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第十章本科工程经济学讲义
第十章价值工程(VE)
第一节价值工程与工程经济的关系
一、价值工程的产生与发展
价值工程(ValueEngineering)简称VE,是1947年由美国通用电气公司一位采购部门的设计工程师拉里·迈尔斯(LawrenceD.Miles)首先提出并研究的。
时值第二次世界大战期间,采购短缺的军火生产材料很困难。
麦尔斯在采购公司急需的大量石棉板时,石棉板价格正成倍增长。
麦尔斯提出问题:
“为什么用石棉板?
它的功能是什么?
”原来购买石棉板是为了给产品喷刷涂料时,把它铺到地上,避免污染地板和引起火灾。
麦尔斯找到一种价格便宜又不燃烧的纸,代替石棉板。
由此,迈尔斯发现了商品的功能与成本的关系。
他提出:
“如果得不到所需要的材料或物品,可以想办法得到它的功能。
”经过研究他认为,要设计出物美价廉的产品,应认识到:
用户需要的不是产品本身,而是它的功能,并且按照功能的必要程度来付款,因此要以用户对产品所要求的功能为基础进行产品设计。
于是,设计物美价廉的产品问题,变成了以最低费用(成本)提供用户所要求功能的问题。
以此为基础,他组织了大量的物资代用研究工作,并总结出一套能完成任务、确保功能、又可使成本下降的科学方法,并以《价值分析》(ValueAnalysis,简称VA)为名发表。
以后又经不断的发展、完善,形成了目前所称的价值工程。
20世纪初,美国人泰勒通过组织生产线、确定合理的生产量、安排合理的生产过程等管理方法达到提高产量、确保质量、降低成本的目的。
这种管理技术现已发展成为工业工程(IndustrialEngineering),简称IE技术。
IE能促进生产方法的进步,有效降低成本,但它以产品设计的条件为前提,故其降低的成本有一定限度;1920年,美国人修哈特提出质量管理(QualityControl,QC)概念,QC的出发点是科学利用各种资源、尽可能减少各种消耗、力求无浪费的生产,以取得更大的效益。
QC也是以产品设计的技术要求为条件,其降低成本与增加效益也有一定的限度;要想进一步降低成本,就必须修改设计图纸,站在用户的立场上重新审查产品设计,消除那些无效设计或过剩设计,可靠的实现产品或作业的必要功能。
价值工程是继IE、QC之后出现的又一种新的管理方法。
通用电气公司在开发价值工程技术上花了80万美元,而在头17年里就节约了2亿美元以上;1954年美国海军舰船局首先采用VE,仅1956年就节约3500万美元,后又被空军、陆军及民用产品的生产所采用;进入70年代,作为新产品、新技术的合同的必要条件,规定必须实施VE;1955年VE传入日本,1960年日本企业开始采用,并与工业工程(IE)、质量管理(QC)结合起来开展活动。
价值工程从材料代用开始,以后发展到改进设计、改进生产工艺;从单个零件、单个作业工序的改进,发展到整机、全部工序的改进;从应用领域看,由产品开发设计发展到行政、培训、管理、冒险分析、预测、资源分配和销售等领域,是一门提高产品或服务价值的广泛的应用学科。
我国自1978年引进、推广和应用价值工程以来,为很多企业所采用,节约了大量能源、珍贵的原材料,降低企业生产成本,提高了经济效益。
二、价值工程与工程经济的关系
工程经济的核心就是通过技术经济分析的方法对项目、产品、工艺等进行核算、对比、选优。
实践表明,价值工程是一种新兴的工程经济分析方法,是研究产品功能和成本之间关系问题的管理技术。
功能属于技术指标,成本则属于经济指标,它用“价值”的概念,把技术和经济统一起来,谋求用最低的成本,获得必要的功能,以达到满足使用者需要的同时,可使企业和社会都获得最佳的经济效益,并使有限的资源得到充分合理利用的目的。
