價值工程功能成本分析法在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目中的應(yīng)用新探
——以STM32嵌入式系統(tǒng)微景觀設(shè)計項目為例

宋寶安 張月

(南京城市職業(yè)學(xué)院 江蘇南京 211200)

1 關(guān)于大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新

1.1 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新背景、目標和意義

1.1.1 背景

2014年9月夏季達沃斯論壇上，李克強總理在講話中提出：要在960萬平方公里土地上掀起“大眾創(chuàng)業(yè)”“草根創(chuàng)業(yè)”的新浪潮，形成“萬眾創(chuàng)新”“人人創(chuàng)新”的新勢態(tài)。2015年《政府工作報告》進一步做出闡釋。國務(wù)院《關(guān)于大力推進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》(國發(fā)〔2015〕32號)文件指出支持大學(xué)生創(chuàng)業(yè)；深入實施大學(xué)生創(chuàng)業(yè)引領(lǐng)計劃，整合發(fā)展高校畢業(yè)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)基金；引導(dǎo)和鼓勵高校統(tǒng)籌資源，抓緊落實大學(xué)生創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)服務(wù)機構(gòu)、人員、場地、經(jīng)費等。在具體路徑上，明確指出引導(dǎo)和鼓勵成功創(chuàng)業(yè)者、知名企業(yè)家、天使和創(chuàng)業(yè)投資人、專家學(xué)者等擔任兼職創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師，提供包括創(chuàng)業(yè)方案、創(chuàng)業(yè)渠道等創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)[1]。

2021年國務(wù)院發(fā)文(國辦發(fā)〔2021〕35號)強調(diào)縱深推進“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”是深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐，大學(xué)生是“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的生力軍，以及支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重要意義[2]。

1.1.2 目標

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的主要目標包括：(1)通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，在大學(xué)生群體營造“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的氛圍；(2)集聚大學(xué)生學(xué)習思考和智慧，集中體現(xiàn)學(xué)習成果，逐步形成“中國智造”趨勢；(3)搭建在校大學(xué)生與經(jīng)濟社會發(fā)展相契合的正面對接的平臺；(4)促進高水平的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)轉(zhuǎn)化為可創(chuàng)業(yè)可商業(yè)化的成果，服務(wù)于社會。

1.1.3 意義

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意義在于通過活動可以打造在校大學(xué)生智慧比拼的舞臺，進而形成有益社會、人類發(fā)展、科技進步的智慧成果，同時以創(chuàng)新創(chuàng)造創(chuàng)業(yè)構(gòu)筑經(jīng)濟發(fā)展的源動力，也是中國制造轉(zhuǎn)為中國智造的基本單元。

1.2 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)

1.2.1 文獻梳理

創(chuàng)業(yè)能力模型研究始于國外，姚凱，李思志(2021)加以進一步說明。1994 年，Chandler 和 Hanks首次提出“創(chuàng)業(yè)勝任力”概念，并把它定義為識別、 預(yù)見并利用機會的能力，是創(chuàng)業(yè)的核心能力，會隨著創(chuàng)業(yè)者對市場的熟悉程度而不斷加強。此后，國外學(xué)者對創(chuàng)業(yè)能力的研究逐漸展開[3]。張琳君，郝志遠(2021)提出基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力在大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)中的應(yīng)用[4]；孔慶淇(2018)還就高職大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)的策略與方法，包括構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)課程體系，搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺等提出學(xué)術(shù)觀點。[5]有學(xué)者認為，大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新是知識、技能和態(tài)度；宋寶安(2013)對大創(chuàng)指導(dǎo)策略進行研究；而更多的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新還在創(chuàng)新意識和計劃書階段加以討論。

本文基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)具體實踐活動提出大創(chuàng)項目的指導(dǎo)方法，其中的案例使用了較為先進的技術(shù)，把電子控制技術(shù)與景觀設(shè)計加以融合，并運用現(xiàn)代經(jīng)濟管理價值工程分析法進行功能與成本分析和價值系數(shù)分析，基本上屬于首創(chuàng)，成為大創(chuàng)指導(dǎo)研究的有益補充。

