Estimasi Biaya Produksi
David P. Hoult dan C. Lawrence Meador, Institut Teknologi Massachusetts
Perkenalan
Estimasi biaya merupakan bagian penting dalam desain, pengembangan, dan penggunaan produk. Dalam pengembangan dan desain produk manufaktur, tahapannya mencakup penilaian konsep, demonstrasi fitur utama, serta desain dan produksi terperinci.
Tahap selanjutnya adalah pengoperasian dan pemeliharaan produk, dan terakhir, pembuangannya. Estimasi biaya muncul pada masing-masing fase ini, namun dampak biaya lebih besar pada fase pengembangan dan desain.
Anekdot, pengalaman, dan beberapa data (Referensi 1, 2) mendukung pengamatan umum bahwa pada saat 20% produk ditentukan, 70 hingga 80% biaya sudah dikeluarkan, bahkan jika biaya tersebut tidak diketahui! Persepsi umum lainnya adalah bahwa biaya untuk memperbaiki kesalahan desain (pembengkakan biaya) meningkat sangat tajam seiring dengan kemajuan produk melalui tahapannya. Apa yang mungkin memerlukan satu unit upaya untuk memperbaikinya dalam tahap penilaian konsep mungkin memerlukan biaya seribu unit dalam rekayasa terperinci. Pengalaman para insinyur dan desainer memaksa penaksir biaya untuk memikirkan secara hati-hati tentang konteks, waktu, dan penggunaan perkiraan biaya.
Konsep Umum
Dalam artikel ini, fokusnya adalah pada produk yang ditentukan oleh dimensi dan toleransi, terbuat dari bahan padat dan dibuat melalui beberapa proses manufaktur. Ada dua permasalahan yang harus dihadapi: pertama, sulitnya memperkirakan biaya produk secara akurat pada tahap awal desain; kedua, terdapat sejumlah besar proses manufaktur, jadi kita harus membatasi diskusi untuk mencapai hasil yang masuk akal.
Dalam menangani masalah pertama, serangkaian perkiraan biaya yang sesuai dengan tahapan program pengembangan produk harus dipertimbangkan. Semakin banyak rincian produk yang ditentukan, perkiraan biaya akan menjadi lebih akurat. Dengan pemikiran seperti ini, masuk akal bahwa alat-alat yang berbeda untuk memperkirakan biaya dapat digunakan dalam tahapan-tahapan program yang berbeda. Dalam tinjauan ini
diberikan contoh metode estimasi biaya yang dapat digunakan dalam konteks berbagai tahapan program pembangunan.
Isu kedua memunculkan prinsip pentingbatasan domain(Ref 3, 4), artinya data yang menjadi dasar perkiraan biaya harus spesifik untuk proses pembuatan, bahan yang digunakan, dan sebagainya. Perkiraan biaya hanya berlaku dalam domain tertentu. Hal ini langsung menimbulkan kesulitan lain: sebagian besar produk, meskipun hanya cukup rumit, seperti mesin pencuci piring dengan 200 komponen unik, memiliki setidaknya tiga atau lima domain yang menerapkan perkiraan biaya (misalnya, perakitan lembaran logam, komponen plastik cetakan injeksi). , membentuk bagian lembaran logam, dll.). Produk yang lebih kompleks, seperti mesin pesawat jet dengan 25.000 komponen unik, mungkin memiliki 200 proses manufaktur berbeda, yang masing-masing menentukan satu atau lebih domain estimasi biaya. Tentu saja, jika kita mempertimbangkan produk-produk yang lebih kompleks, misalnya sistem radar militer modern dengan 10.000 hingga 20.000 komponen unik, atau pesawat komersial besar yang mungkin memiliki 5 juta komponen.
