運(yùn)用MELET模型分析法分析影響鍛件成本的彈性因素

文/郭建春，葛立，張善磊·金馬工業(yè)集團(tuán)股份有限公司

近幾年，國內(nèi)鍛造企業(yè)綜合水平得到了提升，鍛件質(zhì)量有了明顯的改善，但鍛造企業(yè)面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力沒有減少。一方面原因是國內(nèi)同質(zhì)化企業(yè)之間的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)加??；另一方面，一些海外大品牌的顧客，由于來自于終端市場(chǎng)和國產(chǎn)品牌的價(jià)格壓力，也紛紛迫使鍛造企業(yè)降低價(jià)格，在價(jià)格戰(zhàn)中，成本是賴以生存的基礎(chǔ)。

影響鍛件成本的五大因素（MELET）如圖1所示，各因素除單獨(dú)影響鍛件成本外，各因素之間也相互影響。

圖1 影響鍛件成本的五大因素

在鍛造生產(chǎn)實(shí)踐中，由于一些客觀和主觀的原因，MELET容易發(fā)生一些波動(dòng)，且呈現(xiàn)一定彈性，使成本超出設(shè)定。因此必須對(duì)MELET全面識(shí)別，持續(xù)監(jiān)視，深入研究分析，并進(jìn)行有效控制，才能達(dá)到降低成本的目的。

影響材料成本的因素（M）

材料成本可占到鍛件成本的30%～80%，是影響鍛件成本的主要因素，因此必須嚴(yán)控材料消耗和材料價(jià)格，主要措施有：

減少毛坯的下料重量

對(duì)鍛件減重設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)少、無切削加工。如盲孔或通孔通過部分，或全部鍛出，或通過鍛后精壓代替機(jī)械加工，減少加工余量。在不影響性能的情況下增設(shè)加強(qiáng)筋，或增設(shè)凹槽達(dá)到減重的目的。

控制模腔的尺寸精度，在保證尺寸合格的情況下，選用低差；通過選用合適的模具材料，精確的熱處理工藝等措施，提高模具抗變形能力，減少模具在使用過程中模腔變大。調(diào)整閉合高度，控制鍛件厚度在中、下差。

通過控制鍛造工藝，減少廢料產(chǎn)生（圖2）。改進(jìn)加熱方式減少火耗。通過輥鍛機(jī)、楔橫軋等適宜的制坯工藝，或者通過預(yù)鍛，達(dá)到理想的制坯，減少廢料。也可用立鍛代替平鍛減少廢料。在可能的情況下，用閉式鍛造，節(jié)材效果可更加顯著。

圖2 改進(jìn)鍛造工藝，減少廢料產(chǎn)生

控制毛坯料的重量公差

下料設(shè)備的性能，刀刃的完好程度，原材料的直徑公差，坯料斷面形狀，鋸口平直度等都影響毛坯料的重量精度。為保證鍛件質(zhì)量，減少缺材，重量需滿足最低差。重量公差越大，浪費(fèi)材料越多。

減少下料消耗

通過購買定尺材料，減少料頭、料尾的過多浪費(fèi)；通過剪料，減少鋸口的浪費(fèi)；通過材料套裁，使不合格坯料和料尾能再回收利用。

控制生產(chǎn)消耗

采取措施減少調(diào)模次數(shù)，并提高一次調(diào)模成功率，減少因調(diào)模、試料造成材料的浪費(fèi)。可以在模具制作過程中，使用石膏或金屬鉛等方法檢驗(yàn)?zāi)＞?，盡量減少用好的坯料試模。

采取措施控制合格率，減少因廢品導(dǎo)致材料浪費(fèi)；嚴(yán)格按計(jì)劃生產(chǎn)，不生產(chǎn)過剩的鍛件或坯料，減少浪費(fèi)。

對(duì)生產(chǎn)班組進(jìn)行節(jié)材考核，并形成機(jī)制，用生產(chǎn)合格產(chǎn)品數(shù)量比對(duì)消耗的原材料噸位，考核效果明顯。

控制原材料價(jià)格

提高采購人員的談判能力，利用地域差價(jià)、團(tuán)購、批量采購、價(jià)格低谷時(shí)多采購等方式，或經(jīng)顧客同意，在滿足性能要求的情況下，用在市場(chǎng)上易采購的其他材料代替原有價(jià)格高的材料等多種措施，獲得較低價(jià)格的材料。

影響能源成本的因素（E）

能源成本約占鍛件成本的6%～13%。影響能源費(fèi)用的因素和降低能源費(fèi)用的主要措施：

⑴坯料加熱爐的節(jié)電效能，坯料和感應(yīng)器的匹配度。對(duì)量大的產(chǎn)品，需用專用的感應(yīng)器，若合用感應(yīng)器，最大跨用3個(gè)材料標(biāo)準(zhǔn)直徑規(guī)格。

⑵鍛造線盡量連續(xù)生產(chǎn)，不應(yīng)隨意停機(jī)，采取措施避免意外停機(jī)。設(shè)備頻繁關(guān)停，浪費(fèi)能源。對(duì)于電爐更應(yīng)采取措施保持連續(xù)工作，因幾乎每一次停機(jī)，都有一部分加熱未鍛的料，浪費(fèi)大量能源。

⑶根據(jù)坯料重量大小，設(shè)置好電爐出料口和鍛造工位之間的距離和高度落差，最好把電爐抬高，讓坯料靠重力能快速滑下，盡量不用傳送鏈傳動(dòng)。對(duì)于小料，應(yīng)減少這個(gè)距離，控制溫降。

⑷鍛造過程中，應(yīng)選擇合理的節(jié)拍，使加熱的料能一次全部鍛完，避免在某一工序擱置，造成二次加熱或由于不能二次加熱導(dǎo)致材料和能源的浪費(fèi)。

