工程设计施工方案技术经济分析.docx
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工程设计施工方案技术经济分析
第二章工程设计、施工方案技术经济分析
预备知识
一、价值工程理论
（一）价值工程的基本概念
价值工程是通过各相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，旨在提高所研究对象价值的思想方法及管理技术。
其目的是以研究对象的最低寿命周期成本可靠地实现使用者所需功能，以获取最佳综合效益。
价值工程的定义包括四个方面
1.着眼于寿命周期成本。
寿命周期成本是指产品在其寿命期所发生的全部费用，包括生产成本和使用成本两部分。
生产成本是指发生在生产企业内部的成本，包括研究开发、设计、以及制造过程中的费用；使用成本是指用户在使见过程中支付的各种费用的总和，它包括运输、安装、调试、管理、维修、耗能等方面的费用。
寿命周期费用，生产成本和使用成本与产品功能之间的关系见图。
在图中，C1表示生产成本，随着产品功能的增加，生产成本越来越高；C2表示使用成本，随着功能的增加，使用成本越来越低；C表示寿命周期成本，C＝C1＋C2，它的变化趋势是随着产品功能的增加，先下降，然后上升。
从图中看出，在F1点产品功能较少。
此时虽然生产成本较低。
但由于不能满足使用者的基本需要，使用成本较高，因而使用寿命周期成本较高；在F2点，虽然使用成本较低，但由于存在多余的功能，因而致使生产成本过高，同样寿命周期成本也较高，只有在F*点，产品功能既能满足用户的需求，又使得寿命周期成本比较低，体现了比较理想的功能与成本的关系。
有一点要注意的是，在寿命周期成本的构成中。
一般由于生产成本在短期内集中支出并且体现在价格中，容易被人们认识，进而采取措施加以控制。
而使用中的人工、能源、环境、维修等耗费常常是生产成本的许多倍，但由于分散支出，容易被人们忽视。
比如说一项建筑产品，如果单纯追求生产成本，即预算的降低，粗心设计，偷工减料。
那么其建造质量就会非常低劣，使用过程中的维修费用就会很高，甚至有可能发生重大事故，给社会财产和人身安全带来严重的损害。
因此，价值工程中对降低成本的考虑，是要综合考虑生产成本和使用成本的下降，兼顾生产者和用户的利益，以获得最佳的社会综合效益。
2.价值工程的核心是功能分析。
功能是指研究对象能够满足某种需求的一种属性，也即产品的具体用途。
功能可分为必要功能和不必要功能，其中必要功能是指用户所要求的功能，以及与实现用户所需求功能有关的功能。
价值工程的功能，一般是指必要功能。
因为用户购买一项产品，其目的不是为了获得产品本身，而是通过购买该项产品来获得其所需要的功能。
因此，价值工程对产品的分析，首先是对其功能的分析，通过功能分析，弄清哪些功能是必要的，哪些功能是不必要的。
从而在改进方案中去掉不必要的功能，补充不足的功能，使产品的功能结构更加合理，达到可靠地实现使用者所需功能的目的。
3．价值工程是一项有组织的管理活动。
价值工程研究的问题涉及产品的整个寿命周期，涉及面广，研究过程复杂，比如一项产品从设计、开发到制作完成，要通过企业内部的许多部门；一个降低成本的改进方案，从提出、试验，到最后付诸实施，要经过许多部门的配合，才能收到良好的效果。
因此企业在开展价值工程活动时，一般需要由技术人员、经济管理人员、有经验的工作人员，甚至用户，以适当的组织形式组织起来，共同研究，发挥集体智慧，灵活运用各方面的知识和经验，才能达到既定的目标。
4．价值工程的目标表现为产品价值的提高。
价值是指对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比，可用公式表示为：
价值（V）=
即价值是单位费用所实现的用途。
价值工程的目的是要从技术与经济的结合上去改进和创新产品，使产品既要在技术上可靠实现，又要在经济上所支付费用最小，达到两者的最佳结合。
而“最低的寿命周期成本”是价值工程中的经济指标，“可靠地实现所需功能”是价值工程中的技术指标，因此，很自然产品的价值越高其技术与经济的结合也就越难，从这个角度上讲，价值工程的目标体现为产品价值的提高上。
根据价值的表达式，提高产品价值不外有五种途径：
（1）在提高产品功能的同时，降低产品成本。
这可使价值大幅度提高，是最理想的提高价值的途径。
（2）提高功能，同时保持成本不变。