Memperkirakan biaya produk yang kompleks melalui berbagai fase pengembangan dan produksi memerlukan pengorganisasian data dalam jumlah besar. Jika data untuk desain, manufaktur, dan biaya dihubungkan, maka adakesamaan basis data.Telah ditemukan (Ref 3) bahwa kesamaan database menghasilkan pengurangan biaya dan pembengkakan jadwal yang dramatis dalam program militer. Dalam studi yang sama, batasan domain ditemukan penting dalam mencapai kesamaan database.
Memiliki kesamaan basis data dengan batasan domain menyiratkan bahwa hubungan antara desain dan proses manufaktur tertentu, dengan biaya terkait, dipahami dan digambarkan. Berfokus pada proses manufaktur tertentu memungkinkan seseorang mengumpulkan dan mengatur data tentang di mana dan bagaimana biaya timbul dalam proses tertentu. Dengan fokus ini, keakuratan perkiraan biaya dapat ditentukan, asalkan metode estimasi yang seragam digunakan, dan dengan ketentuan bahwa, seiring berjalannya waktu, perkiraan biaya dibandingkan dengan biaya aktual yang timbul dalam produksi. Dengan cara ini, keakuratan perkiraan biaya yang kompleks dapat ditetapkan dan ditingkatkan.
Dalam praktek rekayasa dan desain saat ini, banyak organisasi tidak memiliki kesamaan database yang memadai, dan keakuratan perkiraan biaya tidak diketahui dengan baik. Kesamaan basis data memerlukan deskripsi seluruh perusahaan tentang proses manufaktur yang dominan biayanya, cara melacak biaya sebenarnya untuk setiap
komponen, dan cara memberikan informasi ini-- dalam format yang sesuai--kepada perancang dan penaksir biaya. Sebagian besar "metode empiris" estimasi biaya, yang didasarkan pada studi industri tentang korelasi statistik biaya, mungkin berlaku atau tidak pada pengalaman perusahaan tertentu (lihat pembahasan di bagian selanjutnya).
Biaya “digulung” untuk suatu produk ketika semua elemen biaya suatu produk diperhitungkan. Kriteria estimasi biaya menggunakan kesamaan database sederhana:
kecepatan (berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menyusun perkiraan biaya pada desain baru), akurasi (berapa standar deviasi estimasi, berdasarkan perbandingan dengan biaya sebenarnya) dan risiko ( berapa distribusi probabilitas estimasi biaya; berapa lama estimasi tersebut akan menjadi lebih dari 30% terlalu rendah, misalnya). Salah satu indikator kesamaan database yang sangat baik adalah kriteria waktu roll-up. Waktu rollup estimasi biaya kelas dunia hanya hitungan menit hingga sepersekian hari. Organisasi- organisasi yang mempunyai waktu penyelesaian yang cepat mempunyai biaya dan pembengkakan jadwal yang jauh lebih sedikit pada proyek-proyek militer (Referensi 3).
Alokasi biaya adalah masalah umum lainnya. Alokasi biaya mengacu pada proses dimana komponen desain ditetapkan target biayanya. Kebutuhan akan alokasi biaya sudah jelas: bagaimana lagi seorang insinyur, yang mengerjakan proyek besar, mengetahui berapa biaya yang harus dikeluarkan untuk bagian yang sedang dirancang? Dan, jika biaya tidak diketahui dan target biaya tidak terpenuhi, akan terjadi penundaan waktu, dan karenanya timbul biaya karena pengulangan desain yang tidak perlu. Secara umum diakui bahwa memiliki tim produk terintegrasi (IPT) adalah praktik industri yang baik. Tim produk yang terintegrasi harus mengalokasikan biaya pada tahap awal program pengembangan. Perkiraan biaya harus dilakukan bersamaan dengan upaya desain selama proses pengembangan. Jelasnya, memperkirakan biaya pada tahap awal program pengembangan, misalnya, ketika konsep produk sedang dinilai, memerlukan alat yang sangat berbeda dibandingkan ketika sebagian besar atau seluruh rincian desain telah ditentukan. Berbagai alat yang dapat digunakan untuk memperkirakan biaya pada berbagai tahap proses pengembangan akan dijelaskan nanti di bagian ini.
