第二节 价值工程分析理论与方法
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一 价值工程的基本理论
（一）价值工程的基本思想和原理
简单地说，价值工程就是通过功能分析和成本费用结构分析，达到用最低总成本实现对象必要功能的目的。因此，价值分析实际上就是比较必要功能与实现该功能的成本的比值，用数学公式表示为价值（V）=功能（F）/成本（C）。由此可见，价值工程中的价值实际上是对象功能与成本的比较，并非对象使用价值或货币价值，而是一种效率或者经济效益衡量。
通过公式可以看出，提高价值通常有五种途径：（1）功能增加而成本降低；（2）功能不变但成本降低；（3）成本不变但功能增加；（4）成本和功能都增加，但功能增加幅度大于成本增加的幅度；（5）成本和功能都减少，但成本减少的幅度大于功能减少的幅度。由此可见，虽然功能分析是价值工程研究的核心，但必须将功能与成本结合起来考虑。价值工程是在定性分析剔除多余功能的基础上，定量评价必要功能的价值，寻求功能与成本的最佳匹配方案，而非笼统地涵盖全部功能，也不是单纯地追求成本降低。
有研究[27]认为，上述关于价值工程基本理论的公式是一种静态分析，如将上式扩展为时间t的函数，进一步化简求解可以更好反映出功能函数f（t）是成本的复合函数，也可以更好表明随时间变化，价值的提升既可以从必要功能或不必要功能着手，也可以从成本，或者是同时从功能和成本两个方面着手。
价值工程的思想较为简单，但其背后体现了丰富的基本经济原理[28]，例如，功能是用户需求的本质，也是企业提供产品的本质，产品是外在表象。成本（费用支出）是为了获得或实现功能，而所有功能都是以费用支出为代价的，价值实际上是单位成本支出产生的功能量。功能、经济背景和技术是决定成本的三个主要因素，功能固定或不变，在特定经济背景和技术条件下，存在最低费用。
（二）寿命周期理论
价值工程中对产品等对象功能和成本的分析都是基于对象在某一时间区间内的必要功能和成本。借用市场营销学的产品寿命周期理论（Product Life Cycle Theory），这一时间区间通常被认为是对象的寿命周期，涵盖对象从规划设计到生产，直到对象功能结束。例如，建筑工程的寿命周期从规划建设开始，一直延续到该建筑拆除不再使用。例如，在《中华人民共和国国家标准：价值工程基本术语和一般工作程序》中，寿命周期成本被界定为从对象的研究、形成到退出使用所需的全部费用。
在价值工程研究中，寿命周期理论的目的是要应用者注意到成本不仅限于生产制造，还应涵盖对象全寿命周期范围。同理，《中华人民共和国国家标准：价值工程基本术语和一般工作程序》和中国建设工程造价协会等对成本的定义实际上都是指寿命周期成本。有一些研究区分狭义寿命周期成本和广义寿命周期成本，前者泛指生产者承担的从策划到开发、设计、制造等过程发生的成本，后者则在前者的基础上，还包括消费者承担的使用维护成本等[29]。
（三）成本和功能理论
成本是价值工程分析的基本概念和核心概念。田威提出，工程学界理解的成本是从生产者角度出发，价值工程中的成本实际上是从用户或使用者角度出发的费用概念，不仅包括生产者完成对象所支付的成本，还包括对象转移到使用者后产生的费用，如对象安装、使用、维修等全部费用[30]。如图8—2，在寿命周期内，由于使用成本曲线C2呈递减趋势，生产成本曲线C1最低点对应的总成本为C′，其相应功能为F′。价值功能将功能纳入优先考量，必要功能扩展导致生产成本C1上升，但由于使用成本C2下降，总成本最小化Cmin应是优选的寿命周期总成本曲线最低点，而非生产成本曲线最低点。从经济效益的角度看，A为C′与Cmin之差，即价值工程应用产生的成本降低。也有研究认为，与一般生产理论中的成本最小化不同，价值分析中的最低费用点并非对象寿命周期费用曲线上的最低点，而应该是在选取合适的功能水平后，与其对应的众多方案中的费用最低点[31]。由于价值分析是遴选功能与全寿命周期费用的最佳匹配关系，成本分析就是以功能为对象进行的成本核算。离开功能选择，毫无疑问最低成本就失去了比较的前提。此外，对于复杂系统而言，对象总成本通常由与不同功能单元对应的成本加总而成，例如产品成本是不同零部件成本的综合。由于并不是每个功能单元的成本都可以单独核算，最低成本通常可以选择对象总成本占对象所在系统总成本的最小比例。
