三、设计方案优选方法
设计方案优选方法主要有设计招投标及设计方案竞选，价值工程方法，限额设计，设计方案的技术经济分析等。本节将主要介绍设计方案的技术经济分析方法和限额设计方法。
（一）设计方案技术经济分析方法
设计方案技术经济分析的目的是按照经济效果评价原则，采用科学的方法，用一个或一组主要指标对设计方案的项目功能、投资、工期和设备、材料、人工消耗等方面进行定量与定性分析相结合的综合评价，从而择优确定技术经济效果好的设计方案。
常用的设计方案技术经济评价方法有多种，主要包括投资回收期法、净现值法、全寿命费用分析法、多因素综合优选法等。投资回收期法和净现值法的介绍详见第三章。这里介绍全寿命分析法和多因素综合优选法。
1．全寿命费用分析法
在设备工程中，监理工程师对设计的直接控制主要表现在工艺管道及附属设施的设计上。这类设计方案往往对设备投产后的产出效益无直接影响，而对设备工程投资及其投产后的经营费用、修理费用影响较大。在这种情况下，设计方案技术经济分析中只需比较各方案的全寿命费用大小。全寿命费用分析方法分为最小费用法、费用现值法、费用年值法三种。
（1）最小费用法。最小费用法又称计算费用法，是使用最广泛的技术经济分析方法。它是以货币表示的计算费用来反映设计方案对物化劳动和活化劳动量消耗的多少，进而评价设计方法优劣的方法。该方法的计算公式为
年计算费用＝投资总额×投资效果系数＋年生产成本 （5-9）
项目总计算费用＝投资总额＋年生产成本×标准投资回收期 （5-10）
式中，投资效果系数是标准投资回收期的倒数。根据计算结果，计算费用最小的设计方案为最佳方案。
例5－1 某工程项目共有三个设计方案，有关资料见表5-1。标准投资回收期为5年，则计算费用的计算结果如表5-1所示。表中计算结果显示，甲方案的计算费用最低，是最佳方案。
最小费用法的计算较为简单，但同时也存在明显的缺陷：该方法是静态分析，没有考虑资金的时间价值；该方法只考虑了投资回收期内的生产成本，忽略了投资回收后的成本，因此不是真正的全寿命分析方法。
表5-1 最小费用法计算表 （单位：万元）
（2）费用现值法。费用现值法是将不同设计方案的投资现值与年运行成本现值相加，比较现值之和的大小。费用现值和最小的方案为最佳方案。这种方法适合于具有相同寿命期设计方案的比较。费用现值的计算公式为
式中：PC——方案的费用现值；
Ct——第t年的投资；
Vt——第t年的运行费用；
S——项目残值；
i——基准收益率；
n——项目计算期。
例5－2 某设备工程在进行工艺管道设计时提出两种方案。A方案的投资额为1000万元，年运行成本为400万元，预计残值为200万元；B方案的投资额为1500万元，年运行成本为300万元，预计残值为100万元。两种设计方案下，设备工程的寿命期相同，均为8年，项目的基准收益率为10%。试问应选择哪个方案。
两方案的费用现值计算如下：
PCA＝1000＋400×（P/A，10%，8）－200×（P/F，10%，8）
＝1 000＋400×5.3349－200×0.4665＝3040.66（万元）
PCB＝1500＋300×（P/A，10%，8）－100×（P/F，10%，8）
＝1 500＋300×5.3349－100×0.4665＝3053.82（万元）
A方案的费用现值较低，故应选择A方案。
（3）费用年值法。费用年值法是将不同设计方案的投资与年运行成本折算成与其等值的各年年末等额成本，费用年值最低的设计方案为最佳方案。无论项目寿命期是否相同，都可以使用这种方法。该方法的计算公式为
式中，AC为方案的费用年值。
例5－3 某设备工程有两个设计方案，甲方案投资为1800万元，寿命期为6年，年运行成本为550万元，预计残值为200万元；乙方案投资为2600万元，寿命期为10年，年运行成本为400万元，预计残值为300万元。项目的基准收益率为15%。试问应选择哪个方案。
两方案的费用年值计算如下：
乙方案的费用年值较低，故应选择乙方案。
2．多因素评价优选法
多因素综合优选法就是对需要进行分析评价的设计方案设定若干个评价指标，按重要程度确定各指标的权重，然后按评价标准给各指标打分。将各项指标所得分数与其权重相乘并汇总，得出各设计方案的评价总分，总分最高者为最佳方案。该方法应用较广泛，但可靠性需依赖于权重确定的合理性。其计算公式为
式中：S——设计方案的总分；
Si——该设计方案在评价指标i的评分；
Wi——评价指标i的权重；
n——评价指标个数。
（二）限额设计
