基于價值工程方法的汽車節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟性評價研究

沈斌，韓紫云，付鐵軍，閆麗萍

（1.中國汽車工程研究院股份有限公司，重慶 401120；2.吉林大學汽車工程學院，吉林 長春 130025；3.長春富奧萬安制動控制系統(tǒng)有限公司，吉林 長春 130013）

0 引言

汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展為人民帶來了方便，與此同時，全球都面臨著能源短缺的問題[1]，所以發(fā)展汽車節(jié)能技術(shù)刻不容緩。而評價汽車節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟性指標可主要分為汽車節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟效益層面評價指標以及節(jié)油技術(shù)社會效益層面評價指標：節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟效益層面評價指標主要包括既有技術(shù)的成本指標（如技術(shù)的研發(fā)成本、購入成本、生產(chǎn)線嵌入的成本以及壽命周期內(nèi)的維修成本等）和節(jié)油技術(shù)的收益指標（如節(jié)油率、銷量的增加、國家對于采用節(jié)油技術(shù)的鼓勵性補貼以及投資回收期等）；節(jié)油技術(shù)社會效益層面評價指標主要包括節(jié)油技術(shù)的排氣污染物評價指標（如煙度的凈化率、污染顆粒物的凈化率、氮氧化合物的凈化率、碳氫化合物的凈化率以及一氧化碳的凈化率等）。本文重點針對節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟效益層面進行評價分析，基于價值工程的評價方法，展開一系列研究。

1 模型假設(shè)與影響因素

在對汽車企業(yè)節(jié)油技術(shù)選擇的經(jīng)濟性進行評價的過程中，主要受到政治、經(jīng)濟、技術(shù)三大類因素的影響。這三類因素不同的發(fā)展趨勢極大程度的影響了人們對于汽車類型的偏好、對于節(jié)油技術(shù)的偏好、對于不同汽車價格的偏好，進一步影響到汽車市場的需求量。

在政治層面，油耗法規(guī)，節(jié)能汽車鼓勵政策的出臺都會影響消費者對車型的選擇，同時影響著廠家的重視程度，對研發(fā)的投入；在經(jīng)濟層面，原材料的價格，燃料的價格會極大的影響生產(chǎn)與使用成本；在技術(shù)層面，技術(shù)的成熟度會影響研發(fā)成本，技術(shù)上的突破，也會使制造成本下降，節(jié)油效果更好。

本文的節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性評價模型建立基于以下幾點假設(shè)：

（1）不考慮日后政策變化對模型的影響，以評定時所處政策環(huán)境為準；

（2）不考慮原材料、燃油價格在產(chǎn)品全生命周期的變化，以評定時的價格為準；

（3）不考慮產(chǎn)品在流通環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的成本；

（4）不考慮消費者對技術(shù)的偏好，即認為所有節(jié)能技術(shù)的接受度相同；

（5）本模型只評價節(jié)能技術(shù)對單車技術(shù)經(jīng)濟性，不考慮整個車隊或車廠。

2 價值工程原理及評價模型建立

“價值工程”（Value Engineering—VE）起源于美國，又稱“價值分析”（Value Analysis—VA），還可以稱為價值保證（Value Assurance）、價值管理（Value Management）、價值研究（Value Research），等等。它們的含義都是相似的，基本原理和目的是一樣的。價值工程是一種運用集體智慧和有組織的活動，著重對產(chǎn)品（或服務(wù)）進行功能分析，使之以最低的總成本（壽命周期成本），可靠地實現(xiàn)產(chǎn)品（或服務(wù)）必要的功能，從而提高產(chǎn)品（或服務(wù)）價值的科學的技術(shù)經(jīng)濟分析方法[2-3]。

價值分析是一個完整的系統(tǒng)，用來識別和處理在產(chǎn)品、工藝流程和服務(wù)工作中那些不起作用但增加成本或工作量的因素。這個系統(tǒng)運用各種已有技術(shù)、知識、技能、有效的識別這些對顧客需要和要求并無貢獻的成本，以改進產(chǎn)品的工藝流程與服務(wù)工作[4]。

價值工程通過對產(chǎn)品功能的分析，以最低的費用實現(xiàn)產(chǎn)品的必要功能。因此價值應(yīng)從用戶的角度來考慮，而不是從制造者或設(shè)計者的角度來考慮，產(chǎn)品功能的高低是以能否滿足用戶的需求來衡量和評價的[5-9]。

價值工程分析方法大致分為產(chǎn)品生命周期分析法、經(jīng)驗分析法、百分比法、ABC分析法、價值系數(shù)法及最合適區(qū)域法等[10]。在節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性評價方面，節(jié)油技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用目標是降低汽車油耗，達到相關(guān)法規(guī)要求。為了實現(xiàn)這個目標我們需要付出一定的成本，在這個過程中我們要以最小成本去實現(xiàn)目標，所以我們要將節(jié)油技術(shù)與成本緊密的聯(lián)系起來，我們采用價值系數(shù)分析方法去評價典型汽車節(jié)油技術(shù)。

