价值工程功能成本分析法在大学生创新创业项目中的应用新探——以STM32嵌入式系统微景观设计项目为例

宋宝安 张月

(南京城市职业学院 江苏南京 211200)

1 关于大学生创业创新

1.1 大学生创业创新背景、目标和意义

1.1.1 背景

2014年9月夏季达沃斯论坛上，李克强总理在讲话中提出：要在960万平方公里土地上掀起“大众创业”“草根创业”的新浪潮，形成“万众创新”“人人创新”的新势态。2015年《政府工作报告》进一步做出阐释。国务院《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》(国发〔2015〕32号)文件指出支持大学生创业；深入实施大学生创业引领计划，整合发展高校毕业生就业创业基金；引导和鼓励高校统筹资源，抓紧落实大学生创业指导服务机构、人员、场地、经费等。在具体路径上，明确指出引导和鼓励成功创业者、知名企业家、天使和创业投资人、专家学者等担任兼职创业导师，提供包括创业方案、创业渠道等创业辅导[1]。

2021年国务院发文(国办发〔2021〕35号)强调纵深推进“大众创业、万众创新”是深入实施创新驱动发展战略的重要支撑，大学生是“大众创业、万众创新”的生力军，以及支持大学生创新创业的重要意义[2]。

1.1.2 目标

大学生创新创业活动的主要目标包括：(1)通过大学生创新创业活动，在大学生群体营造“大众创业、万众创新”的氛围；(2)集聚大学生学习思考和智慧，集中体现学习成果，逐步形成“中国智造”趋势；(3)搭建在校大学生与经济社会发展相契合的正面对接的平台；(4)促进高水平的创新创业转化为可创业可商业化的成果，服务于社会。

1.1.3 意义

大学生创新创业的意义在于通过活动可以打造在校大学生智慧比拼的舞台，进而形成有益社会、人类发展、科技进步的智慧成果，同时以创新创造创业构筑经济发展的源动力，也是中国制造转为中国智造的基本单元。

1.2 大学生创新创业指导

1.2.1 文献梳理

创业能力模型研究始于国外，姚凯，李思志(2021)加以进一步说明。1994 年，Chandler 和 Hanks首次提出“创业胜任力”概念，并把它定义为识别、 预见并利用机会的能力，是创业的核心能力，会随着创业者对市场的熟悉程度而不断加强。此后，国外学者对创业能力的研究逐渐展开[3]。张琳君，郝志远(2021)提出基于创新创业能力在大学生就业指导中的应用[4]；孔庆淇(2018)还就高职大学生创新创业指导的策略与方法，包括构建创新创业指导课程体系，搭建创新创业平台等提出学术观点。[5]有学者认为，大学生创业创新是知识、技能和态度；宋宝安(2013)对大创指导策略进行研究；而更多的创业创新还在创新意识和计划书阶段加以讨论。

本文基于创新创业具体实践活动提出大创项目的指导方法，其中的案例使用了较为先进的技术，把电子控制技术与景观设计加以融合，并运用现代经济管理价值工程分析法进行功能与成本分析和价值系数分析，基本上属于首创，成为大创指导研究的有益补充。

1.2.2 对创新创业指导的再认识

(1)提高基本认识。创新指导教师团队引导大学生创新活动需要从思维、方式、方法、路径方面给予指导。首先，需要从人类思维的基础认知入手，包括对思维的出发点、维度、方向及时间和速度等方面进行讲解，并辅以典型案例进行说明；其次，是探究讨论创新思维的方法；再次，是形成创新思维习惯；最后，是形成创新意识和创业构想。在教学指导实践中，大学生形成创业意识和创业构想的源泉是鼓励创造性，而运用“头脑风暴法”往往是非常有效的方法。在鼓励奇思妙想、避免批评、合并创想的游戏规则之下，常常出现许多超越常规、出乎预料的想法。实践证明， 学生从头脑风暴法互动教学中获得了自信，有了创新创业的原动力[6]。(2)形成项目指导团队。我们认为，大学生创新创业指导团队也需要考虑团队建设的5P要素，即目标(PURPOSE)、定位(PLACE)、权限(POWER)、计划(PLAN)、人员(PEOPLE)。“基于STM32微控制器的嵌入式系统微景观设计”指导团队的人员由经济管理、电子技术工程、景观设计等专业教师构成，形成一个目标明确、针对性较强、分工合理、计划科学的专业互补、各取所长的团队。

1.2.3 主要创新点

(1)项目设计本身符合集成性组合创新，开发所使用的STM32开发板为意法半导体公司的STM32F系列32位ARM微控制器，具有低功耗高性能的特点；(2)经过功能成本分析，采用了3D打印技术；模型结构，选用PLA材料，主要原因是该材料环保无污染，经过设计与编程运用3D打印技术来完成其结构，即微景观模型的壳体；(3)诠释了价值工程分析在大创指导中的具体应用，为创业创新和相关项目的研究提供了新的思路、新的路径及新的方法。