限额设计是控制工程项目投资的有效手段，是提高设计经济合理性的重要途径。所谓限额设计就是按照设定的投资管理目标控制设备工程设计过程，确保投资限额不被突破。限额设计体现了设计标准、规模、原则的合理确定及有关概预算基础资料的合理确定，通过层层限额设计，实现了对投资限额的控制与原理，也就同时实现了对设计规范、设计标准、概预算指标等方面的控制。
限额设计是按上一阶段批准的投资控制下一阶段的设计，抓住了控制投资的核心，从而克服了“三超”的弊病。同时限额设计有利于处理好技术与经济的对立统一关系，提高设计质量。
1．限额设计的目标设置
限额设计的关键之一是要在各个设计阶段开始前，将上一阶段审定的投资额作为下一设计阶段投资控制的目标，并层层分解后确定各专业、各工种以及各分部分项工程的分项目标。
限额设计总目标是在初步设计开始前，根据批准的可行性研究报告及其投资估算确定的，由设计师提出，经主管院长审批下达，其总额度一般只下达90%，以保留一定的调节指标。专业之间或专业内部节约下来的单项费用，未经批准不能相互平衡，均由总设计师和监理工程师掌握。为了达到限额设计的目的，必须提高投资估算的合理性与准确性，特别是如何对设备工程进行合理划分、各部分的限额如何合理确定、设计指标制定的高低等都将约束项目投资目标的实现。
此外，要想最终实现设计阶段投资控制目标，必须对设计工作的各个环节进行多层次的控制与管理，同时实现对设计规模、设计标准和概算指标等各个方面的多维控制。
2．限额设计的纵向控制
限额设计的纵向控制就是按照批准的可行性研究报告及投资估算控制初步设计，按照批准的初步设计概算控制技术设计和施工图设计。
初步设计开始时，总设计师应将可行性研究报告的设计原则、建设方针和各项控制经济指标向工作人员交底，对关键设备、工艺流程和各种费用指标要提出技术方案比选，要研究实现可行性研究报告中投资限额的可行性，特别要注意对投资影响较大的因素，将设计任务书和投资限额分专业下达到设计人员，促使设计人员进行多方案的比选。在初步设计阶段的限额设计中，各专业设计人员应强化控制投资的意识，严格按照限额设计所分解的投资额进行设计，并事先做好专业内部平衡调节，提出节约投资的措施，力求将投资控制在限额范围内。
在施工图设计阶段必须按照批准的初步设计所确定的原则、范围、内容、项目和投资额进行，严格控制施工图预算。当产品方案流程、工艺流程或设计方案发生重大变更时，应重新编制或修改初步设计和概算。其投资控制限额也应以新批准的修改方案或新编概算为准。
为了做好限额设计工作，必须加强设计变更的管理工作。除非不得不进行的设计变更，任何人无权擅自更改设计。设计变更发生得越早，对投资控制越有利。若在设计阶段变更，只需修改图纸，其他费用尚未发生，因此损失有限；若在采购阶段发生变更，则不仅要修改图纸，还需重新采购，若在制造和安装阶段发生变更，除发生上述费用之外，还会造成更大的损失。因此应尽可能将设计变更控制在设计阶段，由多方人员参加技术经济论证，使得投资得到有效控制。
3．限额设计的横向控制
限额设计的横向控制是指建立和加强设计单位及其内部的管理制度和经济责任制，明确设计单位及其内部各专业、科室以及设计人员的职责和经济责任，并赋予相应权力，但赋予的决定权要与责任相一致；建立设计部门内各专业的投资分配考核制度；建立在考核各专业完成设计任务质量和实现限额指标的好坏的基础上，实行奖惩制度。
按照国家计委规定，自1991年起，凡因设计单位错误、漏项或扩大规模和提高标准而导致工程投资超支，要扣减设计费：
累计超过原批准概算2%—3%的，扣减全部设计费的3%；
累计超过原批准概算3%—5%的，扣减全部设计费的5%；
累计超过原批准概算5%—10%的，扣减全部设计费的10%；
累计超过原批准概算10%以上的，扣减全部设计费的20%。
4．限额设计的不足
限额设计虽然有利于设备工程投资控制，但在理论与实践中，它尚存在以下不足：
限额设计在某种程度上会抑制设计者的积极性和主动性，使价值工程中提高价值的两条有效途径得不到充分利用，即：造价提高，而功能大幅度提高，从而价值提高；造价不变，功能提高，从而价值提高。
限额设计中单纯强调投资限额，而对项目的全寿命费用考虑较少，造成某些设计的投资较低，而生产使用中的日常经营费用、维护费用却较高，从整体分析并不经济。
当设计完成后，才发现超投资估算或概算时，则要进行设计变更，这会使投资控制处于被动。
基于限额设计的以上不足，在限额设计中，要正确处理好投资限额与项目功能之间对立统一的辩证关系，总结经验教训，对该理论及其操作技术逐步加以完善。
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