اقتصاديات الهندسة

ينبع تحليل القيمة السليم من حاجة المهندسين الصناعيين والمديرين ليس فقط إلى تبسيط العمليات والأنظمة وتحسينها، بل أيضًا إلى التبسيط المنطقي لتصاميم تلك المنتجات والأنظمة. ورغم عدم ارتباطه المباشر بالاقتصاد الهندسي، إلا أن تحليل القيمة مهم للغاية، إذ يمكّن المهندسين من إدارة الأنظمة والعمليات الجديدة والقائمة بكفاءة لجعلها أبسط وتوفير الوقت والمال. علاوة على ذلك، يساعد تحليل القيمة في دحض الأعذار الشائعة التي قد تعيق عمل المديرين أو المهندسين. فعلى سبيل المثال، يمكن دحض عبارات مثل "العميل يريدها بهذه الطريقة" بأسئلة مثل: هل تم إخبار العميل ببدائل أو طرق أرخص؟ ويمكن دحض عبارة "إذا تم تغيير المنتج، ستتوقف الآلات عن العمل لقلة العمل" بالسؤال: ألا تستطيع الإدارة إيجاد استخدامات جديدة ومربحة لهذه الآلات؟ تُعدّ هذه الأسئلة جزءًا من الاقتصاد الهندسي، إذ إنها تُمهّد لأي دراسات أو تحليلات حقيقية.

البرمجة الخطية هي استخدام الأساليب الرياضية لإيجاد الحلول الأمثل، سواء كانت تهدف إلى تقليل التكاليف أو زيادتها. تستخدم هذه الطريقة سلسلة من الخطوط لإنشاء مضلع، ثم تحديد أكبر أو أصغر نقطة على هذا الشكل. غالبًا ما تستخدم عمليات التصنيع البرمجة الخطية للمساعدة في خفض التكاليف وزيادة الأرباح أو الإنتاج. ^{[ 7 ]}

بالنظر إلى شيوع إقراض رأس المال لفترة زمنية محددة، على أن يُعاد إلى المستثمر، تُحلل العلاقات بين المال والوقت التكاليف المرتبطة بهذا النوع من الإجراءات. يجب تقسيم رأس المال إلى فئتين رئيسيتين: رأس المال المساهم ورأس المال المقترض . رأس المال المساهم هو المال المتاح للشركة، والمستمد أساسًا من الأرباح، ولذلك لا يُشكل مصدر قلق كبير، إذ لا يوجد مالكون يطالبون باسترداده مع فوائد. أما رأس المال المقترض، فله مالكون يطالبون باسترداده مع "ربح"، أي فوائد. تُعتبر الفوائد التي تدفعها الشركة مصروفًا، بينما يحصل المقرضون على الفوائد كأرباح، مما قد يُسبب بعض الالتباس. إضافةً إلى ذلك، سيؤثر كل منهما على الوضع الضريبي للمشاركين.

تبرز أهمية العلاقة بين الفائدة والوقت عند الحاجة إلى رأس المال اللازم لإنجاز مشروع ما، سواءً كان ذلك عن طريق الاقتراض أو من الاحتياطيات. فالاقتراض يثير مسألة الفائدة والقيمة الناتجة عن إنجاز المشروع. بينما يؤدي سحب رأس المال من الاحتياطيات إلى حرمانه من استخدامه في مشاريع أخرى قد تحقق نتائج أفضل. تُعرَّف الفائدة ببساطة بأنها حاصل ضرب رأس المال في وحدة الزمن في معدل الفائدة . إلا أن حسابات الفائدة تصبح أكثر تعقيدًا عند إضافة عوامل أخرى كالفائدة المركبة أو الدفعات الدورية .

