abstract 2009 aashto value engineeringsp.design.transportation.org/documents/19-hays.pdf ·...

27
Abstract 2009 AASHTO Value Engineering Conference Improving the Value of VE Studies on Transportation Projects By R. Terry Hays, CVSLife Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then head of Caltrans Project and Program Management, asked the question, “While the [Value Analysis] studies are resulting in significant cost savings, what is it doing for the Performance of the projects?” That question led to the development of the Value Metrics approach, where the benefit to the project is now measured in terms of Value (Performance/Cost). As this process has been continually refined over the past 9 years, one of the most critical aspects is how properly to define Performance Attributes for transportation projects. This paper will discuss what constitutes a good performance attribute and why, and what kinds of attributes should be avoided. With welldefined performance attributes, valid performance improvements can be identified in conjunction with cost savings, and the value of the improved project documented. The paper will focus on this topic and how to assess changes in project performance appropriately. The results from years of application of Value Metrics will be discussed and presented in support of this approach. Time Duration: 3045 minutes Presentation Format: Presentation of paper and software demonstration Final Paper Contents: PowerPoint, Word, and Excel files Audio/Visual Needs: LCD Projector

Upload: others

Post on 18-Dec-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Abstract 

2009 AASHTO Value Engineering Conference 

 

Improving the Value of VE Studies on Transportation Projects  

By 

R. Terry Hays, CVS‐Life 

 

 

Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then head of Caltrans Project and Program Management, asked  the question,  “While  the  [Value Analysis]  studies are  resulting  in  significant  cost savings, what is it doing for the Performance of the projects?”  That question led to the development of the  Value Metrics  approach,  where  the  benefit  to  the  project  is  now measured  in  terms  of  Value (Performance/Cost).   As this process has been continually refined over the past 9 years, one of the most critical aspects is how properly to define Performance Attributes for transportation projects.  This paper will discuss what constitutes a good performance attribute and why, and what kinds of attributes should be  avoided.    With  well‐defined  performance  attributes,  valid  performance  improvements  can  be identified  in  conjunction with  cost  savings, and  the value of  the  improved project documented.   The paper will  focus on  this  topic and how  to assess  changes  in project performance appropriately.   The results  from  years of application of Value Metrics will be discussed and presented  in  support of  this approach. 

 

Time Duration:  30‐45 minutes 

 

Presentation Format:  Presentation of paper and software demonstration 

 

Final Paper Contents: PowerPoint, Word, and Excel files 

 

Audio/Visual Needs:  LCD Projector 

 

Page 2: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

About the Author: 

R. Terry Hays, CVS‐Life, Fellow ‐ SAVE is President of Value Management Strategies, Inc.  Terry has over 25 years experience  in  leading value studies, providing VE training, and  implementing VE  in  organizations.  He  has  been  working  as  a  consultant  to  the  California  Department  of Transportation (Caltrans) for 13 years.  During that time, Terry has been the consultant contract manager on over 700 studies for Caltrans projects and led over 150 VE studies on transportation projects.  Terry is also the past president of SAVE International. 

Contact Address: 

 

R. Terry Hays, CVS‐Life 

President 

Value Management Strategies, Inc. 

613 West Valley Parkway, Suite 240 

Escondido, California 92025 

(760) 741‐5518 

terry@vms‐inc.com 

www.vms‐inc.com  

Page 3: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Improving the Value of VE Studies on Transportation Projects  

By 

R. Terry Hays, CVS‐Life 

INTRODUCTION 

Nine  years  ago  at  a  Caltrans  VA  Program  meeting,  Jack  Boda,  then  head  of  Project  and  Program Management  at  Caltrans,  asked  the  question,  “While  the  [Value  Analysis]  studies  are  resulting  in significant cost savings, what is it doing for the Performance of the projects?”  That question led to the development of project performance measures, and eventually  to  the Value Metrics approach, where the benefit  to  the project  is now measured  in Value  (Performance/Cost).   More  importantly, making Value Metrics (VM) inherent to the Value Analysis (VA) / Value Engineering (VE) process has resulted in creating a more robust VE process, whereby the project’s performace requirements and attributes are integral to each step of the VE Job Plan. 

As this process has been continually refined over the past 9 years, one of the most important issues to emerge  is how  to define Performance Attributes properly  for  transportation projects.   This paper will discuss what constitutes a good performance attributes and why, and what types of attributes should be avoided.   With well‐defined  attributes,  performance  improvements  can  be measured  in  conjunction with cost savings, and improvements to project value documented.   

WHY IS VALUE METRICS IMPORTANT? 

Value  Engineering  has  traditionally  been  perceived  as  a  “cost  cutting”  tool  –  one  that  has  been mistakenly  perceived  as  sacrificing  project  performance  for  the  sake  of  cost.    This  paradigm  only addresses one part of the value equation, often at the expense of the role that VE can play with regard to improving project performance.  Project costs are fairly easy to quantify and compare, performance is not.   As a result, many organizations have been reluctant to use VE to address their real problems and only use the methodology when required.   

With Value Metrics  integrated  into VE studies,  it  is possible to  identify those project requirements and attributes that are most important to project stakeholders and to integrate this information into studies so that more holistic, value‐based solutions can be developed.  This approach has consistently resulted in the development of alternatives that are better balanced with respect to the project’s purpose and need.   Value Metrics  also  permits  project  stakeholders  to  base  their  decisions  on  total  value  to  the project, not merely cost savings. 

WHAT IS VALUE METRICS? 

Value Metrics  is a system of techniques designed to enhance the traditional Value Methodology.    It  is predicated upon the theory that value is an expression of the relationship between the performance of a function and the cost of acquiring it.  Value Metrics integrates critical performance attributes into the VE process at each stage of the Job Plan to provide better results.   

Page 4: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

This process, Value Metrics, emphasizes the interrelationship between cost and performance and can be quantified and compared in terms of how they contribute to overall value.  The basic equation used for calculating value is:  

 

In other words, value is equivalent to the relationship of the resources needed to provide a certain level of performance  for a given  function.   Recently, and primarily  through  the  integration of Risk  into VE studies, we have seen the benefit of expanding this relationship further to better incorporate Schedule and Risk into the process.   

If V = value, F = function  (i.e., project objective), P = performance, C = cost, S = schedule and R = risk, then we can potentially expand on this algorithm in the following ways: 

 

   or  The main difference with these two equations is how time (i.e., schedule) is addressed.  In the first equation, schedule is considered a resource (i.e., input).  In the second, schedule is considered an aspect of performance  (i.e., output).   While schedule  is typically one of  the performance attributes assessed, for many projects, schedule is driving the project as much or more than cost.  

