第二章工程设计施工方案技术经济分析001.docx
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第二章工程设计施工方案技术经济分析001
第二章工程设计、施工方案技术经济分析
本章基本知识点：
1．设计方案评价指标与评价方法；
2．施工方案评价指标与评价方法；
3．综合评价法在设计、施工方案评价中的应用；矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。
4．价值工程在设计、施工方案评价中的应用；
5．寿命周期费用理论在方案评价中的应用；
6．工程网络进度计划时间参数的计算，进度计划的调整与优化。
第一节设计方案评价指标与评价方法
设计方案评价指标与评价方法
设计方案优选应遵循以下原则:
（1）设计方案必须要处理好经济合理性与技术先进性之间的关系。
（2）设计方案必须兼顾建设与使用，考虑项目全寿命费用。
（3）设计必须兼顾近期与远期的要求。
工业项目设计
是由总平面设计、工艺设计及建筑设计三部分组成，它们之间是相互关联和制约的（参见控制教材）
民用建筑设计评价
（一）住宅小区建设规划（参见控制教材）
（二）民用住宅建筑设计评价（参见控制教材）
设计方案技术经济评价方法
1.多指标对比法
2．多指标综合评分法
施工方案技术经济评价方法
主要有：
工期指标，劳动量消耗指标，主要材料消耗指标，成本指标，经济指标，质量指标，安全指标等
第二节、投资方案经济效果评价
根据是否考虑资金时间价值，可分为静态评价指标和动态评价指标，如下图所示。
投资方案经济评价指标体系图
下面仅仅就常用的动态指标作以说明：
2.净年值
净年值又称等额年值、等额年金，是以一定的基准收益率将项目计算期内净现金流量等值换算而成的等额年值。
（1）计算公式。
净年值的计算公式为：
式中：
（A／P，ic，n）——资本回收系数。
（2）评价准则。
由于（A／P，ic，n）＞0，NAV与NPV总是同为正或同为负，故NAV与NPV在评价同一个项目时的结论总是一致的，其评价准则是：
1）NAV≥0时，则投资方案在经济上可以接受；
2）NAV<0时，则投资方案在经济上应予拒绝。
它与前述净现值（NPV）的相同之处是，两者都要在给出基准收益率的基础上进行计算；不同之处是，净现值将投资过程的现金流量换算为基准期的现值，而净年值则是将该现金流量换算为等额年值。
由于同一现金流量的现值和等额年值是等价的（或等效的），因此，净现值法与净年值法在方案评价中能得出相同的结论。
而在多方案评价时，特别是各方案的计算期不相同时，应用净年值比净现值更为方便。
3.内部收益率
内部收益率是使投资方案在计算期内各年净现金流量的现值累计等于零时的折现率。
即在该折现率时，项目的现金流入现值和等于其现金流出的现值和。
对具有常规现金流量（即在计算期内，开始时有支出而后才有收益，且方案的净现金流量序列的符号只改变一次的现金流量）的投资方案，其净现值的大小与折现率的高低有直接的关系。
若已知某投资方案各年的净现金流量，则该方案的净现值就完全取决于所选用的折现率。
即净现值是折现率的函数，其表达式如下：
净现值函数曲线图
由于IRR值可达到的项目净现值等于零，则项目的净年值也必为零。
故有：
（2）评价准则。
求得内部收益率后，与基准收益率ic进行比较：
1）若IRR≥ic，则投资方案在经济上可以接受；
2）若IRR＜ic，则投资方案在经济上应予拒绝。
（1）内部收益率求解。
可用试算法确定IRR。
试算法确定IRR的基本原理：
首先试用i1计算，若得NPV1＞0，再试用i2（i2＞i1）。
若NPV2＜0，则NPV＝0时的IRR一定在i1至i2之间，如图2.2.4所示。
此时，可用内插法求得IRR的近似值，其计算公式为：
