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摘要:并行設(shè)計是并行工程的核心內(nèi)容,dfx(designforx)是并行設(shè)計的關(guān)鍵.dfx中的dfc(designforcost)是指在滿足用戶需求的前提下,通過分析和研究產(chǎn)品全生命周期中各個部分的成本組成情況并進行評價后,對原設(shè)計中影響產(chǎn)品成本的過高費用部分進行修改,以達到降低成本的設(shè)計方法.實現(xiàn)dfc需要的關(guān)鍵技術(shù)有:面向并行工程的全生命周期成本模型的建立;設(shè)計結(jié)果評價和改進設(shè)計建議的生成;dfc與其他dfx工具的集成等.根據(jù)成組技術(shù)和特征建模技術(shù),提出了一個實現(xiàn)dfc的概念模型,并在其中使用作業(yè)成本估算方法進行成本估算.運用此概念模型可以對機械零件和機械產(chǎn)品進行有效的成本估算,并可指導并行設(shè)計工作的開展.

關(guān)鍵詞:成組工藝/并行工程;面向成本的設(shè)計;作業(yè)成本

中圖分類號:tp391.72文獻標識碼:a

0、引言

從當今國際形勢看，生產(chǎn)周期、質(zhì)量、成本和服務(wù)仍然是競爭的焦點，隨著市場競爭的日益加劇，新的制造哲理不斷涌現(xiàn)，如：并行工程、虛擬制造及敏捷制造等。在國內(nèi)人們對并行工程的研究比較深入，但是對于并行工程中的成本問題研究得還很不夠，而成本問題是不能忽視的。

眾所周知，產(chǎn)品設(shè)計在很大程度上決定了產(chǎn)品的成本，例如：對rollsroyce公司的調(diào)查表明，2000個部件在產(chǎn)品設(shè)計階段決定了最終產(chǎn)品成本的80％【1】；據(jù)generalmotor經(jīng)理稱卡車變速器70％的制造成本是由設(shè)計決定的【2】；fordmotor公司估計在設(shè)計、材料、勞動力和制造費用四個因素中，70％的生產(chǎn)節(jié)約源于設(shè)計的改進【3】。但是降低和控制產(chǎn)品成本必須在剛剛開始設(shè)計的階段，此時產(chǎn)品設(shè)計者擁有最大的自由度來改進設(shè)計并使產(chǎn)品在生命周期中的成本最小化。雖然并行工程已經(jīng)在設(shè)計及其他領(lǐng)域取得了巨大的成功，但設(shè)計者仍不易獲得準確、及時的成本信息。這是因為：

（1）傳統(tǒng)上產(chǎn)品設(shè)計者對成本信息一般是不予充分重視的；

（2）設(shè)計者缺乏合適的工具獲得新零件的成本信息；

（3）異構(gòu)的、分離的數(shù)據(jù)沒有集成化。

本文將探討并行工程中的面向成本的設(shè)計技術(shù)，并根據(jù)成組技術(shù)和特征建模技術(shù)提出一個具有一定通用性的dfc概念模型。

1、面向成本的設(shè)計（dfc）的含義

面向成本的設(shè)計（dfc—designforcost）是指在滿足用戶需求的前提下，盡可能地降低成本，通過分析和研究產(chǎn)品制造過程及其相關(guān)的銷售、使用、維修、回收、報廢等產(chǎn)品全生命周期中的各個部分的成本組成情況，并進行評價后，對原設(shè)計中影響產(chǎn)品成本的過高費用部分進行修改，以達到降低成本的設(shè)計方法。其主要特點為：

(1)在工程系統(tǒng)研制開發(fā)中，應(yīng)將費用(成本)作為一個與技術(shù)、性能、進度和可靠性等要求列為同等重要的參數(shù)給予確定；

(2)要求在工程項目的全部生命周期內(nèi)考慮成本問題；

(3)確定準確的生產(chǎn)、使用和維護等階段中的dfc參數(shù)(如：每單位的裝配成本、每單位的使用成本等)，并使得這些參數(shù)與進度、性能、可靠性等參數(shù)之間達到一種最佳平衡；

