個(gè)性化裝備制造設(shè)計(jì)成本管控探析

濮陽爍

[摘 要] 目前全球工業(yè)4.0及中國制造2025戰(zhàn)略正在轟轟烈烈地興起，裝備制造向智能化、系統(tǒng)化發(fā)展，個(gè)性化定制使得高端裝備制造業(yè)從傳統(tǒng)模式走向以顧客為中心的定制化時(shí)代。如何既滿足高端定制化需求又能有效地管控成本，提高市場競爭力是目前激烈競爭環(huán)境下企業(yè)不得不面對的課題。文章以某裝備制造公司為例，探索從設(shè)計(jì)成本入手對產(chǎn)品底層結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效成本管控，提出可供行業(yè)借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞] 設(shè)計(jì)成本；裝備制造；個(gè)性化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 11. 038

[中圖分類號] F275.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）11- 0079- 04

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場需求的不斷變化，制造業(yè)企業(yè)的個(gè)性化定制產(chǎn)品的比例增大，單臺設(shè)計(jì)、單臺生產(chǎn)的客戶需求以及更短的交貨周期都要求企業(yè)能快速響應(yīng)，并對產(chǎn)品的成本及競爭力提出更高的要求。工業(yè)驅(qū)動汽輪機(jī)作為能源與重化工領(lǐng)域的核心設(shè)備，用于驅(qū)動各種壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械，這類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)通常根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場條件需要，還需在高溫、高壓、變轉(zhuǎn)速、變工況條件下運(yùn)行，屬于“量體裁衣”式的定制產(chǎn)品。與國內(nèi)十余家汽輪機(jī)生產(chǎn)廠家相比，某汽輪集團(tuán)能進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)制造，最大限度滿足用戶需求，向用戶提供個(gè)性化產(chǎn)品。得益于個(gè)性化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，某汽輪集團(tuán)研制開發(fā)出各種用途的工業(yè)汽輪機(jī)，終結(jié)了國外同行業(yè)統(tǒng)治我國高端工業(yè)汽輪機(jī)市場的歷史，創(chuàng)造了諸多國內(nèi)首臺套。由于汽輪機(jī)用戶現(xiàn)場工況條件的差異化，由終端用戶需求驅(qū)動下的公司定制產(chǎn)品已經(jīng)走在定制化高端裝備制造的前列，但在這波工業(yè)革命的潮流下，公司更多需要考慮的是定制化生產(chǎn)的競爭優(yōu)勢，其中核心的要素包括產(chǎn)品的質(zhì)量及成本。

產(chǎn)品的個(gè)性化特點(diǎn)帶來了性能及效率上的優(yōu)勢，使公司定制化汽輪機(jī)與西門子、GE、三菱等國際上一流企業(yè)處在同一平臺競爭，但在目前國內(nèi)勞動力成本高企、人民幣升值以及產(chǎn)品附加成本較高等因素影響下，中國制造已經(jīng)失去原來的低成本優(yōu)勢；同時(shí)隨著國內(nèi)去產(chǎn)能、去庫存等宏觀經(jīng)濟(jì)政策的影響，市場需求減少，同時(shí)行業(yè)競爭廠家的出現(xiàn)，對汽輪機(jī)產(chǎn)品的價(jià)格及交貨期有更高要求，公司個(gè)性化設(shè)計(jì)生產(chǎn)的產(chǎn)品也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。企業(yè)面臨著既要保持市場占有率又要獲得盈利的挑戰(zhàn)，這就意味著成本控制迫在眉睫。本文以某汽輪集團(tuán)公司的定制化產(chǎn)品為研究對象，探索確保定制化產(chǎn)品性能、交貨期的前提下，通過設(shè)計(jì)成本的管理，降低產(chǎn)品成本，為裝備制造公司個(gè)性化生產(chǎn)探索一條有效設(shè)計(jì)成本管理的道路。

1 汽輪機(jī)成本的構(gòu)成

個(gè)性化定制產(chǎn)品的特點(diǎn)首先是定制，這就意味著產(chǎn)品的專屬性，適應(yīng)于特定客戶在特定環(huán)境下使用。成本發(fā)生的制造階段，材料、人工等大部分成本體現(xiàn)出來，但是在設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的70%以上的成本已經(jīng)確定了，要進(jìn)行成本的管控，特別是個(gè)性化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，必須從設(shè)計(jì)階段開始。從幾個(gè)維度對成本構(gòu)成進(jìn)行分析。

（1）從成本構(gòu)成的角度劃分：汽輪機(jī)裝置由本體和外部設(shè)備組成，其中本體由氣缸、轉(zhuǎn)子、葉片、導(dǎo)葉持環(huán)、軸承以及軸承座等幾千個(gè)零部件組成，外部設(shè)備為汽輪機(jī)輔助設(shè)備等。而汽輪機(jī)的氣缸、轉(zhuǎn)子等主要部件對材料和技術(shù)要求高，是產(chǎn)品成本的主要構(gòu)成部分，也是設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注的對象。