第二节价值工程概念及特点
一、价值工程的基本概念
所谓价值工程,就是通过有组织的协作,对所研究对象的功能与费用进行系统分析,力图以最低的寿命周期成本可靠地实现必要的功能,旨在提高所研究对象价值的思想方法和管理技术。
要准确掌握VE的本质,须从以下几个点深刻理解。
(一)寿命周期成本
寿命周期成本是从研制VE对象开始到它的形成直至退出使用所需的全部费用。
对产品来说,此笔费用C可用C1、C2两部分费用之和来表示,即:
式中,C—寿命周期成本;C1—生产成本(指产品出厂前的一切费用,包括产品的调研、立项、设计、生产过程等对物化劳动和活劳动所支付的费用总和);C2—使用成本(指产品出厂后的一切费用。
包括产品在流通、运输、销售、使用、维护与维修以及报废后处理等物化劳动和活劳动所支付的费用总和)。
针对同一产品而言,一般情况下,生产成本随产品功能水平的提高而上升,使用成本则随产品功能水平的提高而下降,如图10-1。
寿命周期成本就随产品功
能水平的变化而成开口向上的抛物线型变化,显然,寿命周期成本具有一个最小值Cmin。
在这一点上,产品达到一个适当的功能水平Fo,而使生产成本与使用成本之和—寿命周期成本最小。
VE的目的,就是通过科学地分析研究而使产品具有一个适当的功能水平,从而确保产品的寿命周期成本最低。
在实践中,往往要反复应用VE才能实现该目的。
(二)可靠地实现必要的功能
1.“可靠地实现”含义
主要表现在性能、可靠性、保养性、安全性和操作性等几方面。
性能—功能的实现程度;可靠性—功能实现的持续性;保养性—功能发生故障时修复的难易程度;安全性—实现功能时的安全程度;操作性—实现功能时人们使用产品的难易程度。
这些都是实现功能的必要条件,满足这些条件就是“可靠地实现”的含义。
2.“必要的功能”含义
是针对不必要功能而言的。
产品功能从不同角度可作如下划分:
(1)按功能重要程度可分为基本功能和辅助功能。
基本功能是产品的主要功能,是产品存在并被生产的理由,也是顾客购买的原因。
产品的基本功能往往不止一个,有时有两个以上;辅助功能一般是支持基本功能,是为了更好地实现基本功能而附加的功能。
(2)按功能适应用户需要可分为必要功能和不必要功能。
必要功能是指为满足使用者的需求应具备的功能;不必要功能指用户不需求的(多余)功能项目,包括过剩的功能水平、过时功能和重复功能以及无助于基本功能更好地实现的、应予剔除的辅助功能项目和水平。
(三)价值的含义
理解了“寿命周期成本”和“可靠地实现必要的功能”,VE就从两者的关系中得出“价值”这个概念,可用公式表示为:
价值(V)=功能(F)/成本(C)
更确切地说,价值=顾客所要求的必要功能/产品寿命周期成本。
VE中的“价值”是一个相对的概念,是作为一种“尺度”提出的,可概括为“评价事物(VE对象)有益程度的尺度”、“好的程度”或“物美价廉的程度”,能够用最低的寿命周期成本向用户提供必要功能的产品,其价值就最大。
如果把成本看成是制造产品的投入,把功能看成是产出,则价值在一定程度上相当于从产品中获得的经济效益,即
效益=产出/投入=功能/成本
一、提高价值的途径
根据价值的公式,提高价值可通过下列5种途径:
1.成本降低,功能提高。
主要靠采用新技术、新材料、新工艺、新方法等降低成本;靠改进设计或增加用户希望的功能来提高产品的功能水平。
这是提高价值的理想途径。
2.功能不变,成本降低。
开展VE,找出过剩和不必要功能,采用材料代用、新方法、新工艺、改善管理等以提高价值。
主要针对性能和质量都趋于稳定的定型产品。
3.成本不变,功能提高。
靠改进设计以提高其使用功能和美学功能。
4.成本略有提高而功能大大提高。
针对购买力较高的用户,在原有产品基础上适当提高档次的同时而使功能大增,并能以较高价格出售。