（3）在功能不变的情况下，降低成本。
（4）成本稍有增加，同时功能大幅度提高。
（5）功能稍有下降，同时成本大幅度降低。
需要指出的是，尽管在产品形成的各个阶段都可以应用价值工程提高产品的价值，但在不同的阶段进行价值工程活动，其经济效果的提高幅度却大不相同时。
对于大型复杂的产品，应用价值工程的重点是在产品的研究设计阶段，一旦图纸已经设计完成并投产，产品的价值就基本决定了，这时再进行价值工程分析就变得更加复杂。
不仅原来的许多工作成果要付之东流，而且改变生产工艺、设备工具等可能会造成很大的浪费，使价值工程活动的技术经济效果大大下降。
因此必须在产品的设计和研制阶段开始价值工程活动，以取得最佳的综合效果。
（二）价值工程功能评价
功能评价包括相互关联的价值评价和成本评价两个方面。
价值评价是通过计算和分析对象的价值，分析成本功能的合理匹配程度。
价值评价的表达式为：
V＝
式中F——对象的功能评价值；
C——对象的目前成本；
V——对象的价值。
成本评价是通过核算和确定对象的实际成本和功能评价值，分析、测算成本降低期望值，从而排列出改进对象的优先次序。
成本评价的表达式为：
△C＝C－F
式中△C——成本降低期望值。
一般情况下，当△C大于零时，△C大者为优先改进对象。
在价值评价和成本评价中，都出现了功能评价值这个概念。
在价值工程中，功能评价值是指可靠地实现用户要求功能的最低成本，它可以理解为是企业有把握或者说应该达到的实现用户要求功能的最低成本。
从企业目标的角度来看，功能评价值可以看成是企业预期的、理想的成本目标值，因此功能评价值一般又称为目标成本。
上式又可以写为：
△C＝C－C目标
式中C目标——对象的目标成本。
1.功能评价的步骤
进行功能评价的一般步骤如下：
（1）确定对象的功能评价值F。
（2）计算对象功能的目前成本C。
（3）计算和分析对象的价值
（4）计算成本改进期望值△C。
（5）根据对象价值的高低及成本降低期望值的大小，确定改进的重点对象及优先次序。
2.功能评价的方法
功能评价的方法可分为两大类：
功能成本法与功能指数法。
（1）功能成本法。
又称为绝对值法，是通过一定的测算方法，测定实现应有功能所必须消耗的最低成本，同时计算为实现应有功能所耗费的目前成本，经过分析、对比，求得对象的价值系数和成本降低期望值，确定价值工程的改进对象。
其表达式如下：
价值系数（V）＝
功能成本法主要包括两个工作内容，即功能目前成本的计算和功能评价值的推算，其中关键的是功能评价值的推算。
①功能目前成本的计算与一般的传统的成本核算既有相同点，也有不同之处。
两者相同点是指它们在成本费用的构成项目上是完全相同的，如建筑产品的成本费用都是由人工费、材料费、施工机械使用费、其他直接费、施工管理费等构成；而两者的不同之处在于功能目前成本的计算是以对象的功能为单位，而传统的成本核算是以产品或零部件为单位。
因此，在计算功能目前成本时，就需要根据传统的成本核算资料，将产品或零部件的目前成本换算成功能的目前成本。
具体地讲，当一个零部件只具有一个功能时，该零部件的成本就是它本身的功能成本；当一项功能要由多个零部件共同实现时，该功能的成本就等于这些零部件的功能成本之和。
当一个零部件具有多项功能或同时与多项功能有关时，就需要将零部件成本分摊给各项有关功能，至于分摊的方法和分摊的比例，可根据具体情况决定。
②功能评价值的推算，其常用的方法有：
方案估算法、实际价值标准法、实际统计值评价等。
a.方案估算法：
是由一些有经验的专家，根据预先收集到的技术、经济情报，先初步构思出几个能实现预定功能的设想方案，并大致估算实现这些方案所需要的成本，经过分析、对比，以其中最低的成本作为功能评价值。
b.实际价值标准法：
是根据对同类产品的调查结果，从中选取成本最低者作为制定功能评价值的基准，这个基准就称为实际价值标准。
利用这个预先制定的成本基准，就可以求出不同功能程度的产品的功能评价值。
c.实际统计值评价法：
是依靠大量的统计资料，算出历史上同类产品功能成本结构的一般比例关系，利用该比例关系，预测产品的功能评价值。
，
2．功能指数法。
又称相对值法，是通过评定各对象功能的重要程度，用功能指数来表示其功能程度的大小，然后将评价对象的功能指数与相对应的成本指数进行比较，得出该评价对象的价值指数，从而确定改进对象，并求出该对象的成本改进期望值。
其表达式如下：
价值指数（VI）＝