This expanded concept permits us to take one step further and incorporate the concept of uncertainty (Risk)  through  the  application  of  quantitative  risk  analysis.    This  allows  us  to  assess  the  impact  of uncertainty on cost and schedule.  If R = risk, then the following formulas could be applied: 

 

   or     Basically, cost and schedule are not discrete numbers, rather ranges of numbers based on  their probability of occurring.  The Value Metrics process has been refined to accommodate these variables.  In  the  end,  it  is  not  the  number  that  is  important,  rather  the  information  provided  to  the  decision makers to help them in their assessment of the alternatives and their decisions. 

Value  Metrics  provides  a  standardized  means  of  identifying,  defining,  evaluating,  and  measuring performance.   Once  this has been achieved and costs  for all value alternatives have been developed, measuring value is a relatively simple matter. 

This paper will first consider project schedule as an output, that is, a performance attribute.  At the end of this paper, methods to consider schedule as an input (like cost) will be presented. 

Value  PerformanceCost

VF   PC  S or VF P  S

C

VF     PC   S x R VF P   S x R  

C x Ror

Page 5: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

ISN’T VALUE METRICS JUST A WEIGHTED MATRIX? 

No.   While Value Metrics had  its origins  in  the Performance Measures process,  the measurement of Performance and Value  is  just a part of the overall Value Metrics process.    It  is the shift  in focus from Cost  Reduction  to  Total  Value  Improvement  throughout  the  application  of  the  VE  Job  Plan  that  is responsible  for  improving  the  VE  study.    Being  able  to  identify,  define,  understand  and  compare performance  attributes  is  important.   Maintaining  project  performance  in  a manner  consistent with project costs leads to the development of better alternatives for the project and permits decisions to be made based on total value.  

It  is  important  to note  that  the performance attributes of a project are  seldom of equal  importance.  Therefore,  a  systematic  process must  be  utilized  in  order  to  determine  their  relative  importance  in meeting  the project’s purpose and need.   Many  systems and matrices are used by practitioners, but most are inadequate due to a variety of practical and/or mathematical problems. 

Value Metrics  utilizes  a methodology  known  as  the  Analytic  Hierarchy  Process  (AHP),  developed  by Dr. Thomas Saaty.   This process has been  thoroughly vetted within  the academic community  for over 30 years and is widely regarded as the preeminent decision structure in existence today.  AHP makes use of a mathematical algorithm known as an eigenvector.  Data is elicited from project stakeholders and is organized using this algorithm.   The system utilizes scaled pairwise comparisons to develop numerical preferences for performance attributes.  Performance scales are employed to rate how well alternative concepts  are  performing.    This  data  is  then  synthesized  to  generate  value  indices  which  allow stakeholders  to  evaluate  alternatives  based  on  total  performance.    This  process will  be  discussed  in more detail later in this paper. 

DOES VALUE METRICS REALLY IMPROVE VE STUDIES? 

Value Metrics  has  been  in  place  in  the  Caltrans  for  over  nine  years.    In  addition,  numerous  other agencies and companies in the U.S. and overseas have adopted this as the standard way to conduct VE studies.  While the process has continued to be refined over this period, the results show: 

♦ The total number of alternatives developed on studies has reduced while implementation rates have  increased.    This  indicates  that  a  more  efficient  system  has  evolved  that  produces alternatives that benefit projects and do not waste stakeholder time and effort. 

♦ The  image of  the Caltrans VA Program has markedly  improved.   Project Managers are more prone to view the process as a resource rather than a requirement because the alternatives are value‐based rather than merely cost‐based. 

♦ Value  Metrics  encourages  participation  from  external  stakeholders  and  ensures  that  their preferences  for  performance  have  been  considered.    Many  view  this  as  an  important opportunity to have their voices heard and provide valuable project input. 

Page 6: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

♦ Performance‐reducing  alternatives  –  often  of  the  cost‐cutting,  scope‐reducing  type  –  have been minimized or eliminated.   

♦ Value Metrics has provided a structure for better evaluating alternatives that  improve project performance at an additional cost. 

♦ Total cost savings per study have increased by over 50%. 

♦ Performance on projects has been improved, on average, by over 15%. 

ARE THERE OTHER BENEFITS THAT VALUE METRICS PROVIDES? 

The application of Value Metrics has  led  to numerous other benefits  for both participants and projects.  For participants, Value Metrics has been observed to: 

♦ Facilitate an improved understanding of the relationship of cost and performance to function;  

♦ Differentiate between performance requirements and attributes; 

♦ Enhance F.A.S.T. diagramming by allowing performance dimensioning; 

♦ Augment group creativity through the consideration of performance attributes; 

♦ Improve the evaluation of ideas through the consideration of performance attributes; 

♦ Develop alternative solutions to problems that equally consider cost and performance; 

♦ Prepare performance assessments of value alternatives; 

♦ Evaluate alternative solutions relative to total value improvement; 

♦ Evaluate competing solutions through the comparison of value indices; and 

♦ Allow for the consideration of risk, either qualitatively or quantitatively. 

For projects, Value Metrics: 

♦ Builds consensus among project stakeholders (especially those holding conflicting views); 

♦ Develops a better understanding of a project’s goals and objectives as they relate to Purpose and Need; 

♦ Develops  a  baseline  understanding  of  how  the  project  is  meeting  performance  goals  and objectives; 

♦ Identifies areas where project performance can be improved through the VM process; 

♦ Develops a better understanding of an alternative concept’s effect on project performance; 

♦ Develops  a  deeper  understanding  of  the  relationship  between  performance  and  cost  in determining value; and 

♦ Uses value as the basis for selecting the best project or design concept. 

Page 7: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

IMPROVING THE VE JOB PLAN  

Value Metrics is a fully integrated process that compliments traditional Value Methodology at every step of the traditional Job Plan.  One important benefit is that the value team is sensitized to and focuses on total value  improvement and not  just  cost  reduction.   How  the  Job Plan  is enhanced  is  summarized below.  Discussion of each technique will be included later in the paper. 

Preparation Phase 

Value Metrics begins prior to the value study.  During the pre‐study, or Preparation Phase, performance requirements and attributes are first identified and defined by the project team and stakeholders.  Once this is completed, the development of performance rating scales is initiated in preparation for the value study.  Major activities include: 

♦ Identifying and defining performance requirements; 

♦ Identifying and defining performance attributes; and 

♦ Developing performance rating scales for the attributes. 

Information Phase 

At the VE study Kick‐off Meeting, Value Metrics is used to establish the project stakeholders’ preference for  performance  and  rating  the  performance  of  the  baseline  concept.    Key  activities  in  this  phase include: 

♦ Validating that the baseline concept satisfies the performance requirements; 

♦ Finalizing the performance rating scales for the various attributes; 

♦ Determining the relative importance (priority) of the performance attributes through the use of an AHP paired comparison; 

♦ Rating the performance of the baseline concept relative to the attributes; and 

♦ Rating any other design options that are being considered by the project team. 