5.功能稍微降低,成本较大幅度降低。
针对购买力较低的用户,在满足用户需要的同时适当降低产品档次,而成本大幅度降低,以此提高价值。
二、VE的特点
VE在我国是一门新的软科学和管理技术。
尽管我国在传统管理中,在产品设计和生产中也注重产品质量,也进行成本核算,似乎具备价值工程的思想。
其实,价值工程是一种更有效的方法,其系统性、科学性体现在以下特征中:
1.VE是有组织的创造性活动
VE不是个别人或科室的活动,而是涉及企业生产经营的各个部门、环节,依靠各方面的专家和有经验的职工,按一定的工作和组织程序,运用多种学科的知识和方法开展的创造性活动。
2.VE的核心是对产品进行功能系统分析
通过对功能和成本的关系进行定性和定量的分析,搞清产品的基本功能和辅助功能,分析各功能之间的关系,找出新的解决办法。
3.VE侧重于产品的研制阶段
产品成本的70%~80%是在研制阶段就决定了的。
设计阶段开展VE,通过合理确定产品的结构、工艺、材料、外协和生产组织形式,把产品的功能与成本建立在最优选择基础上。
4.VE不同于一般成本控制
从VE对产品成本的控制范围来说,它不同于一般成本控制之处在于它不只考虑产品的生产成本,而是综合考虑了生产成本和使用成本,即寿命周期成本;从对产品分析的时间看,成本分析一般在事后,而VE活动则在事前就已开展。
三、VE的工作程序
VE的工作程序,可概括为三个阶段、六个步骤、七个提问,具体见表10-1。
VE以功能为中心来分析问题,采用功能分析的方法,包括功能定义、功能整理和功能评价,对VE对象的功能、成本、价值进行定性和定量分析,为VE对象的改进提供依据。
综合研究是综合各方面的情况来制定解决问题的方案。
方案评价是对提出的多种设想和方案进行评价、筛选、择优,以确定和选择最佳方案。
最后,方案还要付诸实施,以达到改进VE对象、满足用户要求的目的。
表10-1VE的阶段、步骤与提问
阶段
具体步骤
VE提问
分析问题
选择对象
收集情报
功能分析与评价
VE的对象是什么?
它的作用是什么?
它的成本是多少?
它的价值是多少?
综合分析
方案创造
有无其它方法实现其功能
方案评价
方案评价与选择
方案实施与成果评价
新方案的成本是多少?
新方案能可靠的实现必要的功能吗?
第三节产品的功能与成本分析
一、功能分析
(一)功能定义技术
功能定义就是用简明准确的语言,描述VE对象及其构成要素的各种功能,以区别各产品或零件之间的特性。
定义时通常采用一个动词加一个名词的形式来描述作为定义对象的主语的功能,如:
主语动词+名词
杯子盛水
电线传导电流
铅笔做出记号
桌子支撑重量
功能定义时一般应遵循以下规则:
(1)用动词和名词把功能简洁表达出来要透过产品或零部件的物理特性,找出本质的东西或者说要打破现有产品的框框,找到其隐藏在背后的某种功能特性。
(2)名词部分要使用可测量的词汇如给“桌子”下定义时,“支撑重量”就符合要求,因为重量是可测量的。
(3)避免用被动或间接的动词如提供、供给、准备等。
(4)避免使用类似目标的词或短语如改进、增大、减少、优化等。
(5)站在物品的立场上下定义避免以人为中心来考虑物品功能的倾向,如给“铅笔”的功能定义为“写字”则是错误的。
(6)一项功能下一个定义各构成要素的功能一项一项的下定义,一个部件能完成几项功能,就要对几个功能分别下定义。
以上规则的目的是为了便于在方案创造阶段扩大思路,增加构思出高价值方案的可能性,其创造过程如图10-2。
(二)功能整理技术
功能整理是一个著名而有效的功能分析系统技术。
此技术是按一定的逻辑关系,将VE对象各个组成部分的功能连接起来,形成一个有机整体—功能系统图(FAST图,FunctionalAnalysisSystemsTechnigue的缩写),以掌握必要功能,发现和消除不必要功能。
