基于過程的鈑金全生命周期成本估算研究

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　田啟文 許超 

　　目前，對于鈑金的研究一般都是排樣、折彎、沖壓以及成形等，對于鈑金的成本估算研究很少。傳統(tǒng)的鈑金成本以經(jīng)驗為基礎(chǔ)進(jìn)行估算，并且一般只是關(guān)注生產(chǎn)成本。本文提出了基于全生命周期的成本估算方法，并引進(jìn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整成本估算結(jié)果，使之更接近實際成本。這樣，可以快速得到合理報價，將成本估算拓展到全生命周期，拓展了獲得利潤的途徑。 

　　一、 引言 

　　鈑金因其外形美觀、輕巧、加工方便、成本低廉等特點(diǎn)，在電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、機(jī)械制造、石油化工、船舶、航空航天、國防軍事等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。許多大學(xué)、研究所等科研機(jī)構(gòu)對鈑金進(jìn)行了深入的研究，但是這些研究一般是對鈑金排樣、鈑金折彎、鈑金沖壓、鈑金成形以及CAD/CAM/CAPP集成等方法、優(yōu)化的研究，而對鈑金的成本估算研究很少。成本是現(xiàn)代企業(yè)增強(qiáng)競爭力必須重視的五大因素（Time、Quality、Service、Cost、Environment）之一，通過估算成本可以快速得到合理的報價，搶占市場先機(jī)，同時保證企業(yè)獲得一定的利潤；給企業(yè)管理者提供產(chǎn)品成本估計數(shù)據(jù)，為企業(yè)制定發(fā)展計劃和戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。 

　　傳統(tǒng)的鈑金成本估算一般是以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，進(jìn)行手工估算。這種估算費(fèi)時費(fèi)力并缺乏科學(xué)依據(jù)，具有隨意性。并且以往的成本估算一般重視生產(chǎn)成本，而忽視其他成本。隨著技術(shù)的發(fā)展和競爭的激烈，僅限于生產(chǎn)過程的利潤空間越來越小了。先進(jìn)制造技術(shù)的研究和發(fā)展提出了一些理論，將傳統(tǒng)的生產(chǎn)、銷售利潤來源拓展到設(shè)計、物流、庫存、回收等全生命周期的各個階段。精良生產(chǎn)（Lean Production）的核心思想就是去掉不增值作業(yè)鏈，最終達(dá)到包括市場在內(nèi)的生產(chǎn)各方面的最好效果。其主要支柱之一——準(zhǔn)時生產(chǎn)（Just In Time）是通過減少庫存來減少成本。它把物流管理作為一種科技創(chuàng)新的范疇和管理理念，被廣泛地認(rèn)為是企業(yè)降低物耗、提高勞動生產(chǎn)率以外的第三利潤源泉�；�于過程的鈑金全生命周期成本估算是按照鈑金全生命周期的流程，以時間軸為基準(zhǔn)，對包括設(shè)計、制造、檢測、銷售、使用、維修、報廢等階段全生命周期的成本進(jìn)行科學(xué)估算，并探討全生命周期的各階段對產(chǎn)品總成本的影響。全生命周期成本估算是一種考慮環(huán)境問題下的企業(yè)決策方法，它將環(huán)境和其他內(nèi)部成本與企業(yè)的行為對于環(huán)境和人類健康的外部影響及其成本與收益相結(jié)合。 

　　產(chǎn)品的全生命周期（All Life Cycle）包括：產(chǎn)品的設(shè)計階段、制造階段、銷售階段、使用階段和回收重用期的整個閉環(huán)周期。許多理論的提出是基于全生命周期的，一些研究機(jī)構(gòu)總結(jié)多年的研究成果，提出了生命周期分析（LCA Life Cycle Analysis）方法、全生命周期設(shè)計（LCD Life Cycle Design）、全生命周期的綠色制造等。 

