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应用价值工程进行设计方案选优及优化

摘　要: 价值工程是一门技术与经济相结合的现代管理科学, 用来分析产品功能和成本关系, 力求以最低的产品寿命周期成本实现产品的必要功能的管理方法。概述了价值工程的内容和提高产品价值的途径。建立了价值工程在设计方案选优中的应用程序, 利用该程序对某市新开发区一幢综合大楼的三个设计方案进行优化比选, 找出其最优方案; 并针对最优设计方案的土建工程部分, 以工程材料费为对象展开价值工程分析, 对此最优方案做了进一步的优化。
关键词: 价值工程; 设计方案; 选优; 优化
1 　引言
价值工程是一门技术与经济相结合的现代管理科学, 用来分析产品功能和成本关系, 力求以最低的产品寿命周期成本实现产品的必要功能的管理方法。经过价值工程的应用, 能使产量与质量、 质量与成本的矛盾得到完善的统一。价值工程的主要特点是以使用者的功能要求为出发点, 对所研究对象进行功能分析, 并做到功能与造价统一, 在满足功能要求的前提下, 降低成本。因此, 价值工程进行建筑产品功能优化是控制工程造价的最有效途径。
在进行各项技术设计和技术改造时, 为了使设计方案能够以最小的消耗和最大的效益满足用户的需要, 设计人员总是拟出若干个方案进行比较选择。对一个具体的工程项目进行技术经济分析, 就是对不同的技术方案的经济效果和预期效果进行计算、 分析、 评价, 将其作为选择方案和进行决策的依据, 从而在多种方案的比较中选择出最优方案, 并对最优方案进行进一步的优化处理。
2 　价值工程概述
价值工程又称价值分析, 是经过对产品的功能分析, 使之以最低的寿命周期成本, 可靠地实现产品的必要功能, 从而提高产品价值的一套科学的技术经济分析方法。它是处理工程造价和功能矛盾的一种现代化方法。以经过产品的功能分析来实现节约资源和降低成本的目的。运用这种方法, 就能够经过功能细化, 把多余的功能去掉, 对造价高的功能实施重点控制, 从而最终降低工程造价, 实现建设项目经济效益、 社会效益和环境效益的最佳结合。它包括三个方面:
(1) 价值工程以功能分析为核心。包括功能定义、 功能整理和功能评价等。
(2) 着眼于寿命周期成本。这就要求在建筑工程造价控制过程中进行决策时, 考虑的不但是项目的建造成本(即生产成本), 还要考虑项目投入使用以后的使用成本, 力求达到既能满足业主的需求, 又使寿命周期成本比较低的目的。建筑产品的寿命周期成本(指从规划、 勘察、 设计、 施工建设、 使用、 维修、 直到报废为止整个过程中所发生的全部费用, 包括建设费用和使用费用两部分) 与建筑产品的功能有关。从图1 能够看出, 随着建筑产品的功能水平提高, 建筑产品的使用费用降低, 可是建设费用却增高, 反之, 使用费用增高, 建设费用降低。建设费用、 使用费用与功能水平的变化规律决定了寿命周期成本如图1 所示的马鞍形变化, 决定了寿命周期成本存在最低值, 建设费用C1 的曲线和使用费用C2 的曲线的交点所对应的寿命周期成本才是最低的, 最低寿命周期成本Cmin 所对应的功能水平F0 是从费用方面考虑的最为适宜的功能水平。

图1 　寿命周期成本与功能水平的关系
(3) 价值工程的目标表现为产品价值的提高。这里的”价值”既不是对象的使用价值, 也不是对象的交换价值, 而是对象的比较价值, 是对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比, 可用公式表示为: 价值( V ) =功能( F)/成本( C)
一般能够经过以下途径来提高产品的价值:
①功能提高, 同时成本降低。即;
②成本不变, 提高功能水平。即;
③功能水平不变, 降低成本。即;
④成本少量提高, 功能大幅度提高。即;
⑤功能略有下降, 成本大幅度下降。即。
3 　运用价值工程进行设计方案选优
3. 1 　应用程序
图2 为价值工程在设计方案选优中的应用程序。
对象选择: 运用ABC法, 将设计方案分解为A、 B、 C三类。A类比重大, 品种数量少, 作为价值工程的研究对象。