任何一种产品的各个构成要素之间都会按照设计和生产的要求实现着相互联系、相互制约的关系,这种关系构成了产品的结构系统;各构成要素的功能之间也相互联系、相互制约,组成了产品的功能系统,发挥和实现着产品总功能的作用。
一般来说,在产品及其零部件的功能之间,存在着上下位关系和并列关系。
上下位关系是指功能系统中存在着目的与手段的关系。
甲功能是乙功能的的目的,乙功能是甲功能的手段。
起“目的”作用的功能叫上位功能,起“手段”作用的功能叫下位功能。
如白炽灯的功能系统关系,见图10-3;并列关系是为了实现同一目的功能,同时需要两个或更多个手段功能,且它们之间不存在从属关系,彼此独立,构成一个功能区域。
如暖水瓶的功能系统中,减少热传导、热对流、热辐射即为并列关系,见图10-4。
将VE对象功能系统中的各个功能,按照上位功能在左、下位功能在右的原则,顺序排列,即可组成功能系统图,其一般形式如图10-5。
功能系统图抛开了结构系统,以功能系统作为产品设计的构思,便于把握功能的内在联系,通过发现和消除不必要功能来删减承载该功能的零部件;在进行功能评价时,往往也是以功能区域为对象、以价值低的功能区域为变革的着手点开展工作。
功能系统图的绘制并无唯一答案,因同一产品从不同角度分析可有不同功能系统图。
因此在绘制时要因目的而异,可分系统、分级、分段进行,并非要把产品全面详尽的功能绘制在一起。
绘制时一般步骤是:
(1)编制功能卡片把所有功能定义对象一一编成卡片,每张卡片包括对象名称、成本及功能内容。
(2)挑出所有基本功能卡片,把最基本功能放在最左端,并把它们按“目的”与“手段”的关系从左向右排,从而形成一个以基本功能为骨架的树形结构。
(3)把辅助功能联接到骨架上去,从而完成功能系统图的绘制。
(4)审定功能系统图,主要明确功能间是上下位还是并列关系。
二、成本分析
(一)功能现实成本
功能现实成本就是实现某项功能的目前成本。
在VE活动中,是准备通过有效手段使其降低的对象。
在产品中一个零部件往往有几种功能,而一种功能也往往通过几个零部件才能实现。
估算功能现实成本必须根据已知构成要素,即各零部件的成本,转移分配到各项功能上去。
可用表格法进行,现举例说明。
某产品由A、B、C、D四个零部件组成,其成本分别为300元、450元、130元和80元,共实现F1~F5五个功能,如表10-2所示。
表10-2功能成本分析表
零部件
功能区域
序号
名称
成本/元
F1
F2
F3
F4
F5
1
A
300
100
100
100
2
B
450
150
200
100
3
C
130
80
50
4
D
80
40
40
合计
960
180
190
150
240
200
首先根据功能系统图,确定每个零部件对实现那些功能有贡献。
然后,确定每个零件对各功能所起作用的大小(比例),并按比例将其成本分配到各功能上去。
例如,A零件对F1、F3和F5三项功能起作用的比例为1:
1:
1,将其成本300元分配给F1100元、F3100元、F5100元,依此类推。
再将各功能从各零部件分配到的成本合计起来,就可得到各功能成本。
例如,功能F5的成本为200元。
(二)功能评价值(功能最低成本)
功能评价值是指为可靠实现某项功能的最低成本,也是实现该功能的目标成本。
将它与功能现实成本进行比较,将二者的差额作为成本降低目标,从而确定功能改进对象。
可见,功能评价值在VE中有着重要作用。
但在实际中,功能现实成本较易确定,而确定功能评价值则比较困难。
因此可以说,探寻对产品进行正确功能评价的方法,就是探求功能评价值的方法。
以下是几种功能评价值的确定方法。
1.理论价值标准法
这是根据工程计算公式和费用定额资料或物理学、材料力学对功能成本费用进行定量计算的方法。
