作者：王光明 薛恒新 陆克今
【摘 要】 本文从价值工程与物料清单（bom）的概念入手，从满足用户产品功能需求的角度，将产品功能模块化，根据价值工程原理对产品模块的成本和功能进行匹配；在模块化产品结构的bom设计中，通过对零部件的质量-成本的优化选择来确定模块的bom设计，从而在产品形成的源头上实现对产品成本的优化控制。
【关键词】 价值工程； bom设计； 质量-成本优化； 成本控制
通常使用者购买商品，首先考虑的是该商品的特定功能，然后才考虑该商品的价格等问题，而价格是受成本约束的，产品质量也是服务于产品功能的，价值工程（value engineering，ve）正是这一思路的体现。从产品自身看，产品功能的实现和成本因素的考虑都取决于“物料清单”（bill of material，bom），产品成本也是通过bom来归集的。在很大程度上，产品成本在产品设计阶段就已经决定了，在以后阶段成本降低的空间相当有限。
一、产品功能的模块化设计
在买方市场的现代社会，产品需求决定产品供给。产品需求总是以服务于客户的特定功能需求为前提的，对产品功能需求的分析是bom设计首先要考虑的问题，也是产品成本控制的前提。
（一）产品功能需求分析
设计制造出能满足市场需要的产品是产品被市场接受的重要前提，前面提到，人们购买产品，并不是要购买产品本身，而是购买产品所能实现的功能。因此，我们除了要关心市场对产品的需求以外，更要注重用户对产品功能需求的分析，称之为“产品功能需求分析”。一般产品往往能提供系列功能，需要企业做认真细致的市场调研。通常，人们比较重视产品的主要功能，次要功能容易被忽视，但细节上的问题也对产品影响很大，这就要求企业充分重视人们对产品的功能需求并关注其变化。
1.调查市场对产品功能的需求
可以通过产品销售和售后服务网络掌握用户对产品的功能需求，了解产品在使用过程中出现的功能满足方面的问题，作为今后产品改进的方向。调查方法包括：对重点客户的访问、问卷调查以及德尔菲法等，调查内容包括功能具体内容及功能重要性评价等，充分把握市场对产品功能的需求，保证产品所提供的功能是市场所需要的。
2.识别产品功能需求
分析人员要对调研资料进行充分的分析、归纳和总结，整理和明确市场对产品功能的需求，确认哪些功能是可以满足的，哪些功能是产品无法满足的，进一步对产品不同功能的需求程度进行系统分类，排列出产品功能的优先级，以便在设计制造等环节企业的重要资源向其倾斜。在识别产品功能需求中，还要注意分析用户对产品潜在的功能需求，分析要有一定的超前意识，要跟上并引领产品发展的社会进步潮流。
（二）确定产品功能模块
1.产品功能模块化
产品设计模块化是客户功能需求多样化的必然结果。在产品功能的设计中，应该将产品功能结构模块化，这样可以根据不同用户的需求对功能模块进行组合，进一步满足不同用户的个性化功能需求，更重要的是可以降低设计、制造和维护的成本。为了能更好地生产出满足用户功能需求的产品，将用户视角的产品功能需求转化为设计制造者视角的功能需求模块是非常必要的。
2.产品功能模块的划分
通过功能整理，明确产品功能模块。在功能模块划分中，要确保以下几个问题：（1）基本功能模块的通用性，以利于规模生产；（2）各功能产品模块独立制造，利于维修和单独销售；（3）模块间接口简单，便于装配和分离；（4）各模块的内外部关系要满足高内聚低耦合的要求，提高模块独立性；（5）模块分解大小适中，为模块的功能组合提供便利。
二、产品模块成本与功能的匹配
为实现产品的必要功能，对相应功能模块的成本保障就成了产品设计中必须考虑的问题。
（一）产品各功能模块的成本与功能的匹配
产品结构是为实现产品功能服务的，所以产品成本的控制必须在实现产品功能的前提下考虑。