Function Phase 

In the Function Phase, the  functions with the greatest  impact on the project’s performance attributes are  identified.    Key  activities  in  this  phase  that  are  performed  in  conjunction with  function  analysis include: 

♦ Identifying the relationships between functions and performance; 

♦ Identifying the relationships between functions and cost; 

♦ Developing an understanding of how function cost is related to function performance; and 

♦ Identifying which functions may be deficient in supporting project performance. 

Page 8: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Speculation Phase 

In the Speculation Phase, the functions with the greatest influence on project performance and cost are targeted  for  idea generation  (i.e., brainstorming).    In addition, brainstorming can be supplemented by using the performance attributes as question statements to generate additional ideas.  For example, the team  could  be  asked,  “How  can  we  reduce  Environmental  Impacts?”  or  “How  can  we  improve Maintainability?”    Brainstorming  need  not  be  limited  to  functions;  the  objective  of  the  Speculation Phase is to generate as many ideas as possible. 

Evaluation Phase 

In the Evaluation Phase, each  idea generated  in the Speculation Phase  is evaluated with respect to the performance attributes  to determine  the  impact of  the  idea on  the project’s performance as well as cost.  This information is expanded upon in the listing of Advantages and Disadvantages.  Key activities in this phase include: 

♦ Testing each  idea against the Performance Attributes  (potentially  improves, does not change, or reduces performance attribute) when compared to the baseline design concept; 

♦ Noting under “Advantages or Disadvantages” if there is a potential change in the performance attribute or requirement; 

♦ Assessing the potential cost impact of an alternative (potentially improves, does not change, or reduces project cost); 

♦ Prioritizing ideas for development based on value improvement potential, using a 1‐to‐7 scale; 

Ratings 4‐7 – The  idea  is worth examining  in more detail  in the Development Phase.   The following rating scale is used.  This rating convention provides a level of priority to the ideas to ensure those with the greatest potential are addressed first in case a lack of time limits the development of VA alternatives. 

7 = Major Value Improvement Potential 6 = Moderate Value Improvement 5 = Minor Value Improvement 4 = Possible Value Improvement 

While this rating is subjective, it is based on the team’s discussion and evaluation of the idea and does provide a useful prioritization of  the  ideas  to guide  the development of  the VE alternatives.    

Note:  For years, in the development of this process, VMS used a 1‐to‐5 scale with ratings 4 and 5 being developed.  We found that did not provide a reasonable level of differentiation to  prioritize  the  ideas  for  development.    With  greater  fidelity  of  the  priorities,  the development process  is better managed and more time may be allocated to the  ideas with the greatest potential benefits. 

Page 9: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Rating  3  –  The  idea  has  no  apparent  significant  cost  or  performance  benefit  but  is  an alternative approach that the design team may want to consider.  These may be developed as a Design Suggestion as time permits. 

Rating 2 – The  idea  is a cost‐reduction  idea that reduces project scope or performance to an unacceptable level.  These ideas become very apparent during the evaluation phase and are easy to separate from the truly value‐improving ideas.  It is important that these ideas be  separated, as  typically, developing  these as VE alternatives  is not desirable.    In  cases where the project is so far over budget that the owner is looking for any option, these can easily be summarized for consideration.  It is  important that under “Disadvantages” on an Idea Evaluation form the reason this idea should not be developed is clearly stated. 

Rating 1 – These ideas are rejected as they clearly do not satisfy the project’s purpose and need;  some  are nonsense  ideas  that  arose during  the  creative  session, while others  are ideas that simply do not apply to this project. 

A key benefit of  the Value Metrics Evaluation Phase  is  that  it  curtails cost‐cutting  ideas  that degrade performance or reduce scope from development.  While a more thorough, yet subjective evaluation of the ideas requires more time, overall, time is saved as there are typically fewer ideas for the VE team to develop.   

Development Phase 

The  result  of  the  more  stringent  Evaluation  Phase  is  that  there  is  more  time  to  develop  better documentation and rationale for the alternatives that are carried forward.  This typically leads to better implementation  rates  and  greater  savings.    For  each  alternative,  the  rationale  for  change  to  the performance attributes  is documented.    It  is  important  that  the  impacts of each of  the performance attributes be assessed on how the alternative affects the total project and not  just an element of the project.   This rational  leads to a performance rating for that attribute as compared to the baseline, so that the total value improvement of that alternative can be determined.   

Presentation Phase 

Once the documentation of the alternatives is completed, the team considers how they can be logically combined into strategies, or groups of complimentary alternatives.  Typically, the strategies fall into one of three categories: 

♦ VE Team Recommended, 

♦ Lowest Cost, or 

♦ Best Performance. 

By  providing  project  decision  makers  with  a  way  to  consider  the  synergistic  effect  of  the  value alternatives, they can better assess how the project can be improved and why.  Each of these strategies is  rated  with  respect  to  the  baseline  concept  and  the  rationale  for  the  rating  for  each  attribute discussed. 

Page 10: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Ultimately, the report documentation and presentation of results  is also enhanced as decision makers are  given  a much more  comprehensive  overview  of  the  alternatives  and  strategies  to  improve  the project.   The report documentation discusses how each of the alternatives  impacts the critical project performance attributes in addition to cost.   

Also, the cost‐cutting, scope‐, performance‐, and quality‐reducing alternatives that are responsible  for creating a negative  image  in the minds of many regarding VE are not considered  in the report.   These types of ideas will have been assessed during the process and have been dropped for valid reasons.  The rationale for not pursuing the idea is documented on an Idea Evaluation form in the report. 

Implementation Phase 

The purpose of Value Metrics  is  to develop better VE alternatives – alternatives  that  clearly  improve total project value and not simply cost.   The discussions held during the Implementation Meeting focus on total project improvement offered by the VE alternatives.  The project stakeholders and design team are  asked  to  validate  the  performance  improvements  and  cost  savings  as  part  of  the  discussions.  Ultimately, the added information that results from the Value Metrics process has been found to reduce greatly the concerns for potential risks associated with the implementation of the VE alternatives.  This is because the impacts to key performance attributes have been analyzed in the study and discussed in the report.  The transparency of this information increases the confidence in the alternatives presented for  their  consideration.    The  result:  greater  implementation  rate,  higher  savings,  and  documented performance improvements. 

FINDING TIME FOR VALUE METRICS  

Many questions have been asked as to how much added time is needed to include Value Metrics into a VE study.    In  the beginning  (9+ years ago),  it added  roughly 2 hours pre‐study and 4 hours  to  the VE study, and a couple of hours to producing the report of the study.  Today, however, we find it takes no added time and can be easily  integrated  into a 40‐hour VE study.   The ability to complete the added steps  in the same timeframe  is  largely due to the experience and comfort  level that a team  leader has with these techniques and the development of tools to aid the facilitation of the Value Metrics process.  Also, over the years there has been a standardization and refinement to the Project Requirements and Attributes used by an agency.  While there is a variation of the attributes used from project to project, they generally are extracted from a standard set.  Even when a new user is involved, the added time to develop the list for the project is just an hour or two in most cases. 