يستخدم المهندسون عادةً جداول الفائدة المركبة لتحديد القيمة المستقبلية أو الحالية لرأس المال. ويمكن استخدام هذه الجداول أيضًا لتحديد تأثير الدفعات الدورية على القروض والعمليات وغيرها من الحالات. كل ما يحتاجه المستخدم لاستخدام جدول الفائدة المركبة هو ثلاثة عناصر: الفترة الزمنية للتحليل، والحد الأدنى لمعدل العائد الجذاب (MARR)، وقيمة رأس المال نفسه. سيُنتج الجدول عامل ضرب يُستخدم مع قيمة رأس المال، مما يُعطي المستخدم القيمة المستقبلية أو الحالية الصحيحة.

باستخدام جداول الفائدة المركبة المذكورة أعلاه، يستطيع المهندس أو المدير تحديد قيمة رأس المال بسرعة خلال فترة زمنية محددة. على سبيل المثال، ترغب شركة في اقتراض 5000 دولار لتمويل آلة جديدة، وستحتاج إلى سداد هذا القرض خلال 5 سنوات بفائدة 7%. باستخدام الجدول، فإن 5 سنوات و7% تعطي معاملًا قدره 1.403، والذي يُضرب في 5000 دولار. ينتج عن ذلك 7015 دولارًا. هذا بالطبع بافتراض أن الشركة ستسدد دفعة واحدة في نهاية السنوات الخمس، دون أي دفعات مسبقة.

مثالٌ أكثر ملاءمةً هو مثالٌ يتعلق بقطعةٍ من المعدات تُحقق فائدةً لعملية تصنيعٍ ما على مدى فترةٍ زمنيةٍ محددة. على سبيل المثال، تُفيد هذه الآلة الشركة بمبلغ 2500 دولار أمريكي سنويًا، ويبلغ عمرها الإنتاجي 8 سنوات. وقد حُدِّد معدل العائد الأدنى المقبول (MARR) بنحو 5%. تُظهر جداول الفائدة المركبة عاملًا مختلفًا لأنواع التحليل المختلفة في هذا السيناريو. إذا أرادت الشركة معرفة صافي الفائدة الحالية (NPB) لهذه الفوائد، فإن العامل هو P/A لمدة 8 سنوات بمعدل فائدة 5%، وهو 6.463. أما إذا أرادت الشركة معرفة القيمة المستقبلية لهذه الفوائد، فإن العامل هو F/A لمدة 8 سنوات بمعدل فائدة 5%، وهو 9.549. يُعطي المثال الأول صافي فائدة حالية قدرها 16157.50 دولارًا أمريكيًا، بينما يُعطي المثال الثاني قيمةً مستقبلية قدرها 23872.50 دولارًا أمريكيًا.

هذه السيناريوهات بسيطة للغاية بطبيعتها، ولا تعكس واقع معظم الأوضاع الصناعية. لذا، يجب على المهندس أن يبدأ بدراسة التكاليف والفوائد، ثم يحدد قيمة الآلة أو التوسعة أو المنشأة المقترحة.

إن حقيقة أن الأصول والمواد في العالم الحقيقي تتآكل وتتلف في نهاية المطاف، أمرٌ لا بد من أخذه في الحسبان. يُعرَّف الاستهلاك بأنه انخفاض قيمة أي أصل، مع وجود بعض الاستثناءات. ويمكن اعتبار التقييم أساسًا للاستهلاك من الناحية الأساسية، إذ يُحتسب أي انخفاض في القيمة بناءً على القيمة الأصلية . وتكتسب فكرة الاستهلاك أهمية خاصة في الهندسة وإدارة المشاريع، نظرًا لأن قيمة المعدات والأصول الرأسمالية المستخدمة في العمليات تتناقص تدريجيًا، وهو ما يتزامن مع ازدياد احتمالية تعطل الآلات. لذا، يُعد تسجيل وحساب الاستهلاك أمرًا بالغ الأهمية لسببين رئيسيين.

1. لتقديم تقدير لـ "رأس المال المسترد" الذي تم إعادته إلى العقار.
2. لتمكين تحميل الاستهلاك على الأرباح التي، مثل التكاليف الأخرى، يمكن استخدامها لأغراض ضريبة الدخل.