为了保证IRR的精度，i1与i2之间的差距以不超过2%为宜，最大不要超过5%。
采用线性内插法计算IRR只适用于具有常规现金流量的投资方案。
（2）内部收益率指标的优点与不足。
内部收益率指标考虑了资金的时间价值以及项目在整个计算期内的经济状况；能够直接衡量项目未回收投资的收益率；不需要事先确定一个基准收益率，而只需要知道基准收益率的大致范围即可。
但不足的是内部收益率计算需要大量的与投资项目有关的数据，计算比较麻烦；对于具有非常规现金流量的项目来讲，其内部收益率往往不是唯一的，在某些情况下甚至不存在。
（3）IRR与NPV的比较。
综上分析，用NPV、IRR均可对独立方案进行评价，且结论是一致的。
NPV法计算简便，但得不出投资过程收益程度，且受外部参数（ic）的影响；IRR法较为烦琐，但能反映投资过程的收益程度，而IRR的大小不受外部参数影响，完全取决于投资过程的现金流量。
4.净现值率
净现值率（NPVR）是在NPV的基础上发展起来的，可作为NPV的一种补充。
（1）计算公式。
净现值率（NPVR）计算公式如下：
式中：
Ip——投资现值；
It——第t年投资额；
m——建设期年数。
（2）评价准则。
对于独立方案评价，若NPVR≥0，方案才能接受。
对于多方案比选，凡NPVR＜0的方案先行淘汰，在余下方案中，应与投资额、净现值结合起来选择方案。
（1）净现值率是项目净现值与项目全部投资现值之比，其经济含义是单位投资现值所能带来的净现值，是一个考察项目单位投资盈利能力的指标。
由于净现值不直接考虑项目投资额的大小，故为考虑投资的利用效率，常用净现值率作为净现值的辅助评价指标。
（2）当对比的两个方案投资额不同时，如果仅以各方案的NPV大小来选择方案，可能导致不正确的结论。
因为净现值只表明盈利总额，不能说明投资的利用效果。
单纯以净现值最大作为方案选优的标准，往往导致评价人趋向于选择投资大、盈利多的方案，而忽视盈利额较多，但投资更少，经济效果更好的方案。
为此，可采用净现值的相对指标（单位投资的净现值），即净现值率来进行评价。
二、经济效果评价方法
（一）评价方案的类型
所谓方案类型，是指一组备选方案之间所具有的相互关系。
这种关系一般分为单一方案（又称独立型方案）和多方案两类。
而多方案又分为互斥型、互补型、现金流量相关型、组合—互斥型和混合相关型5种，如下图所示。
评价方案的分类图
1.独立型方案
独立型方案是指方案间互不干扰、在经济上互不相关的方案，选择或放弃其中一个方案，并不影响其它方案的选择。
2.互斥型方案
互斥型方案是指在若干备选方案中，各个方案彼此可以相互代替。
选择其中任何一个方案，则其它方案必然被排斥。
互斥型方案还可按以下因素进行分类：
（1）按服务寿命长短不同
①相同服务寿命的方案。
②不同服务寿命的方案。
③无限长寿命的方案。
如大型水坝、运河工程等。
（2）按规模不同
①相同规模的方案。
即参与对比或评价的方案具有相同的产出量或容量，在满足相同功能要求的数量方面具有一致性和可比性。
②不同规模的方案。
即参与评价的方案具有不同的产出量或容量，在满足相同功能要求的数量方面不具有一致性和可比性。
3.互补型方案
互补型方案是指在方案之间存在技术经济互补关系的一组方案。
某一方案的接受有助于其他方案的接受。
如建设一个大型非港口电站，必须同时建设铁路、电厂，它们无论在建成时间、建设规模上都要彼此适应，缺少其中任何一个项目，其它项目就不能正常运行。
4.现金流量相关型方案
现金流量相关型方案是指方案之间不完全互斥，也不完全相互依存，但任一方案的取舍会导致其他方案现金流量的变化。
例如，某跨江项目考虑两个建设方案，一个是建桥方案A，另一个是轮渡方案B，两个方案都是收费的。
此时，任一方案的实施或放弃都会影响另一方案的现金流量。
5.组合—互斥型方案