While there is time necessary for each of the added Value Metrics activities, the analysis of the project becomes more focused and efficient.  Moreover, time is not wasted developing VE alternatives that will not improve value.   

There  is pressure today from many clients to do VE studies  in  less time.   We are constantly faced with what  can be  cut out of  the process or out of  the  study  schedule  and  still  conduct  a  valid VE  study.   When time is constrained, it is still possible to use all or part of the Value Metrics process to improve VE study results.   

Page 11: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

VALUE METRICS – PROCESS 

Project performance must be properly defined and agreed by the stakeholders at the beginning of the VE study.  The performance requirements and attributes developed are then used throughout the study to  identify,  evaluate,  and  document  alternatives.    This  process,  Value  Metrics,  emphasizes  the interrelationship between cost and performance and can be quantified and compared  in terms of how they contribute to overall value.  

The Value Metrics process includes these steps: 

1. Define Performance Requirements 

2. Define Performance Attributes 

3. Develop Performance Attribute Scales 

4. Determine Weights of Performance Attributes 

5. Determine Performance of Baseline Design Concept 

6. Determine Performance of VE Alternatives 

7. Define Value Strategies 

8. Determine Value of VE Strategies 

Performance Requirements 

Performance requirements represent essential, non‐discretionary aspects of project performance.  Any concept – whether it was developed during the project’s design process or during the course of the VE study – that does not meet a performance requirement fails to meet the project’s basic objectives and, therefore, cannot be considered as a valid solution.  

For example, a concept that did not meet a performance requirement for a key project milestone could not be  considered  further  as  an  acceptable design  solution.    It  should be  noted  that  in  some  cases, performance  requirements  may  also  represent  the  minimum  acceptable  level  of  a  performance attribute.  

The following are typical performance requirements for highway projects. 

 

Performance Requirement  Definition 

Design Standards Any  deviation  from  the  Highway  Design  Manual  must  be approvable by the Agency’s Design Reviewer. 

Page 12: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Performance Requirement  Definition 

Structures Design Any  structure on  the project must  comply with  current  seismic design  standards  and meet  the  Load  Resistance  Design  Factor (LRDF). 

Critical Milestones Several  critical  schedule  milestones  must  be  met  in  order  to meet legislative and/or funding requirements.    

Delivery Method  The project must utilize [Delivery Method]. 

Construction Traffic All existing mainline  lanes must be kept operational during peak hours.  Evening closures for up to 50% of the current capacity will be permitted between 10 PM and 5 AM. 

Environmental Any concept or design modification considered must comply with state and federal environmental laws and be compatible with the environmental review process. 

Funding Project  must  be  able  to  be  funded  via  the  following  funding sources:  [Delivery Method]. 

 

Performance Attributes Performance attributes  represent  those aspects of a project’s scope and schedule  that may possess a range of potential values.   For example, Project Schedule may have a range of acceptable values for a project  that  are  between  24 months  and  36 months.   Obviously,  a  concept  that  had  a  total  project delivery schedule of 24 months would perform at a higher  level  than one that required 36 months to complete, but both would meet the project’s Purpose and Need and their value  (i.e., the relationship between performance and cost) could be rationally compared.   

Typical highway project performance attributes are listed below.  It is important that each attribute be discrete and clearly defined. 

   

Page 13: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

Performance Attribute  Definition 

Mainline Operations  

An  assessment  of  traffic  operations  and  safety  on  the  mainline facility(s),  including  off‐ramps  and  collector‐distributor  roads.  Operational  considerations  include  level  of  service  relative  to  the 20‐year traffic projections, as well as geometric considerations such as design speed, sight distance, lane widths, and shoulder widths.  

Local Operations 

An assessment of traffic operations and safety on the local roadway infrastructure,  including on‐ramps and frontage roads.   Operational considerations  include  level of service relative to the 20‐year traffic projections;  geometric  considerations  such  as  design  speed,  sight distance, lane widths; bicycle and pedestrian operations and access. 

Environmental Impact 

An  assessment  of  the  permanent  impacts  to  the  environment including  ecological  (i.e.,  flora,  fauna,  air  quality,  water  quality, visual,  noise);  socioeconomic  impacts  (i.e.,  environmental  justice); impacts to cultural, recreational, and historic resources.   

Project Schedule  An assessment of  the  total project delivery as measured  from  the time of the VE study to completion of construction. 

Construction Impacts 

An  assessment  of  the  temporary  impacts  to  the  public  during construction  related  to  traffic  disruptions,  detours,  and  delays; impacts to businesses and residents relative to access, visual, noise, vibration,  dust,  and  construction  traffic;  environmental  impacts related to water quality, air quality, soil erosion, and local flora and fauna. 

Maintainability 

An  assessment  of  the  long‐term  maintainability  of  the transportation  facility(s).   Maintenance  considerations  include  the overall  durability,  longevity,  and  maintainability  of  pavements, structures,  and  systems;  ease  of  maintenance;  accessibility  and safety considerations for maintenance personnel. 

In addition to these typical six performance attributes, up to two additional attributes should be made available to address site specific issues.  The use of these attributes should be based upon the discretion of  the project  team and/or  stakeholders.   A  list of commonly used attributes  that may be  relevant  is provided below.    It  should be noted  that  this  list  is not all  inclusive and  that  the VE Process must be flexible enough to consider any potential aspect of performance. 

   

Page 14: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Optional Performance Attributes for Transportation Projects 

Performance Attribute   Definition 

Phaseability 

An assessment of how easily a transportation facility can be  improved or expanded upon at  some  future date.   This attribute  considers  the degree  of  “throw‐away work”  involved  as well  as  future  traffic  and public impacts when the planned future improvements are made. 

Land‐Use Compatibility 

An assessment of  the overall  compatibility of  transportation  facilities with  existing  and planned  land uses.    This  attribute  considers how  a transportation facility will directly affect the quality and viability of the land‐uses around  it.    [NOTE:   This attribute  is often used  for projects that  involve  significant  right‐of‐way  acquisition  and  that  will  have significant impacts to municipalities and/or private entities.] 

Cultural Impacts 

An assessment of the permanent  impacts to cultural, recreational and historic  resources.    [NOTE:    Sometimes  it  is  desirable  to  split  the standard  attribute  “Environmental  Impacts”  into  multiple,  free‐standing  attributes.    This  is  in  recognition  that  sometimes socioeconomic, cultural and natural resources are  in conflict with one another.] 