مع ذلك، لا يمكن لهذين السببين أن يعوضا عن الطبيعة "العابرة" للاستهلاك، مما يجعل التحليل المباشر صعباً نوعاً ما. ومما يزيد من تعقيد المشكلات المرتبطة بالاستهلاك، أنه يجب تقسيمه إلى ثلاثة أنواع منفصلة، ​​لكل منها حسابات وآثار معقدة.

• الاستهلاك الطبيعي، بسبب الخسائر المادية أو الوظيفية.
• انخفاض الأسعار، بسبب التغيرات في القيمة السوقية.
• الاستنزاف، نتيجة استخدام جميع الموارد المتاحة.

تتعدد طرق حساب الإهلاك، منها القسط الثابت، والقسط المتناقص، ومجموع السنوات، وقيمة الإنتاج . ولعلّ الطريقة الأولى هي الأسهل حسابًا، بينما تتفاوت الطرق الأخرى في صعوبتها وفائدتها. ويمكن حلّ معظم المشكلات التي يواجهها المديرون فيما يتعلق بالإهلاك باستخدام أيٍّ من هذه الطرق، إلا أن سياسة الشركة أو تفضيلات الموظف قد تؤثر على اختيار النموذج. ^{[ 7 ]}

يُعدّ نظام استرداد رأس المال المعجّل المعدّل ( MACRS ) الشكل الرئيسي للاستهلاك المُستخدم في الولايات المتحدة ، وهو يعتمد على عدد من الجداول التي تُحدد فئة الأصل وعمره الافتراضي. تُمنح فئات مُعينة أعمارًا افتراضية مُحددة، وتؤثر هذه الأعمار على قيمة الأصل التي يُمكن استهلاكها سنويًا. لا يعني هذا بالضرورة وجوب التخلص من الأصل بعد انتهاء عمره الافتراضي وفقًا لنظام MACRS ، بل يعني فقط أنه لم يعد بالإمكان استخدامه لأغراض الخصم الضريبي.

في سياق اقتصاديات الهندسة، تُعرَّف ميزانية رأس المال بأنها الاستخدام الأمثل لرأس المال لتحقيق أهداف المشروع. ويمكن تعريفها تعريفًا دقيقًا بأنها: "... سلسلة من القرارات التي يتخذها الأفراد والشركات بشأن مقدار الموارد التي سيتم الحصول عليها وإنفاقها، ومكان الحصول عليها، لتحقيق الأهداف المستقبلية." ^{[ 7 ]} يُفسِّر هذا التعريف رأس المال وعلاقته العامة بالهندسة تفسيرًا وافيًا، مع أن بعض الحالات الخاصة قد لا تُناسبها هذه الإجابة الموجزة. ( في بعض الحالات ، يمكن تطبيق أشجار القرارات وتحليل الخيارات الحقيقية ). تتعدد مسارات الحصول على رأس المال، من الأسهم إلى السندات إلى الأرباح المحتجزة، ولكل مسار مزاياه وعيوبه، لا سيما فيما يتعلق بضريبة الدخل. كما يجب مراعاة عوامل مثل مخاطر خسارة رأس المال، إلى جانب العوائد المحتملة أو المتوقعة، عند إعداد ميزانية رأس المال. على سبيل المثال، إذا كان لدى شركة ما 20,000 دولار أمريكي للاستثمار في عدد من المشاريع عالية ومتوسطة ومنخفضة المخاطر، فإن القرار يعتمد على مقدار المخاطر التي ترغب الشركة في تحملها، وما إذا كانت العوائد التي تُقدمها كل فئة تُعوِّض هذه المخاطر المُتصوَّرة. استكمالاً لهذا المثال، إذا كان المشروع عالي المخاطر يُحقق عائدًا بنسبة 20% فقط، بينما يُحقق المشروع متوسط ​​المخاطر عائدًا بنسبة 19%، فمن المرجح أن يختار المهندسون والمديرون المشروع متوسط ​​المخاطر، نظرًا لأن عائده أفضل بكثير ضمن فئته. لم يُحقق المشروع عالي المخاطر عوائد مُرضية تُبرر تصنيفه ضمن فئة المخاطر العالية. قد يكون القرار أكثر صعوبة عند المفاضلة بين مشروع متوسط ​​المخاطر يُحقق عائدًا بنسبة 15% وآخر منخفض المخاطر يُحقق عائدًا بنسبة 11%. في هذه الحالة، يتأثر القرار بشكل كبير بعوامل مثل سياسة الشركة، ورأس المال الإضافي المُتاح، والمستثمرين المُحتملين.