價值工程系數(shù)方法簡要用公式表示即：

V=F/C

V（Value）——價值

F（Function）——功能

C（Cost）——費用

下面結(jié)合汽車節(jié)油技術(shù)具體分析每個量的意義：

費用：公式中的費用是指用戶為了取得產(chǎn)品的功能所愿支付的總費用，包含生產(chǎn)費用和使用費用。在節(jié)油技術(shù)應(yīng)用中含義為：

圖1 費用（成本）在節(jié)油技術(shù)中的構(gòu)成Fig.1 Composition of cost in fuel saving technology

其中燃料費為全生命周期中節(jié)省的燃料費用，為負值。

生產(chǎn)費用與使用費用的大致關(guān)系為：

C1——為生產(chǎn)成本

C2——為使用成本

功能：功能是指產(chǎn)品技術(shù)的節(jié)能效果，用此項技術(shù)的節(jié)油率來表示。即可以得到以下公式：

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=此項技術(shù)貢獻的節(jié)油率/此項技術(shù)費用（成本）

圖2 生產(chǎn)費用與使用費用的關(guān)系示意圖Fig.2 Schematic diagram of relationship between the cost of production and use

下面我們結(jié)合具體汽車節(jié)油技術(shù)及車型進行經(jīng)濟性的評價分析。

3 節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值計算

目前我國發(fā)展比較好的幾種節(jié)油技術(shù)主要有發(fā)動機渦輪增壓技術(shù)、發(fā)動機缸內(nèi)直噴技術(shù)、發(fā)動機可變氣門正時技術(shù)（VVT）、發(fā)動機可變氣門升程技術(shù)（VVL）等發(fā)動機節(jié)能技術(shù)、AMT、DCT、CVT 等高效動力傳動技術(shù)、低摩擦、輕量化技術(shù)、先進電子儀器技術(shù)及混合動力技術(shù)等[11-13]。

在計算全生命周期中節(jié)省的燃料費用時，由于涉及到回報期限，故需引入“凈現(xiàn)值”（NPV）的計算?！皟衄F(xiàn)值”（NPV）即為投資一定周期后，將未來的現(xiàn)金進行合理折算值。本文采用現(xiàn)金流量折現(xiàn)法計算凈現(xiàn)值，現(xiàn)金流量折現(xiàn)法是通過對企業(yè)未來的現(xiàn)金流量及其風險進行預(yù)期，選擇合理的折現(xiàn)率，將未來的現(xiàn)金流量折合成限值，從而比較方案優(yōu)劣的一種技術(shù)經(jīng)濟分析方法[14-16]。

計算全生命周期節(jié)省的燃料費用時，先計算單車年節(jié)油收益：

單車年節(jié)油收益=每年行駛公里數(shù)÷100×百公里油耗×節(jié)油率×油價；

進而計算全生命周期的節(jié)油收益，折算成“凈現(xiàn)值”（NPV）：

其中，C為期末金額（每年），C既可以為正也可以為負；r為折現(xiàn)率，而折現(xiàn)率是特定條件下的收益率，說明資產(chǎn)取得該項收益的收益率水平。相關(guān)資料表明[17-18]，取折現(xiàn)率為6%；t為投資期數(shù)，取乘用車的使用年限為13年；平均每年行駛公里數(shù)為2萬公里，汽油價格均價為7元/升。代入各項節(jié)油技術(shù)節(jié)油率及具體車型百公里油耗，即可得到單車全生命周期的節(jié)油收益。

3.1 福特嘉年華（Fiesta）典型節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性分析

我們以福特嘉年華（Fiesta）1.6L版本進行典型節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性分析，新款比老款采用了發(fā)動機自動啟停技術(shù)，車身材料使用硼鋼、雙相鋼等特殊材料，取消備胎而使用補胎替補膠，減重約40kg，并且采用電動助力轉(zhuǎn)向、低滾阻輪胎。計算中采用工信部綜合油耗4.8L/100km，油價為7元/升。

表1 福特嘉年華（1.6L老款）的節(jié)能技術(shù)路徑Table 1 Energy saving technology path of Ford Fiesta (1.6L old)

表2 福特嘉年華（1.6L新款）的節(jié)能技術(shù)路徑Table 2 Energy saving technology path of Ford Fiesta (1.6L new)

表3 各項技術(shù)的生產(chǎn)成本及節(jié)油效果Table 3 Production cost and fuel saving effect of various technologies

3.1.1 自動啟停技術(shù)

自動啟停技術(shù)的生產(chǎn)成本為10000元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=10000+（-2975）=7025元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=5%/7025=7.12×10^（-6）

3.1.2 車身材料輕量化

車身材料輕量化的生產(chǎn)成本為3000元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=3000+（-2082）=918元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=3.5%/918=3.81×10^（-5）