图8—2 寿命周期内价值工程中成本与功能的关系
资料来源：宋倩茹：《价值工程》，人民出版社1994年版。
功能分析评价是价值工程的核心。价值工程中的功能通常是从用户角度考虑对象的效能、用途或作用。按照不同维度或不同标准，功能可以分为多种类型，如按照必要性和重要程度，分为基本功能或核心功能和辅助功能，或者是必要功能和非必要功能；按功能性质分为使用功能和非使用功能；按功能实现顺序分为上位功能和下位功能等。功能分析就是在定性分析对象物质结构或系统结构的基础上，厘清其逻辑关系，了解对象能提供的功能及用户功能需求。通常是从对象最终目的或具体结构入手，建立功能系统图，确定必要功能，分析价值改善的功能领域和改善对象的等级，进一步进行定量评价。功能理论的重点和难点是如何确定功能值或功能系数的计算。代表性研究有，傅家骥提出功能域的概念，并指出根据功能重要度系数和功能实现难度系数分配功能域或末端功能值大小，且功能值分配系数主要取决于功能重要度系数和功能实现难度系数[32]。
二 价值工程主要分析方法
通常可以按照不同维度对价值工程分析方法进行分类。常见的分类方法包括按价值工程实施顺序分类和按学科研究方法分类。这里按价值工程实施顺序简述常用方法如下。
（一）对象选择方法
根据价值工程应用目的，最简单、最基本的是经验分析法，即根据经验和掌握的数据资料，分别从市场、产品、生产或技术等角度考虑选择分析对象。例如，从市场和产品角度，通常选择成本高、结构复杂、影响面广或竞争激烈的产品或工程。不过随着数量方法的引入，经验分析逐步被日趋复杂的数量方法所替代。李贵春将对象选择方法问题分为三种类型：项目角度的经验分析法、决策树法、百分点法，重点角度的ABC分类法和功能成本比较法，以及关键角度的价值系数法、最合适区域法（田中法）、基点法和动态不对称法等[33]。这里简单介绍两种实践中运用较多的方法。
1.ABC分类法
ABC分类法也被称为成本比重法或帕累托（Pareto）分析法，其核心思想是将对象按其构成的特征值大小进行排序，分别计算各类因素数目占总因素数目的累计百分比和对应计算特征数值占总计算特征数值的累计百分比，在此基础上将其分为三类：A类因素是指特征值累计百分比在70%—80%区间的因素集合；B类因素是特征值累计百分比在10%—20%区间的因素集合；C类因素则是指特征值累计百分比在10%左右的因素集合[34]。
以价值分析对象是产品为例，选择产品零部件成本为特征值，排序后分别计算零部件数目百分比和累计成本百分比。在实践中，通常选取约10%的零部件，其成本占总成本70%的对象为A类因素；占总成本20%的零部件为B类因素；其余为C类因素。为了方便计算，还可以借助绘制ABC分类图来进行选择，横坐标为零部件数目累计百分比，纵坐标为零部件成本累计百分比，连接各点绘制ABC分类曲线，A类因素就是价值工程分析的对象（见图8—3）。
图8—3 ABC分类法应用示例
资料来源：笔者自制。
2.最合适区域法（田中法）
日本东京大学田中教授提出的最合适区域法的基本原理是，成本系数和功能评价系数对产品价值具有重要影响，而非单纯考虑价值系数。选择价值工程对象时，既要考虑价值系数大于或者小于1的情况，也要分析成本系数和功能系数绝对值大小，将其绝对值大的对象作为价值工程应用对象。所谓的最合适区域，是指分别以成本系数和功能系数为横坐标和纵坐标绘制价值系数坐标时，X轴和Y轴间平分线为V=1的标准线，围绕该标准线包络线内的区域为最合适区域（见图8—4中虚线部分），价值工程实际上是应选择最合适区域之外的对象。