بشكل عام، ينبغي على الشركة تقدير فرص المشاريع، بما في ذلك متطلبات الاستثمار ومعدلات العائد المتوقعة لكل مشروع، والمتوقع توفرها خلال الفترة المقبلة. بعد ذلك، ينبغي تخصيص رأس المال المتاح مبدئيًا للمشاريع الأكثر جدوى. ويصبح أدنى معدل عائد متوقع ضمن رأس المال المتاح هو الحد الأدنى المقبول للعائد عند تحليل أي مشروع خلال تلك الفترة. ^{[ 8 ]}

يُعدّ تقليل التكاليف في الأنظمة والعمليات من أهم العمليات الأساسية في مجال الاقتصاد الهندسي. يجب تقليل الوقت والموارد والعمالة ورأس المال إلى أدنى حد عند إدخالها في أي نظام، وذلك لتعظيم الإيرادات والمنتجات والأرباح. ومن هنا تأتي المعادلة العامة؛

${\displaystyle C=ax+b/x+k}$

حيث C هي التكلفة الإجمالية، و ab و k ثوابت، و x هو عدد الوحدات المنتجة المتغير.

توجد العديد من معادلات تحليل التكاليف، كل منها مخصص لحالات معينة، وتستند إلى سياسات الشركة المعنية، أو تفضيلات المهندس المعني. ^{[ 7 ]}

لا تزال الدراسات الاقتصادية، الشائعة خارج نطاق اقتصاديات الهندسة، تُستخدم من حين لآخر لتحديد جدوى وفائدة بعض المشاريع. إلا أنها لا تعكس المفهوم الشائع للدراسات الاقتصادية، الذي يركز على الاقتصاد الكلي، وهو مجال لا يتفاعل معه المهندسون إلا نادرًا. لذا، فإن الدراسات التي تُجرى في اقتصاديات الهندسة تُخصص لشركات محددة ومشاريع محدودة داخلها. وفي أحسن الأحوال، قد نجد بعض دراسات الجدوى التي تُجريها شركات خاصة لصالح الحكومة أو جهات تجارية أخرى، ولكن هذا يتناقض تمامًا مع الطبيعة الشاملة للدراسات الاقتصادية الحقيقية. تتضمن هذه الدراسات عددًا من الخطوات الرئيسية التي يمكن تطبيقها على جميع أنواع الحالات تقريبًا، وهي كالتالي:

• التخطيط والفحص - مراجعة الأهداف والقضايا التي قد تواجه بشكل أساسي.
• الرجوع إلى الدراسات الاقتصادية القياسية - استشارة النماذج القياسية.
• التقدير - التكهن بحجم التكاليف والمتغيرات الأخرى.
• الموثوقية - القدرة على التقدير بشكل صحيح.
• مقارنة بين الأداء الفعلي والمتوقع - التحقق من الوفورات، ومراجعة حالات الفشل، لضمان صحة المقترحات، وإضافة ذلك إلى الدراسات المستقبلية.
• موضوعية المحلل - لضمان عدم تحيز الشخص الذي قدم المقترحات أو أجرى التحليل نحو نتائج معينة. ^{[ 7 ]}