组合—互斥型方案是指在若干可采用的独立方案中，如果有资源约束条件（如受资金、劳动力、材料、设备及其他资源拥有量限制），只能从中选择一部分方案实施时，可以将它们组合为互斥型方案。
例如，现有独立方案A、B、C、D，它们所需的投资分别为10000、6000、4000、3000万元。
当资金总额限量为10000万元时，除方案A具有完全的排它性外，其它方案由于所需金额不大，可以互相组合。
这样，可能选择的方案共有：
A、B、C、D、B＋C、B＋D、C＋D等7个组合方案。
因此，当受某种资源约束时，独立方案可以组成各种组合方案，这些组合方案之间是互斥或排他的。
6.混合相关型方案
混合相关型方案是指在方案众多的情况下，方案间的相关关系可能包括上述类型中的多种，这些方案称为混合相关型方案。
在方案评价前，分清方案属于何种类型是非常重要的。
因为方案类型不同，其评价方法、选择和判断的尺度就不同。
如果方案类型划分不当，会带来错误的评价结果。
在方案评价中，以独立型方案和互斥型方案最为常见。
（二）独立型方案的评价
独立型方案在经济上是否可接受，取决于方案自身的经济性，即方案的经济效果是否达到或超过预定的评价标准或水平。
1.应用投资收益率进行评价
（1）确定行业的基准投资收益率（Rc）；
（2）计算投资方案的投资收益率（R）；
（3）进行判断。
R≥Rc，表明方案在经济上是可行的。
2.应用投资回收期进行评价
（1）确定行业或投资者的基准投资回收期（Pc）；
（2）计算投资方案的静态投资回收期（Pt）；
（3）进行判断。
Pt≤Pc，表明方案在经济上是可行的。
3.应用NPV进行评价
（1）依据现金流量表和确定的基准收益率ic计算方案的净现值（NPV）；
（2）进行判断。
当NPV≥0时，表明方案在经济上是可行的。
4.应用IRR进行评价
计算出内部收益率后，将IRR与基准收益率ic进行比较。
当IRR≥ic，表明方案在经济上是可行的。
（三）互斥型方案的评价
互斥型方案经济效果评价包含两部分内容：
一是考察各个方案自身的经济效果，即进行绝对（经济）效果检验；二是考察方案的相对最优性，称为相对（经济）效果检验。
两种检验的目的和作用不同，通常缺一不可，从而确保所选方案不但最优而且可行。
在进行互斥方案相对（经济）效果评价时，一般按投资大小由低到高进行两个方案的比选，然后淘汰较差的方案，以保留的较好方案再与其他方案比较，直至所有的方案都经过比较，最终选出经济性最优的方案。
1.静态评价方法
互斥方案静态分析常用增量投资收益率、增量投资回收期、年折算费用、综合总费用等评价方法进行相对经济效果的评价。
静态评价方法仅适用于方案初评或作为辅助评价方法采用。
（1）增量投资收益率。
增量投资收益率是指增量投资所带来的经营成本上的节约与增量投资之比。
现设I1、I2分别为甲、乙方案的投资额，C1、C2为甲、乙方案的经营成本。
如I2＞I1，C2＜C1，则增量投资收益率R（2－1）为：
当得到的增量投资收益率大于基准投资收益率时，则投资额大的方案可行，它表明投资的增量（I2－I1）完全可以由经营成本的节约（C1－C2）来得到补偿。
反之，投资额小的方案为优选方案。
（2）增量投资回收期。
增量投资回收期是指用经营成本的节约来补偿增量投资的年限。
当各年经营成本的节约（C1－C2）基本相同时，其计算公式为：
当各年经营成本的节约（C1－C2）差异较大时，其计算公式为：
当得到的增量投资回收期小于基准投资回收期时，投资额大的方案可行。
反之，投资额小的方案为优选方案。
在上述方案比较过程中，如果相比较的两个方案生产规模相同，即年收入相同时，其年经营成本的节约额实质上就是它们的年收益额之差。
（3）年折算费用。
只需计算各方案的年折算费用，即将投资额用基准投资回收期分摊到各年，再与各年的年经营成本相加。
年折算费用计算公式如下：
或
式中：
