面向并行工程的DFC與DTC辨析
】內(nèi)容摘要:本文對面向成本的設(shè)計(Design For Cost)和按費用設(shè)計(Design To Cost)的思想進行了分析,指出DFC與DTC的不同之處主要在于:DFC是一種設(shè)計方法,DTC在很大程度上屬于管理方法;DFC主動地運用各種方法降低產(chǎn)品的成本,而DTC是為了獲得一個滿足給定的目標成本并符合用戶要求的設(shè)計。兩者的相同之處主要體現(xiàn)在從設(shè)計入手考慮產(chǎn)品的全生命周期成本。從兩者對成本的重視程度、對設(shè)計的改進和產(chǎn)生的時間順序看,可以說DFC是DTC的進一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞:并行工程,按費用設(shè)計(DTC—Design To Cost),面向成本的設(shè)計(DFC—Design For Cost)
0、引言
在當今時代,并行工程一直是研究的熱點,在其中的DFX領(lǐng)域中存在著許多課題,如:面向制造的設(shè)計(DFM—Design For Manufacturing)、面向裝配的設(shè)計(DFA—Design For Assembly)等,當人們把目光轉(zhuǎn)向成本時卻遇到了兩個十分類似的概念,即DTC(Design To Cost)和DFC(Design For Cost),有的研究者將兩者混淆了,本文從兩者的異同之處進行了分析,希望對并行設(shè)計的研究工作起到有益的作用。
1、按費用設(shè)計(DTC—Design To Cost)
1、DTC的概念:
Design To Cost的意思是按照給定的費用指標進行設(shè)計,簡稱“按費用設(shè)計”【5】,它又可以寫為Design To Life Cycle Cost【1】。它是國外在70年代中期提出的概念,要求在工程系統(tǒng)的設(shè)計研制中將成本的確定與技術(shù)、性能和工程進度列為同等重要的參數(shù)考慮。為了得到合理的全生命周期成本(LCC—Life Cycle Cost)的設(shè)計,應(yīng)當在可靠的模型和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上確定合理的成本目標,使設(shè)計人員發(fā)揮能動作用,使設(shè)計結(jié)果達到預(yù)期的成本目標。
2、DTC的基本原則:
(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、進度和可維護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)確定可靠的生產(chǎn)和使用、保障的DTC參數(shù)(如單位生產(chǎn)成本),并使得這些參數(shù)與進度、性能、可維護性等參數(shù)之間達成一定的最佳平衡;
(4)確保向工程設(shè)計與技術(shù)人員進行成本信息的及時交流與反饋,以便有效地采用相應(yīng)的控制措施;
3、實施DTC應(yīng)注意的問題:
(1)達到DTC目標的關(guān)鍵是靈活性,即在設(shè)計時應(yīng)當允許設(shè)計人員自由地選擇和決定技術(shù)配置,來滿足任務(wù)要求。
(2)實施DTC是一個多學(xué)科的任務(wù),它涉及到各個功能領(lǐng)域,因此應(yīng)當運用系統(tǒng)工程理論組織實施。
(3)DTC的目標值應(yīng)當恰當,即它應(yīng)是可以達到的,但也不能輕易達到。如果該目標定得太容易達到,就無法調(diào)動設(shè)計人員通過對技術(shù)要求、概念選擇和設(shè)計、生產(chǎn)方案的嚴格檢查來降低成本的積極性。這樣可能研制出一個性能較好的產(chǎn)品,但是卻不是成本-效能最佳的設(shè)計。反之,若目標定得太高,難以達到,也同樣調(diào)動不了設(shè)計部門的積極性。
(4)為了保證達到DTC目標,應(yīng)當在合同中規(guī)定適當?shù)莫剳蜅l款,超出預(yù)定的目標值受罰,達到或低于DTC目標值時受獎,這樣就調(diào)動了研制部門的積極性。
4、按費用設(shè)計的程序:
(1)建立設(shè)計任務(wù)書,合理確定目標成本值。
(2)將成本指標分配到分系統(tǒng)、部件和零件中,把分系統(tǒng)成本的估計值與預(yù)期值比較,并識別高成本的部分。
(3)給設(shè)計者提供目標成本信息、制造信息、商業(yè)信息等。
(4)與產(chǎn)品成本工程師一起準備初步設(shè)計,并檢查設(shè)計與成本,并考慮合理的折衷。
(5)在詳細設(shè)計中要考慮最新的材料和制造工藝,與產(chǎn)品工程師一起完成零部件的繪圖工作。
(6)在制造中為制造部門和采購部門提供目標成本。
(7)一般不可能一次就使設(shè)計方案滿足成本指標的要求,因此需要多次進行成本的重新分配或更改設(shè)計。
按費用設(shè)計的設(shè)計方法和管理技術(shù),為設(shè)計者提供了目標成本,這樣至少可以告訴設(shè)計者他何時可以中止,因此它激勵了設(shè)計者對功能要求和成本目標的追求,使工程系統(tǒng)的研制節(jié)省了大量的費用,在航空工業(yè)中使用這一方法收效明顯。例如:美國設(shè)計的F-16戰(zhàn)斗機,由于運用了按費用設(shè)計的方法,從方案設(shè)計階段就把成本作為與性能同等重要的因素。通過仔細地比較各種候選設(shè)計方案,最終選擇了一個尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單和技術(shù)風(fēng)險小的低成本方案。據(jù)分析,若F-16的設(shè)計不采用此方法,就要多花費42億美元的全生命周期成本。F-16的設(shè)計既提供了符合要求的性能,又保證了較低的成本,F(xiàn)-16與其他戰(zhàn)斗機相比,研制成本和全生命周期成本都較低,在國際同類型戰(zhàn)斗機中處于領(lǐng)先地位【6】。