（2）從業(yè)務(wù)生命周期劃分：從汽輪機(jī)訂單獲取—生產(chǎn)制造—交付用戶—售后服務(wù)—資金完全回收，在產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段都會有各種成本發(fā)生。完整汽輪機(jī)成本主要包含前期成本、設(shè)計(jì)開發(fā)投入、產(chǎn)品投料后實(shí)際發(fā)生制造成本（包括生產(chǎn)制造成本、流程中零部件質(zhì)量檢驗(yàn)成本、裝箱發(fā)運(yùn)成本以及各項(xiàng)制造費(fèi)用分?jǐn)偟龋?、產(chǎn)品運(yùn)輸及相關(guān)成本、以及質(zhì)保期維護(hù)和售后成本等。

（3）從公司BOM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分：公司的汽輪機(jī)由底層模塊，以“搭積木”方式組成各類不同部件，以各類不同部件組裝搭配出不同功能需求的汽輪機(jī)。在BOM系統(tǒng)中某機(jī)組樹狀結(jié)構(gòu)中，底層的結(jié)構(gòu)也是構(gòu)成汽輪機(jī)積木塊的最小單位。汽輪機(jī)由標(biāo)準(zhǔn)模塊組合搭建成不同的部件，由不同部件組合成部套，再由不同的部套搭建用戶不同需求的汽輪機(jī)。

通過分析汽輪機(jī)成本構(gòu)成的幾個(gè)維度，可以對汽輪機(jī)的成本管控進(jìn)行多維度的思考。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案基本確定了汽輪機(jī)成本的主要構(gòu)成部分，包括材料、加工工藝、加工設(shè)備等。汽輪機(jī)是由設(shè)計(jì)部門根據(jù)用戶需求通過BOM/CAPP/PMIS/PLM信息化平臺，采用模塊化的設(shè)計(jì)單位，以“積木塊”方式設(shè)計(jì)而成的。一般而言，產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本就是根據(jù)技術(shù)、裝備、工藝、質(zhì)量、功用、性能等方面要求出具各種不同設(shè)計(jì)方案，核算和預(yù)測產(chǎn)品的成本水平。而產(chǎn)品的成本在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)基本確定了材料、結(jié)構(gòu)、加工工藝等，產(chǎn)品投入生產(chǎn)制造后只能在有限的范圍內(nèi)降低成本，所以，如何將成本控制前移，將設(shè)計(jì)成本控制在可接受的范圍內(nèi)是個(gè)性化產(chǎn)品的成本控制的關(guān)鍵。

2 設(shè)計(jì)階段做好成本的控制

2.1 做好設(shè)計(jì)底層積木塊即模塊的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化

積木塊式汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)給成本的控制帶來良好的基礎(chǔ)，底層積木塊的設(shè)計(jì)通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，使得可以運(yùn)用“積木塊”搭建出各種個(gè)性化的產(chǎn)品。同時(shí)積木塊的多少也決定了產(chǎn)品的個(gè)性化程度。由此，底層積木塊以及由底層積木塊搭建的“中間件”就是成本控制的基礎(chǔ)。底層積木塊的通用化可以提高設(shè)計(jì)效率，減少零件的工藝準(zhǔn)備，如專用工具、工藝流程等，同時(shí)為批量化生產(chǎn)提供條件，有利于生產(chǎn)熟練度提高和加工質(zhì)量保證；通過積木塊的標(biāo)準(zhǔn)化，建立公司設(shè)計(jì)BOM標(biāo)準(zhǔn)庫，減少設(shè)計(jì)和加工制造的工作量。公司BOM系統(tǒng)中有5萬個(gè)物號即底層積木塊，對物號進(jìn)行合理歸并優(yōu)化，大大提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造效率。

個(gè)性化產(chǎn)品面對市場需求，但如何將個(gè)性化需求與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)有效連接，這就需要建立產(chǎn)品的個(gè)性化與物號的有機(jī)連接，盡可能實(shí)現(xiàn)物號的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，減少底層零部件的個(gè)性化設(shè)計(jì)，而通過底層零部件的組合實(shí)現(xiàn)新的部件，從而將個(gè)性化產(chǎn)品與零部件通用化搭建高效的連接通道。這種以產(chǎn)品內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)對外部的個(gè)性化和多樣化，用少量模塊組合成盡可能多的品種，不但能最大程度響應(yīng)用戶價(jià)值需求，而且對產(chǎn)品全生命周期成本管理上起到支撐作用。主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的可制造性、可裝配性、可維修性和可改進(jìn)性（售后產(chǎn)品的升級換代）、減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)修改、預(yù)防產(chǎn)品制造和裝配錯(cuò)誤，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配和服務(wù)效率等方面，實(shí)現(xiàn)降低產(chǎn)品開發(fā)成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，從而降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品競爭力。經(jīng)過多年實(shí)踐，公司汽輪機(jī)產(chǎn)品85%以上都是通過模塊化設(shè)計(jì)預(yù)先定型的成熟零部件，只是少部分需要根據(jù)用戶的個(gè)性需求適應(yīng)地變形。公司2016年度的“模塊化設(shè)計(jì)、并行化制造、個(gè)性化服務(wù)”全生命周期質(zhì)量管理模式實(shí)踐，也獲得第二屆中國質(zhì)量獎制造業(yè)組織提名獎。