1.2.2 對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)的再認識

(1)提高基本認識。創(chuàng)新指導(dǎo)教師團隊引導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新活動需要從思維、方式、方法、路徑方面給予指導(dǎo)。首先，需要從人類思維的基礎(chǔ)認知入手，包括對思維的出發(fā)點、維度、方向及時間和速度等方面進行講解，并輔以典型案例進行說明；其次，是探究討論創(chuàng)新思維的方法；再次，是形成創(chuàng)新思維習慣；最后，是形成創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)構(gòu)想。在教學(xué)指導(dǎo)實踐中，大學(xué)生形成創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)構(gòu)想的源泉是鼓勵創(chuàng)造性，而運用“頭腦風暴法”往往是非常有效的方法。在鼓勵奇思妙想、避免批評、合并創(chuàng)想的游戲規(guī)則之下，常常出現(xiàn)許多超越常規(guī)、出乎預(yù)料的想法。實踐證明， 學(xué)生從頭腦風暴法互動教學(xué)中獲得了自信，有了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的原動力[6]。(2)形成項目指導(dǎo)團隊。我們認為，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)團隊也需要考慮團隊建設(shè)的5P要素，即目標(PURPOSE)、定位(PLACE)、權(quán)限(POWER)、計劃(PLAN)、人員(PEOPLE)?！盎赟TM32微控制器的嵌入式系統(tǒng)微景觀設(shè)計”指導(dǎo)團隊的人員由經(jīng)濟管理、電子技術(shù)工程、景觀設(shè)計等專業(yè)教師構(gòu)成，形成一個目標明確、針對性較強、分工合理、計劃科學(xué)的專業(yè)互補、各取所長的團隊。

1.2.3 主要創(chuàng)新點

(1)項目設(shè)計本身符合集成性組合創(chuàng)新，開發(fā)所使用的STM32開發(fā)板為意法半導(dǎo)體公司的STM32F系列32位ARM微控制器，具有低功耗高性能的特點；(2)經(jīng)過功能成本分析，采用了3D打印技術(shù)；模型結(jié)構(gòu)，選用PLA材料，主要原因是該材料環(huán)保無污染，經(jīng)過設(shè)計與編程運用3D打印技術(shù)來完成其結(jié)構(gòu)，即微景觀模型的殼體；(3)詮釋了價值工程分析在大創(chuàng)指導(dǎo)中的具體應(yīng)用，為創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新和相關(guān)項目的研究提供了新的思路、新的路徑及新的方法。

2 價值工程分析

2.1 項目簡介

微景觀設(shè)計的目標項目使用基于STM32微控制器的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板，結(jié)合音頻信號傳感器模塊，通過微控制器豐富的接口來控制微型水泵組的運行，實現(xiàn)水壓隨外界聲音的變化而改變，產(chǎn)生互動效果，提高可觀賞性，最后對設(shè)計的模型結(jié)構(gòu)采用3D打印技術(shù)來實現(xiàn)。

2.2 價值工程分析原理

價值工程的目的是要從技術(shù)與經(jīng)濟的結(jié)合上改進和創(chuàng)新產(chǎn)品，使產(chǎn)品既在技術(shù)上可實現(xiàn)，又在經(jīng)濟上最實惠費用最小，達到兩者的最佳結(jié)合。而價值是指對象所具有的功能與獲得該功能的全部費用之比，用公式表示為：

價值(V)=功能(F)/費用(C)

通常使用功能成本法進行測算分析，測定實現(xiàn)應(yīng)有功能所必須消耗的最低成本，同時計算為實現(xiàn)應(yīng)有功能所耗費的目前成本，經(jīng)過分析、對比，求得對象的價值系數(shù)和成本降低期望值，確定價值工程的改進對象。其計算公式如下：

價值系數(shù)(V)=功能評價值(F)/功能目前成本(C)

功能成本法主要包括兩個內(nèi)容，即功能目前成本的計算和功能評價值的推算，其中關(guān)鍵的是功能評價值的推算[7]。

在具體指導(dǎo)過程中，微景觀設(shè)計與價值工程分析的功能成本法具有較高的契合度。其中包括設(shè)計中體現(xiàn)的必要功能和美觀功能的取舍，不同技術(shù)路線的選擇及功能呈現(xiàn)，生產(chǎn)成本與使用成本的關(guān)系等。其目的不是簡單地讓大學(xué)生把所學(xué)的新技術(shù)進行組合，而是進一步考慮功能與成本的關(guān)系，在技術(shù)可行性和價值系數(shù)之間加以分析和考量，進而使之具備較好的實用性和較高的市場價值。

2.3 功能整理

通過頭腦風暴、訪談?wù){(diào)研和小組談?wù)?，對其?yīng)用的市場需求和應(yīng)用場所進行認真分析，形成微景觀設(shè)計的功能，經(jīng)過概念抽象與整理，具體描述為：(1)美觀，微景觀的應(yīng)用場所主要在公共的室內(nèi)空間，所以，成為景觀甚至成為場景中的主景這個功能是最為重要的，突出通過人為的設(shè)計成為接近自然的景觀；(2)山水景，外觀設(shè)計從人們熱愛自然迷戀山水入手，結(jié)合國人對水墨畫的喜好，以及“仁者愛山智者樂水”的觀念，結(jié)合科技手段實現(xiàn)聲、燈、電一體，在局部形成景觀來營造氛圍；(3)凈化及加濕，解決室內(nèi)空氣凈化和加濕問題也是微景觀的附加功能，可以替代空氣凈化器和加濕機；(4)聲控，聲音感知形成音樂噴泉等；(5)嵌入式，為保證景觀的“微”化，以嵌入式系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)其隱蔽性，并且用3D打印制作模型。

