基于AHP的价值工程理论在建筑设计中的应用

王运鑫　　靳春玲

摘要：为了在建筑设计中选出最佳方案，本文在对比分析了价值工程系统评价方法的基础上，提出AHP和价值工程理论相结合的方法来比选方案，并将其应用于设计院设计方案的比选案例中，最终得到方案B为最优方案。

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.

关键词：建筑设计；价值工程；层次分析法

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

中图分类号：F406 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0183-03

1 价值工程和AHP的相关概念

1.1 价值工程的基本概念

1.1.1 价值工程的定义

目前关于价值价值工程的定义有多种表述。参考相关文献资料，本文对价值工程的定义表述如下：价值工程是以使用者的功能需求为出发点，以研究对象的功能为核心，需要由多方协作，有组织、有计划、有程序地系统研究功能与成本之间的关系，从而提高产品价值的管理方法。

1.1.2 价值工程的三要素

价值工程的三要素为：价值、功能和成本。

①价值。

运用价值工程的最终目的是提高研究对象的价值。根据价值工程的定义可知，价值是研究对象具有的功能与费用的比值，用公式表示为：V=F/C。

式中，V——研究对象的价值；F——研究对象的功能；C——研究对象的成本。

研究价值工程问题，最关键的是实现研究对象的最大价值。通过公式V=F/C，可以得出提高价值的五种途径：1）功能不变，降低成本（F→/C↓=V↑）；2）成本不变，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。

在建筑设计中，功能就是项目的设计满足建筑要求，比如满足安全、适用、经济、美观等功能。功能是具有许多属性，为提高建筑项目的价值，必须要分清功能属性，保证必要功能、基本功能，尽量消除那些不必要的、辅助的及过剩功能。

③成本。

价值工程中产品成本是指产品从研发、设计建造、使用，一直到报废的整个时期所发生的所有费用，即产品的寿命周期成本。

寿命周期成本包括生产成本和使用成本两部分，即寿命周期成本（C）=生产成本（C1）+使用成本（C2）。寿命周期与寿命周期成本之间的关系如图1所示。

与一般意义上的成本相比，价值工程中产品的成本与其功能相关，具体关系如图2所示。

由图2可以看出：随着产品的功能的提高，产品寿命周期成本先降后升，存在一个最低值。因此，在价值工程中要综合考虑生产成本和使用成本的下降，以最低的寿命周期成本实现所研究对象的功能，从而实现产品的最大价值。

1.1.3 价值工程的工作程序

价值工程的工作程序通常分为准备、分析、创新及实施四个阶段，具体工作流程如下：确定研究对象→进行功能分析→进行功能评价→方案创造→方案优选→方案实施。

1.2 层次分析法理论

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是由T.L.Saaty教授于70年代中期提出的将复杂问题的相关元素分解为目标、准则、方案等层次的一种多准则决策方法。该方法通常采用1-9标度法构建出各层级要素的判断矩阵；然后在此基础上进行定性与定量分析。

运用其解决问题，大体可以分为四个步骤：①构建层次结构模型。一般分为目标层、准则层、方案层三个层级。②构造判断矩阵，并进行一致性检验。通过1-9 九个自然数和它们的倒数进行评分，并构建判断矩阵。③层次单排序，并进行一致性检验。通过对判断矩阵进行计算，求出本层次因素相对于上一层次某因素的重要性的排序权重。计算一致性检验数CR，即：CR=，其中：CI为一致性指标（CI=，λmax为矩阵的最大特征根，n为矩阵的阶数）；RI为平均随机一致性指标。为使判断矩阵具有较好满意性，要求CR<0.1。④层次总排序，并进行一致性检验。利用同一层次中所有单层次排序结果，计算出针对上层的本层次所有因素重要性權值。层次总排序结果也要进行一致性检验。

2 基于AHP的价值工程实施步骤

基于AHP的价值工程应按下列步骤进行实施：①应用AHP选择对象；②应用AHP进行功能分析与评价；③应用AHP计算各方案的成本系数（权重）与功能系数（权重）；④计算各方案的价值系数，其计算公式为：V=F/E（C）；⑤根据价值系数大小对各方案进行排序，选择价值系数最大的方案，即为最优方案。

3 应用案例

某建筑设计院每年都会承担许多建筑设计工作，对设计方案的取舍变得越来越重要。以下是基于AHP的价值工程理论在建筑设计中方案优选的应用。

3.1 对象的选择

对该设计院来说，到底选择哪类项目作为分析对象？从设计种类角度出发，通过AHP找出设计项目重要度最大的作为关键项目进行分析。由于只是进行设计项目重要程度比较，所以构建的层次结构只包括目标层和准则层。采用调查问卷法对准则层要素（住宅B1、综合楼B2、办公楼B3和教学楼B4）的重要性进行评分，得到判断矩阵，如表1所示。

用方根法求权重向量，公式为：

Wi=，i=1，2，…，n

经计算，权重向量为：

Wi=[0.636，0.212，0.103，0.049]T

求判断矩阵A的最大特征根λmax：

AW=0.6360.2120.1030.049=2.7060.8930.4270.205

λmax==4.199

计算一致性指标C.I.：

C.I.===0.066

n=4时，R.I.=0.89

因此，C.R.==0.074<0.1，说明判断矩阵具有满意的一致性。

由各项目权重向量知，住宅的重要性最强，因此选择住宅项目作为研究对象。

3.2 功能评价

在确定研究对象的前提下，功能评价只是对住宅功能间的重要性进行对比。住宅的总体功能A由安全B1、美观B2、适用B3、其他B4 四个功能组成。根据专业人员对不同功能间给出的对比值，构建判断矩阵并进行计算，计算结果如表2所列。

由表2知，C.R.<0.1，说明判断矩阵具有满意的一致性，功能安全、美观、适用及其他的权重依次为0.260、0.140、0.519、0.081，说明对于一幢住宅来说，最重要的是要满足适用性的功能，其次是安全。

3.3 方案选择

以某企业拟建的职工住宅为例，根据收集到的资料获知，价值工程分析人员已经采用优缺点列举法等简单方法从设计院初步设计提出的十几个不同的方案中筛选出了四个较优方案A、B、C、D。假设该住宅的主要评价因素有两项：一是成本E，二是性能F（成本与性能同等重要）。文章采用AHP和价值工程传統理论相结合的方法进行方案比选，首先构建其层次结构模型如图3所示。

专家对各方案相对于评价因素成本E、性能F重要性的评分，构建相关判断矩阵并进行计算，得到成本与性能权重系数分别如表3、表4所列。

最后，根据各方案成本系数和功能系数的数值，计算价值相对大小，计算结果见表5。

由表5可知，方案B的价值系数最大，可作为首选的方案。说明应用该方案设计院获益最大。

4 结语

在建筑设计工作中，设计出高价值产品是设计院努力追求的目标，这就意味着其设计的产品是以较低的成本满足了用户的需求，此时设计院便可获取较大的利润。将层次分析法应用于经济问题中，弥补了价值工程中缺乏定量分析的不足，同时也丰富了分析经济问题的方法。

参考文献：

[1]王恩茂，王艳红，宗永红，等.工程经济学[M].北京：科学出版社，2010.

[2]徐倩.价值工程在建筑工程成本管理方面的应用[D].浙江工业大学，2014.

[3]袁志华.价值工程在建筑设计中的应用研究[D].重庆交通大学，2012.