（管理科学与工程专业论文）面向产品全生命周期的成本估算与决策支持研究.pdf

中文摘要 产品成本是反映企业生产、经营和管理水平的一项综合性指标。建立集成化 的成本估算方法体系，对于有效地进行企业运营中的各项决策有重大的现实意 义。产品的设计阶段是控制成本的最好时机，因此应该积极地开展与产品设计 相结合的全生命周期成本估算、价值分析、成本控制等方面的系统化研究。 从国内外的研究内容来看，当前产品成本研究可分为两大类型：成本的估 测与分析；成本的降低与控制。虽然研究比较分散，研究的角度各异，但是 都基于一个共同思想：在产品设计阶段就考虑全生命周期的成本，并在此基础 上分析各个阶段可采用的降低成本原则。只是，当前研究仍然存在一定不足之 处，国内的研究与国外相比尚存在一定差距。 本文在吸收国内外最新成果的基础上，针对目前在成本管理理论、方法上 的不足之处和实际应用中所面临的问题，全面地分析成本管理建模特征，结合 作业成本法、产品生命周期成本等理论，进行理论、方法、支持系统等方面研 究。主要内容包括：对产品全生命周期成本的内涵、构成和估算方法进行了 详细介绍；建立集成化的面向产品全生命周期的成本估算模型，全面剖析成 本估算、价值分析与降低成本之间的集成和数据继承关系；建立设计特征与 成本的映射关系，采用d f c 和价值工程方法辅助产品设计以降低全生命周期成 本；应用集成化管理思想，构造了集成化成本管理方法体系，提出了成本估 算与决策支持系统框架，论述了相应知识库和数据库的构建原理与方法。 关键词：产品全生命周期成本估算决策支持 a b s t r a c t t h ep r o d u c tc o s ti so n eo fc o m p o s i t ec r i t e ：r i aw h i c hr e f l e c tt h el e v e lo f p r o d u c t i o n , o p e r a t i o na n dm a n a g e m e n ti l la ne n t e r p r i s e t h ee s t a b l i s h m e n to fa ni n t e g r a t e d m e t h o d ss y s t e mf o rc o s te s t i m a t i o nm a k e sag r e a tp r a c t i c a lg e n g ef o ra l lk i n d so f d e c i s i o n sw h i l eo p e r a 血_ l ga ne n t e r p r i s ee f f e c t i v e l y t h es y s t e m a t i cr e s e a r c ho nc o s t e 刚j 1 1 1 a t i o n , v a l u ea n a l y s i s ，c o s tc o n t r o lm u de t c ，w h i c hi sc o m b i n e dw i 廿lp r o d u c t d e s i g nf o rw h 0 1 ep r o d u c tl i f e - c y d e ，s h o u l db ed o n ea c t i v e l y , f o rt h ed e s i g ns t a g ei s t h eb e s to c c a s i o nt oc o n t r o lc o s t t h ec u r r e n tp r o d u c tc o s tr e s e a r c ha p p r o x i m a t e l yi n c l u d e st w ok i n d sa c c o r d i n gt o t h ed o m e s t i ca n do v e r s 嘲r e s e a r c hc o n t e n t s ，i 姗6 l yc o s te s t i m a t i o na n da n a l y s i s ， c o s tr e d u c t i o na n dc o n t r 0 1 i r h i l et h o s er e s e a r c hi n c l u d j n gm a n yp o i n t so fv i e w , 廿1 e y a l lb a s eo nac o m m o ni d e a , f l m t s 切k i n gl i f e c y c l ec o s ti n t oa c c o u n ta td e s e r ts t a g e a n d 田试y z i n ga d o p t a b l ep r i n d p l e sf o rd e c r e a s i n gc o s td u r i n ga l ls i n g e so nt h i sb a s i s h o w e v e r , t h e r ea l es t i l ls o m ei m p r o v a b l et h i n g s ，a n dd o m e s t i cr e s e