其中，功能指数是指评价对象功能（如零部件等）在整体功能中所占的比率，又称功能评价系数、功能重要度系数等；成本指数是指评价对象的目前成本在全部成本中所占的比率。
功能指数法的特点是用分值来表达功能程度的大小，以便使系统内部的功能与成本具有可比性，由于评价对象的功能水平和成本水平都用它们在总体中所占的比率来表示，这样就可以采用上面的公式方便地、定量地表达评价对象价值的大小，因此，在功能指数法中，是采用价值指数来作为评定对象功能价值的指标。
功能指数法也包括两大工作内容，即成本指数的计算和功能指数的推算。
①成本指数的计算。
成本指数可按下式计算：
第i个评价对象的成本指数CIi
＝
（2）功能指数的推算。
功能指数的推算是一个定性与定量相结合的过程，其主要步骤是评定功能分值。
功能分值的评定是在科学的评分原则的指导下，按用户要求应该达到的功能程度，采用适当的评分方法，评定各功能应有的分值。
功能指数的推算方法很多，常用的有：
1强制确定法，又称FD法，包括01法和04法两种。
它是采用一定的评分规则，采用强制对比打分来评定评价对象的功能指数。
01法：
将各功能一一对比，重要者得1分，不重要的得0分，然后为防止功能指数中出现0的情况，用各加1分的方法进行修正，最后用修正得分除以总得分即为功能指数。
如下表：
功能
F1
F2
F3
F4
F5
得分
修正得分
FIi
F1
F2
F3
F4
F5
×
1
1
0
0
0
×
0
0
0
0
1
×
0
0
1
1
1
×
1
1
1
1
0
×
2
4
3
0
1
3
5
4
1
2
1.20
0.33
0.27
0.07
0.13
合计
10
15
强制确定法适于被评价对象在功能重要程度上的差异不太大，并且评价对象子功能数目不太多的情况。
2多比例评分法。
这种方法可以说是强制确定法的延伸，它是在对比评分时按（0，10），（1，9），（2，8），（3，7），（4，6），（5，5）这6种比例来评定功能指数，如下表：
功能
F1
F2
F3
F4
F5
得分
FIi
F1
F2
F3
F4
F5
×
6
8
4
3
4
×
6
2
3
2
4
×
1
1
6
8
9
×
6
7
7
9
4
×
19
25
32
11
13
3.功能价值的分析。
功能的价值计算出来以后，需要进行分析，以揭示功能与成本的内在联系，确定评价对象是否为功能改进的重点，以及其功能改进的方向及幅度，为后面的方案创新工作打下良好的基础。
功能价值的分析根据功能评价方法的不同而有所不向。
（1）功能成本法中功能价值的分析。
在功能成本法中，功能价值用价值系数V来衡量，其计算公式是：
V＝
F－功能评价值
C－功能目前成本
根据上述计算公式，功能的价值系数不外有三种结果：
①V＝1。
此时功能评价值等于功能目前成本。
这表明评价对象的功能目前成本与实现功能所必需的最低成本大致相当，说明评价对象的价值为最佳。
一般无需改进。
②V＜l。
此时功能目前成本大于功能评价值。
表明评价对象的目前成本偏高，这时一种可能是由于存在着过剩的功能，另一种可能是功能虽无过剩，但实现功能的条件或方法不佳，以致使实现功能的成本大于功能的实际需要。
这两种情况都应列入功能改进的范围，并且以剔除过剩功能及降低目前成本为改进方向。
③V＞1此时功能目前成本低于功能评价值。
表明评价对象的功能目前成本低于实现该功能所应投入的最低成本，从而评价对象功能不足，没有达到用户的功战要求，应适当增加成本，提高功能水平。
（2）功能指数法中功能价值的分析。
在功能指数法中，功能的价值用价值指数VI来表示，其计算式是：
VI＝
此时根据计算结果又分三种情况。
①VI＝1。
此时评价对象的功能比重与成本比重大致平衡。
合理匹配。
可以认为功能的目前成本是比较合理的。
②VI＜l。
此时评价对象的成本比重大于其功能比重，表明相对于系统内的其他对象而言，目前所占的成本偏高，从而会导致该对象的功能过剩。
应将评价对象列为改进对象，改善方向主要是降低成本。
③VI＞1。
此时评价对象的成本比重小于其功能比重。
出现这种结果的原因可能有三个。
第一个原因是由于目前成本偏低，不能满足评价对象实现其应具有的功能的要求，致使对象功能偏低，这种情况应列为改进对象，改善方向是增加成本；第二个原因是对象目前具有的功能已经超过了其应该具有的水平，也即存在过剩功，这种情况也应列为改进对象，改善方向是降低功能水平；最后一个原因是对象在技术、经济等方面具有某些特殊性，在客观上存在着功能很重要而需要耗费的成本却很少的情况，这种情况一般就不必列为改进对象了。
