DFC应用工具创新技法讲义

DFC:面向本钱设计

DFC应用工具：创新技法课程内容引言：DFC本钱控制方法概况2学习DFC的本钱控制方法1学习工程管理中的本钱控制方法4通过案例详细学习DFC应用过程3学习生产中的本钱控制方法引言：DFC概况及优势“本钱〞这一概念在不同的学科中有不同的解释，即使在同一学科的不同分支也有不同的解释，例如，在本钱会计中的定义为:本钱是指企业生产经营过程中各种经济资源价值牺牲进行对象化计算的数额。对传统生产企业调研现状RollsRoyce公司的调查说明，2000个部件在产品设计阶段决定了最终产品本钱的80%GeneralMotor经理调研发现卡车变速器70％的制造本钱是由设计决定的FordMotor公司估计在设计、材料、劳动力和制造费用四个因素中，70％的生产节约源于设计的改进产品本钱结构图表从图中可以看出：要降低本钱最有效的是在产品设计阶段，待产品投产以后再采取措施降低本钱难度就很大了。问题为什么在同样一个行业里，有的企业收获颇丰而有的只能略有盈余？为什么同一个产品，有的能功成名就，而有的就功败垂成？产品规划和产品研发又如何被企业资源限制？如何构建最优的产品平台、产品族从而优化产品结构？如何快速推出新产品并减少研发费用、平衡需求、进度、质量、本钱之间关系？传统本钱核算上存在的弊端传统上产品设计者对成本信息一般是不予充分重视的设计者缺乏合适的工具获得新零件的成本信息异构的、分离的数据没有集成化设计者对加工成本信息不对称

DFC概念DFC就是在满足用户需求的前提下，尽可能地降低本钱，并通过分析和研究产品全生命周期的设计、加工制造、装配、检测、销售、使用、维护、回收和报废等多种本钱因素，对原设计中影响产品本钱的过高费用局部进行修改，最终到达降低本钱的目的DFC优势优势1优势2优势3优势4在工程系统研制开发中，应将费用(本钱)作为一个与技术、性能、进度和可靠性等要求列为同等重要的参数给予确定在工程工程的全部生命周期内考虑本钱问题确定准确的生产、使用和维护等阶段中的DFC参数(如：每单位的装配本钱、每单位的使用本钱等)，并使得这些参数与进度、性能、可靠性等参数之间到达一种最正确平衡工程设计及有关人员进行本钱信息的及时交流与反响，以便有效地采取相应的控制措施。

第一章、工程管理中的本钱控制工程管理工具与方法是目前产品研发与生产组织的主要手段，因此首先对工程管理中的本钱控制着重分析。在工程管理中的主要应用是近似估算，它是工程本钱预算和本钱控制的依据。用途：在工程实施前确定所需的资金、分配资源、准备采购合同，辅助确定活动历时等。1.1本钱估计的依据1．WBS结构结构图可用于本钱估计以及确保所有工作均一一被估计本钱了。2．资源需求3．资源单价4．活动时间估计资金时间价值5．历史资料工程档案商业性的本钱估计数据库6．会计科目表会计科目表是一个组织机构在总帐系统中使用的用于报告该组织财务状况的一套代码。在工程本钱估计中，应把不同本钱对应到不同科目上。1.2估计的方法类比估计参数建模累加估计计算机辅助计算类比估计法用先前类似工程的实际数据作为估计现在工程的根底也被称为自上而下法适用于早期的本钱估计是专家判断的一种形式花费少，精确也较差类比估计法适用的情况：以前的工程不仅在外表上且在实质上和当前工程是类同的进行估计的个人或团队具有所需要的专门知识或具有必要经验参数模型法参数建模是把工程的特征作为参数，通过建立一个数学模型预测工程本钱，模型可简单也可复杂。参数建模的可靠性依赖于：用来建模的历史数据是否精确用来建模的参数是否容易定量化模型的可伸缩性累加估计单个工作的逐个估计，然后累加得到工程本钱的总计。自下而上估计