Elemen Biaya, ada banyak elemen biaya. Yang paling sederhana untuk dipahami adalah biaya material. Misalnya, jika suatu komponen terbuat dari aluminium dan dibuat dari 10 pon bahan tersebut, jika kualitas aluminium berharga $2/pon, maka biaya bahannya adalah $20. Perkiraan tersebut menjadi sedikit lebih rumit jika, seperti dalam kasus
beberapa komponen ruang angkasa, sekitar 90% material akan dikerjakan dengan mesin;
kemudian penjualan bahan bekas dikurangkan dari harga bahan.
Perkakas dan perlengkapan adalah item berikutnya yang paling mudah untuk dipahami. Jika perkakas hanya digunakan untuk satu produk, dan umur perkakas tersebut diketahui atau dapat diperkirakan, maka yang diperlukan hanyalah biaya desain dan fabrikasi perkakas tersebut. Perkiraan biaya fabrikasi untuk perkakas sama dengan perkiraan biaya fabrikasi komponen. Perkiraan biaya desain menimbulkan masalah yang sulit dan umum: perkiraan biaya (Ref 4). Misalnya, biaya desain perkakas sering kali diklasifikasikan sebagai biaya overhead, meskipun biaya perkakas berkaitan dengan fitur desain. Dalam banyak sistem akuntansi, biaya produksi ditetapkan sebagai “nilai standar”, dan varians dari nilai standar ditabulasikan. Metodologi akuntansi ini, secara umum, tidak memungkinkan insinyur biaya untuk menentukan biaya sebenarnya dari berbagai fitur desain suatu komponen. Dalam entri buku besar pada banyak sistem akuntansi, tidak ada alokasi biaya untuk aktivitas tertentu atau tidak ada akuntansi berbasis aktivitas (ABC) (Ref 5). Dalam kasus seperti ini, tidak ada data yang mendukung perkiraan biaya desain.
Tenaga kerja langsung untuk produk atau suku cadang yang memiliki hasil tinggi di bidang manufaktur biasanya memiliki perkiraan biaya yang jelas, berdasarkan korelasi statistik terhadap tenaga kerja langsung untuk suku cadang serupa di masa lalu. Namun, untuk bagian-bagian yang memiliki jumlah pengerjaan ulang yang besar, pertimbangannya lebih kompleks, dan masalah penangkapan biaya serta kurangnya ABC muncul lagi.
Pengerjaan ulang mungkin merupakan indikasi variasi proses manufaktur yang tidak terkendali. Masalahnya adalah pengerjaan ulang dan pengawasannya dapat diklasifikasikan seluruhnya, atau sebagian, sebagai overhead produksi. Karena alasan ini, biaya sebenarnya dari pengerjaan ulang mungkin tidak diketahui secara pasti, sehingga data untuk mendukung perkiraan biaya pengerjaan ulang mungkin kurang.
Estimasi biaya dari bagian overhead yang terkait dengan desain dan produksi suatu produk sangat sulit untuk diperkirakan, karena kurangnya ABC dan masalah pencatatan biaya. Untuk produk yang dibuat dalam volume besar, dengan kompleksitas sederhana atau sedang, perkiraan biaya overhead biasanya dilakukan dengan cara yang paling sederhana:
durasi proyek dan tingkat upaya digunakan untuk memperkirakan overhead. Praktik ini tidak menyebabkan kesalahan besar karena biaya overhead hanyalah sebagian kecil dari biaya per unit produk.
Biaya pemesinan biasanya terkait dengan waktu mesin yang dibutuhkan dan model aset modal mesin tersebut, termasuk penyusutan, pelatihan, dan pemeliharaan. Dengan model aset modal, fokus perkiraan biaya adalah waktu pembuatan. Diskusi serupa juga berlaku untuk biaya perakitan: dengan model aset modal yang sesuai, fokus estimasi biaya adalah waktu untuk merakit produk (Ref 1).
