基于AHP的價值工程理論在建筑設計中的應用

王運鑫　　靳春玲

摘要：為了在建筑設計中選出最佳方案，本文在對比分析了價值工程系統評價方法的基礎上，提出AHP和價值工程理論相結合的方法來比選方案，并將其應用于設計院設計方案的比選案例中，最終得到方案B為最優方案。

Abstract： In order to select the best scheme in architectural design， this paper based on a comparative analysis of the value engineering system evaluation method， proposed a method of combining AHP method and the value engineering theory to select the scheme， and applied it to case of design schemes comparison and selection in the design institutes， and finally decided that scheme B was the best.

關鍵詞：建筑設計；價值工程；層次分析法

Key words： architectural design；value engineering；analytic hierarchy process （AHP）

中圖分類號：F406 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）23-0183-03

1 價值工程和AHP的相關概念

1.1 價值工程的基本概念

1.1.1 價值工程的定義

目前關于價值價值工程的定義有多種表述。參考相關文獻資料，本文對價值工程的定義表述如下：價值工程是以使用者的功能需求為出發點，以研究對象的功能為核心，需要由多方協作，有組織、有計劃、有程序地系統研究功能與成本之間的關系，從而提高產品價值的管理方法。

1.1.2 價值工程的三要素

價值工程的三要素為：價值、功能和成本。

①價值。

運用價值工程的最終目的是提高研究對象的價值。根據價值工程的定義可知，價值是研究對象具有的功能與費用的比值，用公式表示為：V=F/C。

式中，V——研究對象的價值；F——研究對象的功能；C——研究對象的成本。

研究價值工程問題，最關鍵的是實現研究對象的最大價值。通過公式V=F/C，可以得出提高價值的五種途徑：1）功能不變，降低成本（F→/C↓=V↑）；2）成本不變，提高功能（F↑/C→=V↑）；3）稍提高成本，大幅度提升功能（F↑↑/C↑=V↑）；4）稍降低功能，大幅度降低成本（F↓/C↓↓=V↑）；5）降低成本，提升功能（F↑/C↓=V↑↑）。

②功能。

在建筑設計中，功能就是項目的設計滿足建筑要求，比如滿足安全、適用、經濟、美觀等功能。功能是具有許多屬性，為提高建筑項目的價值，必須要分清功能屬性，保證必要功能、基本功能，盡量消除那些不必要的、輔助的及過剩功能。

③成本。

價值工程中產品成本是指產品從研發、設計建造、使用，一直到報廢的整個時期所發生的所有費用，即產品的壽命周期成本。

壽命周期成本包括生產成本和使用成本兩部分，即壽命周期成本（C）=生產成本（C1）+使用成本（C2）。壽命周期與壽命周期成本之間的關系如圖1所示。

與一般意義上的成本相比，價值工程中產品的成本與其功能相關，具體關系如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著產品的功能的提高，產品壽命周期成本先降后升，存在一個最低值。因此，在價值工程中要綜合考慮生產成本和使用成本的下降，以最低的壽命周期成本實現所研究對象的功能，從而實現產品的最大價值。

1.1.3 價值工程的工作程序

價值工程的工作程序通常分為準備、分析、創新及實施四個階段，具體工作流程如下：確定研究對象→進行功能分析→進行功能評價→方案創造→方案優選→方案實施。

1.2 層次分析法理論

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是由T.L.Saaty教授于70年代中期提出的將復雜問題的相關元素分解為目標、準則、方案等層次的一種多準則決策方法。該方法通常采用1-9標度法構建出各層級要素的判斷矩陣；然后在此基礎上進行定性與定量分析。