2 价值工程分析

2.1 项目简介

微景观设计的目标项目使用基于STM32微控制器的嵌入式系统开发板，结合音频信号传感器模块，通过微控制器丰富的接口来控制微型水泵组的运行，实现水压随外界声音的变化而改变，产生互动效果，提高可观赏性，最后对设计的模型结构采用3D打印技术来实现。

2.2 价值工程分析原理

价值工程的目的是要从技术与经济的结合上改进和创新产品，使产品既在技术上可实现，又在经济上最实惠费用最小，达到两者的最佳结合。而价值是指对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比，用公式表示为：

价值(V)=功能(F)/费用(C)

通常使用功能成本法进行测算分析，测定实现应有功能所必须消耗的最低成本，同时计算为实现应有功能所耗费的目前成本，经过分析、对比，求得对象的价值系数和成本降低期望值，确定价值工程的改进对象。其计算公式如下：

价值系数(V)=功能评价值(F)/功能目前成本(C)

功能成本法主要包括两个内容，即功能目前成本的计算和功能评价值的推算，其中关键的是功能评价值的推算[7]。

在具体指导过程中，微景观设计与价值工程分析的功能成本法具有较高的契合度。其中包括设计中体现的必要功能和美观功能的取舍，不同技术路线的选择及功能呈现，生产成本与使用成本的关系等。其目的不是简单地让大学生把所学的新技术进行组合，而是进一步考虑功能与成本的关系，在技术可行性和价值系数之间加以分析和考量，进而使之具备较好的实用性和较高的市场价值。

2.3 功能整理

通过头脑风暴、访谈调研和小组谈论，对其应用的市场需求和应用场所进行认真分析，形成微景观设计的功能，经过概念抽象与整理，具体描述为：(1)美观，微景观的应用场所主要在公共的室内空间，所以，成为景观甚至成为场景中的主景这个功能是最为重要的，突出通过人为的设计成为接近自然的景观；(2)山水景，外观设计从人们热爱自然迷恋山水入手，结合国人对水墨画的喜好，以及“仁者爱山智者乐水”的观念，结合科技手段实现声、灯、电一体，在局部形成景观来营造氛围；(3)净化及加湿，解决室内空气净化和加湿问题也是微景观的附加功能，可以替代空气净化器和加湿机；(4)声控，声音感知形成音乐喷泉等；(5)嵌入式，为保证景观的“微”化，以嵌入式系统技术实现其隐蔽性，并且用3D打印制作模型。

2.4 技术结构

在确定功能的同时，通过新技术的组合进行创新，来保证设计项目的先进性，并满足上述主要概念和功能的实现。具体运用的技术包括：(1)3D打印技术，对微景观模型进行总体结构的整体打印，其中包括打印材料的选用，打印模型的美化和打印程序的编写；(2)微景观的核心，喷泉泵体的使用，选取可调节的微泵系统；(3)信号采集系统，包括总控、声控和人体感应智能；(4)LED灯光系统，灯光及随音乐变化的程序编写；(5)净化及雾化系统，负离子空气净化及纳米级水雾化系统。

3 具体方案及指导方法

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

3.1 确定项目技术路线图

本项目的控制部分选用基于STM32微控制器的嵌入式系统，结合音频信号传感器模块，通过微控制器丰富的接口控制 微型水泵组的运行，实现水压随外界声音的变化而改变，从而使喷泉水流对外界的声音信号产生互动效果，观赏性大大提高，系统模型结构应用3D打印技术实现(见图1)。

图1 微景观设计集成模型技术路线图

主要内容包括：(1)收集STM32嵌入式系统开发相关资料以及硬件资料；(2)学习嵌入式系统的开发方法和编程工具；(3)设计并调试系统控制部分；(4)设计并调试泵组驱动部分；(5)集成以上两部分功能完成系统总体设计和编程；(6)使用3D打印技术设计和改进模型结构；(7)对模型进行测试并改进。

3.2 安排作业任务

功能成本技术任务表，见表1。

表1 功能成本技术任务表

4 进行功能与成本分析

4.1 功能成本分析模型

4.1.1 基本假设

功能和成本数据具有较高的可靠性，包括功能整理具备合理性，并且有相应的技术实现手段，成本的构成具有一定的稳定性；消费者的理性消费，即对价值工程分析的态度趋于实用化，或者说市场会选择性价比高的产品，进而使所设计的项目更加具有市场转化的可能。