a r c hs t i l ll a g sf a r b e h i n di nc o m p a r i s o nw i f l tf o r e i g nc o u n t r i e s b a s e do nt h ea b s o r p t i o no ft h el a t e s ta c h i e v e m e n t si nd o m e s t i c ，a i l i l i l l ga tc u r r e n t c o s tm a n a g e m e n tt h e o r ya n dm e t h o d o l o g i c a ls h o r t c o m i n s sa n dt h o s ep r o b l e m sf a c e d b yp r a c t i c a la p p l ic a t i o n , ac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fc o s tm a n a g e m e n tf e a t u r e so f m o d e l i n gi st a k e n , a n dar e s e 础0 1 1t h ec o m b i n a t i o no fa c t i v i t y - b a s e dc o s t sa n dt h e p r o d u c tl i f e c y c l ec o s tt h e o r yi sm a d ei nr e g a r dt ot h e o r i e s ，m e t h o d sa n ds u p p o r t s y s t e m s m a i nc o n t e n t so ft h i st h e s i sa r ef o l l o w i n g s ：a ) af u l lp r e s e n t a t i o no ft h e m e a n i n g ，s t r u c t u r ea n de s t i m a t i o nm e t h o do ft h ep r o d u c tl i f e c y c l ec o s t s ；b ) t h e e s t e b l i s h m e n to fa n i n t e g r a t e dp r o d u c tl i f e - c y c l e c o s te s s m a t i o nm o d e l ,a c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fi n t e g r a t i o na n di n h e r i t a n c er e l a t i o n s h i pa m o n gt h ec o s t e s t i m a t e s ，v a l u es n a l y s i sa n dl o w e r i n gc o s t s ；c ) b u i l d i n gm a p p i n gr e l a t i o n s h i p b e t w e e nd e s i g nf e a t u r e sa n dl i f e c y c l ec o s t s ，谪l gd f ca n dv a l u ee n g i n e e r i n gt o s u p p o r tp r o d u c td e s i g nt or e d u c el i f e - c y c l ec o s t ；d ) e s t a b l i s h m e n to f 趾i n t e g r a t e d c o s tm a n a g e m e n ts y s t e mu s m gi n t e g r a t e dm a n a g e m e n tt h o u g h t s ，af r a m e w o r ko fc o s t e s t i m a t i o na n dd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m si sp r o p o s e d ，e x p o s i t i o no fp r i n c i p l e sa n d m e t h o & o f c o n s t r u c t i o nf o rc o r r e s p o n d i n $ k n o w l e d g eb a s ea n dd a t a b a s e k e yw o r d s ：p r o d u c tl i f e - c y c l e ，c o s te s t i m a t i o n , d e c i s i o ns u p p o r t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞查茎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学雠文储签名技臣书签期期：坤肌f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞盎堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：嵌匝q 疟 导师签名： 签字日期：多叼年厂月2 1 日 签字日期：山1 年，月吖日 第一章问题的提出 1 1 成本研究的意义 第一章问题的提出 时间、质量和成本是决定个产品成败的核心因素。