2.4 技術(shù)結(jié)構(gòu)

在確定功能的同時，通過新技術(shù)的組合進行創(chuàng)新，來保證設(shè)計項目的先進性，并滿足上述主要概念和功能的實現(xiàn)。具體運用的技術(shù)包括：(1)3D打印技術(shù)，對微景觀模型進行總體結(jié)構(gòu)的整體打印，其中包括打印材料的選用，打印模型的美化和打印程序的編寫；(2)微景觀的核心，噴泉泵體的使用，選取可調(diào)節(jié)的微泵系統(tǒng)；(3)信號采集系統(tǒng)，包括總控、聲控和人體感應(yīng)智能；(4)LED燈光系統(tǒng)，燈光及隨音樂變化的程序編寫；(5)凈化及霧化系統(tǒng)，負離子空氣凈化及納米級水霧化系統(tǒng)。

3 具體方案及指導(dǎo)方法

嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。

3.1 確定項目技術(shù)路線圖

本項目的控制部分選用基于STM32微控制器的嵌入式系統(tǒng)，結(jié)合音頻信號傳感器模塊，通過微控制器豐富的接口控制 微型水泵組的運行，實現(xiàn)水壓隨外界聲音的變化而改變，從而使噴泉水流對外界的聲音信號產(chǎn)生互動效果，觀賞性大大提高，系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)應(yīng)用3D打印技術(shù)實現(xiàn)(見圖1)。

圖1 微景觀設(shè)計集成模型技術(shù)路線圖

主要內(nèi)容包括：(1)收集STM32嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)資料以及硬件資料；(2)學(xué)習嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法和編程工具；(3)設(shè)計并調(diào)試系統(tǒng)控制部分；(4)設(shè)計并調(diào)試泵組驅(qū)動部分；(5)集成以上兩部分功能完成系統(tǒng)總體設(shè)計和編程；(6)使用3D打印技術(shù)設(shè)計和改進模型結(jié)構(gòu)；(7)對模型進行測試并改進。

3.2 安排作業(yè)任務(wù)

功能成本技術(shù)任務(wù)表，見表1。

表1 功能成本技術(shù)任務(wù)表

4 進行功能與成本分析

4.1 功能成本分析模型

4.1.1 基本假設(shè)

功能和成本數(shù)據(jù)具有較高的可靠性，包括功能整理具備合理性，并且有相應(yīng)的技術(shù)實現(xiàn)手段，成本的構(gòu)成具有一定的穩(wěn)定性；消費者的理性消費，即對價值工程分析的態(tài)度趨于實用化，或者說市場會選擇性價比高的產(chǎn)品，進而使所設(shè)計的項目更加具有市場轉(zhuǎn)化的可能。

4.1.2 功能成本分析模型

根據(jù)價值工程的基礎(chǔ)公式：

對功能F建立的公式：

對成本費用C建立的公式：

所以，價值或者叫做價值系數(shù)公式：

公式(2)中，功能函數(shù)的解釋變量x是指可實現(xiàn)的目標功能以及實現(xiàn)的程度，我們分為教師組和學(xué)生組對功能進行評價測定，用數(shù)據(jù)的方式得出相應(yīng)的結(jié)果；對于公式(3)，成本費用主要以制造成本作為考量，使用電商平臺的主要數(shù)據(jù)，并與相應(yīng)的功能進行匹配；從而得到公式(4)的數(shù)據(jù)，事實上建立了相應(yīng)的矩陣，本文不做探討。

4.1.3 解釋變量及基本數(shù)據(jù)

(1)基于功能分析所建立的因子X，分別由教師組和學(xué)生組形成兩組數(shù)據(jù)，各因子所賦予的含義為X1 3D打印技術(shù)；X2可調(diào)節(jié)的微泵系統(tǒng)；X3信號采集系統(tǒng)，包括總控、聲控和人體感應(yīng)智能；X4 LED燈光系統(tǒng)；X5凈化及霧化系統(tǒng)，負離子空氣凈化及納米級水霧化系統(tǒng)。

功能值的各因子取值在0-5之間，反映功能的重要程度，其中有效數(shù)據(jù)來自教師組4人和學(xué)生組15人，其算術(shù)平均值本別為(2.7，4，1，2，4.85)(4，3.5，2.5，5，3)，如圖2所示。

圖2 微景觀設(shè)計項目功能值分布圖(教師組和學(xué)生組)