4.1.2 功能成本分析模型

根据价值工程的基础公式：

对功能F建立的公式：

对成本费用C建立的公式：

所以，价值或者叫做价值系数公式：

公式(2)中，功能函数的解释变量x是指可实现的目标功能以及实现的程度，我们分为教师组和学生组对功能进行评价测定，用数据的方式得出相应的结果；对于公式(3)，成本费用主要以制造成本作为考量，使用电商平台的主要数据，并与相应的功能进行匹配；从而得到公式(4)的数据，事实上建立了相应的矩阵，本文不做探讨。

4.1.3 解释变量及基本数据

(1)基于功能分析所建立的因子X，分别由教师组和学生组形成两组数据，各因子所赋予的含义为X1 3D打印技术；X2可调节的微泵系统；X3信号采集系统，包括总控、声控和人体感应智能；X4 LED灯光系统；X5净化及雾化系统，负离子空气净化及纳米级水雾化系统。

功能值的各因子取值在0-5之间，反映功能的重要程度，其中有效数据来自教师组4人和学生组15人，其算术平均值本别为(2.7，4，1，2，4.85)(4，3.5，2.5，5，3)，如图2所示。

图2 微景观设计项目功能值分布图(教师组和学生组)

于是，我们把功能值Y进行主观合成，分别使用70%和30%的权数加权进行计算，则得到如下结果(见图3)。

图3 微景观功能加权值分析图(教师组学生组及加权值)

计算的结果X1=3.09，X2=3.85，X3=1.45，X4=2.9，X5=4.3；所以功能(需求)基本排序为：X5，X2，X1，X4和X3，即净化及雾化系统，负离子空气净化及纳米级水雾化系统；可调节的微泵系统；3D打印技术；LED灯光系统；信号采集系统，包括总控、声控和人体感应智能。

(2)基于成本分析(本文以制造成本)根据五个模块，在体现功能优先原则的基础上，对配件、材料的采购进行控制，其成本构成如图4所示。

图4 微景观设计功能及功能成本图

(3)进行价值系数计算。应用价值工程分析的ABC法，对功能成本占比进行排序，得出的基本结论是：X2微泵系统占比28.56%，最重要，需要首先关注，X5净化雾化系统占比27.01%，成为第二关注项，X13D打印模型占比20.73%，为第三关注项；降低这三项的制造成本，是提高价值系数的主要途径。

价值系数排序为X4，X5，X1及X2，X3。X4 LED灯光系统的价值系数最高为0.24，具有较高的性价比，也说明消费者可能最关心灯光这样“吸引眼球”的组件；X5净化雾化系统的价值系数(0.18)紧跟其后，说明生活化，实用性也是消费者比较重视的功能。

4.2 项目的成果转化的探讨

嵌入式系统具有硬件可定制、成本低、实时响应等特点，因此可以推广应用于智能玩具、家电控制、交换机、数控设备、仪表、汽车电子、医疗仪器、航天航空设备等。而智能小型控制装置的研发，集成性组合创新的嵌入式系统应用，也已经成为社会经济发展的一大技术亮点。

有鉴于此，我们运用了经济学管理学的研究方法，从科研成果转化的价值工程的角度进行判断和指导。所以在微景观设计指导过程中，不仅考虑了新技术应用及后期在大型户外景观“放大”的可行性，同时运用了“高射炮打蚊子”的做法使用了功能成本法分析考量，试图达到又便宜又好的效果，使之具备较高的性价比，从而具备走出“象牙塔”的产品价值和市场可行性进而向科研成果转化，也是一个现实课题。

表2 价值工程系数分析表

5 结语

创新创业是我国现阶段社会、经济、环境发展的必然要求，是时代主题，也是未来几十年的主题之一。事实上，从国家和民族层面来说，青年智，中国智; 青年强，中国强。尽管我们仅以微景观创新设计为例对大创项目指导进行了分析和说明，还是试图表达涓涓细流汇聚成江河大海的道理，如同微景观也可以变成宏大的广场景观一样，希望能够为大创项目指导在方法论层面提供一个“微景观”。

5.1 主要结论

(1)各种新技术的集成式创新，将成为大学生创新创业发挥优势的“赛道”；(2)跨专业指导教师团队，使得指导更加贴近真实情景从而具备转化为产品进入市场的可能性；(3)基本的价值工程分析方法基本符合创新团队的预期，是其他大创项目可以进行“迁移”的方法论之一。

5.2 需要进一步研究的问题

(1)本文所使用微景观集成化设计属于微型，而理论上价值工程分析主要应用在与国计民生有关的大型建设项目或者大规模生产的产品中，难免有“小题大做”之嫌；(2)创新团队成员和团队的合作程度对项目研究有较大的影响，并且项目团队的稳定性也是比较现实的问题；(3)价值工程分析方法在大创中的使用范围和程度还值得进一步探讨。