基于PLM 的成本估算應(yīng)用

文/郭廓

為了在激烈的市場競爭中處于立于不敗之地，技術(shù)創(chuàng)新、控制成本就成了制造類企業(yè)具有核心競爭力的重要途徑。在技術(shù)無法得到革命性創(chuàng)新的基礎(chǔ)下，企業(yè)獲取利潤的方式越來越倚重成本控制，大量研究表明，產(chǎn)品成本的70%-80%在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)階段應(yīng)確定，生產(chǎn)環(huán)節(jié)僅占20%-30%。而隨著精益化生產(chǎn)的發(fā)展和推廣，大部分制造類企業(yè)開始關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的約束性成本，研究產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)前的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)階段成本管理，以尋求進(jìn)一步降低成本的方法。

1 PLM與成本估算簡述

1.1 PLM

PLM 是產(chǎn)品全生命周期的信息化管理系統(tǒng)，它可以幫助企業(yè)整合企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程，與合作伙伴時(shí)時(shí)協(xié)同，共享資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)企業(yè)內(nèi)部與外部的產(chǎn)品數(shù)據(jù)收集，大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和降低產(chǎn)品的費(fèi)用，滿足用戶個性化需求。

PLM 以結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，管理與協(xié)同產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造到銷售等全過程。它是一種對產(chǎn)品所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的模式，通過構(gòu)建產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫，建立一個統(tǒng)一的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)平臺。企業(yè)的客戶、供方、員工等相關(guān)方參與到產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)等各個環(huán)節(jié)，滿足客戶最終需求；另一方面，PLM 與企業(yè)的生產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈等各個環(huán)節(jié)連接起來，簡化企業(yè)業(yè)務(wù)流程，從而打打縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

1.2 成本估算

成本估算是指對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生費(fèi)用的計(jì)算。它以BOM 為基礎(chǔ)，獲取估算對象在不同關(guān)節(jié)中發(fā)生的各種費(fèi)用，按照成本計(jì)算進(jìn)行歸集，計(jì)算出估算對象的總成本和單位成本。

1.3 基于PLM的產(chǎn)品成本估算

目前面向PLM 的產(chǎn)品成本估算研究較少，因?yàn)樵诋a(chǎn)品的不同生命周期具有不同的成本估算方法，本文主要介紹設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品成本估算，即通過構(gòu)建BOM，將產(chǎn)品分為自制件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購件等分類，再類比分析進(jìn)行成本估算。

在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行產(chǎn)品成本估算，其準(zhǔn)確率可達(dá)到80%以上，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行成本估算可及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，降低成本消耗，避免企業(yè)因不當(dāng)產(chǎn)品導(dǎo)致更大損失。

2 基于PLM的產(chǎn)品成本估算法與模型

2.1 基于PLM的產(chǎn)品成本估算方法

常見的成本估算法有作業(yè)成本估算法、基于特征的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、類比成本方法、工程成本估算法、參數(shù)成本估算法等，由于成本估算的方法很多，計(jì)算的精度不同，應(yīng)用場合也不相同。在眾多的方法中進(jìn)行綜合比較后發(fā)現(xiàn)，作業(yè)成本管理法具有不確定性高、應(yīng)用階段偏后、精確性高等特點(diǎn)，但結(jié)合PLM 以BOM為主線之后，其不確定性可大大提高，應(yīng)用階段也得以前置，因此作業(yè)成本估算法是最好選擇。另外，作業(yè)成本估算法更適應(yīng)間接成本的比重變化，可有效對間接成本的比例分配。再有，隨著PLM 系統(tǒng)業(yè)務(wù)覆蓋范圍的增大，以及研發(fā)工具的提升，虛擬制造技術(shù)在企業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，這也為作業(yè)成本估算法的應(yīng)用提供了重要支持，使得作業(yè)成本估算法更為科學(xué)和細(xì)化。原有人工使用各種電子表格中的公式進(jìn)行計(jì)算的產(chǎn)品成本，使用作業(yè)成本法無法達(dá)到的工作效率，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是PLM 技術(shù)使作業(yè)成本估算法在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營中成為可能。其應(yīng)用模式是通過將與產(chǎn)品有關(guān)的作業(yè)進(jìn)行累加得到產(chǎn)品成本。

2.2 基于PLM的產(chǎn)品成本估算模型

在設(shè)計(jì)研發(fā)階段的成本估算過程中會用 到 三 種BOM 視 圖：EBOM，PBOM 和MBOM。EBOM 是通過CAX 工具軟件生成，在PLM 環(huán)境下基于特征建模的CAD 系統(tǒng)自動提取生成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹物料清單，也稱為工程BOM，是客戶需求的初始體現(xiàn)，主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段，主要包括產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、明細(xì)表、匯總表、產(chǎn)品使用說明書、裝箱清單等信息。PBOM 產(chǎn)生于CAPP 系統(tǒng)，以EBOM的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，制定工藝計(jì)劃、工序信息等信息，可以產(chǎn)生計(jì)劃BOM。MBOM 是制造部分根據(jù)己經(jīng)生成的PBOM，對工藝裝配步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，再對材料定額屬性信息排樣匯總之后得到的，主要包括產(chǎn)品的工藝、工序、工時(shí)以及工裝信息等，它詳細(xì)描述了產(chǎn)品的整個制造過程。EBOM 是BOM 基礎(chǔ)表現(xiàn)形式，其他任何形式的BOM 都是以EBOM 衍生。

