to be retained in, or restored to, specified condition when maintenance is performed using prescribed procedures and technical skill levels.[1][8]
Principal Metric of Maintainability is the MTTR(Mean Time To Repair). Calculation of MTTR is sum of Task Frequency multiply Elapsed Time divided by sum of Task Frequency.


1.2 LCC Analysis
LCCA is Life Cycle Cost Analysis. The objective of LCC Analysis should choose the most effective approach 

for utilizing available resources over entire product life cycle. LCC is composed Acquisition cost plus 

Operation & Support cost or Development plus Investment plus O&S plus Disposal Cost. 60 to 80% of LCC is 

Operation & Support Cost. So in initial development, it is important to decide Life Cycle Cost.[3]

LCCA process is following.[3]
 Define Cost Analysis Goals
 Identify Guidelines and Constraints
 Identify Feasible Alternatives
 Develop Cost Breakdown Structure
 Select or Develop Cost Model
 Development Cost Estimating Relationships
 Develop Life Cycle Profile
 Perform Sensitivity Analysis
 Select Best Value Alternative

1.3 TLCSM Metric
TLCSM(Total Life Cycle Systems Management) Metrics are for evaluation and management through total life cycle 
and quantitative criteria of PBL(Performance Based Logistics). Operational Availability and Cost per Unit Usage 
metric is available metric in the Research and Development phase. And those metrics are associated with Reliability 
and Maintainability. Mission Reliability, Logistics Footprint, Logistics Response Time is available metric in the other 
phase.[4]

2 LCC Estimation Method and Case Study

2.1 RM Analysis vs. LCCA
RM Analysis is able to analyze at the system development inception and LCCA is able only to analyze when 
operation and support data or similar system operation data is available. But in the development, LCCA could be 
performed by RM Analysis result. Then general fact about LCCA is following.

 As MTBF increase, Maintenance Requirements decrease
 Rough LCC Estimation Formula
LCC = (Annual Operating Time) × (Life Time) × (Acquisition Cost) / MTBF (3)

2.2 Case Study using RM and LCCA
2.2.1 General
This case study objectives are Verification of outside depot maintenance through LCCA of System and Decision 
making of depot maintenance through decision of Depot interval. Analysis method is Alternatives Analysis and 
Comparison through RM and Logistics Support Analysis of System. And constraints are following.
 Uncertain Value of Unplanned depot maintenance required
 Uncertain Manhours of Organization/Intermediate/Depot Level
 Uncertain Cost of Organization/ Intermediate/Depot Level

2.2.2 CBS(Cost Breakdown Structure) and CER(Cost Estimating Relationship)
CBS is composed of Research & Development cost, Investment cost, Operation and Support cost, Disposal cost. 
Research & Development cost is composed of prototype development and test & evaluation cost. Investment
(Acquisition) cost is composed of production and government and depot maintenance development cost. 
Operation and Support cost is composed of operation, organization maintenance, intermediate maintenance, depot maintenance, sustaining support, indirect support cost. CBS and CER are the following.

Maintenance of Operation and Support CER are following.
 Organizational Maintenance = LRU Maintenance Frequency × MTTR (Frequency = AOT / MTBF)
 Intermediate Maintenance = SRU Maintenance Frequency × MTTR
 Depot Maintenance = Depot Maintenance Frequency × Overhaul Time
 Sustainment Support = (O/I/D) × sustaining assumption percentage

2.2.3 Applied Data
For LCCA, applied data are following.

2.2.4 Analysis results
Alternative analysis result between unplanned overhaul and planned overhaul shows us it is economic efficiency to 
perform planned depot maintenance(overhaul).

Alternative analysis result each yearly overhaul shows us it is economic efficiency to perform 6y-yclic depot
maintenance(overhaul).

3 Conclusion

Stakeholders knew decision making base data alike operation and maintenance concept through LCCA using RM 
Analysis result in the Development Inception phase.
Available decision making issues are following
 Maintenance Level (Organization/Intermediate/Depot) Decision
 Responsible Maintenance (Organization/Intermediate/Depot)Decision
 Economic Depot Maintenance Interval Decision through Comparison of unplanned vs. planned maintenance
RM Analysis Data are applicable to LCCA
 Reliability metric : System/ Equipment MTBF Maintenance Task Frequency
 Maintainability metric : LRU/ SRU MTTR
 Reliability and Maintainability metric : Interval for Planned Maintenance



References

[1] MIL-STD-721C, Definition of Terms for Reliability and Maintainability, 1981
[2] MIL-HDBK-502A, Product Support Analysis, 2013
[3] COST ANALYSIS IMPROVEMENT GROUP, Operating and Support Cost-Estimating Guide, 1992
[4] Total Life Cycle Systems Management(TLCSM) Metrics, 2005
[5] Designing and Assessing Supportability in DOD Weapon Systems, 2003
[6] Acquisition Logistics Guide, 1997
[7] RiAC, Reliability Toolkit: Commercial Practices Edition, 2005
[8] RiAC, Maintainability Toolkit, 2005
[9] James V. Jones, Integrated Logistics Support Handbook, 1994

Copyright Issues
The authors confirm that they, and/or their company or organization, hold copyright on all of the original material 
included in this paper. The authors also confirm that they have obtained permission, from the copyright holder of 
any third party material included in this paper to publish it as part of their paper. The authors confirm that they 
give permission, or have obtained permission from the copyright holder of this paper, for the publication and 
distribution of this paper as part of the ICAS2016 proceedings or as individual off-prints from the proceedings.

 

(End)