首先，计算各模块的功能评价系数。用层次分析法（ahp）对前述的产品功能需求及评价进行量化处理，计算得到各功能模块的功能评价系数。
然后，确定各模块的成本参数。从价值工程的角度看，希望成本c很低而功能f很高。在实际应用中，则强调成本c与功能f的匹配，用fi表示第i个功能模块的功能评价系数，用ci表示第i个功能模块的成本评价系数，则第i个功能模块的价值vi=fi/ci。其中∑fi=1，∑ci=1。一般而言，vi越接近1越好；若vi大于1，说明该模块功能重要，但产品模块成本可能不足；若vi小于1，说明该模块成本过高，是成本降低的重点；若vi接近于零，就应考虑该功能有无存在的必要，其功能能否被替代。总之，运用价值工程的方法对模块功能/模块成本进行平衡，使功能模块的成本评价系数等于功能模块的功能评价系数，即fi=ci。
（二）产品目标成本在各模块间的分配
企业在制定目标成本时，既要充分考虑本企业的内部条件，又要考虑企业所处的外部环境，制定出一个低于现行成本经努力可以实现的目标成本，进而计算各模块的目标成本，即：
某模块的目标成本=该产品目标成本×该模块的成本评价系数
根据产品结构模块与产品功能模块的对应关系，各功能模块的目标成本即为各产品模块的目标成本。
三、产品bom设计中质量-成本的优化
值得注意的是，从不同思路出发可能会出现同一功能可以由完全不同原理的产品结构来实现，根据用户需求和成本优先的原则，确定产品bom结构。
在产品结构模块的bom设计过程中，满足要求的某零部件往往不止一个，设计者应该根据质量-成本优化的要求对其进行选择。为形象地描述选择过程，笔者用方框表示与节点，圆圈表示或节点，得到一个产品模块结构的与或树。
下面以一个案例来说明bom设计中质量-成本优化控制的过程。
背景资料：某公司的齿轮减速箱产品的输出轴系模块pi由输出轴p1、大齿轮p2、轴承p3和定距环p4组成，p1、p2、p3和p4为底层零件，p1有备选零件x11和x12，p2有备选零件x21、x22和x23，p3有备选零件x31和x32，p4有备选零件x41和x42，输出轴系模块pi的目标成本为ci为240元，如图1所示：
为表达方便起见，将备选零件的质量参数和成本参数列成表1
0-1规划法求得最优解：x11=x22=x32=x42=1，质量最优值qi为1.92，设计成本234元<目标成本240元，满足解的要求。这样确定了零件选项，确定了输出轴系模块的bom结构，进而确定各产品结构模块及齿轮减速箱产品的bom结构树。
四、结论
从以上分析可以看出，运用价值工程原理对产品成本进行源头控制有其独特优势。这个优势表现在以下两个方面：
第一，从满足用户产品功能需求的角度，将用户对产品功能需求进行模块化处理，对功能模块进行组合，可以满足不同用户的个性化功能需求，从而降低产品整体的设计、制造和维护的成本。这样不会出现产品功能剩余或功能不足的问题，同时也克服了单纯追求降低产品成本而牺牲产品功能的弊端。
第二，从产品bom设计的角度，按照产品功能模块设计相应的产品结构模块，依据价值工程原理将产品目标成本在各产品结构模块间进行分配，使产品各功能有与之匹配的成本保证。在模块化产品结构的bom设计中，通过零部件的质量-成本优化选择和控制来最终确定产品的bom，保证了在目标成本控制的条件下实现产品的质量最优，从而实现产品成本的源头控制及优化控制的目标。
【参考文献】
[1] 刘夫云，等.产品模块化程度评价方法研究[j].中国机械工程，2008，（4）.
[2] 周开俊，等.面向产品创新设计的功能模块划分方法[j].计算机辅助设计与图形学学报，2007，（1）.
[3] 胡仕成，等.基于bom的质量-成本优化控制模式[j].计算机集成制造系统，2003，（4）.
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