Ecological Impacts 

An assessment of  the permanent  impacts  to  the ecological  resources including flora, fauna, air quality and water quality.  [NOTE:  Sometimes it  is desirable  to split  the standard attribute “Environmental  Impacts” into  multiple,  free‐standing  attributes.    This  is  in  recognition  that sometimes  socioeconomic,  cultural  and  natural  resources  are  in conflict with one another.] 

Hydrological Impacts 

An assessment of the project’s impact to lakes, rivers and streams in its vicinity.    Also  considered  under  this  attribute  are  drainage  and hydraulic  issues.   This attribute also considers the performance of the transportation facility during flood events.  

 

Note when one of the environmental impacts listed above is significant enough in a project that it needs to be used as a specific performance attribute, the performance attribute definition for Environmental Impacts is revised to exclude the added performance attribute(s) to ensure the environmental attributes used are discrete and do not overlap. 

The  use  of  the  following  performance  attributes  (or  any  variation  of  these)  should  be  strongly discouraged. 

   

Page 15: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

Perceived Performance Attributes that should be Avoided 

Performance Attribute   Definition 

Public Acceptance 

This  attribute  commonly  appears but  should be  avoided due  to  the difficulty of trying to assess the broad notion of community or public acceptance by such a small group of individuals possessing a relatively narrow perspective (i.e., the Project Design Team).  In reality, “public” or  “community”  acceptance  is  a  byproduct  of  the  “standard” performance  attributes  described  previously.    In  other  words,  the public  is more  likely to accept a design solution that performs well  in these areas (and/or costs less) and less likely to accept one that does not  (and/or  costs more).   Therefore,  the use of  such  an  attribute  is redundant.  

Constructibility 

This  is  commonly  stated  as  a  potential  attribute  on  VE  studies; however,  this  is  really  a  byproduct  of  “Project  Schedule,” “Construction  Impacts,”  and  cost.    A  design  solution  that  is  more constructible than another will involve trade‐offs between these three areas.  Therefore, inclusion of an attribute such as “Constructibility” is redundant and unnecessary.   

Right‐of‐Way Impacts 

This attribute is better described by attributes such as “Environmental Impacts,”  “Land‐Use Compatibility” or possibly  “Cultural  Impacts” as well as cost.  Experience has shown that when this attribute is used, in effect, performance  is really related to cost, which results  in “double counting”  by  considering  this  as  both  an  output  (i.e.,  performance) and an input (i.e., cost).  

 

What about Safety? 

Safety  is  certainly  a  critical  aspect  of  the  performance  of  our  highway  system.    It  is  also  a  very controversial and sensitive subject.  First of all, there are legal issues related to any discussion of safety.  If we are to evaluate safety quantitatively, we must come up with a reasonable, non‐emotional rationale to do so.  This is difficult to do – basically, we only have past accident data to go on.  It is problematic to predict what  an  improvement will  have  in  the  future  on  past  rates  for  a  given  facility  and  a  given improvement.  We can declare a facility “safe” based on it meeting certain safety standards (i.e., design criteria); however, we cannot know how safe “safe” really is until we have data after the fact confirming or denying our predictions.  Furthermore, we must consider the fact that DOTs commonly allow “design exceptions”  (usually due  to  financial  limitations  and  environmental  concerns) which  allow  for design features  that do not meet  current  standards.    Logically,  this  translates  to  the acceptance of highway facilities that are less “safe” than those that fully meet standards.  However, the terms “unsafe” or “less safe” are generally not acceptable and are never used due to fears of litigation.  We all are aware of this.   

Page 16: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

The  typical approach  is  to say all highway  facilities are “safe” because  they were approved by a DOT.  The  DOTs  do  not  build  “unsafe”  projects  according  to  language  in  official  public  documents.    The concern with using “Safety” as a performance attribute  relates  to  these  legal  issues.   While we could qualitatively evaluate highway facilities for relative safety (i.e., a 10‐foot‐wide shoulder is “safer” than a 4‐foot‐wide  shoulder),  it could open  the door  for  serious  legal  issues  in  the  future by having a public document (i.e., a VE/VA study report) available to the legal community for use in litigation against state DOTs.   

Furthermore, “Safety” is an emotional issue that people have a difficulty evaluating objectively.  This is certainly true from a public perspective.  In the past when “safety” is used as an attribute, it completely dominates all other attributes purely due to  its emotionally charged nature.    It  is more  logical to view “Safety” as an aspect of traffic operations.  This is a logical and sensible way to discuss safety as safety and operations go hand in hand.  Conditions that lead to accidents also tend to have poorer operations, and poor operational conditions lead to higher accident rates.  Conditions that lead to better operations result  in  fewer  accidents.    “Safety”  should  therefore be  regarded as a  requirement as DOTs do not build “unsafe” highways.  

Performance Attribute Scales 

Specific  rating  scales  must  be  developed  for  each  performance  attribute  in  order  to  evaluate  the performance  of  the  baseline  and  alternative  concepts  for  each  of  the  Performance  Attributes.      A standard  scale  is  utilized  for  all  attributes;  however,  it  is  important  to  note  that  the  values  and definitions of  the  scales vary  significantly  for each.   Provided on  the  following pages  is a preliminary description of these scales for each of the previously identified attributes. 

Page 17: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

VERBAL RATING 

PERFORMANCE ATTRIBUTES, RATING SCALES, AND DEFINITIONS  NUMBER RATING Mainline Operations  Local Operations  Environmental Impacts 

Excellent 

Mainline operations equivalent to Level of Service A (LOS A) during peak hour.  Highest level of traffic operations.  Meets or exceeds all design standards. 

Local operations equivalent to LOS A during peak hour.  Highest level of traffic operations.  Significantly maintains or improves upon existing local access.  Meets or exceeds all design standards. 

The project improves upon the existing environmental conditions while introducing no new impacts. 

1.0 

Very Good 

Mainline operations equivalent to LOS B during peak hour.  High level of traffic operations.  Meets all mandatory design standards.  Meets all or most advisory design standards. 

Local operations equivalent to LOS B during peak hour.  High level of traffic operations.  Maintains or improves existing local access.  Meets all mandatory design standards.  Meets all or most advisory design standards. 

The project introduces no new environmental impacts. 

0.8 

Good 

Mainline operations equivalent to LOS C during peak hour.  Good level of traffic operations.  Meets all or most design standards. 

Local operations equivalent to LOS C during peak hour.  Good level of traffic operations.  Maintains existing local access.  Meets all or most design standards. 

The project introduces some new environmental impacts that can be addressed through standard and accepted mitigation approaches. 

0.6 

Fair 

Mainline operations equivalent to LOS D during peak hour.  Fair level of traffic operations.  May require some design exceptions. 

Local operations equivalent to LOS D during peak hour.  Fair level of traffic operations.  Somewhat impacts existing local access.   May require some design exceptions. 