WBS工作包或活动的资源估算逐级累加汇总出项目的总成本1.3工程估计的成果估计对工程所需的所有资源的本钱均需加以估计，这包括〔但不局限于〕劳力、材料和其它内容〔如考虑通货膨胀或本钱余地〕。本钱估计是一个不断优化的的过程。详细说明工作范围的描述确认估计的合理性和估计的依据与过程确认为本钱估计所作的任何假设的合理性可能结果用一个范围表示本钱管理方案整个工程方案的一个辅助局部，说明如何管理工程本钱1.3.1生本钱钱预算在估算完成后就需要把总本钱分配到各个工作细目，建立基准本钱以衡量工程执行情况。预算编制实际上主要是三件事：确定工程总的预算确定工程各项活动的预算确定工程各项活动预算的投入时间1.3.2本钱预算的工具和方法本钱预算的工具和方法与工程本钱估计相同，也包括类比估计、参数模型、累加法和计算机辅助计算等。基准本钱基准本钱是以时间为自变量的预算，被用于度量和监督工程执行本钱。把预计本钱按时间累加便为基准本钱，用S曲线表示，见以以下图。项目预算（基线）不期望的情况期望的情况1.4工程本钱控制就是保证各项工作在它们各自的预算范围内进行。本钱控制的工作内容：监督本钱执行情况以及对发现实际本钱与方案的偏离。要把一些合理的改变包括在基准本钱中。防止不正确的、不合理的、未经许可的改变包括在基准本钱中。把合理的改变通知工程的涉及方。1.4.1本钱控制的工具和方法本钱改变控制系统本钱改变控制系统规定了改变基准本钱的一些步骤，它包括一些书面工作、跟踪系统和经许可的可改变的本钱水平。本钱改变控制系统应和整体改变控制系统相结合。评估执行情况评估执行情况技巧帮助估计已发生的偏离的程度。本钱控制的一个重要内容是确定什么原因引起偏差以及决定是否需要采取纠正措施。原方案的修改很少工程精确按方案进行，可预见的改变可能需要对原本钱估计进行修正或用其它方法估计本钱。计算工具一些管理软件经常被用以本钱控制，可进行方案本钱与实际本钱间的比照以及预测本钱改变的后果。1.4.2本钱控制的结果原本钱估计的修正修改原有本钱数据并通知与工程有关的涉及方。修改本钱估计可能要求对整个工程方案进行调整。预算修改预算修改是对原基准本钱的更改，这些数字通常在范围改变时作修改的。如果本钱偏差太大的话，就有必要对本钱极限进行修改，以便对下一步的执行提供一个现实的基准本钱。纠正措施指采取措施使工程执行情况回到工程方案。完成工程所需本钱估计〔EAC〕完成工程所需本钱估计是根据工程执行的实际执行情况为根底，对整个工程本钱的一个预测。教训1.5工程中的本钱控制1.基准本钱线2.执行报告3.改变的要求4.本钱管理方案1.本钱改变控制系统2.评估执行情况3.原方案的修改4.计算工具1.原本钱估计的修正2.预算修改3.纠正措施4.完成工程所需本钱估计5.经验资源计划成本估计成本预算成本控制第二章、生产中的DFC在了解DFC方法在工程管理中的应用方式后，对于生产型的制造企业，生产本钱的控制是本钱控制的重要局部，因此有必要分析产品生产过程中如何应用DFC的方法.首先来了解下产线中影响产品本钱一些概念。工时单价

工时单价=

工序月度经费主要由劳务费为主题的人事费、机械设备或工具的折旧费及电费等设备关联费用、能源费用、以房租或地租为主的折价费等费用组成。月度累计工时是指有关人员的月度总计作业时间或是相关机械设备的总计运转时间。劳动密集型作业，生产能力的大小是根据作业人员的作业时间而确定时，宜采用前者，设备密集型作业，作业员的工作是以监视机械设备为主，宜采用机械时间。

理论工时

决定因素产品功能与特性产品的设计规格产品材料种类与材质产品制造工艺方法加工批量设备类型与精度

理论工时即按照设计图、加工规格、使用规定的工艺方法且实际作业效率为100%时加工产品所需要的工时。作业时间及实际作业效率作业时间构成实际作业效率是指在规定的作业时间当中，作业员或设备进行实质的附加值生产的活动时间占总时间的比例。2.1DFC对降低加工本钱的使用范围加工成本工时单价实际工时月度经费理论工时累计工时实际作业效率×÷÷2.2DFC在降低理论工时的设计对策降低主作业时间减少工序减少零件数减少附带作业并行加工