　　二、 全生命周期成本估算 

具有代表性的全生命周期成本的估算方法有以下幾種：（1）參數(shù)成本方法；（2）工程成本方法；（3）類比成本方法；（4）基于特征的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；（5）作業(yè)成本估算法。E.M.Shehab 和H.S.Abdalla提出一種基于知識智能模式來估計全生命周期的產(chǎn)品成本的方法。鈑金作為機(jī)械產(chǎn)品既有普通性，又有特殊性。鈑金件非標(biāo)準(zhǔn)件居多、批量大，需要針對產(chǎn)品進(jìn)行不同的設(shè)計；普通機(jī)械產(chǎn)品常用的車、鉗、銑、刨、磨等工藝在鈑金加工中應(yīng)用較少，鈑金的原材料一般是板材，常用的工藝有沖裁、剪裁、沖孔、彎曲、壓延、旋壓、卷邊、擴(kuò)口、脹形等；在鈑金的生產(chǎn)中，一般需要模具，模具的價格很高，在鈑金的成本中占有很大比例。本文從鈑金的全生命周期，包括設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售階段、使用維護(hù)、廢物回收等過程，進(jìn)行成本估算研究。

　　1．設(shè)計成本 

　　鈑金的設(shè)計階段包括產(chǎn)品市場需求的調(diào)研、方案的形成、功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計等。設(shè)計成本在產(chǎn)品總成本中占的比例較少，主要是市場調(diào)研的費(fèi)用，設(shè)計人員的工資等。雖然設(shè)計成本所占比例比較低，但是對產(chǎn)品總成本有重大的影響。有關(guān)的研究表明，盡管產(chǎn)品的設(shè)計費(fèi)用只占產(chǎn)品總成本的6%左右，但是70%以上的產(chǎn)品成本在概念設(shè)計階段就已經(jīng)確定了。據(jù)國外一份調(diào)查數(shù)據(jù)表明，為了糾正某一產(chǎn)品設(shè)計錯誤，僅需要35美元；在零件加工之前加以糾正，需花費(fèi)177美元；在成批生產(chǎn)之前加以糾正，則需要花費(fèi)368美元；如果等到產(chǎn)品投放市場后才加以糾正，則需要花費(fèi)59000美元。 

　　2．生產(chǎn)制造成本 

　　生產(chǎn)制造成本是產(chǎn)品總成本的主要部分。根據(jù)我國企業(yè)會計準(zhǔn)則規(guī)定，企業(yè)應(yīng)采用制造成本計算法。因此鈑金件成本的構(gòu)成主要有： 直接材料費(fèi)用、直接人工費(fèi)用、制造費(fèi)用。直接材料費(fèi)用是指直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)，構(gòu)成產(chǎn)品實體的原料、主要材料以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料和其他直接材料所產(chǎn)生的費(fèi)用；直接人工費(fèi)用是指直接參加生產(chǎn)的人員工資以及按生產(chǎn)人員工資總額和規(guī)定的比例計算提取的職工福利費(fèi)；制造費(fèi)用是指企業(yè)各生產(chǎn)單位為組織和管理生產(chǎn)而發(fā)生的各項間接費(fèi)用�？梢苑譃榕c產(chǎn)量有直接關(guān)系的可變制造費(fèi)用（如燃料與動力、機(jī)物料消耗等）；還有與產(chǎn)量無直接關(guān)系的固定制造費(fèi)用（如管理人員工資、辦公費(fèi)用、修理費(fèi)、折舊費(fèi)、采暖費(fèi)、照明費(fèi)等）。 

　　在生產(chǎn)成本的估算中，一個方便可行的方法是集成。與CAD軟件（AutoNEST、ProNest等）集成，可以直接讀取鈑金排樣BOM，按照材質(zhì)、板厚、規(guī)格等，經(jīng)過整理、歸類、計算得到材料BOM；調(diào)用材料價格庫，就可以得到直接材料費(fèi)。直接人工費(fèi)用主要是由設(shè)計費(fèi)用，加工工時費(fèi)用等組成。從CAPP中讀入或者手工輸入工藝BOM，分析得到需要的機(jī)械設(shè)備、夾具等輔助工具信息；并通過與CAM軟件集成，直接讀取數(shù)控程序的G代碼，根據(jù)G代碼中的信息，分析得到加工設(shè)備、加工時間，并把管理費(fèi)按時間占用原則分?jǐn)偟疆a(chǎn)品，完成制造費(fèi)用成本的計算。直接材料費(fèi)用、直接人工費(fèi)用、制造費(fèi)用組成生產(chǎn)成本技術(shù)估算。 