功能分析: 分析研究对象有哪些功能, 各项功能之间的关系如何。

功能评价: 评价各项功能, 确定功能评价系数Fi, 并计算实现该方案的成本系数Ci和价值系数Vi 。Vi>1, 如果是重要功能, 提高成本; Vi<1, 则应该降低该功能的成本或提高功能水平; Vi=1, 该功能不是价值工程的对象, 无需进行价值工程分析。

分配目标成本: 确定对象的目标成本, 并以功能评价系数为基础, 将目标成本分配到各项功能上, 作为成本目标C1

方案创新及评价: 根据价值分析结果和目标分配结果的要求, 提出各种方案, 用加权平均找出最优方案。
图2 为价值工程在设计方案选优中的应用程序。
一个建设项目或一个单项工程, 可有多种不同的设计方案, 因此在满足使用功能的前提下, 可采用价值工程分析方法进行优化设计、 技术经济分析、 方案比较, 最后选择先进适用、 经济合理、 安全可靠的最优设计方案。
3. 2 　案例分析
某市新开发区有一幢综合大楼, 其设计方案对比项目如下:
A 方案: 结构方案为大柱网框架轻墙体系, 采用应力大跨度叠合楼板, 墙体材料采用多孔砖及移动式可拆装式分室隔墙, 窗户采用单框双玻璃钢塑窗, 面积利用系数为92% , 单方造价为1500元/m2 ;
B 方案: 结构方案为大柱网框架轻墙体系, 采用应力大跨度叠合楼板, 墙体材料采用内浇外砌, 窗户采用单框双玻璃空腹钢窗, 面积利用系数为88 % , 单方造价为1200/m2 ;
C 方案: 结构方案采用砖混结构体系, 采用多孔预应力板, 墙体材料采用标准粘土砖, 窗户采用单玻璃空腹钢窗, 面积利用系数为80 % , 单方造价为1100元/ m2 。各方案功能权重及功能得分见表1 。
表1 　各方案功能权重与功能得分表
方案功能
功能权重
方案功能得分
A
B
C
结构体系
0.25
10
10
8
模板类型
0.05
1O
10
9
墙体材料
0.25
8
9
7
面积系数
0.35
9
8
7
窗户类型
0.10
9
7
8
　　价值工程原理表明, 对整个功能领域进行分析和改进比对单个功能进行分析和改进的效果好。上述三个方案各有其优缺点, 如何取舍, 能够利用价值工程原理对各个方案进行优化比选。其基本步骤如下:
(1) 计算各方案的功能系数Fi, 如表2 所示。
表2 　各方案功能支书计算表
方案功能
功能权重
方案功能权重加分
A
B
C
结构系数
0.25
10 ×0. 25 = 2. 50
10 ×0. 25 = 2. 50
8 ×0. 25 = 2. 00
模板类型
0.05
10 ×0. 05 = 0. 50
10 ×0. 05 = 0. 50
9 ×0. 05 = 0. 45
墙体材料
0.25
8 ×0. 25 = 2. 00
9 ×0. 25 = 2. 25
7 ×0. 25 = 7. 25
面积系数
0.35
9 ×0. 35 = 3. 15
8 ×0. 35 = 2. 80
7 ×0. 35 = 2. 45
窗户类型
0.10
9 ×0. 10 = 0. 90
7 ×0. 10 = 0. 70
8 ×0. 10 = 0. 80
合计
9. 05
8. 75
7. 45
功能系数Fi
9. 05/ 25. 25
= 0. 358
8. 75/ 25. 25
= 0. 347
7. 45/ 25. 25
= 0. 295
　　注: 表2 中各方案功能加权得分之和为: 9. 05 + 8. 75 + 7. 45 = 25. 25
(2) 计算各方案的成本系数Ci , 如表3 所示。
表3 　各方案成本系数表
方案
A
B
C
合计
单方造价( 元/ m2)
1500
1200
1100
3800
成本系数Ci
0.395
0.316
0.289
1.000
(3) 计算各方案的价值系数Vi , 如表4 所示。
表4 　各方案价值系数计算表
方案
A
B
C
功能系数
0．358
0.347
0.295
成本系数
0.395
0.316
0.289
价值系数Vi
0.906
1.098
1.021
价值系数排序
3
1
2
由表4 的计算结果可知, VA < VC < VB , 即B 方案的价值系数最高, 为最优方案。
4 　运用价值工程对最优方案做进一步优化
为控制工程成本费用, 能够对所选择的最优设计方案做进一步优化。譬如, 针对上述最优设计方案的土建工程部分, 以工程材料费为对象展开价值工程分析。将土建工程划分为桩基围护工程、 地下室工程、 主体结构工程、 装饰工程四个功能项目, 各功能项目评分值及其当前成本见表5。按限额设计要求, 目标成本额应控制到12 000 万元。
表5 　各功能项目功能评分及当前成本表
功能项目
功能评分
当前成本( 万元)
A、 桩基围护工程
10
1500
B、 地下室工程
11
1480
C、 主题结构程
35
4710
D、 装饰工程
39
5110
合计
95
12800
　(1) 分别计算桩基围护工程、 地下室工程、 主体结构工程、 装饰工程的功能系数Fi 、 成本系数Ci 和价值系数Vi , 如表6 所示。
表6 　各功能项目功能、 成本、 价值系数表
功能项目
功能
评分
功能系数Fi
当前成本( 万元)
成本系数Ci
价值系数Vi
A、 桩基围护工程
10
0.1053
1500
0.1172
0.8985
B、 地下室工程
11
0.1158
1480
0.1156
1.0020
C、 主题结构程
35
0.3684
4710
0.3680
1.0011
D、 装饰工程
39
0.4105
5110
0.3992
1.0283
合计
95
1.000
12800
1.000