2.2 精細(xì)化積木塊定額成本管理

底層積木塊即物號應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，按照材料、加工工藝、設(shè)定預(yù)計(jì)成本，合理確定積木塊的定額成本。定額成本的合理確定需要大量的基礎(chǔ)信息，包括材料定額、工時(shí)定額、工序、加工工藝、加工設(shè)備、制造費(fèi)用等。工時(shí)定額需要利用計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)，提供定額成本的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本的高低與否，要最后體現(xiàn)在成本的準(zhǔn)確估量上，這也是進(jìn)行產(chǎn)品成本快速與市場銜接的重要依據(jù)。如何快速進(jìn)行設(shè)計(jì)成本估量并根據(jù)參數(shù)變更而設(shè)計(jì)變更是非?，F(xiàn)實(shí)的問題。公司結(jié)合先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品開發(fā)方法，基于形狀結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)方法，在底層積木塊定額成本的基礎(chǔ)上，考慮產(chǎn)品的使用要求、性能要求及可靠性要求，將本體劃分為前后支座、汽缸、轉(zhuǎn)子、速關(guān)閥、調(diào)節(jié)氣閥五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)段，從而建立了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本預(yù)算模型。在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)段中，可以根據(jù)變量的大小區(qū)分為固定模塊和變量模塊。例如，調(diào)節(jié)氣閥是根據(jù)蒸汽量來確定型號的，在確定了型號和進(jìn)汽參數(shù)的條件下，調(diào)節(jié)氣閥是可以確定的，那么該區(qū)段為固定模塊，可以相對固定成本模型； 而轉(zhuǎn)子包含主軸、動葉環(huán)、氣封環(huán)等，變化多樣，根據(jù)其變化的因素，將變量模塊單獨(dú)確定其成本。區(qū)段的劃分可以快速確定各模塊的定額成本，按照積木塊測算機(jī)組的設(shè)計(jì)成本。在個(gè)性化設(shè)計(jì)和制造中，最大程度找到共性化，是設(shè)計(jì)和成本管理的核心要素，從而提高各項(xiàng)工作效率。

2.3 提高設(shè)計(jì)人員的成本意識

設(shè)計(jì)人員不能只管設(shè)計(jì)而忽視成本，只有在設(shè)計(jì)過程中關(guān)心成本，才能考慮如何降低成本。市場部門要將產(chǎn)品的市場價(jià)格信息反饋給成本管理部門，由成本管理部門制定目標(biāo)設(shè)計(jì)成本反饋給設(shè)計(jì)部門，將設(shè)計(jì)成本控制在目標(biāo)成本范圍內(nèi)。目標(biāo)成本可以是市場上競爭性價(jià)格也可以是企業(yè)設(shè)置未來提升競爭力需要達(dá)到的更優(yōu)價(jià)格。

設(shè)計(jì)人員成本意識可以體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的各個(gè)部分，比如，在日常設(shè)計(jì)過程中最大限度使用公司成熟的標(biāo)準(zhǔn)模塊，減少使用新的物號，減少生產(chǎn)加工的難度；在性能質(zhì)量滿足的前提下，使用新的方案減少材料消耗或者采用新的工藝減少加工難度；在功能實(shí)現(xiàn)的前提下，減少冗余模塊等。當(dāng)然，科技進(jìn)步是降低成本的根本途徑，不斷將先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用在日常生產(chǎn)上，是企業(yè)降低成本消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑，通過新產(chǎn)品開發(fā)、新材料的運(yùn)用、成熟產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)的創(chuàng)新、設(shè)備技術(shù)改進(jìn)、采用信息化管理等措施，進(jìn)而長遠(yuǎn)地降低成本，擴(kuò)展利潤空間。

2.4 在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，合理組織安排生產(chǎn)

