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第五章第五章 价值设计价值设计§5-1 §5-1 概述概述§5-2 §5-2 价值分析对象的选择价值分析对象的选择§5-3 §5-3 功能分析功能分析§5-4 §5-4 成本分析成本分析§5-5 §5-5 降低成本的途径降低成本的途径§5-1 §5-1 概述概述 价值工程价值工程是以功能分析为核心、以开发创造性为基础，以科学分析方法为工具，寻求功能与成本最佳比例以获得最优价值的一种设计方法和管理科学 注：功能是价值分析的基础，用户对功能的要求并不是越高越好，而是注：功能是价值分析的基础，用户对功能的要求并不是越高越好，而是在一个适当的范围内不断发展的过程在一个适当的范围内不断发展的过程 宗旨：用最低的成本向用户提供必要的功能宗旨：用最低的成本向用户提供必要的功能一、产品价值的构成产品价值的构成 V=F/C 可见产品价值是功能与成本的综合体现二、提高产品价值的思路提高产品价值的思路 功能分析：从用户出发，保证产品的必要功能、去除多余功能、调整过剩功能、必要时增加新功能； 成本分析：分析成本的构成，从各方面探求降低成本的途径； 性能分析：在满足功能的前提下，提高性能。

如传力元件要保证强度和刚度；精密机械要保证精度；高速机械要控制振动和噪声等 §5-2 §5-2 价值分析对象的选择价值分析对象的选择 二、选择原则二、选择原则 ①①从功能考虑从功能考虑 (1)主要性能指标不能满足用户要求，用户意见大，反映强烈； (2)效率低、能耗大的产品； (3)结构过于复杂、体积大、重量大、操作性、维修性等性能差； (4)产品本身技术落后，有新技术出现使现有产品需改进和换代； (5)属开发研制的新产品，功能尚不完善或还没有达到预计目标的； ②②从成本方面考虑从成本方面考虑 (1)产品本身材料消耗高或能源消耗大； (2)加工费时费工； (3)使用贵重原材料或稀缺资源 一、选择原因一、选择原因 抓住主要矛盾一个复杂的系统，对其进行面面俱到的价值分析，会导致投入与收益极不平衡因而要选择投入产出比高的对象进行分析★★分析对象选择的合理与否是分析成败的关键分析对象选择的合理与否是分析成败的关键 ③③从企业外部环境方面考虑从企业外部环境方面考虑 (1)市场需求量大，生产量大的产品； (2)国家安排的重点产品，或对整个国计民生影响大或属填补国家空白的产品； (3)出口产品、国际市场需求量大，创汇额高有改进潜力的产品； (4)生产厂家多，市场竞争比较激烈的产品； (5)能够采用新技术，以实现产品改造。

三、选择方法三、选择方法 ①综合加权评分法 (1)找出影响价值的各有关因素，并分析各因素对价值的影响程度，确定权重系数； (2)根据各因素实现的情况，对不同方案评分； (3)用综合评分法计算出各因素加权评分值； (4)计算出各方案的总分，依据其得分多少选择价值分析的对象例5-1. 从A、B、C、D四种产品中选择价值工程对象权重可靠性操作性维修性工艺性重量安全性成本合理性 盈利水平0.350.080.070.090.040.020.200.15产品由企业人员和用户进行评分A210101010286B88486457C810810108108D8881010499根据计算公式：N=∑GiSi，其中Gi是各因素的权重，Si是各因素的评分值，计算后各产品的分值分别为 NA=6.04，NB=6.81，NC=8.82，ND=8.53可知A产品相对得分最低，可作为价值分析对象 ②②ABC分类法：分类法：Italian巴雷托(Pareto)的“不均匀分布理论”，将零件分为ABC三类 A类：占零件总数10-20％，成本占产品成本的60-70％； B类：占零件总数与成本占总成本的比例基本适当； C类：占零件总数60-70％，成本占产品成本的10-20％； 引申到企业管理：引申到企业管理：A类人才占公司总数10-20％，却创造60-70％的价值，这一类人才是要优先保护的。

