面向并行工程的DFC与DTC辨析 - 文章

面向并行工程的DFC与DTC辨析

作者：陈晓川刘晓冰张暴暴冯辛安

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0、引言

在当今时代，并行工程一直是研究的热点，在其中的DFX领域中存在着许多课题，如：面向制造的设计（DFM—Design For Manufacturing）、面向装配的设计（DFA—Design For Assembly）等，当人们把目光转向成本时却遇到了两个十分类似的概念，即DTC（Design To Cost）和DFC（Design For Cost），有的研究者将两者混淆了，本文从两者的异同之处进行了分析，希望对并行设计的研究工作起到有益的作用。

I、按费用设计（DTC—Design To Cost）

1、DTC的概念：

Design To Cost的意思是按照给定的费用指标进行设计，简称“按费用设计”【5】，它又可以写为Design To Life Cycle Cost【1】。它是国外在70年代中期提出的概念，要求在工程系统的设计研制中将成本的确定与技术、性能和工程进度列为同等重要的参数考虑。为了得到合理的全生命周期成本（LCC—Life Cycle Cost）的设计，应当在可靠的模型和经验的基础上确定合理的成本目标，使设计人员发挥能动作用，使设计结果达到预期的成本目标。

2、DTC的基本原则：

（1）在工程系统研制开发中，应将费用(成本)作为一个与技术、性能、进度和可维护性等要求列为同等重要的参数给予确定；

（2）要求在工程项目的全部生命周期内考虑成本问题；

（3）确定可靠的生产和使用、保障的DTC参数(如单位生产成本)，并使得这些参数与进度、性能、可维护性等参数之间达成一定的最佳平衡；

（4）确保向工程设计与技术人员进行成本信息的及时交流与反馈，以便有效地采用相应的控制措施；

3、实施DTC应注意的问题：

（1）达到DTC目标的关键是灵活性，即在设计时应当允许设计人员自由地选择和决定技术配置，来满足任务要求。

（2）实施DTC是一个多学科的任务，它涉及到各个功能领域，因此应当运用系统工程理论组织实施。

（3）DTC的目标值应当恰当，即它应是可以达到的，但也不能轻易达到。如果该目标定得太容易达到，就无法调动设计人员通过对技术要求、概念选择和设计、生产方案的严格检查来降低成本的积极性。这样可能研制出一个性能较好的产品，但是却不是成本－效能最佳的设计。反之，若目标定得太高，难以达到，也同样调动不了设计部门的积极性。

（4）为了保证达到DTC目标，应当在合同中规定适当的奖惩条款，超出预定的目标值受罚，达到或低于DTC目标值时受奖，这样就调动了研制部门的积极性。

4、按费用设计的程序：

图1 按费用设计的程序图示

图1中要点为：

（1）建立设计任务书，合理确定目标成本值。
（2）将成本指标分配到分系统、部件和零件中，把分系统成本的估计值与预期值比较，并识别高成本的部分。
（3）给设计者提供目标成本信息、制造信息、商业信息等。
（4）与产品成本工程师一起准备初步设计，并检查设计与成本，并考虑合理的折衷。
（5）在详细设计中要考虑最新的材料和制造工艺，与产品工程师一起完成零部件的绘图工作。
（6）在制造中为制造部门和采购部门提供目标成本。
（7）一般不可能一次就使设计方案满足成本指标的要求，因此需要多次进行成本的重新分配或更改设计。

按费用设计的设计方法和管理技术，为设计者提供了目标成本，这样至少可以告诉设计者他何时可以中止，因此它激励了设计者对功能要求和成本目标的追求，使工程系统的研制节省了大量的费用，在航空工业中使用这一方法收效明显。例如：美国设计的F-16战斗机，由于运用了按费用设计的方法，从方案设计阶段就把成本作为与性能同等重要的因素。通过仔细地比较各种候选设计方案，最终选择了一个尺寸小、重量轻、结构简单和技术风险小的低成本方案。据分析，若F-16的设计不采用此方法，就要多花费42亿美元的全生命周期成本。F-16的设计既提供了符合要求的性能，又保证了较低的成本，F-16与其他战斗机相比，研制成本和全生命周期成本都较低，在国际同类型战斗机中处于领先地位【6】。