產(chǎn)品經(jīng)個(gè)性化設(shè)計(jì)確認(rèn)后，進(jìn)入生產(chǎn)組織階段，經(jīng)過加工裝備才能最終形成完工產(chǎn)品和成本費(fèi)用的歸集。這一階段的生產(chǎn)、裝配對成本的控制有重要的影響。汽輪機(jī)由上萬個(gè)零件構(gòu)成，其中汽缸、轉(zhuǎn)子等部件按照積木塊設(shè)計(jì)完成進(jìn)行鑄造，其他通用零部件或配套件則進(jìn)行批量生產(chǎn)或外購。設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)的物號通用化和標(biāo)準(zhǔn)化為生產(chǎn)的批次化制造提供了條件。

基于模塊化的設(shè)計(jì)過程及產(chǎn)品生產(chǎn)流程如圖1所示。

大件氣缸、毛坯由于采用積木塊的設(shè)計(jì)，木模也按照積木塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，相關(guān)的工裝也可以重復(fù)利用，由此不但降低設(shè)計(jì)成本和縮短設(shè)計(jì)響應(yīng)時(shí)間，而且相關(guān)的生產(chǎn)配件也可以根據(jù)設(shè)計(jì)調(diào)整重復(fù)搭建使用，有效地降低了大件部套的制造成本。另外，由于物號的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，機(jī)組大件以外的零部件按照排產(chǎn)的要求可以進(jìn)行批量化生產(chǎn)，提高了加工的效率，也減少了加工的復(fù)雜程度。例如汽輪機(jī)核心零件葉片根據(jù)不同系類和型號的機(jī)組有不同的差異，但是在設(shè)計(jì)完成后，可以將同類葉片歸并安排生產(chǎn)，將個(gè)性化的生產(chǎn)與批量化組織生產(chǎn)相結(jié)合，提高生產(chǎn)加工的效率，節(jié)約成本。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 產(chǎn)品底層模塊合理設(shè)置及完備信息是設(shè)計(jì)成本有效管理的基礎(chǔ)

底層積木塊也就是設(shè)計(jì)BOM中各個(gè)物號，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用設(shè)計(jì)信息化工具快速搭建設(shè)計(jì)方案。首先，合理的設(shè)計(jì)底層模塊，進(jìn)行模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，既要滿足產(chǎn)品個(gè)性化設(shè)計(jì)的需要，又要減少底層模塊數(shù)量，提高運(yùn)用效率是產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本管理的基石；其次，設(shè)計(jì)方案與成本的橋梁必須通過物號的定額成本來連接，所以對物號的定額成本的確定以及有效的更新是設(shè)計(jì)成本體現(xiàn)并應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)計(jì)人員的激勵措施是降低成本的有力保障

在目前經(jīng)濟(jì)相對低迷的時(shí)期，設(shè)計(jì)人員如何最大程度降低產(chǎn)品成本對企業(yè)市場競爭力有著重要的作用。采取積極有效的措施激勵設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新應(yīng)用以及在現(xiàn)有模式下優(yōu)化設(shè)計(jì)模型、控制成本是設(shè)計(jì)成本的源頭保障。公司采取設(shè)計(jì)人員單個(gè)項(xiàng)目優(yōu)化獎勵，鼓勵設(shè)計(jì)人員利用長周期零部件，定期召開科技大會等形式，推動設(shè)計(jì)人員與成本的關(guān)聯(lián)。

3.3 完工產(chǎn)品的成本可驗(yàn)證分析是成本持續(xù)管控的有力支持

按照定額確定的設(shè)計(jì)成本可以做為前期商務(wù)報(bào)價(jià)的依據(jù)，也可以作為公司成本管理的目標(biāo)設(shè)置。在實(shí)際工作中，還需要將產(chǎn)品的實(shí)際發(fā)生成本與設(shè)計(jì)成本進(jìn)行對比驗(yàn)證，查找設(shè)計(jì)成本中存在的問題，更好的實(shí)現(xiàn)用設(shè)計(jì)成本指導(dǎo)實(shí)務(wù)生產(chǎn)加工，用實(shí)際生產(chǎn)加工成本反饋設(shè)計(jì)成本，優(yōu)化設(shè)計(jì)，管控成本。

3.4 前端設(shè)計(jì)與后端制造、管理相融合

設(shè)計(jì)對成本采取的措施，很多方面需要得到后面產(chǎn)品生產(chǎn)制造的響應(yīng)，對成本的管理是系統(tǒng)和全生命周期的，所以設(shè)計(jì)也不能僅僅在本部門進(jìn)行成本管控，需要和后端流程互動，與生產(chǎn)、采購、管理、財(cái)務(wù)甚至售后等協(xié)同，有效地管控成本。

主要參考文獻(xiàn)

[1]袁媛，黃越. 裝備制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段成本控制研究[J].價(jià)值工程，2013（33）：140-141.

[2]張爽.裝備制造業(yè)相關(guān)研究文獻(xiàn)綜述[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)2010（16）：38-39.