The project introduces many new environmental impacts that will require extensive mitigation. 

0.4 

Poor 

Mainline operations equivalent to LOS E during peak hour.  Poor level of traffic operations.  May require multiple design exceptions. 

Local operations equivalent to LOS E during peak hour.  Poor level of traffic operations.  Significantly impacts existing local access.  May require multiple design exceptions. 

The project introduces environmental impacts that are both significant in number and impact that require extensive mitigation. 

0.2 

 

 

Unacceptable 

Mainline operations equivalent to LOS F during peak hour.  Very poor level of traffic operations.  May require multiple design exceptions. 

Local operations equivalent to LOS F during peak hour.  Very poor level of traffic operations.  Severely impacts existing local access.  May require multiple design exceptions. 

The environmental impacts are severe and the project does not comply with state and/or federal environmental laws. 

   

Page 18: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

VERBAL RATING 

PERFORMANCE ATTRIBUTES, RATING SCALES, AND DEFINITIONS  NUMBER RATING Project Schedule  Construction Impacts  Maintainability 

Excellent The project will be completed significantly earlier by 6 months. 

There will be no temporary traffic or environmental impacts during construction. 

The project provides the highest possible level of maintainability and far exceeds expectations when compared to comparable facilities statewide.  Examples are the use of long‐life pavement, low maintenance water quality facilities, low maintenance structures, etc. 

1.0 

Very Good The project will be completed earlier by 4 months. 

There will be some minor temporary traffic and/or environmental impacts expected during construction.  Impacts will be less than typical. 

The project provides a high level of maintainability.  The facility utilizes many low maintenance features and is better than average in terms of expected maintenance. 

0.8 

Good The project will be completed earlier by 2 months. 

Some nighttime lane closures and/or temporary ramp closures anticipated.  There will be some minor to moderate temporary environmental impacts.  Impacts will be fairly "typical" for this type of project and can be handled through normal processes and procedures. 

The project provides a satisfactory level of maintainability and is typical of a highway facility of this kind statewide. 

0.6 

Fair The project will be completed later by up to 1 month. 

Temporary traffic impacts will be significant and be much greater than what would normally be anticipated for similar projects.  Temporary environmental impacts will be more significant in nature and require greater mitigation measures and/or inconveniences to the public. 

The highway facility is expected to require greater than normal maintenance due to existing site conditions or materials selection. 

0.4 

Poor The project will be completed significantly later by 4 months. 

Temporary traffic impacts will be extensive, lengthy and very disruptive.  Temporary environmental impacts will require extraordinary mitigation measures and create major inconveniences to the public. 

The project is expected to require maintenance that far exceeds the norm for a facility of its kind. 

0.2 

 

 

Unacceptable 

The project cannot be delivered in a manner that will meet current funding and/or legislative mandates. 

Temporary traffic and/or environmental impacts will be severe and create impacts that are unacceptable to the public. 

The anticipated level of maintenance for the project will be extreme and unacceptably high. 

 

Page 19: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

Determine Weights of Performance Attributes 

The  performance  attributes  of  a  project  are  seldom  of  equal  importance.    Therefore,  a  systematic process must be utilized  in order  to determine  their  relative weights  in meeting  the projects purpose and  need.    The  Performance  Attribute Matrix  is  used  to  determine  the  relative  importance  of  the performance attributes for the project.   

The  performance  attributes  are  compared  in  pairs,  asking  the  question:  “An  improvement  to which attribute  will  provide  the  greatest  benefit  relative  to  the  project’s  purpose  and  need?”    The methodology employed to perform these pairwise comparisons draws upon the AHP.  In this method, a pair of attributes is compared using the Fundamental Scale as defined below: 

Intensity of Importance 

Definition  Explanation 

The  two  attributes  contribute  equally  to  the project’s purpose and need. 

1  Equal Importance 

Experience  and  judgment  slightly  favor  one attribute over another. 

3  Moderate Importance 

Experience  and  judgment  strongly  favor  one attribute over another. 

5  Strong Importance 

Experience and  judgment very strongly  favor one attribute over another. 

7  Very Strong Importance 

The evidence favoring one activity over another is of the highest possible importance. 

9  Extreme Importance 

Sometimes  there  is  a  need  to  compromise between the preceding values in which case these intermediate values can be used.  

2, 4, 6, 8 For compromises between the preceding values 

A whole number indicates that the attribute in the row is more important.  A fraction indicates that the attribute in the column is more important.   

n, 1/n Whole numbers and fractions 

 The project team and other stakeholders evaluate the relative importance of the performance attributes that are used to evaluate the baseline concept and VE alternatives.     The pairwise comparisons can be made  using  a  standard matrix  using Microsoft  Excel  using  a mathematical  algorithm  known  as  an eigenvector.  For the purposes of this paper, we will call this matrix the “Performance Attribute Matrix.” 

The diagram below provides guidance on how to properly interpret pairwise comparisons appearing on the Performance Attribute Matrix: 

 

Page 20: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

The 1/5 indicates that Local Operations is strongly more important than Mainline Operations 

 

 

Performance Attributes  Mainline 

Ope

ratio

ns 

Local O

peratio

ns 

Environm

ental 

Impacts  

Total 

Mainline Operations  1  1/5  1/3  0.104 

Local Operations  5  1  4  0.665 

Environmental Impacts  3  1/4  1  0.231 

Total  9.00  1.4  6.33  1.000 

The inverse (5) of the previous judgment is placed in the  corresponding cell 

This number is derived by adding the quotients of each number in this row divided by the corresponding total in each column and dividing by the number of attributes (3).  The number represents the weight of the attribute relative to the other attributes. 

Based on the example above, we can determine the relative importance of the performance attributes as being approximately:   Mainline 10.4%  (0.104),  Local Operations 66.5%  (0.665), and Environmental Impacts 23.1% (0.231).   

(For additional  information concerning  the mathematics  involved  in calculating  the  relative weights of the Performance Attributes,  it  is recommended that the reader visit Wikipedia.org and query “Analytic Hierarchy Process.”)   

The sum of the relative weights for the Performance Attributes equals 1.  Therefore, an attribute with a weight  of  0.4 would  indicate  that  it  is  twice  as  important  as  an  attribute with  a weight  of  0.2.    A Performance Attribute Matrix for a typical VE study is shown below.   

SAMPLE PERFORMANCE ATTRIBUTE MATRIX 

Which attribute is more important to meeting the project's Purpose & Need? 