如,选某种材质的实心棒料来实现“传递扭矩”的功能,就可根据扭矩的大小及该材质允许最大切应力间的关系公式Mn=
d3/16求出此材料的直径,并进一步结合密度和长度求出重量,最后按材料价格计算出为实现扭矩功能在材料方面的功能评价值。
2.方案法
首先根据技术信息,构思出实现某功能可能采用的各种方案,并预测出每种方案的成本,其中最低的成本即为功能评价值。
此种方法把功能评价与实际方案结合起来考虑,增强了可操作性,实现目标成本比较可靠,避免了理论与实践的脱节。
3.实际价值标准法
这种方法就是把能实现某一功能的成本资料搜集起来,在创造性地比较基础上选择最低的成本作为功能评价值。
创造性是指:
如领带夹的功能是“拴住领带”,领带夹的评价值就可通过检验同样能“拴住领带”的其他物品求得;另外,具有同样功能的同类产品的各种指标数据应可测定,功能实现程度及功能条件应相同。
运用以上几种方法,直接求出功能评价值后,就可以与现实成本相比较,明确改进对象,并以二者的差距为改进目标。
实际工作中,直接用上述方法求出功能评价值往往并不容易。
更为常用的方法是功能重要程度系数法,在下一节中将详细介绍。
第四节产品价值评定
功能评价就是对产品价值进行评定,是在功能定义和功能整理基础上,求出功能价值系数,以此来表示功能的大小和重要程度,用数量化的方法进行定量分析。
其目的一是用定量的方法探讨功能价值,选择功能与成本不匹配的作为开展VE的对象;二是寻求实现功能的最低费用,并以此为目标成本(功能评价值)同目前成本相比较,并进行调整。
一、功能价值系数
用于功能评价的功能价值系数可用绝对值和相对值来表示,但无论如何表示,价值系数的计算应在功能系统图同样的层次级别上进行。
(一)绝对值法
价值计量的绝对值法公式为
功能价值系数(V)=功能评价值(F)/功能现实成本(C)
(二)相对值法
价值计量的相对值法,是把功能和费用都按其在总量中所占比率的大小进行定量后再进行比较的方法。
某功能在总体功能中所占比率,称为该功能的重要程度系数;某功能成本在总体功能成本中所占比率,称为该功能的成本系数。
这时功能价值系数的计算公式为:
功能价值系数(
)=功能重要程度系数(
)/功能成本系数(
)
1.功能重要程度系数的确定
(1)强制决定法(ForcedDecision)简称FD法FD法的评分准则:
组织5~15个熟悉业务的专业技术人员,各自评分,然后取平均值;所有零部件按其重要性两两对比,重要程度高的得1分,重要程度低的得0分;两零件比较过程中,不许认为两者同样重要而给二者都打1分,也不许认为同样不重要都打0分;
设从某产品的5个零件中选择对象,现组织a、b、c、d、e、f等6位评审人员对其功能的重要性评分。
以评委a为例说明评分过程:
首先将5个零件按任意顺序填入表10-3中,然后按用户的要求评价零件的功能重要性;A与A自身比较没有意义,用×号表示,A比B重要则A打1分,B打0分,其余类推。
为避免出现某个零件在“得分小计”一栏中得0分的不合理情况,已给每一个零件加了1分底分,见表10-3。
功能重要系数按下式计算:
功能重要程度系数=某零件得分数/全部零件得分数之和,即:
式中,
—零件数;
—第
个零件的重要性在全部零件重要性中占的比重;
—第
个零件的得分数。
表10-3Fi计算表(评委a)
零件名称
一对一比较评分
得分小计
(ni)
功能重要性系数
(Fi)
ABCDE
A
×1011
4
4/15=0.267
B
0×011
3
0.200
C
11×11
5
0.333
D
000×0
1
0.067
E
0001×
2
0.133
合计
15
1.000
综合6位评委评分结果,确定各零件的功能重要程度系数,如表10-4所示。
表10-4评分结果与确定功能重要程度系数(所有评委)
零件名称
评分人及结果
合计
功能重要
程度系数
a