产品成本是反映企业生 产、经营和管理水平的一项综合性指标。企业的劳动生产率、材料、能源利用 情况、机器设各使用效果、产品质量高低等都会直接或间接地通过成本指标得 到反映。产品成本数据在企业的各项决策中也起着重要的作用，如：投标报价、 产品定价、设计评价、产品盈利能力分析和物流管理等。一些资深的企业毫不 隐蔽地把企业管理的诀窍，归结子成本管理【1 】。郑辉等通过对合作企业的调查也 发现，成本计划制定和成本分析是加强企业管理的关键步骤 z j 。 通过对产品成本相关问题的研究，降低产品成本就意味着节约生产过程中的 人力、财力和物力消耗，生产出更多、更好的产品。但降低成本不是一个孤立 过程，它必须在成本估算与价值分析的基础上展开，而且贯穿产品的全生命周 期。尽管产品设计费用只占产品总成本的5 ，却决定了产品成本的6 0 - 7 0 3 - - 4 ，有研究认为应为8 0 【5 蚓。可见，降低成本的最好时机应该是产品的设计阶 段，因而应该大力开展基于设计的产品全生命周期的成本估算、价值分析、成 本控制等研究，以及与制造、销售、使用等产品生命周期其它阶段相关的研究， 为相关决策提供支持。 建立估算成本的新思路和方法，对于有效进行价格竞争，提升企业的竞争能 力和经济效益都有重大的现实意义。生命周期成本倍c y c l ec o s t , l c c ) 分析法 是一种以提高企业经营的经济性和确保用户利益为目标的决策方法。l c c 符合 可持续发展战略、先进制造哲理以及以顾客为中心的思想的要求，所以应该加 强l c c 数据的收集与整理，在产品设计中开展l c c 相关研究。 1 2 国内外研究综述 从研究内容来看，当前产品成本研究可分为两大类：成本的估测与分析； 成本的降低与控制用。 第一章问题的提出 1 2 1 成本估测与分析 0 ) 成本估算模型 成本建模不仅要得到成本的预测值，还要在剖析产品某项或某些属性与成本 的变化关系的基础上，通过建立函数关系式，实现这些属性与产品成本的最优 化匹配。在2 0 世纪7 0 年代之前人们很少关心产品设计与经济建模，直到1 9 7 4 年p u g h 首先提出给设计者提供经济信息后，人们才开始关注成本模型8 1 。目前 人们研究的模型多是综合性的，成本模型在设计阶段的重要作用多位作者已有 论述1 9 - 1 3 1 ，这里不作列举。 。 目前，国内外提出的有指数模型，幂指数模型，负平方模型，指数和幂指数 复合模型，线性和指数复合模型，三次、四次多项式速度模型和基于神经网络 的加工成本一公差模型等。另外，还有切削参数一制造成本优化模型、基于质量 的成本模型等。国外具有代表性的参数成本评估模型有g a l o r a m 公司的 s e e r - d f m 模型【1 4 】，d e a n 、u n a l 和m o o r e 建立的指数模型【1 5 】等。g r e e n w o o d 等 提出的模型是在高技术条件下工作的，它可以在产品设计和生产方案中为经理 提供作业和t z 成本【1 6 】；文献【1 7 】给出了一个多阶段集成决策模型，它可以并行 地进行产品和工艺设计并在制造过程的每一阶段支持经济评价；文献【1 8 】提出了 一个基于作业成本法的印刷线路板制造成本估算系统。 我国也有专家对功能参数和设计成本进行了关联分析，用统计和回归的方法 建立了统计估算成本的系统总体结构模型 1 9 】：张魁元等通过l c c 和有效度之间 的函数关系确定与最经济寿命周期费用相适应的系统有效度的最优值 2 0 1 ，该模 型属于分析模型。 ( 2 ) 成本估算方法 成本估算是产品成本研究最基本的内容，所有与成本有关的研究都离不开成 本估算。比较成熟的成本估算方法有两大类：基于统计和参数拟合的方法。 这类方法充分利用已有类似产品的结构和成本信息，建立它们之间参数的数学 关系拟合，或根据已知产品的统计信息，建立成本估算的数学表达式进行估算。 该类方法包括：回归分析估算法、相似估算法【2 1 】、功能成本估算法( f u n c t i o nc o s t e s t i m a t i n g ，f c e ) 、参数法【2 3 1 、神经网络法 2 4 - 2 6 1 和学习曲线法【刀1 等。英国学者 a r m i l e h m n 、g c c u r e d5 】等提出了产品概念设计阶段成本估算的参数法模型。 分析法。分析法的出发点是“跟踪刀产品生命周期的过程( 设计一制造一 装配一销售一使用一维护一报废) ，通过详细分析这一过程中造成成本的“动因”， 实现产品成本估算。