(4)確保向工程設(shè)計及有關(guān)人員進行成本信息的及時交流與反饋，以便有效地采取相應(yīng)的控制措施。

dfc主要的研究內(nèi)容有：

l建立目標成本說明書和對照表：目標成本是企業(yè)在管理中對成本進行的預測，也是企業(yè)追求的目標，建立目標成本后，一般可采用材料選擇、加工設(shè)備選擇等方法來降低成本；

l研究成本分配情況并對高成本部分進行標識：在成本會計中，一般需要對成本進行分析，以加強對成本的管理和控制；

l依據(jù)產(chǎn)品和投入工程的費用進行設(shè)計：在實際應(yīng)用中，有的工程項目或產(chǎn)品在設(shè)計開始前，就已經(jīng)知道可以獲得多少投資（如：軍事訂貨等情況），此時需要根據(jù)可獲得的投資進行設(shè)計工作；

l依據(jù)市場情況進行設(shè)計和成本的平衡：在市場競爭日益激烈的情況下，只是具有最低的成本已經(jīng)不夠了，必須尋求最佳的性能/價格比，即在客戶能接受的范圍內(nèi)以適當?shù)膬r格提供最佳的功能，而價格主要是由成本決定的，產(chǎn)品性能與設(shè)計是密切相關(guān)的，即成本與設(shè)計之間需要進行平衡；

l為設(shè)計者提供制造材料對成本的影響信息：在一般情況下，材料成本在制造成本中占有較大的比重，而材料的信息一般比較容易獲得且比較準確，因此材料對成本的影響不可忽視；

l選擇制造手段，降低制造成本：在現(xiàn)代企業(yè)中，制造手段多樣化（如：凈成型、快速成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用），不同的制造方法其成本差異很大，選擇制造手段已經(jīng)成為降低制造成本的有效方法。

2、dfc的關(guān)鍵技術(shù)

dfc是并行工程的支持工具之一，是dfx（designforx）的重要組成部分【6】，dfm、dfa等是面向產(chǎn)品生命周期某一環(huán)節(jié)的，而dfc是面向整個產(chǎn)品生命周期的，即成本問題在設(shè)計、加工、裝配、檢驗、使用、維修、回收和報廢等環(huán)節(jié)中是一直存在的，這一點是與dfm、dfa不同的。dfc的實現(xiàn)需要以下一些關(guān)鍵技術(shù)的支持：

（1）基于并行工程的全生命周期成本模型：此模型必須能夠在產(chǎn)品的不同設(shè)計階段對成本進行相應(yīng)的估算。

（2）目標成本的確定：在目前還缺乏精確的方法對目標成本進行確定，實際中一般是考慮市場、利潤、工廠條件和生產(chǎn)批量等因素，利用歷史資料進行確定。

（3）與其他dfx工具的集成：由于dfc是面向產(chǎn)品全生命周期的，這就要求它必須能夠與其他dfx（如：dfm、dfa等）工具協(xié)調(diào)一致進行工作，即需要建立不同評價標準的協(xié)調(diào)原則和方法。

（4）設(shè)計結(jié)果評價和改進設(shè)計建議的生成：這一工作需要在其他dfx技術(shù)的支持下進行，即不能只考慮成本一個要素，而且還要綜合考慮其他的評價模塊提供的評價依據(jù)，才能生成合理的設(shè)計建議。

（5）成本估算方法：不同的估算方法有可能產(chǎn)生不同的結(jié)果，怎樣合理地確定估算方法是值得研究的問題。一般來說在并行工程中，由于不同的設(shè)計階段所產(chǎn)生的信息的完整程度不同，所采用的成本估算方法也不同，例如：在設(shè)計的初期，可采用參數(shù)化估算方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法；在詳細設(shè)計階段，可采用手冊估算方法、詳細估算等方法。而且，生產(chǎn)批量、產(chǎn)品類型、產(chǎn)品生命周期長短的不同在選擇估算方法時也是需要考慮的因素，同時所選方法應(yīng)該是靈活易用、可靠準確的。

總的來說，為了解決上述關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)該綜合運用特征建模技術(shù)、擬實技術(shù)、人工智能、成組技術(shù)、工業(yè)工程和信息集成等技術(shù)。

3、dfc的概念模型

針對不同的設(shè)計類型有不同的成本估算方法，也就存在不同的dfc實現(xiàn)方案。設(shè)計是一種創(chuàng)造性行為，但是創(chuàng)造性設(shè)計在實際的日常生產(chǎn)中所占比重不大，而變型設(shè)計和模塊化設(shè)計確占很大比例，因此本文主要針對變型設(shè)計的dfc模型進行探討。

