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摘要:并行設(shè)計(jì)是并行工程的核心內(nèi)容,dfx(designforx)是并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵.dfx中的dfc(designforcost)是指在滿足用戶需求的前提下,通過(guò)分析和研究產(chǎn)品全生命周期中各個(gè)部分的成本組成情況并進(jìn)行評(píng)價(jià)后,對(duì)原設(shè)計(jì)中影響產(chǎn)品成本的過(guò)高費(fèi)用部分進(jìn)行修改,以達(dá)到降低成本的設(shè)計(jì)方法.實(shí)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(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)和改進(jìn)設(shè)計(jì)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(gè)實(shí)現(xiàn)dfc的概念模型,并在其中使用作業(yè)成本估算方法進(jìn)行成本估算.運(yùn)用此概念模型可以對(duì)機(jī)械零件和機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行有效的成本估算,并可指導(dǎo)并行設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展.

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

中圖分類(lèi)號(hào):tp391.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a

0、引言

從當(dāng)今國(guó)際形勢(shì)看，生產(chǎn)周期、質(zhì)量、成本和服務(wù)仍然是競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)內(nèi)人們對(duì)并行工程的研究比較深入，但是對(duì)于并行工程中的成本問(wèn)題研究得還很不夠，而成本問(wèn)題是不能忽視的。

眾所周知，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在很大程度上決定了產(chǎn)品的成本，例如：對(duì)rollsroyce公司的調(diào)查表明，2000個(gè)部件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段決定了最終產(chǎn)品成本的80％【1】；據(jù)generalmotor經(jīng)理稱(chēng)卡車(chē)變速器70％的制造成本是由設(shè)計(jì)決定的【2】；fordmotor公司估計(jì)在設(shè)計(jì)、材料、勞動(dòng)力和制造費(fèi)用四個(gè)因素中，70％的生產(chǎn)節(jié)約源于設(shè)計(jì)的改進(jìn)【3】。但是降低和控制產(chǎn)品成本必須在剛剛開(kāi)始設(shè)計(jì)的階段，此時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者擁有最大的自由度來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)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(jì)及其他領(lǐng)域取得了巨大的成功，但設(shè)計(jì)者仍不易獲得準(zhǔn)確、及時(shí)的成本信息。這是因?yàn)椋?/p>

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

（2）設(shè)計(jì)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(méi)有集成化。

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

1、面向成本的設(shè)計(jì)（dfc）的含義

面向成本的設(shè)計(jì)（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(guò)分析和研究產(chǎn)品制造過(guò)程及其相關(guān)的銷(xiāo)售、使用、維修、回收、報(bào)廢等產(chǎn)品全生命周期中的各個(gè)部分的成本組成情況，并進(jìn)行評(píng)價(jià)后，對(duì)原設(shè)計(jì)中影響產(chǎn)品成本的過(guò)高費(fèi)用部分進(jìn)行修改，以達(dá)到降低成本的設(shè)計(jì)方法。其主要特點(diǎn)為：

(1)在工程系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)中，應(yīng)將費(fèi)用(成本)作為一個(gè)與技術(shù)、性能、進(jìn)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(xiàng)目的全部生命周期內(nèi)考慮成本問(wèn)題；

(3)確定準(zhǔn)確的生產(chǎn)、使用和維護(hù)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(jìn)度、性能、可靠性等參數(shù)之間達(dá)到一種最佳平衡；

