淺談沖壓制造成本控制方法

文/段志強，楊潤·上汽通用五菱汽車股份有限公司

隨著汽車保有量基數擴大，汽車市場總體呈現下滑態勢，汽車市場從增量市場逐步轉變為存量市場，競爭趨向白熱化。在增速放緩的同時，車企如何提質降本，提升產品競爭力顯得尤為重要，本文針對整車沖壓制造成本控制進行闡述，提出了影響沖壓過程制造成本的主要因素及對應控制措施。

整車制造成本嚴重影響企業利潤率，其中沖壓件是整車的主要組成部分，控制沖壓制造成本對整車成本控制具有重要意義。沖壓制造成本控制就是減少間接或直接影響沖壓成本的各種費用。

沖壓制造成本C∑包含：C∑=Ca+QCb；式中，Ca=固定成本，Cb=可變成本，Q=產量。

固定成本=設備、廠房折舊+模具、檢具等工裝固定投入+其他。

可變成本=人工成本+動力成本+外包成本+輔料、備件成本+維修成本+包裝器具成本+原材料成本+其他。

沖壓制造成本、產量、可變成本、固定成本之間存在著密切關系，可用圖1進行表示。可以看出，當產量Q一定時，可變成本越低，沖壓制造成本C∑越低，沖壓制造經濟性越高。

圖1 沖壓制造成本受可變成本影響的曲線圖

在沖壓制造成本構成中，固定成本在一定時期內是固定不變的，設備、廠房、模具、檢具導入要根據工廠定位選擇合適的配置，并不是配置越高越好，需兼并考慮投資回報率，在此不做討論。

另外，針對前期設計過程成本控制，模具結構合理化、沖壓件材質選擇、選用低成本沖壓板料替代高成本沖壓板料、沖壓工藝合理化、簡化和優化模具結構、模具材料合理選擇、沖壓生產的自動化程度、共模生產、工序減少等在此亦不做研究，本文僅探究通過對產品量產后可變成本控制來改進沖壓制造成本表現。

沖壓制造成本中的可變成本控制

降低原材料成本

⑴提升材料利用率。

材料利用率=(沖壓件重量／沖壓件生產使用的坯料重量)×100%

一般而言，沖壓材料利用率在60%左右，提高沖壓材料利用率是降低原材料成本的最有效途徑之一。車型量產以后，常用的方法有“0”搭邊和排樣優化，如圖2、圖3所示。

圖2“0”搭邊

圖3 排樣優化

拉延筋外尺寸“0”化：通過減少步距或寬度，將板料拉延筋外尺寸“0”化。

排樣優化：通過擺剪、弧形刀、波浪刀等工藝進行開卷落料優化。

⑵降牌號。

變換沖壓件材質，降低材料成本。在進行材質變換時必須保證沖壓件的成形性，同時還必須在整車中對沖壓件進行強度等力學性能分析、驗證。

⑶成材率。

對于沖壓自有開卷線，卷料至成品板料的成材率外板件一般在97%左右，內板件一般在99%左右。成材率=(成品板料重量／卷料重量)×100%

成材率提升方面主要有：

1)減少卷頭甩料：卷料包裝優化，減少卷料損傷，提升成品板料產出；

2)減少卷尾甩料：卷筒優化，減少接觸損傷；

3)末張板料使用：通過在落料架上部增加聚氨酯墊板提升包裝質量防護，消除板料與包裝器具直接接觸導致的變形報廢。

⑷等效牌號替代。

可用低成本相似沖壓板料替代高成本沖壓板料，從而降低材料成本。

降低人工成本

人工成本=(薪酬+福利)×A

薪酬=基本工資+加班費+其他

A=人員編制人數

薪酬主要包含基本工資和加班費，為可控部分；福利是公司根據全年績效彈性發放的部分，為區域部門非可控部分；人員編制人數為車間人力資源配置，為可變可控部分。下面僅就可控部分薪酬和人員編制進行分析：

基本工資由人員結構直接決定，人員=合同工+派遣工+實習生。

根據車間業務定義各工位作業內容，按工位作業需求細化人員結構，在滿足作業需求的情況下盡可能降低合同工比例，提升派遣工和實習生用人比例。通過優化人員結構，降低基本工資系數。

加班費是國家法定工作日以外由于產量、效率等原因需要額外工時來完成所產生的費用。加班費控制主要是控制人工工時，主要手段有：

⑴生產效率提升，改進單位工時輸出。

一次下線合格率提升，減少返工返修浪費，一次下線合格率提升至一定水平，可考慮取消零件返修工位設置和對應人員配置。

⑵編制人員數量。

取消低效能作業；合并交叉關聯作業，人員作業飽和度評估、自動化、智能化改進替代人工作業等，優化人員數量。

降低動力成本

動力成本=生產能耗+非生產能耗

⑴生產能耗。

生產能耗=生產直接能耗+壓縮空氣分攤+照明+其他

生產直接能耗在設備、工裝配置固定的情況下，提升生產效率是降低生產能耗最有效的手段之一。

生產效率=1－模具停線%－板料停線%－設備、自動化停線%－待模、待料停線%－工裝切換%

生產能耗=P額×(生產沖次／(SPH×生產效率)