圖1實現(xiàn)dfc的概念模型

成組技術(shù)是為了適應(yīng)多品種小批量的生產(chǎn)的需要，將品種繁多的機械零件，按其形狀、尺寸、工藝等相似性分類歸組，擴大其加工批量，用大量生產(chǎn)的先進技術(shù)和設(shè)備來解決小批量的生產(chǎn)，達到提高生產(chǎn)率、降低成本和提高質(zhì)量的目的，并且在設(shè)計階段按相似原則進行標準化，減少零件的品種以利于生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的準備并促進生產(chǎn)組織合理化。成組技術(shù)在設(shè)計、制造、生產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益，它為并行工程的實施提供了良好的基礎(chǔ)。在并行工程中，與產(chǎn)品設(shè)計并行工作的工藝、裝配、檢驗等下游工作都是在產(chǎn)品信息和制造信息不完整的情況下進行的，而以成組技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計思想關(guān)鍵是利用產(chǎn)品的相似性，在原有相似零件和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行適當修改后形成新零件或新產(chǎn)品，而不是“一切從頭開始”，這一點有力地支持了并行工程的應(yīng)用。從線框造型、表面造型、實體造型到特征造型cad系統(tǒng)的功能日益完善，本文所建立的模型就是基于成組技術(shù)和特征建模技術(shù)的，如圖1所示，圖中虛框中的部分是dfc的核心。下面將此模型的要點說明如下：

1、模型的工作流程：

首先，設(shè)計人員根據(jù)用戶要求采用特征造型技術(shù)進行零部件的設(shè)計，然后系統(tǒng)自動對所設(shè)計的零部件進行成組編碼，并根據(jù)編碼搜索與之近似的零部件，若有相似零部件，則可按相似的零部件估算成本，否則，進行成組工藝設(shè)計，并根據(jù)加工特征估算成本。在零部件成本估算的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品成本進行估算，所得到的成本信息再反饋給設(shè)計人員，進行設(shè)計上的修改，保證既定成本目標的實現(xiàn)。這些工作可以反復進行直到滿意為止。

2、模型的主要組成模塊：

（1）特征建模工具：主要由特征造型cad軟件組成，以幫助設(shè)計人員完成產(chǎn)品或零件的表達。

（2）成組編碼和分類識別器：對新設(shè)計的零件進行成組編碼，并根據(jù)編碼對其進行識別和分類。

（3）成本估算模塊：主要完成零件及產(chǎn)品的成本估算和成本的分配。在進行成本估算時，利用成組技術(shù)的相似性原理通過類比進行成本估算。在產(chǎn)品成本估算時，分階段計算產(chǎn)品全生命周期成本，主要包括：裝配成本、銷售成本、使用成本、維護成本和回收報廢成本。

3、模型的特點說明：

此模型利用特征技術(shù)和成組編碼技術(shù)實現(xiàn)零件特征的分類和識別，并根據(jù)成組技術(shù)估算其成本；在產(chǎn)品成本的估算中考慮了用戶使用成本、維修成本和回收報廢成本，體現(xiàn)了全生命周期成本的特點；而且，在具體計算成本時還選擇應(yīng)用了國際上正在興起的作業(yè)成本計算方法，保證了成本計算的可靠性和科學性，下面就對這一方法進行簡單的介紹。

4、作業(yè)成本(abc—activity-basedcosting)的估算方法簡介：

“成本”這一概念在不同的學科中有不同的解釋，即使在同一學科的不同分支也有不同的解釋，在本文中我們采用成本會計中的定義：即成本是指企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中各種經(jīng)濟資源價值犧牲進行對象化計算的數(shù)額【5】。按經(jīng)濟用途分類它一般包括制造成本（manufacturingcosts）和非制造成本，制造成本主要由直接材料費、直接人工費和制造費用（manufacturingoverhead）構(gòu)成。