(4)確保向工程設(shè)計(jì)及有關(guān)人員進(jìn)行成本信息的及時(shí)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?jī)?nèi)容有：

l建立目標(biāo)成本說(shuō)明書(shū)和對(duì)照表：目標(biāo)成本是企業(yè)在管理中對(duì)成本進(jìn)行的預(yù)測(cè)，也是企業(yè)追求的目標(biāo)，建立目標(biāo)成本后，一般可采用材料選擇、加工設(shè)備選擇等方法來(lái)降低成本；

l研究成本分配情況并對(duì)高成本部分進(jìn)行標(biāo)識(shí)：在成本會(huì)計(jì)中，一般需要對(duì)成本進(jìn)行分析，以加強(qiáng)對(duì)成本的管理和控制；

l依據(jù)產(chǎn)品和投入工程的費(fèi)用進(jìn)行設(shè)計(jì)：在實(shí)際應(yīng)用中，有的工程項(xiàng)目或產(chǎn)品在設(shè)計(jì)開(kāi)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(shí)需要根據(jù)可獲得的投資進(jìn)行設(shè)計(jì)工作；

l依據(jù)市場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和成本的平衡：在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jià)格比，即在客戶能接受的范圍內(nèi)以適當(dāng)?shù)膬r(jià)格提供最佳的功能，而價(jià)格主要是由成本決定的，產(chǎn)品性能與設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的，即成本與設(shè)計(jì)之間需要進(jìn)行平衡；

l為設(shè)計(jì)者提供制造材料對(duì)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(zhǔn)確，因此材料對(duì)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(gè)產(chǎn)品生命周期的，即成本問(wèn)題在設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、使用、維修、回收和報(bào)廢等環(huán)節(jié)中是一直存在的，這一點(diǎn)是與dfm、dfa不同的。dfc的實(shí)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(jì)階段對(duì)成本進(jìn)行相應(yīng)的估算。

（2）目標(biāo)成本的確定：在目前還缺乏精確的方法對(duì)目標(biāo)成本進(jìn)行確定，實(shí)際中一般是考慮市場(chǎng)、利潤(rùn)、工廠條件和生產(chǎn)批量等因素，利用歷史資料進(jìn)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(jìn)行工作，即需要建立不同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)原則和方法。

（4）設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)和改進(jìn)設(shè)計(jì)建議的生成：這一工作需要在其他dfx技術(shù)的支持下進(jìn)行，即不能只考慮成本一個(gè)要素，而且還要綜合考慮其他的評(píng)價(jià)模塊提供的評(píng)價(jià)依據(jù)，才能生成合理的設(shè)計(jì)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(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)在并行工程中，由于不同的設(shè)計(jì)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(jì)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(xì)設(shè)計(jì)階段，可采用手冊(cè)估算方法、詳細(xì)估算等方法。而且，生產(chǎn)批量、產(chǎn)品類(lèi)型、產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)短的不同在選擇估算方法時(shí)也是需要考慮的因素，同時(shí)所選方法應(yīng)該是靈活易用、可靠準(zhǔn)確的。

總的來(lái)說(shuō)，為了解決上述關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)該綜合運(yùn)用特征建模技術(shù)、擬實(shí)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(duì)不同的設(shè)計(jì)類(lèi)型有不同的成本估算方法，也就存在不同的dfc實(shí)現(xiàn)方案。設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性行為，但是創(chuàng)造性設(shè)計(jì)在實(shí)際的日常生產(chǎn)中所占比重不大，而變型設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)確占很大比例，因此本文主要針對(duì)變型設(shè)計(jì)的dfc模型進(jìn)行探討。

圖1實(shí)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(jī)械零件，按其形狀、尺寸、工藝等相似性分類(lèi)歸組，擴(kuò)大其加工批量，用大量生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備來(lái)解決小批量的生產(chǎn)，達(dá)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(jì)階段按相似原則進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，減少零件的品種以利于生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的準(zhǔn)備并促進(jìn)生產(chǎn)組織合理化。成組技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理等方面的應(yīng)用產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，它為并行工程的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。在并行工程中，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)并行工作的工藝、裝配、檢驗(yàn)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(jìn)行的，而以成組技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)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(jìn)行適當(dāng)修改后形成新零件或新產(chǎn)品，而不是“一切從頭開(kāi)始”，這一點(diǎn)有力地支持了并行工程的應(yīng)用。從線框造型、表面造型、實(shí)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(diǎn)說(shuō)明如下：