Performance Attributes 

Mainline 

Ope

ration

Local  

Ope

ration

Environm

ental 

Impa

cts 

Project  

Sche

dule 

Construction

 Im

pacts 

Maintaina

bility 

Priority 

Mainline Operations  1  1/5  1/3  1/5  1/5  1/5  0.038 

Local Operations  5  1  5  5  5  5  0.397 

Environmental Impacts  3  1/5  1  1/5  1  3  0.124 

Project Schedule  5  1/5  5  1  1/5  1/3  0.142 

Construction Impacts  5  1/5  1  5  1  1/3  0.145 

Maintainability  5  1/5  1/3  3  3  1  0.155 

SUBTOTAL  24  2  12.667  14.4  10.4  9.867  1.000 

 

Page 21: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

Determine Performance of Baseline Design Concept 

Assuming the Performance Attributes and their associated scales have been defined and their weights derived,  the  next  step  is  to  establish  the  performance  of  the  Baseline Design  Concept.    The  Project Stakeholders should take the lead in this process.  Using the performance scales, each attribute should be rated accordingly.  It is essential that a detailed description for the rating rationale be developed and recorded. 

SAMPLE RATING AND RATING RATIONALE:  BASELINE CONCEPT 

Performance Attribute  Rating  Rationale for Rating 

Mainline Operations  0.8 

On‐ramps will be metered  for  the benefit of mainline  traffic.  The  merge  and  diverge  points  of  the  interchange  will  be improved  over  the  existing  conditions.    Storage  for  the  off‐ramps is not expected to queue onto the mainline, except for the  auxiliary  lane  upstream  of  the  southbound  off‐ramp.  Without the ramp meters Mainline Operations would degrade to a LOS D from their projected LOS B. 

Local Operations  0.8 

California Oaks Road will be widened from four to six through‐lanes  (eliminate  the  two  left‐turn  lanes).    The  lanes will  be widened  to  12  feet.    The  ramp  intersections  that  are  being replicated  in  the  proposed  design will  experience  significant queue reductions and related LOS  improvement.   The project removed  one  signalized  intersection  from  California  Oaks Road  due  to  the  consolidation  of  the  southbound  off‐ramp and Madison Avenue.  Pedestrian access along California Oaks Road  remains  essentially  the  same.    Design  increased  the vertical clearance to 15'‐0" (from 14'‐10"). 

Environmental Impacts  0.6 

Aerially  deposited  lead  will  be  buried  on  site  above groundwater.    There  is  a  retention  basin  in  the  southeast quadrant  that  captures  2.5  times  the  runoff  caused  by  the new impervious area.  No real noise issues (commercial area).  Lighting in the median closer to the intersection is not an issue (commercial  area).    There  is  no  issue with  temporary  lease (discretionary City  license)  for baseball  field  in  the  southeast quadrant. 

Project Schedule  0.5 The  project  is  expected  to  begin  construction  January  2010 with  construction  duration  of  18 months.    No  timeframe  is tied to funding. 

Page 22: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

Performance Attribute  Rating  Rationale for Rating 

Construction Impacts  0.5 

The  staging  will  require  maintaining  all  traffic  during construction  and  is  carried  out  by:    1)  Bridge  substructure; 2)  New  ramps  and  bridge  superstructure;  3)  Pavement replacement; and 4) Curb and gutter and  sidewalk.   Dry and wet  utilities may  require  relocations  or  protection  in  place.  There  are  concerns  that  the  construction  activities  may damage  existing  utilities,  especially  due  to  the  remedial removal being proposed due to poor soils.   The road  is being replaced with engineered  fill with an R‐value of 20, with  the removal  remediation at other  locations being  reconditioned.  Overall, earthwork export job. 

Maintainability  0.5 

More  structure  (undercrossing  widening,  tie‐back  walls  and MSE walls) to maintain and inspect.  Retaining wall will require attention  by  maintenance  forces.    Infiltration  basins  will require maintenance effort. 

Determine Performance of VE Alternatives 

As VE  alternatives  are  developed  during  the  course  of  the VE  study,  the VE  team must  assess  their performance using the previously established rating scales. 

SAMPLE RATING AND RATING RATIONALE:  VE ALTERNATIVE 1 

Performance Attribute 

Priority Baseline Rating 

Alternative Rating 

Baseline Score 

AlternativeScore  Rationale for Rating 

Mainline Operations 

0.038  0.8  0.8  0.0304  0.0304  No significant change. 

Local Operations  0.397  0.8  0.9  0.3176  0.3573 

Change will improve on and off northbound turning movements and improve or eliminate an advisory design exception. 

Environmental Impacts 

0.124  0.6  0.6  0.0744  0.0744 

The retention basin in the southeast quadrant can be increased 20% and be better able to contain peak runoff flows. 

Project Schedule  0.142  0.5  0.8  0.071  0.1136 

The project schedule can be reduced by 4 months as two sequential phases can be combined and work will be performed in parallel at this quadrant. 

Page 23: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

Performance Attribute 

Priority Baseline Rating 

Alternative Rating 

Baseline Score 

AlternativeScore  Rationale for Rating 

Construction Impacts 

0.145  0.5  0.7  0.0725  0.1015 

Relocation of critical utilities in this area is eliminated, greatly simplifying coordination with access to local businesses and night work required to minimize business disruptions. 

Maintainability  0.155  0.5  0.8  0.0775  0.124 

Better maintenance access is provided, which is off the local and state highway.  This provides less exposure to traffic for maintenance workers. 

Performance Total 

      0.6434  0.8012  

Performance Improvement 

        25%  

This  shows  that  the  VE  alternative  has  a  25%  improvement  in  performance.    Importantly,  it  also documents why the performance  is  improved.   While this alternative also saved over $2.2 million on a $60 million project, we typically do not calculate the value improvement by VE alternative.  It is possible to do so, but  instead, we focus on developing strategies for  improvement as all VE alternatives cannot necessarily be implemented; some may be competing ideas or developed only to address an issue raised by a project stakeholder and not recommended by the team. 

Define Value Strategies 

Once  the performance ratings  for all of the VE alternatives have been determined, the next step  is to identify  specific  value  strategies  which  represent  sets  of  complimentary  VE  alternatives.    Value strategies are typically organized using the following logic: 

♦ VE Team Recommended  

♦ Lowest Cost  

♦ Best Performance 

For example, if there were 20 VE alternatives (and assume that none of them were mutually exclusive), and,  say, 15 of  them had  cost  savings,    these 15 alternatives would  then  constitute a Value Strategy called “Lowest Cost.”   We could  then organize a  second  strategy by  including only  those alternatives that  resulted  in an  improvement  to performance.   Assuming  that  there were 10 such VE alternatives, these could be organized into a Value Strategy called “Highest Performance.”  Lastly, we could have the 

Page 24: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

team  select  those  alternatives  that  they  feel  should  be  implemented.    Perhaps  there were  13  such alternatives which could be called “VE Team Recommended.”  

The intent of assembling value strategies is to show the potential of certain combinations of alternatives that relate to a specific theme.  In reality, the Project Team will likely not implement all the alternatives in  a  value  strategy.    Those  that  are  eventually  implemented  can  then  be  assessed  as  a  group  to determine the final change in value from the Baseline Design Concept.  