如：双级齿轮减速器进行改进设计时，整个部件由108个零件组成，按成本高低排列， 其中箱体，箱盖，4个齿轮，轴等7个零件 零件个数占6.48％ 成本比例占83.16％ 属A类零件，因此是从价值分析主要对象 例5-2 用ABC分类法选择透平机零件中的价值分析对象零件序号零件名称零件件数累计零件累计分类件数％成本金额％1机座115.88134201342027.73A类2人字齿轮1211.76126002602053.76零件比17.65%3齿轮轴1317.65100003602074.42成本比74.424轴1423.5366804270088.22B类5轴承2632.2924004510093.18零件比29.41％6轴承2847.0620004710097.31成本比22.89％7端盖41270.598004790098.97C类8油管11376.473004820099.59零件比52.94％9密封417100.020048400100.0成本比2.69％合计1748400 ③③价值系数分析法价值系数分析法 某功能的价值系数： vi=fi/ci，选择价值系数大的作分析对象。

其中 fi→功能系数，某功能的重要程度； ci→成本系数，实现某功能所需成本，ci=Ci/∑Ci 功能系数的确定是应用该方法的基础，常用的方法有三种： (1)强制确定法(Forced Decision法，FD法) 特点：原理简单、操作方便，但难以比较两功能重要性强度，打分较死，数值间差异较固定 (2)间接评分法(Decision Alternative Ratio Evaluation，DARE法) 特点：是一种相对值方法，可以克服前法的缺点例5.3 FD法确定功能系数，假定一产品有A~F六个分功能构成序号 功能号评价人员总评分值功能系数123456781A15141614151616161220.2542B111212816101218890.1853C95768568540.1134D12121110810128830.1735E57565768490.1026F810916812812830.173总计60606060606060604801.000注：表中每一列都是由判别表法按0-4评分获得，每个人评分总计为： N=4n(n-1)/2=60例5.4 用DARE法确定功能系数。

(各分功能的重要性为：A=1.5B，B=3.0C，C=0.8D，D=2.5E)功能代号相对比值修正比值功能系数A1.59.000.439B3.06.000.292C0.82.000.098D2.52.500.122E1.000.049合计20.501.000(3)最合适区域法：在进行对象选择时，要选择功能系数和成本系数都大的对象进行分析也就是说，我们必须从严控制那些功能和成本系数都比较大的零部件注：区域确定计算式由△PQR有成本系数功能系数QPOLR450由此可以确定最合适区域例：某保温瓶生产厂生产一种气压式保温瓶，该产品共有28个零件以零件为基础选择价值分析对象，先采用ABC分类法进行分析，从中选择9个零件作为分析对象，计算出各零件的功能系数和成本系数见下表，现用最合适区域法进行对象选择编号零件名称功能得分功能系数目前成本成本系数价值系数1咀肩15.30.1134.050.2710.4072吸水管12.80.0942.910.1950.4823气泵壳140.1031.930.1290.7984壳体200.1471.840.1231.1955塞圈11.60.0851.110.0741.1496转座100.0741.150.0770.9617瓶胆170.1250.790.0532.3588气泵体24.50.1800.580.0394.6159提环10.50.0770.570.0382.026根据最合适区域法： (1)提环、转座、塞圈、气泵壳和壳体可作为分析对象； (2)气泵体、瓶胆、吸水管、咀肩4个零件可作为分析对象。

结论： (1)最合适区域法一般不能独立使用，必须与其它对象选择方法配合使用； (2)S值影响区域大小：S值越小，区域越大，一般取值范围S=12.5-50.§5-3 §5-3 功能分析功能分析一、功能分类一、功能分类 ①基本功能和辅助功能(按功能的重要程度) ②使用功能和外观功能(按功能性质) ③必要功能与不必要功能(按用户需要) 多余功能：不符合实际需要的功能 过剩功能：功能属必要，但超过适宜程度二、功能分析思想二、功能分析思想 重点保证基本功能，兼顾辅助功能，同时考虑使用功能和外观功能，去除多余功能，调整过剩功能，分主次地合理使用成本，这样才能求得价值最优§5-4 §5-4 成本分析成本分析一、功能成本的确定一、功能成本的确定定义：实现某一功能所需的费用，为全寿命周期成本计算方法： ①某一功能由一个或多个零件完成，这些零件除此功能外无它用，则这些零件的现实成本为该功能成本 ②若一零件完成多个功能，则按各功能重要程度将其分摊到各功能中 ③各多个零件共同完成多个功能，则这些零件的成本应交叉分摊到各个功能中。