產(chǎn)品成本主要包含設(shè)計(jì)費(fèi)用、材料費(fèi)用、制造費(fèi)用和人工費(fèi)用等。依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作量、設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和資源消耗，可有效估算某單一物料的設(shè)計(jì)成本，再根據(jù)EBOM 所包含的所有物料進(jìn)行分別計(jì)算，最后得出產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)費(fèi)用。產(chǎn)品的材料費(fèi)用估算基于PBOM進(jìn)行，PBOM 包含所有的物料和相關(guān)的工藝流程，既可以通過PBOM 計(jì)算出材料費(fèi)用，也為制造費(fèi)用的計(jì)算提供依據(jù)。PBOM 中不僅包含人工費(fèi)用、設(shè)備折舊、余廢料率和低值易耗品費(fèi)用等信息，也對產(chǎn)品下一步的作業(yè)內(nèi)容、加工工時(shí)和工藝設(shè)備進(jìn)行了定義。MBOM 反映物料在車間的消失順序，即裝配方法和裝配順序，根據(jù)其工時(shí)定額，結(jié)合工人的人工費(fèi)率可得出人工費(fèi)用，制造費(fèi)用由單個設(shè)備的分?jǐn)傉叟f到每個產(chǎn)品或者單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行定量計(jì)算。

以BOM 為主線的作業(yè)成本估算法，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)階段產(chǎn)品的步驟和方法。以BOM 為主線的作業(yè)成本估算法對估算的成本時(shí)序性與完備性有了可靠解決，可確保間接成本的合理性，也可以充分發(fā)揮成本的科學(xué)性。另外，BOM 作為PLM 系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是及時(shí)性和唯一性，因此，以BOM 作為面向PLM 的成本估算系統(tǒng)估算成本的及時(shí)性和一致性。

3 基于PLM的產(chǎn)品成本估算應(yīng)用實(shí)踐

3.1 將成本控制環(huán)節(jié)前置，提高產(chǎn)品盈利能力

企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行成本測算，可以建立采購價(jià)格、利潤指標(biāo)的最佳方案，將成本控制進(jìn)行前置。成本估算過程中，要遵循兩個原則：一是要求設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)努力提高產(chǎn)品的使用價(jià)值與功能；二是要求設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)以低成本獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。即技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)同時(shí)做到先進(jìn)。

在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營中，當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，再對其成本在生產(chǎn)制造等其他環(huán)節(jié)進(jìn)行降低的可能性微乎其微，根據(jù)客戶需求設(shè)定的目標(biāo)成本與開發(fā)設(shè)計(jì)過程的直接關(guān)聯(lián)性決定了設(shè)計(jì)階段進(jìn)行成本估算的重要性。產(chǎn)品完成后的估算成本是否優(yōu)于目標(biāo)成本，對企業(yè)利潤、未來產(chǎn)品價(jià)格、開發(fā)費(fèi)用預(yù)算、使用成本的控制等都有重要意義。基于PLM 的產(chǎn)品估算系統(tǒng)可進(jìn)行如下成本管理工作：

與ERP 集成后，外購件、標(biāo)準(zhǔn)件在特定庫選取中，自動顯示ERP 系統(tǒng)中相應(yīng)物料最新的價(jià)格、最后一次出庫時(shí)間、庫存數(shù)（ERP數(shù)據(jù)由ERP系統(tǒng)傳遞至成本估算系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫）。按部件或產(chǎn)品顯示未有ERP 價(jià)格的外購件、標(biāo)準(zhǔn)件列表，由設(shè)計(jì)人員補(bǔ)充完整。由設(shè)計(jì)人員按上述部件或產(chǎn)品填入自制件的價(jià)格系數(shù)，成本管理系統(tǒng)按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，自動匯總生成自制件價(jià)格和外購件、標(biāo)準(zhǔn)件價(jià)格。從更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某杀緶y算角度出發(fā)，將加工消耗材料定額、中心人工工時(shí)成本、設(shè)備折舊費(fèi)等細(xì)化后，形成完整的工藝結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，從而支持更為精準(zhǔn)的成本管理需求。

3.2 從成本方面考慮優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案

通過基于PLM 的成本估算管理系統(tǒng)平臺，研發(fā)設(shè)計(jì)人員實(shí)際工作中，可以從成本方面考慮優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)：

在達(dá)到用戶要求的前提下，剔除產(chǎn)品的過剩功能。在產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，消除過剩的產(chǎn)品質(zhì)量。在選取材料，工藝加工制造方面本著節(jié)約的原則，做到有效實(shí)用。在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品成本進(jìn)行測算，即通常說的，按照產(chǎn)品形成的不同階段制定出目標(biāo)成本，在保證完成目標(biāo)成本的前提下。盡量采用新材料、新工藝、新方法和新技術(shù)，零部件盡量采用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件，選材方面盡量采用普通材料代替進(jìn)口材料，在采購時(shí)考慮產(chǎn)地與價(jià)格。對PBOM 進(jìn)行優(yōu)化分析，給出最佳的工藝方案，在制造過程中選擇最好的加工方法，改良優(yōu)化不合理的作業(yè)順序，有效縮短生產(chǎn)制造準(zhǔn)備周期。

4 結(jié)語

在市場競爭中，企業(yè)進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的目的雖然是提高產(chǎn)品競爭力，但經(jīng)濟(jì)效益仍然是唯一的成功標(biāo)準(zhǔn)。成本領(lǐng)先戰(zhàn)略是企業(yè)取得經(jīng)濟(jì)效益的基本競爭戰(zhàn)略之一。

通過基于PLM 的產(chǎn)品成本估算系統(tǒng)的應(yīng)用，針對影響其總成本的主要方面采取措施降低產(chǎn)品成本。將研發(fā)設(shè)計(jì)和成本管理有機(jī)地結(jié)合起來，可有效避免研發(fā)設(shè)計(jì)工作的盲目性，為企業(yè)帶來成本競爭優(yōu)勢。