例：
对某住宅进行价值工程分析并进行方案评价。
1.对住宅进行功能定义和评价
把住宅分为12种功能，结合用户、设计、施工单位的意见综合评分，三者的权数分别定为60％、30％、10％，求出重要系数。
功能
用户评分
设计评分
施工评分
φ＝
得分FⅠ
FⅠ×0.6
得分FⅡ
FⅡ×0.3
得分FⅢ
FⅢ×0.1
适用
F1
40.25
24.15
31.63
9.489
35.25
3.525
0.3718
F2
17.375
10.43
14.38
4.314
15.5
1.55
0.1629
F3
2.875
1.725
4.25
1.275
3.875
0.388
0.0339
安全
F4
21.25
12.75
14.25
4.275
20.63
2.063
0.1909
F5
5.347
2.625
5.25
1.575
2.875
0.288
0.0449
美观
F6
2.25
1.35
5.875
1.763
1.55
0.155
0.0327
F7
1.75
1.05
4.5
1.35
0.975
0.098
0.025
F8
6.25
3.75
6.625
1.988
5.875
0.588
0.0633
其他
F9
1.15
0.69
8
2.4
5.5
0.55
0.0364
F10
1.05
0.63
2
0.6
1.875
0.188
0.0142
F11
0.875
0.525
1.813
0.544
4.75
0.475
0.0154
F12
0.55
0.33
1.437
0.431
1.35
0.135
0.009
合计
100
60
100
30
100
10
1
2.方案创新。
根据各种地质条件，对一住宅提供5种设计方案作为评价对象。
方案名称
主要特征
单方造价
成本系数
A
7层混合结构，层高3M，240mm内外砖墙，预制桩基础，半地下室储存间，外装修好，室内设备好
196
0.2342
B
7层混合结构，层高2.9M，240mm内外砖墙，条形基础，120mm非承重内砖墙，外装修较好。
149
0.1780
C
7层混合结构，层高3M，240mm内外砖墙，灌注桩基础，半地下室储存间，外装修一般，内装修及设备较好
185
0.2210
D
5层混合结构，层高3M，空心砖内墙，满堂基础，外装及设备一般
151
0.1804
E
层高3m，其他特征同B
156
0.1864
3.求成本系数（C）
某方案成本系数C＝某方案成本（或造价）÷各方案成本（或造价）和
A方案成本系数＝196÷（196+149+185+151+156）＝0.2342
B方案成本系数＝149÷（196+149+185+151+156）＝0.1780
C方案成本系数＝185÷（196+149+185+151+156）＝0.2210
D方案成本系数＝151÷（196+149+185+151+156）＝0.1804
E方案成本系数＝156÷（196+149+185+151+156）＝0.1864
4.求功能评价系数（F）。
按照功能重要程度，采用10分制加权评分法，对5个方案的12项功能的满足程度分别评定分数。
评价因素
方案名称
A
B
C
D
E
功能因素
重要系数
F1
0.3718
方案满足分数S
10
10
9
9
10
F2
0.1629
10
9
10
10
9
F3
0.0339
9
8
9
10
9
F4
0.1909
10
10
10
8
10
F5
0.0449
8
7
8
7
7
F6
0.0327
10
8
9
7
8
F7
0.025
6
6
6
6
6
F8
0.0633
10
6
8
6
6
F9
0.0364
9
8
9
8
8
F10
0.0142
8
10
8
6
4
F11
0.0154
8
8
7
6
4
F12
0.009
6
10
6
8
10
方案总分
∑φiSij
9.646
9.114
9.095
8.455
9.145
功能评价系数
0.2122
0.2005
0.2001
0.1860
0.2012
某方案评定总分＝∑φiSij
A方案评定总分＝∑φiSij＝0.3718×10+0.1629×10+0.0339×
9+0.1909×10+0.0449×8+0.0327×10+0.025×6+0.0633×10+0.0364×9+0.0142×8+0.0154×8+0.009×6＝9.646