实际所需工时的降低应将理论工时的降低放在首位。理论工时的降低可通过以下五个方面实现：2.3降低理论工时的对策图2.4具体降低工时单价方法

工时单价=降低月度经费：制定月度预算，控制浪费；限制加班，特别是形成惯例的加班；借助ISO14000等相关体系，向着节能和低价格能源方向努力；贯彻各类消耗品的节约活动、品质改善活动，减少浪费。增加月度总工时的：作业班制度改革，使用2-3班制增加作业时间数。2.5DFC对材料本钱的构成分类要降低材料本钱，应从材料单价和实际需求量两个方面着手,而实际需求量由理论需求量和合格率决定。2.6降低材料本钱总体思路2.7提高材料成品率2.8DFC对板材的合理利用

板材进行冲压加工时，提高单位面积上冲压出的零件数量的关键是合理布局。

优化板材下料的最好方法是应用计算机仿真系统，放置方式可考虑横放、直放、斜放或多列分布，还可考虑两种零件共同成型。2.9边材、剩材、废材的利用将剩材、边材整理整顿，使之容易找到、容易使用，为再利用提供方便。有效利用边材、剩材的特性，进行新产品的开发。建立良好的体制对边材、剩材进行合理的管理，便于分析并进行二次开发。对于废弃的材料或使用高价材料的夹具、工具及零件都要充分考虑再利用的可能性。

某电机制造厂，主要生产1.5-2000kw之间的大中小型电动机。冲裁定子的材料为矽钢片。电动机定子的单边形状为外径D内径d的环状零件，再利用前直径为d的剩材被当作废料卖掉。后来，该公司将冲裁大电机定子的剩材进行二次冲裁成微型电机的定子芯片卖给其他的微型马达生产厂，使剩材得到了充分利用。

2.9边材、剩材、废材的利用2.10DFC在生产中应用的系统图第三章、DFC的方法、技术与工具在产品全生命周期中，DFC就是在满足用户需求的前提下，尽可能地降低本钱，并通过分析和研究产品全生命周期的设计、加工制造、装配、检测、销售、使用、维护、回收和报废等多种本钱因素，对原设计中影响产品本钱的过高费用局部进行修改，最终到达降低本钱的目的3.1全生命周期本钱的估算方法本钱估算的方法比较多，按照估算原理，一般可以分为：〔1〕基于统计和参数拟合的方法〔2〕分析估算方法3.1.1基于统计和参数拟合的方法最大特点：无需对产品本身作详细的结构分析，而是充分利用己有类似产品的结构和本钱信息来弥补待估产品设计信息的缺乏，通过建立二者之间参数的拟合关系或由己知产品的本钱统计一信息建立起本钱估算的数学表达式，进而通过这些统计数据和关系式来估算出新产品的本钱。最大优点：只需局部产品信息即可得出本钱估算公式，特别适合解决产品设计早期阶段的本钱估算问题，而月.工作量相对较小。其缺点：由于新产品设计信息尚未完全确定，造成估算精度不高，误差较大。常见方法有：A、回归分析估算法：主要是通过统计评估，借助于回归计算，求得与产品特性参数(功率、重量、直径等)有关的本钱或价格函数，可用于产品设计的各阶段。本文使用的就是这种方法。B、相似算法：这是利用相似性关系决定本钱增一长规律的、一种估算方法，适用于某种参数系列的几何相似或几何半相似部件的本钱估算，估算时以根底技术设计草案或工艺元素为根底。C、功能本钱法：来源于价值工程，此法针对用户关心的功能，从用户需求出发，估算产品提供给用户的功能的本钱。D、参数法：根据产品的历史记录找出产品的本钱驱动参数，然后将当前设计阶段的信息转化为本钱驱动参数，依次预测产品的本钱，这是产品设计早期阶段应用较广的一种方法。E、神经网络法：通过大量的样本训练，由神经网络自身统计出输入(参数)与输出(本钱)的关系，由此实现本钱的估算。3.1.2分析估算方法分析法的出发点是跟踪产品生命周期的行为(设计、制造、装配、销售、使用、维护、报废等)，通过详细分析这一过程中造本钱钱的“动因〞来实现产品的本钱估算。常见方法有种:1、ABC法(Activity-BasedCostingABC)：也称作业本钱法。此方法把企业视作最终满足客户需要而设计的“一系列作业〞的集合体，形成一个由此及彼、由内到外的作业链，每完成一项作业要消耗一定的资源，而作业的产生又形成一定的价值，转移到下一个作业，按此步骤逐步推移，直至最终把产品提供给客户。该方法首先训算每一作业的单位本钱，然后计算新产品所消耗的作业数，两者相乘即可得到产品的总本钱。其优点是估算精度较高，缺点是估算要在产品设计完成后进行，而且单位作业本钱不易获得2、基于特征和加工工艺的估算法这是一种在产品的设计阶段估算制造本钱的方法。其原理是将设计过程看作是一个添加特征的过程，每增加一个特征都会反映到加工工艺中去，这样就可以预先选择制造参数、加工设备、工装等，从而精确的估算出产品的制造本钱。3.1.3各种估算方法特点比较估算方法不确定性适用阶段精确度需要信息统计和参数拟合的方法回归分析估算法低设训早期一般较少相似估算法高功能成本法高参数法低神经网络法中分析估算方法ABC法低设计后期或设计完成后较高需要详细的产品设计信息基于特征和加工工艺法3.1.4估算方法的选择