Metode Estimasi Biaya. Ada tiga metode estimasi biaya yang dibahas di bagian berikut artikel ini. Yang pertama adalah estimasi biaya parametrik. Dimulai dari deskripsi produk yang paling sederhana, perkiraan biaya keseluruhannya dikembangkan. Ada yang mungkin berpikir bahwa perkiraan tersebut tidak akurat karena sangat sedikit informasi yang dirinci mengenai produk tersebut, namun kenyataannya tidak demikian. Kunci dari metode ini adalah pembatasan yang cermatdomainperkiraan (lihat bagian sebelumnya).
Contoh ini berkaitan dengan perkiraan berat sebuah pesawat terbang. Biaya pesawat kemudian akan dihitung menggunakan dolar/pound yang khas untuk jenis pesawat tersebut. Estimasi biaya parametrik adalah metode estimasi biaya yang diterima secara umum dalam fase penilaian konsep program pengembangan. Akurasinya ternyata bagus-- sekitar 30% (asalkan evolusi desain produk terkini belum meluas).
Metode estimasi biaya yang kedua didasarkan pada empiris: seseorang mengidentifikasi fitur desain tertentu dan kemudian menggunakan korelasi statistik biaya desain masa lalu untuk memperkirakan biaya desain baru. Metode empiris ini adalah yang paling umum digunakan. Agar metode empiris dapat bekerja dengan baik, fitur-fitur produk yang estimasinya dibuat harus jelas terkait dengan fitur-fitur desain sebelumnya, dan biaya desain sebelumnya harus jelas terkait dengan fitur-fitur desain. Praktek yang umum adalah hanya memperhitungkan fitur-fitur utama dari sebuah desain dan mengabaikan detailnya. Metode empiris sangat berguna dalam menghasilkan peringkat kasar biaya berbagai desain dan biasanya digunakan untuk tujuan tersebut (Referensi 1, 6, 7). Namun, terdapat kekurangan yang melekat pada metode empiris yang umum digunakan.
Pemetaan fitur desain, proses manufaktur, hingga biaya tidak dilakukan satu per satu. Sebaliknya, fitur desain yang sama dapat dibuat dengan berbagai cara. Kesulitan ini, masalah pemetaan fitur, yang dibahas dalam Pustaka 4, membatasi keakuratan metode empiris dan membuat penilaian risiko menjadi sangat sulit. Masalahnya tersirat dalam semua metode empiris. Masalahnya adalah bahwa data yang menjadi dasar korelasi biaya mungkin mengasumsikan penggunaan metode manufaktur untuk menghasilkan fitur desain
yang tidak berlaku pada desain baru. Sangatlah sulit untuk menentukan asumsi implisit yang dibuat mengenai proses manufaktur yang digunakan dalam korelasi empiris sebelumnya. Sasaran keakuratan perkiraan biaya empiris yang umum dinyatakan adalah 15 hingga 25%, namun sangat sedikit data yang dipublikasikan mengenai keakuratan perkiraan biaya sebenarnya ketika diterapkan pada data baru.
Metode terakhir yang dibahas dalam artikel ini didasarkan pada perkembangan terkini yang disebut teori kompleksitas. Definisi kompleksitas dalam desain yang ketat secara matematis telah dirumuskan (Ref 8). Singkatnya, teori kompleksitas menawarkan beberapa perbaikan dibandingkan metode empiris tradisional: terdapat cara rasional untuk menilai risiko dalam suatu desain, dan terdapat cara untuk membuat pemetaan fitur menjadi eksplisit, bukan implisit. Mungkin peningkatan yang paling signifikan adalah kemampuan untuk menangkap dampak biaya dari seluruh detail desain dalam perkiraan biaya. Hal ini memungkinkan perancang dan penaksir biaya untuk mengeksplorasi, dengan cara baru, metode untuk mencapai penghematan biaya pada komponen dan rakitan yang kompleks.