于是，我們把功能值Y進行主觀合成，分別使用70%和30%的權(quán)數(shù)加權(quán)進行計算，則得到如下結(jié)果(見圖3)。

圖3 微景觀功能加權(quán)值分析圖(教師組學(xué)生組及加權(quán)值)

計算的結(jié)果X1=3.09，X2=3.85，X3=1.45，X4=2.9，X5=4.3；所以功能(需求)基本排序為：X5，X2，X1，X4和X3，即凈化及霧化系統(tǒng)，負離子空氣凈化及納米級水霧化系統(tǒng)；可調(diào)節(jié)的微泵系統(tǒng)；3D打印技術(shù)；LED燈光系統(tǒng)；信號采集系統(tǒng)，包括總控、聲控和人體感應(yīng)智能。

(2)基于成本分析(本文以制造成本)根據(jù)五個模塊，在體現(xiàn)功能優(yōu)先原則的基礎(chǔ)上，對配件、材料的采購進行控制，其成本構(gòu)成如圖4所示。

圖4 微景觀設(shè)計功能及功能成本圖

(3)進行價值系數(shù)計算。應(yīng)用價值工程分析的ABC法，對功能成本占比進行排序，得出的基本結(jié)論是：X2微泵系統(tǒng)占比28.56%，最重要，需要首先關(guān)注，X5凈化霧化系統(tǒng)占比27.01%，成為第二關(guān)注項，X13D打印模型占比20.73%，為第三關(guān)注項；降低這三項的制造成本，是提高價值系數(shù)的主要途徑。

價值系數(shù)排序為X4，X5，X1及X2，X3。X4 LED燈光系統(tǒng)的價值系數(shù)最高為0.24，具有較高的性價比，也說明消費者可能最關(guān)心燈光這樣“吸引眼球”的組件；X5凈化霧化系統(tǒng)的價值系數(shù)(0.18)緊跟其后，說明生活化，實用性也是消費者比較重視的功能。

4.2 項目的成果轉(zhuǎn)化的探討

嵌入式系統(tǒng)具有硬件可定制、成本低、實時響應(yīng)等特點，因此可以推廣應(yīng)用于智能玩具、家電控制、交換機、數(shù)控設(shè)備、儀表、汽車電子、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等。而智能小型控制裝置的研發(fā)，集成性組合創(chuàng)新的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，也已經(jīng)成為社會經(jīng)濟發(fā)展的一大技術(shù)亮點。

有鑒于此，我們運用了經(jīng)濟學(xué)管理學(xué)的研究方法，從科研成果轉(zhuǎn)化的價值工程的角度進行判斷和指導(dǎo)。所以在微景觀設(shè)計指導(dǎo)過程中，不僅考慮了新技術(shù)應(yīng)用及后期在大型戶外景觀“放大”的可行性，同時運用了“高射炮打蚊子”的做法使用了功能成本法分析考量，試圖達到又便宜又好的效果，使之具備較高的性價比，從而具備走出“象牙塔”的產(chǎn)品價值和市場可行性進而向科研成果轉(zhuǎn)化，也是一個現(xiàn)實課題。

表2 價值工程系數(shù)分析表

5 結(jié)語

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是我國現(xiàn)階段社會、經(jīng)濟、環(huán)境發(fā)展的必然要求，是時代主題，也是未來幾十年的主題之一。事實上，從國家和民族層面來說，青年智，中國智; 青年強，中國強。盡管我們僅以微景觀創(chuàng)新設(shè)計為例對大創(chuàng)項目指導(dǎo)進行了分析和說明，還是試圖表達涓涓細流匯聚成江河大海的道理，如同微景觀也可以變成宏大的廣場景觀一樣，希望能夠為大創(chuàng)項目指導(dǎo)在方法論層面提供一個“微景觀”。

5.1 主要結(jié)論

(1)各種新技術(shù)的集成式創(chuàng)新，將成為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)揮優(yōu)勢的“賽道”；(2)跨專業(yè)指導(dǎo)教師團隊，使得指導(dǎo)更加貼近真實情景從而具備轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品進入市場的可能性；(3)基本的價值工程分析方法基本符合創(chuàng)新團隊的預(yù)期，是其他大創(chuàng)項目可以進行“遷移”的方法論之一。

5.2 需要進一步研究的問題

(1)本文所使用微景觀集成化設(shè)計屬于微型，而理論上價值工程分析主要應(yīng)用在與國計民生有關(guān)的大型建設(shè)項目或者大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品中，難免有“小題大做”之嫌；(2)創(chuàng)新團隊成員和團隊的合作程度對項目研究有較大的影響，并且項目團隊的穩(wěn)定性也是比較現(xiàn)實的問題；(3)價值工程分析方法在大創(chuàng)中的使用范圍和程度還值得進一步探討。