功能－成本设计基本内容

出处：按学科分类—工业技术 南京大学出版社《工程师实用手册》第120页（3694字）

功能－成本设计的内容主要包括功能分析和方案创造两个阶段，也就是对所要研究的系统，逐步深入地提出一系列问题，并为这些问题寻找答案，促使问题圆满解决。经常提出的问题是：价值分析对象是什么?它是干什么用的?费用是多少?价值如何?有无其他方案能实现同样的功能?新方案需要的费用是多少?新方案能满足要求吗?成果总评方法。如表3－3所示。

功能－成本分析表

(一)功能分析

功能分析是功能－成本设计的核心内容。功能分析的过程，先是把设计对象作为一个功能系统，对其零部件或构成要素进行功能定义；其次是按照一定的逻辑把各功能连接成功能系统；再次是结合实现各功能的成本，确定出它们价值的大小，从而找出改进方案的重点部位。

1．功能定义

功能定义是对设计对象的功能做出明确表述。主要是对整体功能和各组成要素逐项的具体功能下定义。功能定义要简洁明确，反映事物的本质效用。一般可用一个动词和一个名词来定义功能。如，传递扭柜、变换速度等。这里值得注意的是，名词部分要使用可以测定的词汇，动词要力求使用扩大思路的词汇。如设计一个夹具可以有很多的夹紧方式，如用“螺旋夹紧”思路必窄；用“机械夹紧”就可联想到偏心夹紧等，思路就宽了一些。在给功能下定义时，通常是组织小组成员共同进行，以便意见一致后，利于价值分析。

2．功能整理

功能定义之后，要把各构成要素的功能按照一定的逻辑体系连接起来，形成产品的功能系统，进而把握必要功能，去掉不必要功能，并为方案创造打下基础。这个过程就是功能整理。在功能整理中，可清楚发现，各个功能不是孤立存在而是相互关联，即目的和手段的关系。如，手电筒中“通电流”的目的是“加热灯丝”，而“加热灯丝”的目的又是为了实现“发光”的功能。反过来，“发光”以“加热灯丝”为手段，“加热灯丝”又以“通电流”为手段。

图3－15所示功能的上下位关系是相对而言，有些功能之间存在着并列关系。并列功能关系往往是要实现一定目的同时需要几个手段，或一个手段的功能同时实现几个目的。

图3－15 功能的上下关系

功能整理的步骤：首先，编制如图3－16所示的卡片，每张卡片上记录一个功能，其中包括名称、功能和成本等。

图3－16 功能记录卡

其次，依据卡片，通过提问使功能系统化。一般提出两个问题，即为什么需要这个功能和通过什么手段来实现这个功能。前一问题是找出目的，后一问题是找出手段，最后将全部要素功能按上下位关系和并列关系，连成如图3－16所示的系统。

再次，检查功能图。通过功能整理的功能系统图，就能定性地确定出问题；也能显示出用户要求的功能体系和设计构思(图3－17中由F₁，F₂两个功能领域组成)；可分析出实现功能的途径。

图3－17 功能、目的关系

3．功能评价

功能评价是评定某一产品或构成要素的功能价值高低。对于改造一种产品，通常并不是对所有零部件都进行改造，而是抓住一些效益差、成本高的薄弱环节进行改造。功能评价内容包括功能现实、成本分析、功能评价方法和选择对象范围。工业工程评价和价值工程评价如表3－4所示。

评价比较表

工业工程要制定标准时间(即进行某种作业需要多少时间)，价值工程中要确定某个功能值多少钱(即实现某功能所必须的费用)，这就是目标。目标确定之后，采用与目标相同的尺度来测定现状，最后把目标同现状进行比较，求出效率或价值。

功能评价的方法很多，我们仅通过介绍功能重要性评价法来说明如何确定产品中需要重点改善的对象。所谓重要性评价法，是一种根据功能重要性系数确定功能评价的方法，其步骤为：

第一步，确定功能重要性系数。为了叙述上的方便，设一个功能产品的系统由4个并列的功能区组成，分别表示为FA₁～FA₄，列成表3－5。并将FA₁～FA₄各功能区填入表3－5中(1)栏内。

功能系数表

将上下相邻两项功能的重要性进行对比打分，打的比分称为“暂定重要性系数”填入第(2)栏内。FA₁与FA₂对比，若FA₁的重要性为FA₂的1．5倍，则将1．5填入(2)栏内与FA₁对应的格内。再将FA₂与FA₃对比，FA₂的重要性为FA₃的2倍，FA₃与FA₄对比，FA₃的重要性为FA₄的3倍，依次填入(2)栏内所对应的格子。若把FA₄的修正重要系数定为1，则将“修正重要性系数”并填入(3)栏内。由于FA₃的重要性是FA₄的3倍，故FA₃的修正重要性系数为3。FA₂相对于FA₄的修正重要性系数为6，同理，FA₁的修正重要性系数为9。将(3)栏内各数相加，得出全部功能分总数为19。

最后将第(3)栏功能修正重要性系数除以19，得出功能重要性系数分别为0．47，0．32，0．16，0．05，将它们填入(4)栏内。

第二步，确定功能评价值。根据上面所得到的功能重要性系数，重新分配各产品成本，就能发现各功能区新分配的成本与现实成本之间的差异，如表3－6。

表3－6 功能成本表

表中设老产品为300元，若重新分配的功能区成本等于现实成本C，如FA₃，可用C作为功能评价值；若小于现实成本，如FA₂，可用重新分配的功能成本作为功能评价值；若大于现实成本，如FA₁，仍可用现实功能成本C作为功能评价值。

第三步，选定功能改善对象。利用表3－5，并依V=F／C，从FA₁到FA₄的功能价值依次为：1、0．74、1、0．32。“1”表示改造的必要性不大，反之，V值愈小，说明愈要加以改进，提高价值的必要。因此，FA₂和FA₄应是改造的重点对象，且降低成本的目标为：C－F，其FA₂为34，FA₄为27，并且，在改造时，FA₂应先于FA₄。

(二)方案创造与制定

经过功能分析以后，紧接着就是制定改造代用方案。其目的是为提高新设计产品的价值和改善现有产品的价值。

在这阶段中，基本要解决三个问题：一是有没有其他方案实现这种功能要求，二是该方案的成本是多少?三是该方案能可靠地实现必要的功能吗?第一个问题实质上是认为现有方案不一定最佳，存在着巨大的潜力。它要求工程师根据现有情报并以卓越的创造性思维。去构想更加完美的方案。另外两个问题，实质上是对提出的技术构想或方案进行技术评价，实现优选。

创造方案形成大致可分为制定、评价和提出三个步骤，如图3－18所示，实际上，这些步骤是相互交叉，循环进行的，如图3－19。

图3－18 创造方案步骤

图3－19 创造循环过程

综上所述，制定代用方案或创造方案，首先要发挥创造才能，提出尽可能多的设想，以实现必要的功能；其次，初步评价这些设想方案的价值，把认为有价值的方案进一步具体化，形成改进方案；再次，把这些改进方案进一步提高，认真分析其优缺点，对缺点提出改进，于是又一次进行创造。

由于功能－成本设计体现了技术与经济相统一的原则，以及强调要各方人员的通力合作，注意发扬集体智慧。因此，目前受到各方面的重视和应用。

价值工程的指导原则(见麦尔斯的价值工程指导原则)。