3.1.3 電動助力轉(zhuǎn)向

電動助力轉(zhuǎn)向的生產(chǎn)成本為1500元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=1500+（-1190）=310元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=2%/310=6.45×10^（-5）

3.1.4 低滾阻輪胎

低滾阻輪胎的生產(chǎn)成本為1000元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=1000+（-892）=108元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=1.5%/108=1.39×10^（-4）

表4 福特嘉年華典型節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性對比分析Table 4 Comparison and analysis of typical fuel saving technology’s economy of Ford Fiesta

3.2 雷諾科雷傲（Clio）典型節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性分析

雷諾科雷傲（2.0T新款）的節(jié)油技術(shù)路線集中于動力總成，如使用雙渦輪增壓發(fā)動機、雙離合變速器（DCT）、ECO節(jié)能技術(shù)，并且使用車身同色后擾流板以減少空氣阻力。計算中采用工信部綜合油耗6.3L/100km，油價為7元/L。

表5 雷諾科雷傲（2.0T老款）的節(jié)能技術(shù)路徑Table 5 Energy saving technology path of Renault Clio (2.0T old)

3.2.1 雙渦輪增壓技術(shù)

雙渦輪增壓技術(shù)的生產(chǎn)成本為8000元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

表6 雷諾科雷傲（2.0T新款）的節(jié)能技術(shù)路徑Table 6 Energy saving technology path of Renault Clio (2.0T new)

表7 各項技術(shù)的生產(chǎn)成本及節(jié)油效果Table 7 Production cost and fuel saving effect of various technologies

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=8000+（-6250）=1750元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=8%/1750=4.57×10^（-5）

3.2.2 DCT，ECO節(jié)能技術(shù)

DCT，ECO節(jié)能技術(shù)的生產(chǎn)成本為12000元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=12000+（-7808）=4192元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=10%/4192=2.39×10^（-5）

3.2.3 安裝后擾流板

后擾流板的生產(chǎn)成本為2000元，現(xiàn)計算其全生命周期的節(jié)油收益（NPV）：

單車年節(jié)油收益C：

費用（成本）=生產(chǎn)成本+使用成本=2000+（-1558）=442元

節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值=2%/442=4.52×10^（-5）

4 節(jié)能技術(shù)分析及發(fā)展展望

通過上述典型汽車節(jié)油技術(shù)的分析，各節(jié)油技術(shù)路徑的經(jīng)濟價值如圖3所示。改善汽車行駛阻力（如低滾阻輪胎、安裝擾流板、車身輕量化）的技術(shù)經(jīng)濟性非常好，動力總成的性能提升（如雙渦輪增壓發(fā)動機、DCT）的技術(shù)經(jīng)濟性其次，而混合動力技術(shù)（自動啟停技術(shù)）的經(jīng)濟性有待提高。故未來在先進發(fā)動機技術(shù)、先進變速器技術(shù)、輕量化和車輛技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，可以重點推廣小型化和混合動力技術(shù)，其技術(shù)經(jīng)濟性有較大的提升空間。

表8 雷諾科雷傲典型節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟性對比分析Table 8 Comparison and analysis of typical fuel saving technology's economy of Renault Clio

圖3 典型汽車節(jié)油技術(shù)經(jīng)濟價值對比圖Fig.3 Comparison of economic value of typical vehicle fuel saving technologies

圖4 典型汽車節(jié)油技術(shù)分析及發(fā)展展望Fig.4 Typical automobile fuel saving technology analysis and development prospect

5 結(jié)語

目前汽車主流節(jié)能技術(shù)很多，其節(jié)油率和成本緊密聯(lián)系，對整車的性能及售價都有至關(guān)重要的影響。消費者通常對車輛的油耗及整車性價比極其關(guān)注，所以本文基于價值工程方法，結(jié)合現(xiàn)金流量折現(xiàn)法建立了汽車節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟性評價模型。為汽車生產(chǎn)企業(yè)及消費者對車輛技術(shù)經(jīng)濟性提供一個直觀的判斷，使技術(shù)與經(jīng)濟聯(lián)系的更為緊密，同時也為未來汽車成本與功能的最佳匹配提供一個參考。通過本文評價模型的計算，我們可以得到如下結(jié)論：

（1）低滾阻輪胎、車身材料輕量化、電動助力轉(zhuǎn)向等改善車輛阻力的技術(shù)經(jīng)濟性很高，汽車企業(yè)可以主要在這方面進行改良；

（2）動力總成的改善對車輛性能及操縱性有著很大提高，對車輛降低油耗也有較大幫助。雖然其技術(shù)經(jīng)濟性一般，但是消費者對于車輛動力性能的要求還是十分看重，所以汽車企業(yè)仍然要以動力總成節(jié)能技術(shù)作為核心基礎(chǔ)；

（3）未來車輛具有小型化、柴油化的趨勢，混合動力技術(shù)在未來發(fā)展具有舉足輕重的作用，大幅降低油耗是其可以達到的，但是同時盡可能降低成本是未來汽車企業(yè)要足夠重視的問題。