Zj——第j个方案的年折算费用；
Ij——第j个方案的总投资；
Pc——基准投资回收期；
ic——基准投资收益率；
Cj——第j个方案的年经营成本。
根据年折算费用，选择最小者为最优方案。
这与增量投资收益率法的结论是一致的。
年折算费用法计算简便，评价准则直观、明确。
（4）综合总费用。
方案的综合总费用即为方案的投资与基准投资回收期内年经营成本的总和。
计算公式如下：
式中：
Sj——第j个方案的综合总费用。
显然，Sj＝Pc´Zj。
故方案的综合总费用即为基准投资回收期内年折算费用的总和。
在方案评选时，综合总费用为最小的方案即为最优方案。
2.动态评价方法
（1）计算期相同的互斥方案经济效果的评价。
对于计算期相同的互斥方案，常用的经济效果评价方法有以下几种：
1）净现值（NPV）法。
对互斥方案评价，首先剔除NPV＜0的方案，即进行方案的绝对效果检验；然后对所有NPV≥0的方案比较其净现值，选择净现值最大的方案为最佳方案。
对效益相同（或基本相同），但效益无法或很难用货币直接计量的互斥方案进行比较，常用费用现值（PW）比较替代净现值进行评价。
以费用现值最低的方案为最佳。
2）增量投资内部收益率（△IRR）法。
所谓增量投资内部收益率DIRR，是指两方案各年净现金流量的差额的现值之和等于零时的折现率。
应用ΔIRR法评价互斥方案的基本步骤如下：
①计算各备选方案的IRRj，分别与基准收益率ic比较。
IRRj小于ic的方案，即予淘汰。
②将IRRj≥ic的方案按初始投资额由小到大依次排列；
③按初始投资额由小到大依次计算相邻两个方案的增量投资内部收益率ΔIRR，若ΔIRR＞ic，则说明初始投资额大的方案优于初始投资额小的方案，保留投资额大的方案；反之，若ΔIRR＜ic，则保留投资额小的方案。
直至全部方案比较完毕，保留的方案就是最优方案。
3）净年值（NAV）法。
如前所述，净年值评价与净现值评价是等价的（或等效的）。
同样，在互斥方案评价时，只须按方案的净年值的大小直接进行比较即可得出最优可行方案。
其表达式为：
采用等额年费用（AC）或净年值（NAV）进行评价所得出的结论是完全一致的。
在具体应用净年值评价互斥方案时常分以下两种情况：
①当给出“＋”、“－”现金流量时，分别计算各方案的等额年值。
凡等额年值小于0的方案，先行淘汰，在余下方案中，选择等额年值大者为优。
②当方案所产生的效益无法或很难用货币直接计量时，即只给出投资和年经营成本或作业成本时，计算的等额年值也为“－”值。
此时，可以用年费用（AC）替代净年值（NAV）进行评价。
即通过计算各备选方案的等额年费用（AC），然后进行对比，以等额年费用（AC）最低者为最佳方案。
[例]4种具有同样功能的设备，使用寿命均为10年，残值均为0。
初始投资和年经营费用见表（ic=10％）。
以选择哪种设备在经济上更为有利
设备投资与费用单位：
元
项目（设备）
A
B
C
D
初始投资
3000
3800
4500
5000
年经营费
1800
1770
1470
1320
[解答]
由于4种设备功能相同，故可以比较费用大小，选择相对最优方案；又因各方案寿命相等，保证了时间可比性，故可以利用费用现值（PC）选优。
费用现值是投资项目的全部开支的现值之和，可视为净现值的转化形式（收益为零）。
判据是选择诸方案中费用现值最小者。
对于本题，因为有：
PCA（10％）=3000+1800（P／A，10％，10）=14060（元）
PCB（10％）=3800+1770（P／A，10％，10）=14676（元）
PCc（10％）=4500+1470（P／A，10％，10）=13533（元）
PCD（10％）=5000+1320（P／A，10％，10）=13111（元）
其中设备D的费用现值最小，故选择设备D较为有利。
