面向并行工程的DFC與DTC辨析
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內容摘要：本文對面向成本的設計（Design For Cost）和按費用設計（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計。兩者的相同之處主要體現在從設計入手考慮產品的全生命周期成本。從兩者對成本的重視程度、對設計的改進和產生的時間順序看，可以說DFC是DTC的進一步發展。
關鍵詞：并行工程，按費用設計（DTC—Design To Cost），面向成本的設計（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領域中存在著許多課題，如：面向制造的設計（DFM—Design For Manufacturing）、面向裝配的設計（DFA—Design For Assembly）等，當人們把目光轉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，希望對并行設計的研究工作起到有益的作用。
1、按費用設計（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計，簡稱“按費用設計”【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，要求在工程系統的設計研制中將成本的確定與技術、性能和工程進度列為同等重要的參數考慮。為了得到合理的全生命周期成本（LCC—Life Cycle Cost）的設計，應當在可靠的模型和經驗的基礎上確定合理的成本目標，使設計人員發揮能動作用，使設計結果達到預期的成本目標。
2、DTC的基本原則：
（1）在工程系統研制開發中，應將費用(成本)作為一個與技術、性能、進度和可維護性等要求列為同等重要的參數給予確定；
（2）要求在工程項目的全部生命周期內考慮成本問題；
（3）確定可靠的生產和使用、保障的DTC參數(如單位生產成本)，并使得這些參數與進度、性能、可維護性等參數之間達成一定的最佳平衡；
（4）確保向工程設計與技術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的控制措施；
3、實施DTC應注意的問題：
（1）達到DTC目標的關鍵是靈活性，即在設計時應當允許設計人員自由地選擇和決定技術配置，來滿足任務要求。
（2）實施DTC是一個多學科的任務，它涉及到各個功能領域，因此應當運用系統工程理論組織實施。
（3）DTC的目標值應當恰當，即它應是可以達到的，但也不能輕易達到。如果該目標定得太容易達到，就無法調動設計人員通過對技術要求、概念選擇和設計、生產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品，但是卻不是成本－效能最佳的設計。反之，若目標定得太高，難以達到，也同樣調動不了設計部門的積極性。
（4）為了保證達到DTC目標，應當在合同中規定適當的獎懲條款，超出預定的目標值受罰，達到或低于DTC目標值時受獎，這樣就調動了研制部門的積極性。
4、按費用設計的程序：
（1）建立設計任務書，合理確定目標成本值。
（2）將成本指標分配到分系統、部件和零件中，把分系統成本的估計值與預期值比較，并識別高成本的部分。
（3）給設計者提供目標成本信息、制造信息、商業信息等。
（4）與產品成本工程師一起準備初步設計，并檢查設計與成本，并考慮合理的折衷。
（5）在詳細設計中要考慮最新的材料和制造工藝，與產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計。
按費用設計的設計方法和管理技術，為設計者提供了目標成本，這樣至少可以告訴設計者他何時可以中止，因此它激勵了設計者對功能要求和成本目標的追求，使工程系統的研制節省了大量的費用，在航空工業中使用這一方法收效明顯。例如：美國設計的F-16戰斗機，由于運用了按費用設計的方法，從方案設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計方案，最終選擇了一個尺寸小、重量輕、結構簡單和技術風險小的低成本方案。據分析，若F-16的設計不采用此方法，就要多花費42億美元的全生命周期成本。F-16的設計既提供了符合要求的性能，又保證了較低的成本，F-16與其他戰斗機相比，研制成本和全生命周期成本都較低，在國際同類型戰斗機中處于領先地位【6】。
2、面向成本的設計（DFC— Design For Cost）
1、DFC的概念：
Design For Cost的意思是面向成本的設計，它最早出現于九十年代初期，屬于并行工程中的DFX（Design For X）技術的一個分支。面向成本的設計是指在滿足用戶需求的前提下，盡可能地降低成本，通過分析和研究產品制造過程及其相關的銷售、使用、維修、回收、報廢等產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，對原設計中影響產品成本的過高費用部分進行修改，以達到降低成本的設計方法【8】。DFC將成本作為設計的一個關鍵參數，并為設計者提供分析、評價成本的支持工具。
2、DFC的關鍵技術：
（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品的不同設計階段對成本進行相應的估算。
（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）工具協調一致進行工作，即需要建立不同評價標準的協調原則和方法。
（4）設計結果評價和改進設計建議的生成：這一工作需要在其他DFX技術的支持下進行，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，才能生成合理的設計建議。
（5）成本估算方法：不同的估算方法有可能產生不同的結果，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，由于不同的設計階段所產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：在設計的初期，可采用參數化估算方法、神經網絡等方法；在詳細設計階段，可采用手冊估算方法、詳細估算等方法。而且，生產批量、產品類型、產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，在并行設計中需要對設計結果不斷作出評價。由于在設計的不同階段，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：在概念設計階段主要是對原理方案進行評價；在詳細設計階段主要是對產品結構方面進行評價。在DFC中對設計的評價不是一勞永逸的，而是隨著設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的內涵和特點，可以發現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品的全生命周期成本；DTC是對一個項目反復進行設計直到項目的花費與所給預算一致。
（2）DFC在降低成本中尋求提高產品的性能；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動的過程；DTC是一個管理驅動的過程。
（5）DFC在設計過程中通過計算機支持工具實現全生命周期成本的估算與評價，盡量使產品設計一次成功；DTC是在反復中進行設計和分配成本直到滿足所給預算，不強調產品的一次設計成功，會產生返工成本。
（6）DFC通過追求設計高質量的產品來降低用戶的使用和維護成本，使產品在全生命周期中成本最小化；DTC通過質量檢查來保證產品質量，這對于降低用戶的使用和維護成本意義是不大的。
（7）DFC追求產品及產品搬運過程的簡化（復雜會增加成本）；DTC主要對成本進行管理，偶爾涉及工程過程。
（8）DFC是面向設計者的設計方法；DTC是直接面向用戶對成本的要求，以合同規定為指導進行成本的降低工作。
（9）從研究的領域看，DTC的研究領域比DFC更加廣泛，不僅包括成本和設計，還有供應采購、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）兩者都考慮產品的全生命周期成本問題，即不僅考慮產品的制造成本，而且還要考察產品在銷售、使用、報廢和回收中的成本；
（2）兩者都從設計方面入手降低產品成本；
（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，組織相關領域的人員協同工作。
（5）兩者在設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。
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、性能等條件下，控制成本以滿足客戶要求，它在設計和管理中進行成本的控制，已經形成較為系統的理論和方法，在實踐中已經取得了良好的效果；DFC的目標是面向設計者的性能價格比最優，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，目前正在發展之中還沒有形成系統、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，但降低產品成本通過管理是不易成功的，而在工程設計領域是易于實現的，即DFC在降低產品成本方面比DTC更具有優勢。
4、結論
通過對DFC與DTC的分析，我們發現這兩者既有區別也有聯系，其關系可如圖2所示，在并行設計的研究領域中包括DFX，在DFX的研究領域中又包括DFC，DTC與DFC存在著相同點，但是嚴格來說DTC不屬于并行設計。
綜上所述，在并行工程的研究中有必要區分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的進一步發展。
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