　(2) 根据目标成本额, 计算各工程内容的目标成本额, 从而确定成本降低额度, 如表7 所示。
表7 　各功能项目成本降低额计算结果表
功能项目
当前成本
( 万元)
价值
系数Vi
目标成本
( 万元)
成本降低
额( 万元)
成本降低额排序
A、 桩基围护工程
1500
0.8985
1264
236
2
B、 地下室工程
1480
1.0020
1390
90
4
C、 主题结构程
4710
1.0011
4420
290
1
D、 装饰工程
5110
1.0283
4926
184
3
合计
12800

1
800

由表7 计算结果可知, 桩基围护工程、 地下室工程、 主体结构工程、 装饰工程均应经过适当方式降低成本。根据成本降低额的大小, 功能改进顺序依次为: 主体结构工程、 桩基围护工程、 装饰工程、 地下室工程。这样, 目标成本额就控制到理想的水平(1 万元) ; 也就是说, 最优方案的总成本就降到我们所需要的最低值。极应用到工程设计中去, 那么, 在工程设计中利用价值工程控制工程造价, 提高工程”价值”, 是大有可为的。应用价值工程对设计方案进行优选, 不但能保证工程质量、 确保项目功能满足业主的要求, 更能合理确定和有效地控制工程造价, 使有限的投资获得令人满意的投资效益。在选择方案时, 应全面衡量, 利用价值工程进行方案的优选, 方法直观、 简单易行。但值得注意的是, 价值工程不但仅只在工程设计中应用, 还应该应用于建设项目的全过程, 对控制工程造价, 提高工程的”价值”能起到更有效的作用。
(1) 功能项目的选择应力求准确, 剔除那些不必要的功能项目、 削减过剩的功能项目, 使其功能结构趋于合理。
(2) 成本分析应着眼于全寿命周期成本, 应有全局观念和长远眼光, 注重生产成本与使用成本的辨证关系。
(3) 应用价值工程分析方法能够对不同的方案进行全面的技术经济对比, 有利于选择时间短、 投资省、 效果好的方案。
(4) 一切发生费用的地方都能够应用价值工程原理来进行技术经济分析, 也就是说价值工程原理具有普遍的指导意义, 但某一工程的分析结论不一定具有代表性, 应把握具体问题具体分析的原则。
(5) 运用价值工程理论对已经初步选定的方案进行”价值分析”, 能够进一步优化方案, 使设计方案更加完善。总之, 在实际工作中, 价值工程在设计方案优选和优化中的应用前景是非常广阔的, 有待于我们进一步的探索。