1、模型的工作流程：

首先，設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶要求采用特征造型技術(shù)進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)，然后系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)所設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)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(jìn)行成組工藝設(shè)計(jì)，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(duì)產(chǎn)品成本進(jìn)行估算，所得到的成本信息再反饋給設(shè)計(jì)人員，進(jìn)行設(shè)計(jì)上的修改，保證既定成本目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。這些工作可以反復(fù)進(jìn)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(jì)人員完成產(chǎn)品或零件的表達(dá)。

（2）成組編碼和分類(lèi)識(shí)別器：對(duì)新設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行成組編碼，并根據(jù)編碼對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和分類(lèi)。

（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(jìn)行成本估算時(shí)，利用成組技術(shù)的相似性原理通過(guò)類(lèi)比進(jìn)行成本估算。在產(chǎn)品成本估算時(shí)，分階段計(jì)算產(chǎn)品全生命周期成本，主要包括：裝配成本、銷(xiāo)售成本、使用成本、維護(hù)成本和回收?qǐng)?bào)廢成本。

3、模型的特點(diǎn)說(shuō)明：

此模型利用特征技術(shù)和成組編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)零件特征的分類(lèi)和識(shí)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?qǐng)?bào)廢成本，體現(xiàn)了全生命周期成本的特點(diǎn)；而且，在具體計(jì)算成本時(shí)還選擇應(yīng)用了國(guó)際上正在興起的作業(yè)成本計(jì)算方法，保證了成本計(jì)算的可靠性和科學(xué)性，下面就對(duì)這一方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

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

“成本”這一概念在不同的學(xué)科中有不同的解釋?zhuān)词乖谕粚W(xué)科的不同分支也有不同的解釋?zhuān)诒疚闹形覀儾捎贸杀緯?huì)計(jì)中的定義：即成本是指企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中各種經(jīng)濟(jì)資源價(jià)值犧牲進(jìn)行對(duì)象化計(jì)算的數(shù)額【5】。按經(jīng)濟(jì)用途分類(lèi)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(fèi)、直接人工費(fèi)和制造費(fèi)用（manufacturingoverhead）構(gòu)成。

準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)（jit—justintime）的出現(xiàn)促使作業(yè)會(huì)計(jì)的興起，jit試圖確定與生產(chǎn)相關(guān)的成本動(dòng)因（costdrivers），一旦確定了成本動(dòng)因，工作的重點(diǎn)應(yīng)放在如何改進(jìn)設(shè)計(jì)和過(guò)程工作來(lái)降低成本，而不是增加成本要素。在自動(dòng)化時(shí)代，間接費(fèi)用的重要性日益增強(qiáng)，作業(yè)成本（abc—activitybasedcost）制度就始于這種狀況，作為對(duì)以直接人工成本或直接人工小時(shí)為制造費(fèi)用分配基礎(chǔ)的傳統(tǒng)成本計(jì)算方法的替代品，進(jìn)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(jì)的“一系列作業(yè)”的集合體，形成一個(gè)由此及彼、由內(nèi)到外的作業(yè)鏈（activitychain）。每完成一項(xiàng)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(jià)值，轉(zhuǎn)移到下一個(gè)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(gè)作業(yè)上形成而最終轉(zhuǎn)移給客戶的價(jià)值。從客戶收回轉(zhuǎn)移給他們的價(jià)值，形成企業(yè)的收入。收入補(bǔ)償各項(xiàng)作業(yè)所消耗的資源的價(jià)值后的余額，成為從轉(zhuǎn)移給客戶的價(jià)值中盈得的利潤(rùn)。