传统的总分类帐成本估算法【2 8 】或者简化的总分类帐成本估 算法【2 9 】、多属性模糊法( f u z z ym u l t i - a t t r i b u t eu t i l i t y ，f m a u ) 2 2 1 、基于特征和加 2 第一章问题的提出 工工艺的估算澍3 0 】、作业成本法等都属于这种类型。 作业成本法( a c 五v i t y b a s e dc o r i g ，a b c ) 3 1 - 3 4 “以作业为考察中心，通过对 作业的确认、计量和归类，提高了成本核算准确度。美国学者最先将作业成本 法思想用于成本估算，并且在产品报价应用领域成功地开发了相应软件。作业 成本法的研究表明，作业成本信息能够为企业的能力改进【3 5 1 与管理决策【3 6 - 3 7 提 供有力的支持。同时文献 3 8 】也将作业成本法引入到成本估算中，但他们的研究 主要是考虑如何将作业成本法应用于推式拉式制造企业中进行成本估算。文 献 3 9 】基于a b c 分析，使用仿真模型评估了柔性制造系统的成本；文献【4 0 在分 析制造作业的基础上，开发了评估不同制造成本的分析模型；文献【4 l 】研究了在 c a d 指导下，使用a b c 在线评估产品成本的方法等。但是，上述文献没有给出 完整的从产品属性确认开始，经过作业动因、资源动因再到作业成本、产品成 本的成本估算模型。 ( 3 ) 面向成本的设计 平时在生产过程中的节约不可忽视，但是如果技术人员所设计的产品不合 理，那么在生产过程中的点滴节约和设各管理的作用与整个设计决定的劳动时 效相比，就显得无济于事了。所以为了有效降低产品生命周期成本，从设计中 入手研究是最为有效的。目前开展的研究主要有两种方法：d t c e 4 2 1 和d f c e 43 1 。 1 2 2 成本降低与控制 虽然这方面研究的角度各异，但都基于一个共同思想：在产品设计阶段就考 虑全生命周期的成本，并在此基础上分析各个阶段可能采取的降低成本原则。 在设计中降低产品成本，达到技术性与经济性的最佳结合是各国学者一直探求 的目标。文献 2 l 】指出了产品设计各阶段的降低与控制产品成本的通用原则； a l i e b e r s t 删提出了以制造过程成本监测为基础的成本控制的功能结构模型；其 他研究还包括零部件标准化p o 】和重新设计应用于降低产品成本，以及一些软件 的开发等。 自1 9 4 7 年美国通用电气公司的设计师麦尔斯提出价值分析的概念后，几十 年来，价值分析和价值工程一直是降低产品成本的利器，成功的实例不胜枚举。 近年来，出现了价值分析成功应用于产品报价的研究和基于价值分析的设计方 案评价的研究，以及相关软件的开发。从目前的情况看，价值分析已经成为一 门独立的学科m 】。 3 第一章问题的提出 1 2 3 当前研究存在的不足 国内企业管理体制长期受计划经济的影响，数据可靠性差。我国学者虽然十 几年前就认识到l c c 的重要意义，但是工作进展不够理想，在l c c 的研究和应 用方面与国外相比有较大差距。这种差距主要表现如下【，”6 】： ( 1 ) 对l c c 的系统研究不充分，没有系统化，大都没有剖析成本估算、分析 与降低成本之间的集成和数据继承关系。影响成本的因素非常复杂，到目前为 止，对成本的研究主要集中在某一个方面，在某个阶段孤立研究其估算与建模 方法，如成本建模、机会成本、加工成本等，这样必然导致成本研究的片面性。 ( 2 ) 不够完善，缺乏支持产品生命周期过程的成本估测、分析、反馈与降低 成本的决策支持工具。成本研究中，成本建模、成本优化控制、成本分析等都 还不够完善，不能与产品开发很好地结合。在产品的成本研究过程中，缺乏对 产品全生命周期的成本方面的考虑，产品成本建模不具有一定的柔性。为适应 产品设计的需要，必须研究具有一定通用性和实用性的成本估算系统。 ( 3 ) 集成度不高，成本研究与产品设计环节结合得不够紧密，不能给设计师 提供决策的依据。产品成本估算不能很好地支持产品设计，使设计出来的产品 全性能( 包括经济性能、技术性能和社会眭能) 不能得到综合优化。因为设计师进 行决策时不仅需要及时反馈成本估算信息，还需要实时的产品成本分析及方案 成本对比数据。 ( 4 ) 缺乏与l c c 有关的数据积累和法律、法规的制定。大多数成本估算方法 都需要历史数据，因此必须积累产品的成本信息，建立产品全生命周期成本数 据库。 1 3 本文的研究内容 全生命周期成本的应用比较广泛，如在汽车、环保、建筑和投资等方面都有 应用，本文的研究内容主要为制造业中的情况。针对我国的实际情况和国际上 对l c c 的研究与应用概况，本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 综述成本管理理论与方法研究成果，对全生命周期成本的内涵、构成和 估算方法进行了详细的介绍。 ( 2 ) 建立集成化的面向产品全生命周期的成本模型，全面剖析成本估算、价 值分析与降低成本之间的集成和数据继承关系。 ( 3 ) 阐述l c c 和产品设计之间的关系以及l c c 数据的收集方法，建立设计 特征与成本的映射关系，采用d f c 和价值工程方法进行产品设计以降低l c c 。 4 第一章问题的提出 ( 4 ) 应用集成化管理思想，构造了集成化成本管理系统的体系结构以及相应 的成本管理方法体系，为进行成本管理方法的研究与实施提供了完整的集成框 架。论述相关知识库和数据的构建原理与方法。 