準時化生產(chǎn)（jit—justintime）的出現(xiàn)促使作業(yè)會計的興起，jit試圖確定與生產(chǎn)相關(guān)的成本動因（costdrivers），一旦確定了成本動因，工作的重點應(yīng)放在如何改進設(shè)計和過程工作來降低成本，而不是增加成本要素。在自動化時代，間接費用的重要性日益增強，作業(yè)成本（abc—activitybasedcost）制度就始于這種狀況，作為對以直接人工成本或直接人工小時為制造費用分配基礎(chǔ)的傳統(tǒng)成本計算方法的替代品，進而形成了新的“企業(yè)觀念”。所謂新的企業(yè)觀念，就是把企業(yè)視為最終滿足客戶需要而設(shè)計的“一系列作業(yè)”的集合體，形成一個由此及彼、由內(nèi)到外的作業(yè)鏈（activitychain）。每完成一項作業(yè)要消耗一定的資源，而作業(yè)的產(chǎn)出又形成一定的價值，轉(zhuǎn)移到下一個作業(yè)，按此逐步推移，直到最終把產(chǎn)品提供給客戶。最終產(chǎn)品，作為企業(yè)內(nèi)部一系列作業(yè)的集合體，凝聚了在各個作業(yè)上形成而最終轉(zhuǎn)移給客戶的價值。從客戶收回轉(zhuǎn)移給他們的價值，形成企業(yè)的收入。收入補償各項作業(yè)所消耗的資源的價值后的余額，成為從轉(zhuǎn)移給客戶的價值中盈得的利潤。

作業(yè)成本的關(guān)鍵在于識別可增加價值作業(yè)（value-addedactivities）和不增加價值作業(yè)（nonvalue-addedactivities）。將不增加價值的費用的分配由全企業(yè)范圍改為由若干個“成本庫（costpool）”分別進行分配，增加分配標準由單標準（直接人工小時或機器小時）分配改為多標準分配，即按引起制造費用發(fā)生的多種“成本動因”進行分配。一個成本庫由同質(zhì)的成本動因組成，對庫內(nèi)同質(zhì)費用的耗費水平負有責任。

總之，abc是一種決定產(chǎn)品成本的方法，它集中發(fā)現(xiàn)驅(qū)動成本的那些作業(yè)，而與傳統(tǒng)上不同。在傳統(tǒng)成本計算中產(chǎn)品成本通過可變成本和固定成本進行計算。在完全成本計算中（比較流行的成本計算方法），產(chǎn)品成本的分配是基于這一假定，即固定費用消耗與可變成本成比例，由于可變成本與批量有關(guān)，故此分配方法是基于批量的分配方法。在應(yīng)用這一方法計算成本時，會產(chǎn)生一些偏差。這一點在abc法的實際應(yīng)用中表現(xiàn)了出來，對于產(chǎn)量高、復雜程度低的產(chǎn)品，其成本在傳統(tǒng)方法中被多計算了，而低產(chǎn)量、復雜程度高的產(chǎn)品的成本被少計算了。abc抓住了很多動態(tài)變量，得到的成本信息是一個區(qū)間近似值，而不是傳統(tǒng)中的精確到小數(shù)點后幾位的精確數(shù)字。它能夠提供“相對準確的信息”，而傳統(tǒng)會計只能提供“絕對不準確的信息”。

在本文中，運用特征造型技術(shù)使自動成組編碼易于實現(xiàn)，即可以通過特征的自動識別來進行成組編碼；成組技術(shù)的應(yīng)用為成本估算提供了方便條件，當進行成本估算時可以充分利用成組編碼對歷史數(shù)據(jù)加以利用并易于實現(xiàn)歷史信息的自動檢索；應(yīng)用abc法進行成本估算時，需要利用歷史數(shù)據(jù)對每一作業(yè)生成的單位成本計算出一個比較準確的數(shù)字，然后對于新產(chǎn)品的成本估算即可通過新產(chǎn)品消耗的作業(yè)來進行計算，其中利用歷史數(shù)據(jù)這一工作由于使用了成組編碼而易于實現(xiàn)自動化。因此，可以說運用特征技術(shù)、成組技術(shù)和作業(yè)成本估算方法在本文提出的模型中形成了一個有機的整體。

5、結(jié)束語

并行工程已經(jīng)成為我國學者研究的熱點，但是目前在成本問題上的研究工作還存在薄弱環(huán)節(jié)，本文在分析dfc含義及其關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用成組技術(shù)和特征建模技術(shù)提出了一個可行的dfc概念模型，它可以對機械零件和機械產(chǎn)品進行有效的成本估算，并可指導并行設(shè)計工作的開展。

參考文獻

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