例5-8：某产品有5个零件，共同完成6个功能，表5-11（见下页）是该产品功能成本的分析情况表5-11 功能成本分析举例序号零件名称零件成本功能区域F1F2F3F4F5F61A300100-100--1002B500-50150200-1003C60---40-204D804030--10-5E1405060--30-合计108019014025024040220二、产品生产成本估算方法二、产品生产成本估算方法 ①产品成本估算方法 (1)按重量估算法按重量估算法 针对针对：纯机械产品 原理原理：这类产品的成本是重量的函数 计算式计算式：C=W×fW 因此确定k和p之后，即可以确定重量成本系数，若已知Wi和Wi+1，fWi和fWi+1,则当Wi≤W≤Wi+1时，其中 C:生产成本（元） W:产品重量（㎏） :重量成本系数（元/㎏），例：某零件在不同重量下的生产成本如下表所示，试求重量为76公斤的该零件成本零件号重量(Kg)生产成本(元)重量成本系数14.967.6213.8211.8123.9110.5329.8244.368.24109577.715.35204938.454.6计算：因为29.8<76<109，所以 (2)材料成本折算法材料成本折算法 原理原理：某一类材料成本与生产成本的比例是一致的。

计算式计算式：C=CM /m其中其中 ： C表示生产成本(元)； CM表示材料成本(元)； m表示材料成本率(％)；CM=1.25W+1.15Z自制件成本(元)∑Viriki→体积乘密度乘单位重量价格外购件成本(元)∑Zj→所有外购件成本之和表5-13：不同产品的材料成本率产品材料成本率产品材料成本率产品材料成本率吸尘器80％台式58％电动机45％-47％起重机78％铁路客车57％重型机床44％小汽车65％-75％水轮机56％电视机38％卡车68％-72％柴油马达53％电测仪 26%-38％铁路货车68％蒸汽透平 44％-49％中型机床34%缝纫机62％挂钟47％精密钟表31%(3)相似产品成本估算法相似产品成本估算法 原理原理：相似产品的成本之间满足一定的关系 单件产品成本构成单件产品成本构成： C=CR+CF+CM 表示生产准备成本表示生产成本表示材料成本设已知基型产品的各成本为CR0，CF0，CM0，则当前产品成本与基型产品各成本之间满足：表示基型件数，n表示当前件数例5-11 已知单件生产的单级齿轮减速器中心距A0=200mm，箱底座尺寸S0×B0=710×500mm，重量W0=500Kg，输入转速n0=3000r/min，传递功率P0=20kw，生产成本4875元(其中生产准备成本占20%，材料成本占30%，加工成本占50%)，现拟制造P=40Kw，转速、材料相同，与原机相似的减速器5台。

试估算其成本解：求相似比 1、功率相似比φp=P/P0=40/20=2 2、齿轮传动的物理关系式 接触应力：σ∝(EF/b ρ)0.5≤ [σ] →φF =(φL)2 扭矩：T ∝ Fd → φT =φF φL 功率：P ∝ Tn → φP =φT φnφE=1, φ[σ]=1=1成本计算：§5-5 §5-5 降低成本的途径降低成本的途径一、产品降低成本的必要性 ①可以增加企业利润 ②可以降低能源和原材料消耗 ③提高产品竞争能力，增加社会效益 目的目的:在分析成本构成的基础上，针对薄弱环节加以改进在分析成本构成的基础上，针对薄弱环节加以改进二、产品的成本构成成本构成营销成本运行成本生产成本维护保养成本回收成本设计成本材料成本加工成本装配成本生产准备成本寿命周期成本三、降低成本的措施降低装配成本降低加工成本降低生产准备成本降低设计成本方案设计阶段●考虑方案的影响●构件尺寸的影响●零件数目的影响●选用新型廉价材料●采用节约材料的设计●大量应用CAD技术●采用系列化设计●采用参数化设计●使相似零件尺寸相同●建立相似零件的零件族●采用三化零件和外购件●采用模块化组合结构●由加工条件定合理结构●无屑加工代替机加工●以焊代铸●合理降低公差要求●便于装卸结构●便于自动装配●采用组合结构●通过修理或更换配件可重复使用●通过功能转换作它用●易于拆解、便于分类回收降低材料成本回收阶段。