b
c
d
e
f
分值
分值
分值
分值
分值
分值
A
4
5
5
3
5
4
26
0.289
B
3
1
1
2
2
4
13
0.144
C
5
4
4
5
3
3
24
0.267
D
1
3
2
1
3
2
12
0.133
E
2
2
3
4
2
2
15
0.167
累计
15
90
1.000
(2)倍数确定法(DicisionAlternativeRatioEvaluation)简称DARE法FD法是一对一进行功能重要性对比,只用0和1来体现重要和次要关系,显然太绝对了。
DARE法是根据重要性的大小灵活按比例打分,是更为常用的方法。
现以电冰箱的功能系统为例说明其步骤如下:
1)绘制电冰箱功能系统图。
如图10-6,确定功能区域,决定评价功能的级别,并填入表10-5中。
图中,F0是电冰箱的总功能—冷藏食物。
F0之后有四个功能区域:
F1(储放食品)、F2(制冷)、F3(隔热保温)、F4(控制温度)。
2)将上下相邻功能,从上到下两两对比,并将对比的重要性进行打分。
例如评价F1的重要性为F2的2倍,F2为F3的1.5倍,F3为F4的3倍,最后的F4定为1分,这样打出的比分叫暂定重要性系数。
3)对暂定重要性系数进行修正。
从最低分的F4开始,将F3至F1的重要性系数按倍数递推上去,得到各功能的修正重要性系数。
如F2的修正系数为1.0×3×1.5=4.5。
4)将各功能的修正重要性系数除以其合计总数,就得到该功能的重要程度系数。
如F2的重要程度系数F1=9/17.5=0.514。
除上述方法外,还可用直接估值法求出功能重要程度系数。
此方法就是当你拿到一张同层次、同级别的功能表时,把你认为合适的任意数赋予第一个功能,然后相继为随后的功能赋值,以反映你对这些功能相对于前一个功能重要程度的主观印象。
如你认为第二个功能的重要程度为第一个的10倍,赋值可用正分数、整数或小数,重要的是赋值必须与你认为的重要程度成比例。
因估计值呈对数正态分布,因此最好采用估计值的几何平均值来平均。
平均后按前述方法计算出功能重要程度系数。
表10-5功能重要程度系数表
功能区域
暂定重要性系数
修正重要性系数
功能重要程度系数
F1
2
9
9/17.5=0.514
F2
1.5
4.5
0.257
F3
3
3
0.172
F4
1
0.057
合计
17.5
1.000
2.功能成本系数
功能成本系数是根据功能现实成本来计算的。
即:
式中,
—零件数;
—第
个零件的现实成本。
二、功能价值系数分析与功能评价
求出功能重要程度系数和功能成本系数后,就可用相对值的公式得到功能价值系数,以明确改进对象。
在此基础上进一步求出功能评价值,结合目标成本计算出待改进对象成本降低的期望值。
(一)功能价值系数分析
按公式
,功能价值系数可得到的三种结果,现分析如下:
1.
表明该重要程度的功能分配了过多的成本,即功能与成本不相匹配,应作为功能改进对象;
2.
或接近1
表明功能与成本基本匹配,不作为功能改进对象;
3.
表明功能高于成本,是物美价廉的体现,一般说来,是追求的目标。
其前提是确实由于采用了新技术、新材料、新工艺等,大大降低成本,从而达到用较低成本获得重要功能的目的。
但在实际中还应具体分析,以下几种情况除外:
(1)盲目降低现实成本,使其低于必要成本水平,使功能得不到可靠的实现。
(2)功能水平偏高,造成功能过剩。
(二)功能评价
功能评价的一个重要目的就是寻求到实现功能的最低费用,并以此为功能评价值同目前成本相比较。
对产品进行功能定义、功能整理,确定其功能重要程度系数、成本系数等一系列活动都是为进一步改进设计服务的。
改进设计,说明原
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