1 4 本文的技术路线 在认真分析国内外成本管理的方法研究与应用成果的基础上，进行理论、方 法、支持系统等方面研究。技术路线如图1 - ! 所示。 首先对国内外有关成本管理理论与方法的研究和应用进行综述，以研究集成 化成本管理系统的体系结构、集成化成本管理方法体系及内容；在对设计阶段 成本管理的特点进行分析的基础上，提出面向产品生命周期的成本估算与决策 支持方法；研究成本管理方法的支持系统的框架。 从系统的角度来研究成本管理，在吸收国内外最新成果的基础上，针对目前 在成本管理理论、方法上的不足之处和实际应用中所面临的问题，全面地分析 成本管理建模特征、模型特点，结合作业成本法、产品生命周期成本等理论， 建立面向产品全生命周期的集成化成本管理方法体系。 从实用的角度出发，探索如何将信息技术与成本管理相结合，力图在这个领 域的研究与应用有所突破。完成面向现代制造系统的成本管理的计算机支持系 统设计。 围内外研究现状 j l 产品全生命周期成本管理的基本理论 。- 数据 p l 】 收集 相关 与与 决策 l c c 成本 方法 估算 工具 i 成本估算与决策支持 集成模式研究 0 知识库与数据库的构建 图l - 1 技术路线图 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 2 1 产品生命周期管理与全生命周期成本 2 1 1p l m 概述 全球经济的一体化要求企业不仅要整合企业内部业务流程，而且还要与合作 伙伴时时协同，共享资源，实现数据的集成。过去人们比较关注产品生命周期 内各个阶段上的单元技术，但从产品整个生命周期内企业内部与外部协同的角 度则考虑得很少。 产品生命周期管理( p r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t , p l m ) 的理念应运而生并得 到迅速发展有赖于以下三方面原因：一是信息技术的推动，实现企业内部与外 部的产品数据收集；二是市场激烈竞争的结果，如何缩短产品上市时闻和降低 产品的费用永远是企业孜孜以求的耳标；三是用户个性化需求的增长，导致了 市场的离散化趋势越来越明显。这就要求企业一方面能够拥有更强大的研发与 设计手段，形成更敏捷的对市场做出快速反应的机制；另一方面能够摆脱一般 业务流程的羁绊，使企业充分利用互联网的威力推进协同能力并激发创新，使 创新能力得到充分地释放。 因此p l m 是在w e b 环境下，从市场的角度并以全生命周期内产品数据集成 为基础，研究产品在其生命周期内从产品规划、设计、制造到销售等过程的管 理与协同。p l m 旨在通过在公司的各个部门、用户、供应商之间共享产品数据， 从企业资源计划( e r p ) 、供应链管理( s c m ) 、客户关系管理( c r m ) 系统中提取相 关信息，并使之与产品知识发生关联，进而使之用于扩展型企业，使从制造到 市场、从采购到支持的所有人都能够更快速、高效地工作。p l m 为企业提供支 持产品快速设计和制造优化的集成化产品协同与制造系统，是一种战略性的思 想方法。 2 1 2p l m 的内涵 p l m 的内涵随着管理技术与开发技术的不断发展而扩展。从产品全生命周期 内质量、可靠性、价值链等角度出发，广义的产品全生命周期是指产品从需求 分析、工程设计、制造装配、包装运输、营销、使用到报废的整个生命过程。 p l m 着眼于优化产品的整个生命周期，生产具有综合竞争力的产品。产品综 6 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 合竞争力包括许多方面，产品质量、稳定性及可靠性、产品价格、安全易用性、 环境影响及其服务质量等是其主要因素。p l m 主要针对诸多影响因素，在充分 利用先进的信息技术手段的基础上提出相应的协同解决方案。 ( 1 ) 产品全生命周期各个阶段的管理内容 在管理方面，p l m 主要包括四个方面的内容：需求管理、产品开发技术及管 理、制造过程管理和产品回收管理。 需求管理主要是指管理来自于企业外的市场、客户和来自子企业内的制造、 工艺、生产等对产品的外观、性能、结构、维修等方面的特殊要求的信息。产 品开发技术及管理包括产品的数字定义和数字装配( m j 乒t a ld e f i n i t i o na n dd i g i t a l m o c k u p ，d da n dd m u ) 、知识工程及知识自动化0 m o w l e g g e - b a s e de n g i n e e r i n ga n d k n o w l e d g e - d r i v e na u t o m a t i o n , k b ea n dk d a ) 、数字工厂、虚拟产品及开发过程 ( v i r 衄p r o d u c tp r o c e s sd e v e l o p m e n t , v p p d ) 、w e b 产品签审流程、3 d 在线签审和 圈阅。制造过程管理主要包括工艺管理、制造资源管理、生产计划与调度管理、 生产过程监控管理等，其目标是制造过程的全程优化和协调。产品回收管理是 指从环境保护以及资源的再生利用等角度出发，要求企业对产品的回收进行监 督和管理。 ( 2 ) 产品全生命周期各个阶段的管理单元技术 贯穿产品全生命周期各个阶段的管理单元技术包括质量管理、项目管理、数 据管理、价值链管理等。 质量管理应贯穿于产品的整个生命周期。由于产品质量本身的内涵涉及面 广，并且产品的质量需求随着人们的消费意识、人文环境、信息技术等的不断 发展而不断变化，因此质量管理应该是一个动态的面向多方面的质量协同方案。 大致说来，质量管理应具有质量规划、质量检测、流程和在线控制、i s 0 9 0 0 0 体 系标准和与国际接轨的精良制造过程( g o o dm a n u f a c t u r i n gp r a c t i c e ，c m p ) 规范等。 产品的整个生命周期或者某个可以独立出来的阶段都可以作为一个项目来 管理。项目管理应具有项目计划制定、项目任务分解、流程设计、工作分解结 构( w o r k b r e a k d o w ns t r u c t u r e ，w b s ) 、合同管理、项目进程跟踪与监控、资源管理、 自动报告提交、数据提交、商务智能化集成等功能。在基于w e b 的产品全生命 周期动态管理环境下，产品的数据管理处于非常重要的地位。 产品数据包括需求数据、项目数据、产品几何数据、供应商数据、过程数据、 变更数据、资源数据等。如何对这些数据进行提取、处理，使之成为产品全生 命周期内的有用信息，目前正处于进一步的研究之中。 随着1 1 r 技术的发展，传统的价值链概念得到了扩展。新的价值链概念不仅是 由增加价值的成员构成的链环，而且还包括由虚拟企业构成的网络，称之为价 7 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 值网。价值链管理包括垂直价值链管理和水平价值链管理。基于p l m 的价值链 管理主要侧重于垂直价值链管理，其功能主要包括项目的成本管理、投资回报 率分析、财务管理、资源重用、并行和协同以及价值链的重集成等。 ( 3 ) 协同管理 协同管理主要包括企业协同、项目协同、需求协同、产品协同、制造协同和 设计协同。按协同的范围与方式又分为基于i n t r a n e t 的企业内部协同和基于 i n t e m e t 的企业联合体协同。协同是p l m 的一个重要方面，p l m 是建立在协同 基础之上的。 2 1 3p l m 的典型体系结构与关键技术 面向互联网环境基于构件容器的计算平台是目前p l m 普遍采用的体系结构。 p l m 系统包含的典型功能集合和系统层次划分如图2 1 所示【4 7 】。 圈圈圆圈圈团图 圈圈圈圈囹 圜圈圜圈圈园 回圆园圆圈回圈回 图2 - 1p i m 监剩蚀磊结构 戍i 蠊 酸疋坟 蓐确l ； 聋，鬣k 疆“l 通信层和对象层的作用是为p l m 系统提供一个网络环境下的面向对象的分 布式计算基础环境；基础层是p l m 体系结构的核心，它是应用层提供公共的基 础服务，包括数据、模型、协同和生命周期管理等服务；核心层提供对数据和 过程的基本操作功能，如存储、获取、分类和管理等基本功能接口；应用层主 要针对产品全生命周期管理的特定需要而开发一组应用功能集合。最终的方案 层支持扩展企业构建与特定产品需求相关的解决方案。 发展和运用p l m 技术，要重点突破以下几方面技术： ( 1 ) i n t e r n e t 环境下基于构件的复杂系统体系结构设计与实现技术； ( 2 ) p l m 系统的运行协调机制及维护管理技术； ( 3 ) p l m 系统的构件功能划分、描述及接口定义； ( 4 ) 支持产品全生命周期的元素模型构造定义； 8 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 ( 5 ) 分布式异构产品数据模型的映射策略和自动转换技术； ( 6 ) 层次化跨阶段协同工作过程建模技术； ( 7 ) 基于x m l 的开放信息集成与动态过程联盟技术； ( 8 ) 基于语义网络的多维视图产品数据组织、管理、操作技术； ( 9 ) 基于产品全生命周期的协同工程与项目管理技术。 2 1 4l c c 概述 “成本”在成本会计中的定义为：成本是为取得经济资源付出的代价，分为 实际成本和机会成本两类【4 引。产品的生命周期是指从产品最初的研发到不再向 顾客提供技术支持和服务的时间【4 8 1 。全生命周期成本( 1 i f e - c y c l ec o s t ，l c c ) 是指 产品从开始酝酿，经过论证、研究、设计、发展、生产和使用一直到最后报废 的整个生命周期内所耗费的研究、设计与发展费用、生产费用、使用和保障费 用及最后废弃费用的总和阳。0 1 。 对于l c c 这种研究观念，早在1 9 5 0 年美国对可靠性的研究过程中就已有萌 芽 5 1 】。1 9 6 6 年6 月美国国防部开始正式研究l c c ，并在1 9 7 0 年开始使用l c c 评价法。从2 0 世纪7 0 年代起，“全生命周期成本计算”作为一种管理会计实践， 其重心由军事工业向民用工业转移，到8 0 年代后期至9 0 年代初期，全球范围 内的这种发展趋势更为明显。 传统的成本管理偏重于生产产品成本绝对节约额的控制，忽视了企业成本与 市场的对接，如对产品形成后消费者的使用成本重视不足。