设计初期详细设计阶段参数化估算手册估算神经网络详细估算从选择方法来说应该是灵活易用、准确可靠的3.2关键技术(1)基于并行工程的全生命周期本钱模型。此模型必须能够在产品的不同设计阶段对本钱进行相应的估算。(2)目标本钱确实定。目前还缺乏精确的方法对目标本钱进行确定，实际中一般是考虑市场、利润、工厂条件和生产批量等因素，利用历史资料进行确定。(3)与其他DFX工具的集成。由于DFC是面向产品全生命周期的，这就要求它必须能够与其他DFX(如:DFM,DFA等)工具协调一致进行工作，即需要建立不同评价标准的协调原那么和方法。(4)设计结果评价和改进设计建议的生成.这一工作需要在其他DFX技术的支持下进行，即不能只考虑本钱一个要素，还要综合考虑其他的评价模块提供的评价依据，才能生成合理的设计建议。(5)本钱估算方法。不同的估算方法有可能产生不同的结果，怎样合理地确定估算方法是值得研究的问题。一般来说，在并行工程中，由一于不同的设计阶段所产生信息的完整程度不同，所采用的本钱估算方法也不同。而且，生产批量、产品类型、产品生命周期长短在选择估算方法时也是需要考虑的因素。总的来说，为了解决上述关键技术，应该综合运用特征建模、虚拟现实、人工智能、成组工艺、工业工程和信息集成等技术。3.3

DFC工具介绍IIIIIIDFC网络环境介绍DFC硬件介绍DFC软件介绍DFC工具3.3.1

DFC网络环境介绍3.3.2

DFC硬件介绍系统配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。它可以显不实际的计算机和设备(用节点标识)以及它们之间的连接关系，也可显示连接的类型及部件之间的依赖性。3.3.3

DFC软件介绍DFC针对不同的行业有不同的算法和数学模型，目前并没有一个通用的软件能吧所有生产行业覆盖案。这里只用汽车DFC软件粗略介绍。3.3.4

DFC软件系统模块概念设计特征初步总体特征总体设计特征产品特性输出投影映射法模糊评价法共扼映射法工程定义本钱定义属性定义资源定义关键词搜索数据推荐数招录用神经网络方法模型线性回归方法模型灰色理论方法模型详细估算方法模型作业本钱方法模型本钱核心定义数据方案择优最优算法抉择产品设计特征管理特征映射数据库定义及管理LCC估算模型库决策支持DFC系统3.3.5