2、面向成本的設(shè)計(DFC— Design For Cost)
1、DFC的概念:
Design For Cost的意思是面向成本的設(shè)計,它最早出現(xiàn)于九十年代初期,屬于并行工程中的DFX(Design For X)技術(shù)的一個分支。面向成本的設(shè)計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【8】。DFC將成本作為設(shè)計的一個關(guān)鍵參數(shù),并為設(shè)計者提供分析、評價成本的支持工具。
2、DFC的關(guān)鍵技術(shù):
(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。
3、DFC的實施過程:
DFC作為并行工程的一個工具,在并行設(shè)計中需要對設(shè)計結(jié)果不斷作出評價。由于在設(shè)計的不同階段,所提供的信息量是不同的,其詳細程度也不同,因此在不同階段DFC在評價設(shè)計方案時所采用的方法是不同的,而且評價的主要對象也是變化的,例如:在概念設(shè)計階段主要是對原理方案進行評價;在詳細設(shè)計階段主要是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面進行評價。在DFC中對設(shè)計的評價不是一勞永逸的,而是隨著設(shè)計的變更而在需要時不斷地進行直至滿意時為止。
3、DTC與DFC辨析
1、通過比較DFC和DTC的內(nèi)涵和特點,可以發(fā)現(xiàn)兩者主要有如下的不同之處:
(1)DFC是有意識地使用各種有效手段來降低產(chǎn)品的全生命周期成本;DTC是對一個項目反復(fù)進行設(shè)計直到項目的花費與所給預(yù)算一致。
(2)DFC在降低成本中尋求提高產(chǎn)品的性能;在保證必需性能的條件下,DTC可以適當降低性能來滿足預(yù)算的要求。
(3)DFC在尋求降低成本的過程中按照用戶的要求盡可能地降低成本,有時會超過用戶要求的水平;DTC在降低成本時一般降低到使用戶滿意的水平即可,這一成本值具有一定的隨機性。
(4)DFC的過程是一個工程驅(qū)動的過程;DTC是一個管理驅(qū)動的過程。
(5)DFC在設(shè)計過程中通過計算機支持工具實現(xiàn)全生命周期成本的估算與評價,盡量使產(chǎn)品設(shè)計一次成功;DTC是在反復(fù)中進行設(shè)計和分配成本直到滿足所給預(yù)算,不強調(diào)產(chǎn)品的一次設(shè)計成功,會產(chǎn)生返工成本。
(6)DFC通過追求設(shè)計高質(zhì)量的產(chǎn)品來降低用戶的使用和維護成本,使產(chǎn)品在全生命周期中成本最小化;DTC通過質(zhì)量檢查來保證產(chǎn)品質(zhì)量,這對于降低用戶的使用和維護成本意義是不大的。
(7)DFC追求產(chǎn)品及產(chǎn)品搬運過程的簡化(復(fù)雜會增加成本);DTC主要對成本進行管理,偶爾涉及工程過程。
(8)DFC是面向設(shè)計者的設(shè)計方法;DTC是直接面向用戶對成本的要求,以合同規(guī)定為指導(dǎo)進行成本的降低工作。
(9)從研究的領(lǐng)域看,DTC的研究領(lǐng)域比DFC更加廣泛,不僅包括成本和設(shè)計,還有供應(yīng)采購、合作伙伴選擇及合同簽訂等方面。
2、DFC和DTC之間也存在一些類似的地方:
(1)兩者都考慮產(chǎn)品的全生命周期成本問題,即不僅考慮產(chǎn)品的制造成本,而且還要考察產(chǎn)品在銷售、使用、報廢和回收中的成本;
(2)兩者都從設(shè)計方面入手降低產(chǎn)品成本;
(3)兩者都追求全生命周期成本的最小化;
(4)兩者都采用小組工作(Teamwork)方式,組織相關(guān)領(lǐng)域的人員協(xié)同工作。
(5)兩者在設(shè)計中都將成本作為與性能、進度和可維護性等要求列為同等重要的參數(shù)。
總之,DTC與DFC存在一定的相同之處,但是兩者在最終目標和處理手法等方面都有著較大的差異。DTC的目標是在一定功能、技術(shù)、性能等條件下,控制成本以滿足客戶要求,它在設(shè)計和管理中進行成本的控制,已經(jīng)形成較為系統(tǒng)的理論和方法,在實踐中已經(jīng)取得了良好的效果;DFC的目標是面向設(shè)計者的性能價格比最優(yōu),追求全生命周期成本的最小化,它是并行工程中的一個工具,目前正在發(fā)展之中還沒有形成系統(tǒng)、成熟的體系。DTC相對于DFC來說更重視降低成本中的管理工作方面,但降低產(chǎn)品成本通過管理是不易成功的,而在工程設(shè)計領(lǐng)域是易于實現(xiàn)的,即DFC在降低產(chǎn)品成本方面比DTC更具有優(yōu)勢。
4、結(jié)論
通過對DFC與DTC的分析,我們發(fā)現(xiàn)這兩者既有區(qū)別也有聯(lián)系,其關(guān)系可如圖2所示,在并行設(shè)計的研究領(lǐng)域中包括DFX,在DFX的研究領(lǐng)域中又包括DFC,DTC與DFC存在著相同點,但是嚴格來說DTC不屬于并行設(shè)計。
綜上所述,在并行工程的研究中有必要區(qū)分DFC與DTC的不同特點,針對不同的研究目的分別開展DFC和DTC的研究工作。如果從兩者對成本的重視程度、對設(shè)計的改進方面和誕生的時間順序上看,可以說DFC是DTC的進一步發(fā)展。
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