图8—4 最合适区域法示例
资料来源：马庆国、马延路：《价值工程的理论与方法》，浙江人民出版社1985年版。
（二）功能分析评价方法
功能分析是指从用户需要的角度定义对象的本质属性和最本质的功能，按照一定的逻辑体系，建立对象构成要素间的功能联系，以进一步明确对象必要功能和去掉不必要功能。功能分析最常用的方法是功能系统分析技术，即按照“目的—手段”的关系绘制功能系统图，如图8—5所示，从基本功能或一级功能F0开始，根据对象复杂程度依次将某一功能下具有并列关系的功能全部列出来。在二级以下功能中，上位功能与其下所有目的功能合称为功能区域。
图8—5 功能系统图模式
资料来源：参见吴添祖等《技术经济学》，清华大学出版社2004年版。
通过功能系统图，整理去掉不必要功能后，可以很直观地体现对象的必要功能，以及不同功能之间相互独立或从属关系，以便对具体功能和功能区域进行功能价值的量化评价，确定功能改善目标和措施。简单地说，功能评价就是计算对象构成要素的功能价值（V），以便选择出功能价值小于1或大于1的功能领域作为改善对象。当V小于1时，通常意味着成本高于功能评价值，应降低该功能对应的成本，或提高其价值；而当V大于1时，则意味对象构成要素功能可能不合适，或功能不足导致成本低，需要强化功能。
功能评价也有多种方法，但基本公式都是一致的，即对象构成要素的功能价值（V）等于其功能评价值（F）与其功能成本（C）的比值。功能成本分为实际成本和目标成本，前者是实施价值工程前与某功能对应的费用支出，后者则是实施价值工程希望获得的成本。按功能与成本的表示方法，功能评价通常可分为绝对值法和相对值法。
绝对值法是将功能与成本都用绝对数表示，常见的有列表法、功能评价值法和分功能评价法等。功能评价值法使用相对较多，通常是先通过实际调查、理论计算或经验估算得出对象构成要素的实际成本，然后确定对象构成要素功能的最低成本，二者之差即为成本降低目标，由此计算出功能的价值系数。
相对值法是将功能和成本用相对数表示，如强制评分法、功能评价系数法、最合适区域法、多比例估算法等。例如，以常见的强制评分法为例，它是按功能评价系数对对象构成要素的功能重要性程度进行打分，要素两两对比，相对更重要的一方得1分，另一方得0分。某对象构成要素功能得分总和除以全部对象构成要素功能得分总和即为该对象构成要素的功能评价系数。由于强制评分法中只有（0，1）选择，无法严格区分对象构成要素的功能重要性，在此基础上又衍生出多比例评分法和环比评分法。前者是将（0，1）选择扩充为多个可选择比例。后者则是依次将相邻两个功能进行比较并赋予重要度比值，设最后被比较的对象构成要素功能重要度为1，再反过来修正其他对象构成要素功能重要度值，分别除以所有对象构成要素功能重要度值之和，即为不同对象构成要素功能的功能系数。
（三）价值分析和方案评价方法
在确定对象和对对象构成要素进行结构分析和功能评价后，需要对对象整体进行分析评估，制定整体价值工程方案。对对象整体的分析评估与对不同对象构成要素的分析评估都是基于“价值=功能/成本”这一基本思想，因此前述对象选择和功能评价的很多方法同样适用。实际上，一般理解[35]，对对象整体的分析评估就是通过功能与成本的比较，用价值系数的形式分析功能与成本的匹配程度。在这里，价值系数（V）=功能重要性的百分比/成本的百分比，或者价值系数（V）=对象功能评价系数（F）/对象成本系数（C），其中对象功能评价系数=对象功能评分总和/对象所在系统总分，对象成本系数=对象现有成本/对象所在系统总成本。通常认为，价值系数等于或接近1时表示对象的功能与成本有较好匹配度，一般无须调整；价值系数大于1时，表明成本偏低，需要检查功能合理性，在功能必要前提下需要增加成本支出以提高必要功能；而价值系数小于1时，表明成本偏高或者是功能过剩，需要降低成本。