现代企业成本管理 就是要以最低的产品生命周期成本为战略目标，不仅要注重产品生产周期成本， 还要关注产品市场周期成本和使用周期成本。企业为了取得竞争优势，需力求 使消费者的使用、维修和废弃处置成本尽可能低，因此不得不重视产品的全生 命周期成本。也只有当产品的整个生命周期成本得到有效的控制，成本才会显 著的降低，而且从整个社会角度来看，只有这样才能达到节约社会资源的目的。 2 1 5l c c 的构成 l c c 分布大致为：设计成本占全生命周期成本的1 0 , - - - 1 5 ，制造成本约占 3 0 3 5 ，使用与维修成本约占5 0 6 0 ，其它成本所占比例一般小于 5 4 3 1 。文献 5 0 】指出一些较复杂系统或产品的全生命周期内成本的分布大致如 图2 2 所示，但图中所标注的百分比忽略了回收报废成本所占份额。 9 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 l ， k 一俚n i 莨! 。噬毒 j 豚 弋 哟。 、 图2 - 2 生命周期内的l c c 分布 本文把产品的生命周期分为五个阶段：研究与设计、制造与装配、销售与搬 运、使用与维护、回收与处理。一个l c c 的分解表如表2 1 所示。 表2 - 1 产品全生命周期成本构成 概念市场调查、客户访谈等 论证可行性研究、开发规划等 研究与设计 研究技术瓷料、科研费用等 设计图样设计，产品试验、修改设计、准备技术说明书、专利等 采购定购、运输、库存等 产 材料原材料、辅助材料等 品 制造与装配 制造人工、动力、燃料、检验费、备品购置、人员培训等 生 装配半成品运输、装配、调试，检验、废品和修复等 命 周 库存 仓储、损耗等 ， 期 销售与储运销售包装、广告等 运输装卸、运输等 使用人力消耗、动力消耗以及维修保养等 使用与维护 维护 维修人员培训、修理或更换零件等 回收运输、储存等 回收与处理 处理 拆卸、无公害处理等 如果从整个社会的角度看，产品全生命周期成本是由公司成本、用户成本和 社会成本共同组成的口2 1 。产品的总成本从概念设计到报废大部分都由用户承担， 但是，由于国家税收有一部分用来支付废物处理、再生、治理污染和保健等方 面，因此社会成本并不完全是由制造厂商和用户支付的。但是，随着人们对环 境的日益关心，各国政府纷纷制定法律和法规，一般本着由谁污染由谁治理的 原则，这样这部分成本迟早得由生产企业考虑。 需要指出的是，在全生命周期成本中，设计者与公司所关心的成本存在者不 1 0 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 同。公司必须知道产品的总成本，但设计者只是关心他们所能控制的那部分成 本。在全生命周期成本中，存在一些成本不是由设计所决定的，这些成本与人 们工作中所使用的方法有关。 2 1 6l c c 的重要性 l c c 研究在成本研究中占据十分重要的地位，它是进行决策时需要考虑的一 个重要指标，在日益激烈的市场竞争中使用i , c c 分析已是势在必行。l c c 的重 要性体现在如下几方面： ( 1 ) 采用生命周期成本，可以掌握设计的重要因子。由于系统成本大都决定 于系统的初期，则通过生命周期成本分析，可以充分配合系统的特性，而将成 本的概念设计子系统中。这一概念( a e s i g n t oe o a , d t c ) 表示，在系统设计时，不 但要将设计与制造成本设计于系统中，而且要将运作支援成本设计于系统中。 ( 2 ) l c c 符合全面成本管理和管理会计的要求，对企业产品成本的分析更加 准确、全面。文献 5 3 1 指出使用产品生命周期成本进行定价和产品成本的计算更 科学、更合理。采用生命周期成本，有助子项目策略分析。基于经济可行性设 计的理念，在进行项目设计方案的优化、业务外包以及合作伙伴的选择时，应 结合项目的生命周期成本进行分析和决策。 ( 3 ) l c c 符合可持续发展思想，它是从产品的“出生到“死亡一来考虑成 本问题，即涉及到了产品的回收和报废，要求产品全生命周期的“绿色化”。 ( 4 ) l c c 符合以顾客为中心的思想，即它的计算是从客户的角度进行的，不 仅考虑了生产而同时也考虑了使用者的耗费。从信息流的有效性而言，贯穿整 个产品生命周期的成本信息构成了企业信息集成的核心饼】，即l c c 信息可以成 为企业信息化的中心。 2 2l c c 数据的收集与成本估算 2 2 1 企业内部l c c 数据的收集 一般与成本有关的数据是属于企业成本会计的范围。成本会计是运用专门的 管理技术和方法，以货币为主要计量单位，对生产经营过程中的劳动耗费及其 补偿价值进行预测、决策、计划、控制、核算、分析和考核的一系列价值管理【4 8 1 。 在成本会计中的成本预测与d f c 中的成本估算都是对成本的一种估计，都是用 于决策的，但前者是对企业总体上成本的一种预测，是对企业经营管理方面的 1 l 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 决策，而后者是对设计中可控的成本的预测，是对产品设计方案的决策。 成本会计中的产品成本核算是按照成本核算对象归集生产费用，计算各对象 的实际总成本和单位成本。