運用其解決問題，大體可以分為四個步驟：①構建層次結構模型。一般分為目標層、準則層、方案層三個層級。②構造判斷矩陣，并進行一致性檢驗。通過1-9 九個自然數和它們的倒數進行評分，并構建判斷矩陣。③層次單排序，并進行一致性檢驗。通過對判斷矩陣進行計算，求出本層次因素相對于上一層次某因素的重要性的排序權重。計算一致性檢驗數CR，即：CR=，其中：CI為一致性指標（CI=，λmax為矩陣的最大特征根，n為矩陣的階數）；RI為平均隨機一致性指標。為使判斷矩陣具有較好滿意性，要求CR<0.1。④層次總排序，并進行一致性檢驗。利用同一層次中所有單層次排序結果，計算出針對上層的本層次所有因素重要性權值。層次總排序結果也要進行一致性檢驗。

2 基于AHP的價值工程實施步驟

基于AHP的價值工程應按下列步驟進行實施：①應用AHP選擇對象；②應用AHP進行功能分析與評價；③應用AHP計算各方案的成本系數（權重）與功能系數（權重）；④計算各方案的價值系數，其計算公式為：V=F/E（C）；⑤根據價值系數大小對各方案進行排序，選擇價值系數最大的方案，即為最優方案。

3 應用案例

某建筑設計院每年都會承擔許多建筑設計工作，對設計方案的取舍變得越來越重要。以下是基于AHP的價值工程理論在建筑設計中方案優選的應用。

3.1 對象的選擇

對該設計院來說，到底選擇哪類項目作為分析對象？從設計種類角度出發，通過AHP找出設計項目重要度最大的作為關鍵項目進行分析。由于只是進行設計項目重要程度比較，所以構建的層次結構只包括目標層和準則層。采用調查問卷法對準則層要素（住宅B1、綜合樓B2、辦公樓B3和教學樓B4）的重要性進行評分，得到判斷矩陣，如表1所示。

用方根法求權重向量，公式為：

Wi=，i=1，2，…，n

經計算，權重向量為：

Wi=[0.636，0.212，0.103，0.049]T

求判斷矩陣A的最大特征根λmax：

AW=0.6360.2120.1030.049=2.7060.8930.4270.205

λmax==4.199

計算一致性指標C.I.：

C.I.===0.066

n=4時，R.I.=0.89

因此，C.R.==0.074<0.1，說明判斷矩陣具有滿意的一致性。

由各項目權重向量知，住宅的重要性最強，因此選擇住宅項目作為研究對象。

3.2 功能評價

在確定研究對象的前提下，功能評價只是對住宅功能間的重要性進行對比。住宅的總體功能A由安全B1、美觀B2、適用B3、其他B4 四個功能組成。根據專業人員對不同功能間給出的對比值，構建判斷矩陣并進行計算，計算結果如表2所列。

由表2知，C.R.<0.1，說明判斷矩陣具有滿意的一致性，功能安全、美觀、適用及其他的權重依次為0.260、0.140、0.519、0.081，說明對于一幢住宅來說，最重要的是要滿足適用性的功能，其次是安全。

3.3 方案選擇

以某企業擬建的職工住宅為例，根據收集到的資料獲知，價值工程分析人員已經采用優缺點列舉法等簡單方法從設計院初步設計提出的十幾個不同的方案中篩選出了四個較優方案A、B、C、D。假設該住宅的主要評價因素有兩項：一是成本E，二是性能F（成本與性能同等重要）。文章采用AHP和價值工程傳統理論相結合的方法進行方案比選，首先構建其層次結構模型如圖3所示。

專家對各方案相對于評價因素成本E、性能F重要性的評分，構建相關判斷矩陣并進行計算，得到成本與性能權重系數分別如表3、表4所列。

最后，根據各方案成本系數和功能系數的數值，計算價值相對大小，計算結果見表5。

由表5可知，方案B的價值系數最大，可作為首選的方案。說明應用該方案設計院獲益最大。

4 結語

在建筑設計工作中，設計出高價值產品是設計院努力追求的目標，這就意味著其設計的產品是以較低的成本滿足了用戶的需求，此時設計院便可獲取較大的利潤。將層次分析法應用于經濟問題中，彌補了價值工程中缺乏定量分析的不足，同時也豐富了分析經濟問題的方法。

參考文獻：

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