（2）计算期不同的互斥方案经济效果的评价。
如果互斥方案的计算期不同，必须对计算期作出某种假定，使得方案在相等期限的基础上进行比较，这样才能保证得到合理的结论。
1）净年值（NAV）法。
通过分别计算各备选方案净现金流量的等额年值（NAV）并进行比较，以NAV≥0且NAV最大者为最优方案。
用净年值法进行寿命不等的互斥方案比选，实际上隐含着这样一种假定：
各备选方案在其寿命结束时均可按原方案重复实施或以与原方案经济效果水平相同的方案接续。
由于净年值法是以“年”为时间单位比较各方案的经济效果，一个方案无论重复实施多少次，其净年值是不变的，从而使寿命不等的互斥方案之间具有可比性。
在对寿命不等的互斥方案进行比选时，净年值是最为简便的方法。
同时，用等值年金可不考虑计算期的不同，故它也较净现值（NPV）简便，当参加比选的方案数目众多时，更是如此。
2）净现值（NPV）法。
净现值（NPV）用于互斥方案评价时，必须考虑时间的可比性，即在相同的计算期下比较净现值（NPV）的大小。
常用的方法有最小公倍数法和研究期法。
①最小公倍数法（又称方案重复法）。
是以各备选方案计算期的最小公倍数作为比选方案的共同计算期，并假设各个方案均在共同的计算期内重复进行。
种方法不是在任何情况下都适用的。
例如：
对于某些不可再生资源开发型项目，方案可重复实施的假定不成立，不能使用。
此外，如果用最小公倍数法求得的计算期过长，也不适合用最小公倍数法。
②研究期法。
以相同时间来研究不同期限的方案就称为研究期法。
研究期的确定一般以互斥方案中年限最短方案的计算期作为互斥方案评价的共同研究期。
需要注意的是，对于计算期比共同的研究期长的方案，要对其在共同研究期以后的现金流量情况进行合理的估算，以免影响结论的正确性。
③无限计算期法。
如果评价方案的最小公倍数计算期很长，为简化计算，则可以计算期为无穷大计算NPV，NPV最大者为最优方案。
即：
当n→∞，即计算期为无穷大时，
3）增量投资内部收益率（ΔIRR）法。
用增量投资内部收益率进行寿命不等的互斥方案经济效果评价时，需要首先对各备选方案进行绝对效果检验。
对于通过绝对效果检验（NPV、NAV大于或等于零，IRR大于或等于基准收益率）的方案，再用计算增量投资内部收益率的方法进行比选。
求解寿命不等互斥方案间增量投资内部收益率的方程可以两方案净年值相等的方式建立，其中隐含了方案可重复实施的假定。
在ΔIRR存在的情况下，若ΔIRR＞ic，则初始投资额大的方案为优选方案；若0＜ΔIRR＜ic，则初始投资额小的方案为优选方案。
第三节、寿命周期成本分析在方案中的应用
一、工程寿命周期成本
在工程寿命周期成本（LCC）中，典型的费用构成体系，寿命周期成本的一级构成包括设置费（或建设成本）和维持费（或使用成本）。
在工程竣工验收之前发生的成本费用归入建设成本，工程竣工验收之后发生的成本费用（贷款利息除外）归入使用成本。
二、常用的寿命周期成本评价方法
费用效率（CE）法、固定效率法和固定费用法、权衡分析法等
1．费用效率（CE）法
费用效率（CE）是指工程系统效率（SE）与工程寿命周期成本（LCC）的比值。
其计算公式如下：
CE=SE/LCC=SE/IC+SC
费用效率=工程系统效率/工程寿命周期成本
=工程系统效率/（设置费+维持费）
CE值愈大愈好。
如果CE公式的分子为一定值，则可认为寿命周期成本少者为好。
2．固定效率法和固定费用法
（1）所谓固定费用法，是将费用值固定下来，然后选出能得到最佳效率的方案。
（2）固定效率法是将效率值固定下来，然后选取能达到这个效率而费用最低的方案。
各种方案都可用这两种评价法进行比较。
3．权衡分析法
寿命周期成本评价法的重要特点是进行有效的权衡分析。
在寿命周期成本评价法中，权衡分析的对象包括以下五种情况：
①设置费与维持费的权衡分析；