作業(yè)成本的關(guān)鍵在于識(shí)別可增加價(jià)值作業(yè)（value-addedactivities）和不增加價(jià)值作業(yè)（nonvalue-addedactivities）。將不增加價(jià)值的費(fèi)用的分配由全企業(yè)范圍改為由若干個(gè)“成本庫(kù)（costpool）”分別進(jìn)行分配，增加分配標(biāo)準(zhǔn)由單標(biāo)準(zhǔn)（直接人工小時(shí)或機(jī)器小時(shí)）分配改為多標(biāo)準(zhǔn)分配，即按引起制造費(fèi)用發(fā)生的多種“成本動(dòng)因”進(jìn)行分配。一個(gè)成本庫(kù)由同質(zhì)的成本動(dòng)因組成，對(duì)庫(kù)內(nèi)同質(zhì)費(fèi)用的耗費(fèi)水平負(fù)有責(zé)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(dòng)成本的那些作業(yè)，而與傳統(tǒng)上不同。在傳統(tǒng)成本計(jì)算中產(chǎn)品成本通過(guò)可變成本和固定成本進(jìn)行計(jì)算。在完全成本計(jì)算中（比較流行的成本計(jì)算方法），產(chǎn)品成本的分配是基于這一假定，即固定費(fèi)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(jì)算成本時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些偏差。這一點(diǎn)在abc法的實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)了出來(lái)，對(duì)于產(chǎn)量高、復(fù)雜程度低的產(chǎn)品，其成本在傳統(tǒng)方法中被多計(jì)算了，而低產(chǎn)量、復(fù)雜程度高的產(chǎn)品的成本被少計(jì)算了。abc抓住了很多動(dòng)態(tài)變量，得到的成本信息是一個(gè)區(qū)間近似值，而不是傳統(tǒng)中的精確到小數(shù)點(diǎn)后幾位的精確數(shù)字。它能夠提供“相對(duì)準(zhǔn)確的信息”，而傳統(tǒng)會(huì)計(jì)只能提供“絕對(duì)不準(zhǔn)確的信息”。

在本文中，運(yùn)用特征造型技術(shù)使自動(dòng)成組編碼易于實(shí)現(xiàn)，即可以通過(guò)特征的自動(dòng)識(shí)別來(lái)進(jìn)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(dāng)進(jìn)行成本估算時(shí)可以充分利用成組編碼對(duì)歷史數(shù)據(jù)加以利用并易于實(shí)現(xiàn)歷史信息的自動(dòng)檢索；應(yīng)用abc法進(jìn)行成本估算時(shí)，需要利用歷史數(shù)據(jù)對(duì)每一作業(yè)生成的單位成本計(jì)算出一個(gè)比較準(zhǔn)確的數(shù)字，然后對(duì)于新產(chǎn)品的成本估算即可通過(guò)新產(chǎn)品消耗的作業(yè)來(lái)進(jìn)行計(jì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，可以說(shuō)運(yùn)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(gè)有機(jī)的整體。

5、結(jié)束語(yǔ)

并行工程已經(jīng)成為我國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)，但是目前在成本問(wèn)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(gè)可行的dfc概念模型，它可以對(duì)機(jī)械零件和機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行有效的成本估算，并可指導(dǎo)并行設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展。

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theimportanttechnologyandconceptmodelaboutdesignforcost(dfc)

abstract:concurrentdesignisthecoreofconcurrentengineering.designforxisthekeytechnologyinconcurrentdesign.inthispaper,theauthorsdefinedfcasadesignmethodwhichanalysesandevaluatestheproduct′slifecyclecost,thenmodifythedesigntoreducethelifecyclecost.inordertousedfc,theauthorsneedsomekeytechnologies:establishmentoflifecyclecostmodel,evaluationofdesignresultandgenerationofdesignsuggestion,integrationofdfcandotherdfxmethods.finally,theauthorsproposeaconceptmodelaboutdesignforcost.theconceptmodelisestablishedbygrouptechnologyandfeature-basedmodeling.andabcmethodisusedtoestimatelifecyclecostoftheproductintheconceptualmodel.itcanestimatelifecyclecostofmechanicalpartsandproductsanddirectconcurrentdesignwork.

keywords:grouptechnology/concurrentengineering;designforcost;activity-basedcosting