按价值工程的实施顺序，对象选择、功能分析和价值分析的目的都是制定价值工程方案，即围绕用户的功能需求，制定与功能对应的可选方案。方案制定的方法有头脑风暴法、德尔菲法、模糊目标法、问题列举法等。对可选方案的评价通常分为概略评价和详细评价两部分，具体包括技术评价、经济评价、社会评价以及综合评价四方面内容。概略评价侧重于定性分析和定性评价，详细评价侧重于定量分析和细致分析，目的都是分析评价方案的技术、经济和社会效果等，核心都是选择并确定价值最优的方案。
（四）国内学者对价值工程分析方法的改进和完善
由于价值工程可以广泛应用于诸多领域，且不同的方法各有优缺点，需要具体分析后选择合适的方法。例如，杨虹和万忠伦（2005）比较了主流确定权重方法，分析指出了各自适用范围；认为环比评分法适用于各个评价对象之间有明显的可比关系，强制评分法适用于评价对象功能重要程度之间的差异不太大，且评价对象子功能数目较少的情况[36]。这两种方法应用较为简单，但因其主观性较强，容易误导决策。层次分析法具有定性与定量相结合的优点，且能解决多目标决策分析和复杂结构的决策问题；多目标距离最大法适用于从缺乏明显优势的方案中选择理想方案。这两种方法都能较好地避免权重确定的主观随意性，但计算量较大。石永清和董培江（1980）认为，应用“0—1”强制打分法要满足被评价的功能是相对于同一上位功能，且对成本值有限定，即在n值确定的前提下，最高目标成本就一定，且n值越大，最大成本值在总成本中的占比就越小[37]。他们提出了改进的功能对比确定法、综合评价确定法和多因素模糊评价法。
综合来看，早期国内研究对价值工程分析方法的改进和完善主要体现在两个方面。
一是与最合适区域法相关的改进和替代方法研究。文献检索可以发现，1982—1990年，国内关于最合适区域法的论文为22篇，涉及最合适区域法中的参数求解、计算机求解、方法探讨、方法改进和替代方法，其中关于最合适区域法探讨、改进和替代方法研究的文献为15篇。由此可见，中国学者在介绍最合适区域法及其应用[38]时，也提出了很多批评和改进意见[39]。比较具有代表性的改进方法为孙启霞（1983）提出的“动态不对称法”[40]。具有代表性的替代方法有陈圻（1990）提出的“期望收益系数法”[41]和马庆国（1982）提出的“基点法”[42]，后者更成为我国学者对价值工程理论和方法研究的一个代表性贡献。多数研究认为，最合适区域法仅是一种静态分析，分析工作量大，尤其是常数值计算和应用困难；双曲线相交于无穷远处，与实际情况不符。此外，最合适区域的划定要求符合成本比重越小的评价对象，控制越可放宽，但在现实中很可能出现一种情况，即其他零部件功能与成本比较更加不合理，导致把某种零部件功能与成本搭配相对不合理的方案推到了最合适区域中。
二是功能系数或价值系数计算方法相关研究。价值系数计算是价值工程应用中功能评价的核心，也是方案评价的基础，但由于价值工程应用领域广、对象差异大，再加上功能系数是价值系数计算的难点和关键，因此功能系数或价值系数计算及其应用始终是一大研究热点[43]。冯国林（1987、1988）分析了有明确目标成本和无明确目标成本两种情况下的价值系数的分析方法，对于后者，可用重点剔除分析法克服其理论缺陷和弥补实践中的不足[44]。徐延光（1995）探讨了分别用功能金额和指数表示时价值系数计算产生误差的消除方法[45]。王之泰（1982）发现，对于传统上认为V大于1时应提高成本或去除过剩功能的认识，对于平衡系统是可行的，但对于不平衡系统，不应简单根据V取值与1的关系选择对象[46]。陈圻和李崇孝（1997）提出了“自然量度”量化、主观性评分量化和“等效主参数法”量化三种适应不同对象的功能量化评估方法及其标准化处理方法[47]。张根保等（2010）认为，由于产品属性不同，传统产品价值系数计算具有片面性，据此提出七类不同属性的功能系数计算方法[48]。还有其他一些研究，限于篇幅，这里不做进一步的讨论和介绍。