②设置费中各项费用之间的权衡分析；
③维持费中各项费用之间的权衡分析；
④系统效率和寿命周期成本的权衡分析；
⑤从开发到系统设置完成这段时间与设置费的权衡分析。
第四节运用价值工程进行设计、施工方案的评价
本节内容请参考教材相关内容和视频讲解！
价值工程
价值=功能／费用
一、
工作程序
价值工程的工作程序一般可分为准备、分析、创新、实施与评价四个阶段。
价值工程的工作程序表
工作阶段
工作步骤
对应问题
一、准备阶段
对象选择
组成价值工程工作小组
制定工作计划
（1）价值工程的研究对象是什么？
（2）围绕价值工程对象需要做哪些准备工作？
二、分析阶段
收集整理资料
功能定义
功能整理
功能评价
（3）价值工程对象的功能是什么？
（4）价值工程对象的成本是多少？
（5）价值工程对象的价值是多少？
三、创新阶段
方案创造
方案评价
提案编写
（6）有无其他方法可以实现同样功能？
（7）新方案的成本是多少？
（8）新方案能满足要求吗？
四、方案实施与评价阶段
方案审批
方案实施
成果评价
（9）如何保证新方案的实施？
（10）价值工程活动的效果如何？
二、价值工程方法
（一）．对象选择的方法
1、ABC分析法
经济学家帕累托提出。
其基本原理为“关键的少数和次要的多数”，抓住关键的少数可以解决问题的大部分。
在价值工程中，这种方法的基本思路是：
首先把一个产品的各种部件（或企业各种产品）按成本的大小由高到低排列起来，然后绘成费用累积分配图。
然后将占总成本70％～80％而占零部件总数10％～20％的零部件划分为A类部件；将占总成本5％～10％而占零部件总数60％～80％的零部件划分为C类；其余为B类。
其中A类零部件是价值工程的主要研究对象。
（2）强制确定法。
是以功能重要程度作为选择价值工程对象的一种分析方法。
具体做法是：
先求出分析对象的成本系数、功能系数，然后得出价值系数，以揭示出分析对象的功能与成本之间是否相符。
如果不相符，价值低的则被选为价值工程的研究对象。
这种方法在功能评价和方案评价中也有应用。
例如：
0—1法；0—4法。
（3）百分比分析法
这是一种通过分析某种费用或资源对企业的某个技术经济指标的影响程度的大小（百分比），来选择价值工程对象的方法。
（4）因素分析法
凭借分析人员的经验集体研究确定选择对象的一种方法
（5）价值指数法
通过比较各个对象（或零部件）之间的功能水平位次和成本位次，寻找价值较低对象（零部件），并将其作为价值工程研究对象的一种方法。
（二）功能系统分析
功能分析包括功能定义、功能整理和功能计量等内容。
1.功能分类
（1）按功能的重要程度分类。
产品的功能一般可分为基本功能和辅助功能两类。
（2）按功能的性质分类。
产品的功能可分为使用功能和美学功能
（3）按用户的需求分类。
功能可分为必要功能和不必要功能。
（4）按功能的量化标准分类。
产品的功能可分为过剩功能与不足功能。
2.功能定义
功能定义就是以简洁的语言对产品的功能加以描述。
3.功能整理
功能整理是用系统的观点将已经定义了的功能加以系统化，找出各局部功能相互之间的逻辑关系，并用图表形式表达，以明确产品的功能系统，从而为功能评价和方案构思提供依据。
4.功能计量
揭示出各级功能领域中有无功能不足或功能过剩，从而为保证必要功能、剔除过剩功能、补足不足功能的后续活动（功能评价、方案创新等）提供定性与定量相结合的依据。
（三）功能评价
功能评价，即评定功能的价值，是指找出实现功能的最低费用作为功能的目标成本（又称功能评价值），以功能目标成本为基准，通过与功能现实成本的比较，求出两者的比值（功能价值）和两者的差异值（改善期望值），然后选择功能价值低、改善期望值大的功能作为价值工程活
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