Example – Determining Total Performance of Strategies 

Strategies  VE Alternatives  Performance Score (x 100) 

Baseline Design Concept  N/A  56.70 

Value Strategy A – Recommended   1.0 ‐ 8.0, 10.0, 12.0 ‐ 15.0  62.30 

Value Strategy B – Lowest Cost  2.0, 6.0 ‐ 9.0, 11.0 ‐ 20.0  52.05 

Value Strategy C – Best Performance  3.0, 7.0 ‐ 13.0, 17.0, 19.0  68.32 

The next step is to determine the total costs of the value strategies.  Any cost savings and/or increases must be determined and used to determine the total cost to construct the project.    If costs are being considered  as  the  only  input  (in  other  words,  schedule  is  being  considered  as  an  output  like performance),  then  the  raw dollar cost can be used directly as money  is already expressed as a  ratio scale.  For this calculation, construction costs are typically expressed in millions of dollars. 

Example – Using Just Project Costs to Determine Value 

Strategies  VE Alternatives PerformanceScore (x100) 

Construction Cost ($M) 

Value Index 

Change in Value 

Baseline Design Concept  N/A  56.70  $60.0  0.95   

Value Strategy A – Recommended 

1.0 ‐ 8.0, 10.0, 12.0 ‐ 15.0 

62.30  $55.0  1.13  20% 

Value Strategy B – Lowest Cost 

2.0, 6.0 ‐ 9.0, 11.0 ‐ 20.0 

52.05  $40.0  1.30  38% 

Value Strategy C –  Best Performance 

3.0, 7.0 ‐ 13.0, 17.0, 19.0 

68.32  $57.0  1.20  27% 

Page 25: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

However,  if schedule  is being considered alongside cost as an  input, then both time and money to be converted  into  the  same  ratio  scale  (0  to 1).   This  is easily done by adding  the  costs  for  the  various options together and then dividing the cost of each option by the total to develop a relative score.   

Example – Converting Costs of Strategies to a Relative Score 

Strategies  Total Cost  Relative Cost Score 

Baseline Design Concept  $60,000,000  0.2830 

Value Strategy A – Recommended   $55,000,000  0.2594 

Value Strategy B – Lowest Cost  $40,000,000  0.1887 

Value Strategy C – Best Performance  $57,000,000  0.2689 

Total  $212,000,000   1.0000 

Depending  on  which  value  equation  is  used  (which  depends  on  how  project  schedule  will  be considered),  the  following  steps  are  needed  to  determine  the  value  index  for  the  Baseline  Design Concept and each Value Strategy. 

If schedule  is assessed as an output  (i.e.,  like performance), than VFP SC

    is used.    In this method, 

schedule has already been calculated and included as part of the total performance score.   

If schedule is assessed as an input (i.e., like cost), than VFP

C S is used.  In this case, schedule must 

be  converted  into  a  ratio  scale  as  well  (similar  to  the  above  example  for  cost)  and  the  relative importance  of  cost  and  schedule must  be  determined.    This  is  easily  achieved  by  directly  assigning 

Example – Using Costs of Strategies to a Relative Score 

Strategies  VE Alternatives PerformanceScore (x100) 

Construction Cost ($M) 

Value Index 

Change in Value 

Baseline Design Concept  N/A  0.5670  0.2830  2.00   

Value Strategy A – Recommended 

1.0 ‐ 8.0, 10.0, 12 ‐ 15.0 

0.6230  0.2594  2.40  20% 

Value Strategy B – Lowest Cost 

2.0, 6.0 ‐ 9.0,  11.0 ‐ 20.0 

0.5205  0.1887  2.76  38% 

Value Strategy C –  Best Performance 

3.0, 7.0 ‐ 13.0, 17.0, 19.0 

0.6832  0.2689  2.54  27% 

Page 26: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

weights to them.   For example,  let us assume that for our example project, the Project Team decides that cost  is more  important than schedule. Based on  internal discussion, they decide that cost should represent 0.7 and schedule 0.3 of the total inputs.    

Example – Converting Schedules of Strategies to a Ratio Scale 

Strategies  Total Time  Relative Score 

Baseline Design Concept  36 months  0.3051 

Value Strategy A – Recommended   28 months  0.2373 

Value Strategy B – Lowest Cost  30 months  0.2542 

Value Strategy C – Best Performance  24 months  0.2034 

Total  118 months  1.0000 

 

Example – Computing the Value Indices of Strategies (Value Matrix) 

Strategies Performance 

Score Cost Score 

(0.7) Schedule Score 

(0.3) Value Index 

Change in Value 

Baseline Design Concept  .5670  0.1981  0.0915  1.957873   

Value Strategy A ‐ Recommended 

.6230  0.1816  0.0712  2.464399  25.87% 

Value Strategy B – Lowest Cost 

.5205  0.1321  0.0763  2.497601  27.57% 

Value Strategy C –  Best Performance 

.6832  0.1882  0.0610  2.741573  40.03% 

 

If a quantitative risk analysis was performed, the resulting affects can be included in the totals for cost and schedule when computing the value indices.  

Regardless of which equation is selected, the Value Matrix is essential for understanding the relationship of  cost,  performance,  schedule,  risk  and  value  of  the  Baseline  Concept  and  Value  Strategies.    The comparison of these elements  in this manner exposes the trade‐offs between  inputs and outputs and provides useful  information  to decision makers  in  acting upon  the  information developed during  the VE study.   

   

Page 27: Abstract 2009 AASHTO Value Engineeringsp.design.transportation.org/Documents/19-Hays.pdf · Presentation Format: ... Nine years ago at a Caltrans VA Program meeting, Jack Boda, then

 

 

CONCLUSION 

Integrating  Value  Metrics  into  the  VE  process  properly  creates  a  more  robust  process  which  has demonstrated  better  results  in  VE  studies  (greater  cost  savings  with  documented  performance improvements).    This  process  has  also  been  shown  to  better  engage  project  stakeholders  in  the  VE process as  they see  that  the goal of  the VE study  is  to  improve  the project and ensure  that  the  right project is being developed for the right cost and not simply looking for cost cutting of their project.   

This  paper  shows  the  current  evolution  of  the  Value  Metrics  approach.    The  refinements  of  the mathematical  model  (adaptation  of  AHP)  used  in  the  Value  Metrics  process  are  to  enhance  the sensitivity and flexibility of the process.   

"The sciences do not try to explain, they hardly even try to interpret, they mainly make models.  By a model is meant a mathematical construct which, with the addition of certain verbal interpretations, describes observed phenomena.  The justification of such a mathematical construct is solely and precisely that it is expected to work."  

Truth is much too complicated to allow anything but approximations."  

– John von Neumann