　　3．銷售階段成本 

　　銷售階段成本主要包括包裝、運(yùn)輸、成品庫存成本、銷售和安裝調(diào)試的費(fèi)用。目前，運(yùn)輸一般交給第三方物流完成，雖然我國的第三方物流相比西方發(fā)達(dá)國家還有差距，但是我國的第三方物流正在向正規(guī)化、合理化道路邁進(jìn)，我國已經(jīng)基本上形成了運(yùn)行良好的物流產(chǎn)業(yè)。庫存成本與物流息息相關(guān)，一般物流成本高，產(chǎn)品的流動性好，庫存成本相應(yīng)的就低。Anshumnan Gupta等提出了需求不確定條件下的庫存管理計劃，可以估算出相應(yīng)庫存成本。 

　　4．使用維護(hù)階段和廢物回收階段的成本 

使用維護(hù)階段包括產(chǎn)品運(yùn)行、維修；廢物回收階段包括產(chǎn)品報廢、零部件重用、原材料的回收再利用和廢物處理處置等。到了這兩階段，通過商品交易，商品的價值的擁有者發(fā)生了轉(zhuǎn)移，由原來的生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)移到了客戶。這個階段的成本一般由客戶承擔(dān)。這兩個階段的成本估算主要用于評價產(chǎn)品是否是綠色產(chǎn)品。 

　　5．?dāng)?shù)據(jù)庫的查詢 

　　經(jīng)過一段時間的使用，數(shù)據(jù)逐漸完備，有一些產(chǎn)品是重復(fù)生產(chǎn)或類似生產(chǎn)，這時候就要充分利用歷史數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫的建模過程中，零件的編碼在存貯時采用成組技術(shù)（Group Technology），以便于以后相同相似產(chǎn)品的快速定位。當(dāng)輸入新的產(chǎn)品時，系統(tǒng)就在數(shù)據(jù)庫查找以前報價，并進(jìn)行對比找到相同相似產(chǎn)品。相似的尺度標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)相似度函數(shù)Sim(x,y)來完成比較。 

　　成組編碼技術(shù)建立在大量的歷史數(shù)據(jù)之上，它根據(jù)零件特征建立起編碼系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代，以原捷克斯洛伐克金屬切削機(jī)床研究所卡洛茨為首的研究小組，根據(jù)成組技術(shù)原理制定了世界上第一個科學(xué)的零件編碼系統(tǒng)：VUOSO零件分類編碼系統(tǒng)。之后，國內(nèi)外學(xué)者又制定了各種不同的基于成組技術(shù)的零件編碼系統(tǒng)，如原聯(lián)邦德國的OPITZ系統(tǒng)、日本的KK-3系統(tǒng)以及我國的JLBM-1系統(tǒng)等，至今已有近百種。鈑金零件有一定的特殊性，零件品種多，非標(biāo)準(zhǔn)件多，在零件編碼存貯過程中，利用成組技術(shù)和各企業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的方法。 

　　6．減少非確定因素的影響 

　　鈑金零件非標(biāo)件多，因為一些非確定性因素的影響，會導(dǎo)致成本估算和實際的消耗的成本總有誤差。由于從影響因素到實際成本的具體映射關(guān)系是一種十分復(fù)雜的非線性關(guān)系，無法用經(jīng)典的解析表達(dá)式來表達(dá)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的非線性處理能力，因此選用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解決這一問題。把對結(jié)果影響大的特征參數(shù)，例如重量、材料、主要工藝、形狀特征等作為輸入，同時把估算成本作為輸入，把實際成本作為輸出。通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自學(xué)習(xí)訓(xùn)練，調(diào)整各層權(quán)重，把誤差降到最低。使估算成本更接近實際成本。

　　三、結(jié)束語 

　　本文對鈑金的全生命周期的成本估算進(jìn)行了研究，并將全生命周期劃分為五個過程，分別研究各個過程的成本估算，以及對全生命周期成本的影響，并提出了利用成組技術(shù)構(gòu)件數(shù)據(jù)庫和相似函數(shù)進(jìn)行相似性對比。還引入了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以減少非確定因素的影響，使成本估算更準(zhǔn)確合理。