与p d m 相结合，采用信息集成的方法，从成本会计 系统中一般可以得到如下一些与d f c 有关的成本信息： ( 1 ) 生产成本 此科目核算企业进行工业性生产所发生的各项生产费用，主要包括企业生产 各种产成品、自制半成品、提供劳动、自制工具、自制设各等发生的各项费用。 具体有： 材料成本：按照材料在生产过程中的作用不同，一般可分为如下几类：原 料及主要材料、辅助材料、外购半成品、修理用备件、燃料、包装物、废料。 人工成本：是生产成本的主要要素之一。可分为直接人工和间接人工两部 分。 动力费用：可以按发生的地点和用途进行，其主要用途是为了生产工艺过 程所消耗，可以并入直接材料，也可单独设置成本项目计人产品成本。管理部 门所耗动力费用属于制造费用。 ( 2 ) 制造费用 此科目中核算企业的生产车间或分厂为生产产品或提供劳务而发生的各项 间接费用，包括工资、福利费、折旧费、修理费、办公费、水电费、机物料消 耗、劳动保护费、季节性修理期间的停工损失等。 ( 3 ) 管理成本 此科目中核算企业行政管理部门为组织和管理生产经营活动而发生的管理 费用。制造费用和管理成本与与具体的产品设计可以通过作业成本法建立联系。 ( 4 ) 产品销售费用 此科目中核算企业在产品销售过程中发生的费用。在这部分成本中运输和储 存费用与产品设计是有直接关联的，计算出两者是需要的。 2 2 2 企业外部l c c 数据的收集 在企业外部发生的l c c 数据主要有：用户的使用成本、维修成本、报废和 回收成本。对于使用成本来说一般可以从产品设计的数据中发现一些关键参数。 如能源消耗成本是可以知道的。维修成本的计算与在销售时是否给予用户免费 维修的承诺有关，如果是免费维修则这一成本是企业可以直接得到的，否则就 只有通过产品的可靠性参数进行估算( 方法包括f m e a 和f i a ) ，或者通过用户 对产品的反馈调查得到。对于回收和报废成本数据的收集有两方面，一是对物 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 资回收部门进行有关的数据收集，另外就是用户在实际使用后对产品的报废。 对于上述成本数据的收集，主要方法是进行调查，组织调查的方式主要有： 普查、重点调查、典型调查、统计报表等。随着i n t e m e t 的迅速发展，通过计算 机网络进行用户信息的反馈是个非常可行的方法，但这就需要企业的信息化建 设达到一定的水平，至少需要有企业的网站。需要指出的是，无论采用什么方 法进行调查，与用户保持良好的关系和经常的联系都是必要的。为了鼓励用户 对调查的积极性，可以对提供信息的用户给予相应的报酬。 2 2 3 基本估算方法 由于人们对成本问题的重视，成本估算方法是比较多的，表2 2 给出一些常 见的估算方法及其特点p 川，表中的“不确定性一是指使用估算方法时所需要信 息的“不确定性”程度，表中的“应用阶段”是指估算方法应用时，其处在企 业生产和经营过程中的前期或后期。文献【5 6 】对其中有代表性的5 种全生命周期 成本估算方法进行了较详细的论述，而且为了达到估算准确的目的，根据设计 所提供信息的详细程度提出了成本估算的多级多阶段结构。这里引用文献 5 7 】 对其中有代表性的5 种全生命周期成本估算方法进行分析。 表2 - 2 成本估算方法及其特点 0 ) 参数成本方法 参数成本估计法( p a r a m e t r i cc o s te g t i m a t i o n ) t 5 蹦9 塘过建立产品参数与总成本 之间的数学关系，将多元回归分析或神经网络引入到成本估算中，有较高精度； 但是在现实环境中，各个研究对象( 产品) 之间的具体情况都各不相同，很难找出 能够推广应用的普遍适用的方法。此外，数学模型中选择恰当的成本动因也存 在难度【6 0 1 。 第二章面向产品全生命周期的成本估算与决策方法 统计与经验表明，成本可准确地与重量、尺寸、性能、产量等特征量或属性 相关。只要具有在工作中积累起来的数据库，就可以建立起成本和特征量之间 的数学关系。此种关系一旦建立，只需输入少量的特征参数即可估算出产品在 研究、生产阶段的成本，再根据产品的可靠性、维修性参数、人员的技术水平、 各件的储备政策等估算出使用、维护、回收报废成本，而得到全生命周期的成 本估计值。在这一方法中最重要的环节是数据库。数据库必须满足一些特定的 要求，如数据库岿须对类似的产品而建立，每个类似的数据库单元应当由类似 的部件组成，并始终如一地用同一种方法进行处理即要保证可比性，否则将 会导致估算关系式产生明显的偏差，甚至不可信。 ( 2 ) 工程成本方法 这一方法又称为“自下而上( b o t t o m u p ) 法。它从检查和确定产品底层的工 作单元开始，利用工作分解结构( w o r kb r e a k d o w ns h - u c t t t r e ，w b s ) 自下而上地逐 项计算成本，将w b s 中每个工作单元的成本累加起来，便得到产品的总成本。 特别需要注意的是使用这一方法应当采用统一的标准，即不同费用的计算需要 使用统一的基准。一般可用标准成本因子估算成本，国内目前缺乏这样的标准 数据。由于需要逐项累加计算，所以这一方法较为费时。这一方法是详细估算 方法，它的计算需要产品设计、工艺路线、加工时间等详细信息。用这一方法 进行成本估算其准确性与所需信息的获得有直接关系，一般在产品设计