在生產過程期間，停線待機能耗對生產能耗影響較大，可通過對待機期間進行設備自動停啟來降低生產能耗。

生產啟動用電=待機功率×T0(時間T為設備主電機、潤滑電機、廢料線等自動關閉時間平衡點)，當待機時間≥T0時，設備自動關閉，則可以有效降低能耗。

生產直接能耗可通過以下幾方面改善：

1)工藝優化：壓機封閉高度、平衡缸氣壓、氣墊氣壓、自動化氣源關聯角度設置等；

2)壓縮空氣：常規供氣壓力按工藝需求最大壓力供應存在壓力過剩浪費，評估壓力機、機械手及模具維修、零件返修等用氣壓力，按最低壓力需求進行供氣，針對壓力需求較大的可通過建立小循環增壓供氣，滿足生產需求；

3)照明管理：除規范現場操作，可通過搭建智能照明系統實現照明自動停啟來有效降低能耗，同時可根據區域功能需求，依據照度需求實現照明差異化管理。

⑵非生產能耗。

非生產能耗指生產交接班、周末、節假日非生產時間所產生的能耗。通常采用在非生產期間將所有能耗設備斷電、斷氣的方式來降低非生產能耗，過程需考慮斷電、斷氣對設備運行穩定性的影響，保留部分模塊正常運行。

基于數字化運用，搭建能源管理系統，實現數據的自動采集、數據統計、異常判斷、報警功能。同時，針對車間運行實現能耗橫向、縱向對比分析的能源精細化管理。

降低物料消耗、備件、維修成本

⑴物料消耗。

物料消耗包含輔助消耗材料、工具、勞保、辦公用品等，一般從以下幾個方面控制：

1)三大量(最小庫存、訂貨庫存、最大庫存)優化，如圖4所示。

圖4 三大量優化

2)進口品牌國產化。

3)物料使用統計、分析，異常處理。

4)自主維修再利用。

5)使用操作標準化。

6)最小庫存=緊急拉動情況下在訂貨周期內消耗量×安全系數。

其中，安全系數=(正常消耗量+月度消耗量標準差×周期時間)／正常消耗量。

⑵備件。

沖壓車間備件包含模具備件、端拾器備件和設備備件等，備件可通過BOM表、共用備件識別出易損件清單，建立三大量，同時搭建備件管理拉動系統，大數據統計分析，不斷對三個量優化，并對異常損壞進行判斷，優化設計和規范。另外，可通過將庫存轉移至供應商承擔，降低備件庫存成本。

⑶維修成本。

維修成本主要指對冷沖壓模具拉深、翻邊、整形工序的工作型面表面鍍鉻處理，以提高模具型面表面硬度和光潔度來減少沖壓件拉傷、凸凹，減緩模具磨損、提高模具使用壽命所產生的費用。

模具電鍍通常采用計劃性電鍍，存在沖次過剩或不足的浪費，可采用結構、沖次差異化進行電鍍。

依據各模具結構不同定義為不同沖次電鍍處理的整體模具電鍍計劃，后續根據既定沖次W，按照梯度沖次跟蹤檢測鉻層厚度，實時跟蹤鉻層狀態。如表1所示。

表1 根據既定沖次W檢測鉻層厚度

建立電鍍前模具準備、電鍍后模具保養TIS標準化作業，如圖5、圖6所示，根據實際電鍍效果和生產表現，不斷改進作業標準，提升電鍍質量，減少電鍍頻次。

圖5 電鍍前模具準備

圖6 電鍍后模具保養TIS標準化作業

降低外包成本

沖壓外包成本主要是指沖壓成品件通過3PL下線、倉儲以及配送至車身線旁所產生的物流外包費用。

物流外包成本=人員成本+設備成本+運營成本+其他

人員成本和設備成本占物流外包成本的85%左右，可通過業務結構分析、價值流、效率分析、峰值優化、PINMAP應用、LMS改進、精益庫存、庫位優化、電子拉動庫房搭建、拉動轉運機制優化等工具降低人員、設備資源配置，進而降低外包成本。效率分析如表2所示。

表2 效率分析

降低包裝器具成本

包裝器具成本=新項目工位器具導入制造成本+工位器具常規維護成本

⑴新項目工位器具導入制造成本如表3所示。

表3 新項目工位器具導入制造成本

從以上可知，新項目工位器具導入制造成本可以從工位器具種類和工位器具數量兩個方面來進行控制。

工位器具存在的問題以及改進方向如表4所示。

表4 工位器具存在的問題以及改進方向

⑵工位器具常規維護成本。

工位器具在使用過程中出現脫焊、損壞、疲勞變形等問題，一般通過委外進行維修維護，可通過采購輔料、備件等實現工位器具自主維修來進行降本。

經驗教訓庫

根據車間的運行過程，將制造過程中出現的問題、改進工作進行匯總，形成車間經驗教訓庫平臺。同時，做好跨區域、橫縱向交流渠道，及時將經驗教訓分享，保證后續開發、設計、新導入過程精益化，最大程度的避免制造浪費。

結束語

本文主要針對車型量產后制造過程進行探究，在現有硬軟件配套基礎下實現最大程度的成本控制。沖壓成本的控制應貫穿整個過程，除制造過程進行控制外，還應從前期設計上盡可能考量制造成本的控制，

這樣才能更大程度上去提升沖壓制造成本控制能力。