DFC软件工作流程开始本钱数据是否在企业类估算结果是否正确结束否是否否3.3.6登陆界面3.3.7产品结构界面3.3.8本钱估算模型库3.4

DFC的实施评价DFC作为并行工程的一个工具，在并行设计中需要对设计结果不断做出评价中期初期后期由于在设计的不同阶段，所提供的信息量是不同的，其详细程度也不同，因此在不同阶段DFC在评价设计方案时所采用的方法是不同的，而且评价的主要对象也是变化的。例如，在概念设计阶段主要是对原理方案进行评价;在详细设计阶段主要是对产品结构方面进行评价。重点：在DFC中对设计的评价不是一劳永逸的。而是随着设计的变更而在需要时不断地进行直至满意时为止3.5小结DFC作为企业控制本钱的有效方法，跟多的应用中在产品的全生命周期本钱中，通过对全生命周期本钱〔LCC〕的控制，有效地降低产品本钱，增强在同行业中的竞争力，实现企业利润的最大化。第四章、案例分享产品本钱是反映企业生产、经营和管理水平的一项综合性指标。企业的劳动生产率、材料、能源利用情况、机器设备使用效果、产品质量上下等都会直接或间接地通过本钱指标得到反映。以下家用汽车案例：主要要研究产品全生命周期本钱，利用并行工程的思路探讨了产品全生命周期本钱的估算方法。主要内容如下:231从产品全生命周期的角度，研究产品生命周期各阶段的本钱结构及其影响因素应用DFC的有关理论和方法，构造家庭轿车面向设计的本钱特征。利用灰色理论，多元线性回归和神经网络建立了家用轿车全生命周期本钱估算模型开发出具有一定人工智能的全生命周期本钱估算分析系统，对家用轿车的全生命周期本钱进行了估算与验证