II、面向成本的设计（DFC— Design For Cost）

1、DFC的概念：

Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法【8】。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。

2、DFC的关键技术：

（1）基于并行工程的全生命周期成本模型：此模型必须能够在产品的不同设计阶段对成本进行相应的估算。

（2）目标成本的确定：在目前还缺乏精确的方法对目标成本进行确定，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则和方法。

（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，即不能只考虑成本一个要素，而且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）成本估算方法：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，由于不同的设计阶段所产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：在设计的初期，可采用参数化估算方法、神经网络等方法；在详细设计阶段，可采用手册估算方法、详细估算等方法。而且，生产批量、产品类型、产品生命周期长短的不同在选择估算方法时也是需要考虑的因素，同时所选方法应该是灵活易用、可靠准确的。

3、DFC的实施过程：

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作出评价。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。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。

III、DTC与DFC辨析

1、通过比较DFC和DTC的内涵和特点，可以发现两者主要有如下的不同之处：

（1）DFC是有意识地使用各种有效手段来降低产品的全生命周期成本；DTC是对一个项目反复进行设计直到项目的花费与所给预算一致。
（2）DFC在降低成本中寻求提高产品的性能；在保证必需性能的条件下，DTC可以适当降低性能来满足预算的要求。
（3）DFC在寻求降低成本的过程中按照用户的要求尽可能地降低成本，有时会超过用户要求的水平；DTC在降低成本时一般降低到使用户满意的水平即可，这一成本值具有一定的随机性。
（4）DFC的过程是一个工程驱动的过程；DTC是一个管理驱动的过程。
（5）DFC在设计过程中通过计算机支持工具实现全生命周期成本的估算与评价，尽量使产品设计一次成功；DTC是在反复中进行设计和分配成本直到满足所给预算，不强调产品的一次设计成功，会产生返工成本。
（6）DFC通过追求设计高质量的产品来降低用户的使用和维护成本，使产品在全生命周期中成本最小化；DTC通过质量检查来保证产品质量，这对于降低用户的使用和维护成本意义是不大的。
（7）DFC追求产品及产品搬运过程的简化（复杂会增加成本）；DTC主要对成本进行管理，偶尔涉及工程过程。
（8）DFC是面向设计者的设计方法；DTC是直接面向用户对成本的要求，以合同规定为指导进行成本的降低工作。
（9）从研究的领域看，DTC的研究领域比DFC更加广泛，不仅包括成本和设计，还有供应采购、合作伙伴选择及合同签订等方面。

2、DFC和DTC之间也存在一些类似的地方：

（1）两者都考虑产品的全生命周期成本问题，即不仅考虑产品的制造成本，而且还要考察产品在销售、使用、报废和回收中的成本；
（2）两者都从设计方面入手降低产品成本；
（3）两者都追求全生命周期成本的最小化；
（4）两者都采用小组工作（Teamwork）方式，组织相关领域的人员协同工作。
（5）两者在设计中都将成本作为与性能、进度和可维护性等要求列为同等重要的参数。

总之，DTC与DFC存在一定的相同之处，但是两者在最终目标和处理手法等方面都有着较大的差异。DTC的目标是在一定功能、技术、性能等条件下，控制成本以满足客户要求，它在设计和管理中进行成本的控制，已经形成较为系统的理论和方法，在实践中已经取得了良好的效果；DFC的目标是面向设计者的性能价格比最优，追求全生命周期成本的最小化，它是并行工程中的一个工具，目前正在发展之中还没有形成系统、成熟的体系。DTC相对于DFC来说更重视降低成本中的管理工作方面，但降低产品成本通过管理是不易成功的，而在工程设计领域是易于实现的，即DFC在降低产品成本方面比DTC更具有优势。

图2 DFC与DTC关系示意图

IV、结论

通过对DFC与DTC的分析，我们发现这两者既有区别也有联系，其关系可如图2所示，在并行设计的研究领域中包括DFX，在DFX的研究领域中又包括DFC，DTC与DFC存在着相同点，但是严格来说DTC不属于并行设计。

综上所述，在并行工程的研究中有必要区分DFC与DTC的不同特点，针对不同的研究目的分别开展DFC和DTC的研究工作。如果从两者对成本的重视程度、对设计的改进方面和诞生的时间顺序上看，可以说DFC是DTC的进一步发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/7/2005)


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