同理，得B、C、D、E方案评定总分：
B＝9.114、C＝9.095、D＝8.455、E＝9.145
某方案功能评价系数F＝
＝
A方案功能评价系数F＝
＝0.2122
B方案功能评价系数F＝0.2005
C方案功能评价系数F＝0.2001
D方案功能评价系数F＝0.1860
E方案功能评价系数F＝0.2012
5.求出价值系数（V）并进行方案评价
V＝
A方案价值系数＝0.2122÷0.2342＝0.9061如表：
方案名称
功能评价系数F
成本系数C
价值系数V=F/C
评定
A
0.2122
0.2342
0.9061
B
0.2005
0.1780
1.1264
最优
C
0.2001
0.2210
0.9054
D
0.1860
0.1804
1.031
E
0.2012
0.1864
1.0794
二、概率分析
概率分析又称风险分析，是利用概率来研究和预测不确定因素对项目经济评价指标的影响的一种定量分析方法。
概率分析的目的在于确定影响方案投资效果的关键因素及其可能的变动范围，并确定关键因素在此变动范围内的概率，然后进行概率期望值的计算，得出定量分析的结果。
概率分析的方法很多，这些方法大多是以项目经济评价指标（主要是NPV）的期望值的计算过程和计算结果为基础的。
因此这里先介绍项目净现值的期望值，然后介绍一种概率分析中常用的方法——决策树法。
（一）净现值的期望值
期望值是用来描述随机变量的一个主要参数。
所谓随机变量就是这样的一类变量，我们能够知道它的所有可能的取值范围，也知道它取各种值的可能性，但却不能肯定最后它的确切的取值。
比如说有一个变量X，我们知道它的取值范围是0、1、2，也知道X取值0、l、2的可能性分别是0.3、0.5和0.2，但是究竟X取什么值却不知道，那么X就称为随机变量。
从随机变量的概念上来理解，可以说在投资项目经济评价中所遇到的大多数变量因素，如投资额、经营成本、产品价格、项目寿命期等，都属于随机变量的范畴，因而主要根据它们计算出来的经济评价指标也都是随机变量，所以项目净现值也是一个随机变量。
从理论上讲，要完整地描述一个随机变量，需要知道它的概率分布的类型和主要参数，但在实际应用中，这样做不仅非常困难，而且也没有太大的必要。
因为在许多情况下，我们只需要知道随机变量的某些主要特征就可以了，在这些随机变量的主要特征中最重要，也是最常用的就是期望值。
期望值是反映随机变量取值的平均值，但这个平均值决不是一般意义上的算术平均值，而是以随机变量各种取值的概率为权重的加权平均值，如前面我们所谈到的随机变量X，它的期望值就不是1，而是0×0.3＋1×0.5＋2×0.2＝0.9
一般来讲，期望值的计算公式可表达为：
E（X）＝
xipi
式中E（X）——随机变量X的期望值；
xi——随机变量X的各种取值；
pi——X取值xi时所对应的概率值。
根据期望值的计算公式，可以很容易地推导项目净现值的期望值的计算公式如下：
E（NPV）＝
NPViPi
式中E（NPV）——NPV的期望值；
NPV——各种现金流量情况下的净现值；
Pi——对应于各种现金流量情况的概率值。
例已知某投资方案各种因素可能出现的数值及其对应的概率如表所示。
假设投资发生在期初，年净现金流量均发生在各年的年末。
试求其净现值的期望值。
已知标准折现率为10％。
投资方案变量因素值及其概率
投资额
年净收益
寿命期
数值
概率
数值
概率
数值
概率
120
150
175
0.3
0.5
0.2
20
28
33
0.25
0.4
0.35
10
1
解：
根据各因素的取值范围，共有9种不同的组合状态，根据净现值计算公式，可求出各种状态的净现值及其对应的概率如表所示。
方案所有组合状态的概率及净现值
投资额
120
150
175
年净收益
20
28
33
20
28
33
20
28
33
组合概率
0.075
0.12
0.105
0.125
0.2
0.175
0.05
0.08
0.07
净现值
2.89
52.05
82.77
-20.96
22.05
52.77
-52.11
-2.95
27.77
根据净现值的期望值的计算公式，可求出：
E（NPV）
＝2.89×0.075＋52.05×0.12＋82.77×0.105－20.96×0.125
＋22.05×
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