汽车全生命周期本钱分解〔一〕汽车设计本钱汽车的设计本钱主要是由设计的周期决定的，一辆新车的开发，从市场论证到能够投入批量生产的时间越短，它的设计本钱就越低。在国外，开发研制出一种完全新型的轿车车型(系列)费用极其昂贵，一般需要上亿、甚至十亿美元的巨额资金，因此，节省开发费用对一于降低总的生产本钱具有重大意义。而缩短开发时间不仅意味着可以直接减少开发费用及其它相关投资的费用而且还为企业及时推出用户需要的产品、占领市场提供了可靠的保证。90年代西欧局部轿车车型开发时间统训公司车型投放时间开发时间奥迪A41994，1027菲亚特Bravo/Brava1995，932菲亚特Punto1993，636奥贝尔阿斯特拉1991，742标志4061995，948雷诺柯里俄1990,654小结1：控制开发投入从世界范围来看，许多大的汽车公司在技术开发上不惜投入重金的同时，也开始注重部门彼此合作和共同开发，压缩单个新产品的开发费用，提高产品的竞争能力。因此可以说，新产品开发的前期筹划和本钱控制是汽车企业更快、更省地开发出更新、更好的产品，取得竞争的相对主动权必要手段。汽车全生命周期本钱分解〔二〕汽车制造本钱汽车最重要的本钱是整车制造本钱，这局部大约占据汽车本钱的50%~60%左右，约占汽车价格的40%~50%。整车的制造本钱包括了零部件的制造(购置)本钱、汽车公司的生产管理本钱和固定资产摊薄本钱。所以，尽量降低汽车的制造本钱是汽车制造厂提高自身市场竞争力的常用有效方法。降低制造本钱方法1〕采用六十年代日本汽车工业首创无中间储藏供货制和精益生产方式。围绕主机厂，社会上形成了完整的零部件供给体系，改变了过去主机厂为保证正常生产而库存较多的原材料、半成品、和成品问题，降低了生产本钱。2〕降低零部件自制和开发比率是世界汽车工业为降低本钱、提高效益。当代各大汽车企业都越来越多的向零部件制造厂家采购外协件。当主机厂准备推出一种新车型时，就让配套厂家及早参与开发工作，零部件开发与新车型开发同时进行，这使主机厂受益匪浅。3〕并行工程和包装贴标工程是新兴的降低本钱方法，即在汽车工业界寻求广泛的纵、横向联合，使用与其他企业根本相同的底盘和主要零部件总成，然后将汽车加以外观包装，冠以本公司的商标而进行的营销经营活动。4〕加大相同零部件利用率。对于每一种汽车而言，承担一定功能和作用的零部件，不一定都需要从新设计和专门制造，可选用现存的大批量生产的零部件，以节省费用降低本钱。案例日本丰田公司，他们以“只有降低本钱才是至高无上的原那么〞为出发点，创造了“JIT生产方式〞，始终把降低本钱作为追求的目标。在1974年6月至1976年12月间，该公司降低成木金额高达650亿日元，其后年本钱降低对利润的奉献均保持在10%以上。JIT的根本思想是生产的方案和控制及库存的怜理，以准时生产为出发点，首先查找出生产过量和其他方面的浪费，然后对设备、人员等进行淘汰、调整，到达降低本钱、简化方案和提高控制的目的。JIT的根本思想是生产的方案和控制及库存的怜理，以准时生产为出发点，首先查找出生产过量和其他方面的浪费，然后对设备、人员等进行淘汰、调整，到达降低本钱、简化方案和提高控制的目的。小结2：降低汽车制造本钱通过在车辆设计阶段对零件通用性的选择、设备供给商选择、通用性设计可以有效的节约制造中的本钱并成为控制总体本钱的有效方案。汽车全生命周期本钱分解〔三〕汽车销售本钱主要包括：1〕仓库本钱2〕市场推广本钱1〕仓库本钱仓库本钱：又叫物资的保管本钱，是储藏物资在储存期所发生的本钱。主要要有:a、储藏物资占用流动资金利息;b、储存消耗、陈旧、降价所造成的损失;c、与储存物资价值成比例的税金和保险费;d、设备折旧费、搬运费、维修保养费和储存管理费用等。储存费用与储存量的大小有关。。2〕市场推广本钱市场推广本钱：包括经销商的利润、市场推广以及局部流通本钱。汽车厂家为了培育和鼓励经销商，厂家对经销商的返利比较大，一般是车价的2%~5%。一般说来，紧俏车型的返利在2%~3%之间;为了鼓励经销商多销售非紧俏车型，厂家的折扣会更高一些，这些都算是推广本钱。汽车全生命周期本钱分解〔四〕汽车维修本钱汽车维修本钱主要取决于汽车的性能和质量，与车辆的使用年限和累计行驶里程有关。车辆的零配件都是有使用寿命的，比方汽车的三滤(空气滤清器、燃油滤清器、机油滤清器)的滤芯每年至少更换一次;蓄电池的正常使用寿命一般为二年左右;轮胎的使用寿命一般为8~10万公里;制动蹄片使用寿命为7~12万公里，再加上电器元件以及其他易损件的消耗，每年大概需要500-2000元修理费用。汽车全生命周期本钱分解〔五〕汽车使用本钱汽车的使用本钱包括油料费、高速路通行费、过桥费、停车费等零散费用。有局部本钱和车主的使用习惯等情况有关。下面列举了3款涉及高、中、低档车型的轿车使用本钱97号汽油8.03元/升为例，油费支出算了一笔账丰田皇冠油耗以8升/百公里为例，以一个月行驶2000公里计，用油160升，油费共1285元，一年用油费用为15418元。丰田花冠油耗以7升/百公里为例，以一个月行驶2000公里计，用油140升油费共1124元，全年油费13490元。夏利7101L,以油耗5升/百公里为例，以一个月行驶2000公里计，用油100升，油费共803元，全年油费9636元。可见，燃油费用在养车各项费用中占的比例较大，现在石油价格上涨很多，而目.是不可再生资源，可以预计花费在汽油上的使用本钱将越来越高。因此，在进汽车设计和选购时必须考虑汽车使用的经济性。其他费用高速路通行费、过桥费以及停车费等零散费用。根据1999年情况各类车辆年使用费大约为:奥拓系列1万元左右;夏利系列l万元左右;桑塔纳2000型I.5万元左右;奥迪2万元左右;汽车全生命周期本钱