三 价值工程理论和方法的拓展与发展趋势
（一）理论研究的延伸拓展和发展趋势
随着不同学科研究的相互影响和交叉融合，近年来价值工程理论研究的范围也在不断拓展，主要体现在以下三个方面。
1.全生命周期理论的引入
传统的寿命周期是以产品等对使用者失去使用功能作为寿命周期的终结。生产者责任延伸制理论认为，生产者应对包括产品废弃后回收、循环利用和最终处置在内的全生命周期负责。显然，随着科技进步和认识的不断提高，价值分析对象的寿命周期是变化的。例如，过去电器产品的寿命周期截至电器使用寿命结束，成本主要是研发设计、生产、销售和售后服务等。由于各国开始实行生产者责任延伸制度，生产商需要承担电器产品废弃后的回收和处理等责任，因而电器的寿命周期成本自然延伸到废弃回收和处理等环节。因为寿命周期的变化，对象功能设计和成本分析都需要做出相应调整，以便于涵盖电器的全生命周期。文献检索也可以发现，2002年后以价值工程为主题的研究文献中，寿命周期相关研究日渐增多（见图8—6），其中关于全生命周期的研究文献大约占26.23%。
图8—6 寿命周期理论相关研究文献发文量变化
资料来源：笔者自中国知网数据检索而得。
2.对象价值的丰富和拓展
在价值工程研究中，关于价值的传统理解都是指使用者或消费者角度的使用价值。近年来随着对价值理解的日益泛化，价值工程中价值的外延也开始不断扩大。例如，随着公众环保意识的不断提升，产品和公共工程的生态价值开始被纳入分析视野。房春生等（2002）较早提出，水利工程评价应从全局观点建立反映其生态价值的评价指标体系[49]。近年来类似的研究逐渐增多，虽然学界对生态价值有多重理解，但相当一部分研究仍值得价值工程研究借鉴，尤其是与传统功能分析差异较大的生态价值核算和评估，应当引起更多的研究关注。
3.价值工程理论研究走向价值管理
21世纪以来，价值工程理论研究开始呈现出一些新的发展趋势。例如，价值工程与价值管理相结合，价值工程应用从最开始的降低成本，到产品成本管理和工程造价管理，进一步走向全面的价值管理，价值工程成为实现价值管理的基础。例如，方琢和刘晓明（2001）研究了价值链与价值分析的关系，提出了一种以功能成本量化分析推行价值管理的新方法[50]。牛季收和何平（2007）证实价值工程能有效促进工程施工项目成本管理[51]。很多研究明确指出，价值管理是未来价值工程的发展方向，价值管理的含义、研究内容和研究范围相较于价值工程都有了大幅拓宽，能更好地适应时代进步和科技发展[52]。此外，价值工程与项目管理、工程管理、可持续发展等领域的交叉和融合研究也受到越来越多研究者关注。
（二）研究方法拓展趋势
从文献来看，价值工程的研究方法也在不断拓展，主要体现在两个方面：一是数学方法的运用。例如，模糊数学[53]和基于数学的神经网络等新型决策模型被用于价值工程研究，尤其是浙江大学神经管理实验室开创性的神经价值分析和神经功能评价方法，被认为是我国对价值管理基本方法的重大创新[54]。二是计算机技术的引入。价值工程应用涉及大量复杂计算，且价值工程和软件工程在方法论上具有一致性[55]，在技术手段上具有相似性和互补性，这为计算机技术的引入提供了契机。因此，早在1987年，已有研究利用计算机编写BASIC程序用于求解最合适区域的价值系数[56]。近年来随着计算机的普及和计算力的提高，计算机技术更是被广泛应用于价值工程的各个环节[57]，如造价管理、功能分析等。特别是价值工程应用与建筑信息模型（BIM）技术结合，已成为建筑工程项目管理的重要发展方向。