⑸鍛造余熱的利用。對(duì)有些鍛件，根據(jù)產(chǎn)品最終的性能要求，可以利用余熱，通過緩冷、風(fēng)冷、霧冷、淬火等不同的冷卻方式控制硬度，也可讓鍛件冷卻到500度左右再重新加熱，進(jìn)行正火或等溫退火。

⑹有些鍛件可以通過局部加熱鍛造、溫鍛、冷鍛等鍛造方式，節(jié)約能源。

⑺減少坯料的下料重量，這樣耗電少，節(jié)能。

⑻對(duì)生產(chǎn)班組及相關(guān)管理人員進(jìn)行節(jié)能考核。用電避峰就谷，充分利用夜晚電價(jià)低的區(qū)間生產(chǎn)，降低電費(fèi)。深紅、淺紅、黃、綠分別代表電價(jià)尖峰、峰、平、谷值(圖3）。

⑼重視提高電爐工的技能，電爐工在節(jié)能方面起著重要作用。

圖3 山東地區(qū)峰平谷分時(shí)電價(jià)表（a）、峰平谷電價(jià)分布圖（b）

影響人工成本的因素（L）

人工費(fèi)用占鍛件成本的5%～15%，比例大小受自動(dòng)化程度和鍛件批量的影響?？刹扇。?/p>

⑴班產(chǎn)量是決定人工成本的關(guān)鍵因素，采取一切可能的措施，提高班產(chǎn)量，可顯著降低單件產(chǎn)品人工成本。

⑵通過鍛造工藝優(yōu)化，減少工序或工序合并，減少鍛造工數(shù)量，可降低人工成本?？梢园亚羞叀_孔、整形合為一步工序完成（圖4）。

圖4 切邊和沖五個(gè)孔一次完成

⑶通過局部或全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，盡量少用人，減少人工費(fèi)用。

⑷當(dāng)?shù)赝愋袠I(yè)的薪酬水平影響人工成本，并且地域差異較大，沿海地區(qū)鍛造工工資普遍較高。

⑸盡量減少不增值的工作，如：搬運(yùn)、頻繁裝卸等。

⑹盡量少用熟練工做一般輔助性工作，讓熟練工在上班時(shí)間主要從事鍛造生產(chǎn)作業(yè)。

影響鍛造效率的因素（E）

鍛造效率是影響鍛件成本的關(guān)鍵因素甚至是決定因素，必須持續(xù)關(guān)注鍛造效率。

⑴連續(xù)作業(yè)的時(shí)間越長，停機(jī)次數(shù)越少或停機(jī)時(shí)間越短，生產(chǎn)效率越高，原因是：鍛造作業(yè)開始前需預(yù)熱模具到一定溫度才能開始鍛造；另外，由于爐套有一定長度，坯料從進(jìn)口到出口需一段時(shí)間，所以每次開機(jī)前有一段等待時(shí)間。為減少等待時(shí)間，盡量連續(xù)生產(chǎn)，在作業(yè)前把所有準(zhǔn)備工作提前做好，不要班中停機(jī)。

⑵產(chǎn)品批量大，不頻繁更換模具、工裝，操作工對(duì)習(xí)慣不變的操作更熟悉、更順手，效率會(huì)提高。相反，對(duì)多品種、小批量的產(chǎn)品，效率不會(huì)高。

⑶合理設(shè)計(jì)鍛造工藝，各工序節(jié)拍匹配，不產(chǎn)生瓶頸，不產(chǎn)生窩工，能提高效率減少浪費(fèi)。

⑷提高模具壽命，減少換模次數(shù)，提高有效生產(chǎn)時(shí)間。模具局部堆焊現(xiàn)在是一項(xiàng)成熟且很有效的提高模具壽命的技術(shù)，可適當(dāng)加大模塊的尺寸，可多次重復(fù)焊接使用，從而提高效率、降低成本。

⑸重視設(shè)備頂料裝置和模具頂料的設(shè)計(jì)，控制頂料速度和頂出料后頂料桿保持的時(shí)間，讓操作者能快速且易于取出工件，減少熾熱的工件在模具上停留時(shí)間，減少模具熱疲勞，延長模具壽命。

⑹降低故障停機(jī)率。加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)，責(zé)任落實(shí)到人；對(duì)大型設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備重視預(yù)見性維護(hù)保養(yǎng)，這類設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)時(shí)間長，維修費(fèi)用昂貴。

⑺提高各工序人員技能，各工序人員熟練程度匹配；各操作者配合要默契，對(duì)產(chǎn)量高的鍛造班組成員，不要隨意拆分或更換；相反，對(duì)影響班組效率的成員應(yīng)及時(shí)調(diào)整。在勞動(dòng)強(qiáng)度差別大的工序，應(yīng)培養(yǎng)多技能職工，隔一定時(shí)間相互交換一下工作，做到勞逸結(jié)合，及時(shí)緩解體力和精神疲勞。

⑻合理設(shè)置機(jī)動(dòng)人員、服務(wù)人員數(shù)量。當(dāng)在線人員出現(xiàn)特殊情況，如：生理時(shí)間、上料、補(bǔ)填輔助材料等，能及時(shí)得到替補(bǔ)，不至停線。

⑼設(shè)備性能。頻率是鍛造設(shè)備重要指標(biāo)，特別是需預(yù)鍛、終鍛的產(chǎn)品，頻率高能顯著提高生產(chǎn)效率。

影響模具費(fèi)用的因素（T）

模具費(fèi)用占鍛件成本的3%～8%，受模具設(shè)計(jì)制造水平，模具維護(hù)返修措施，模具管理，模具使用等因素的影響。

⑴模具壽命。模具壽命長，單件產(chǎn)品分?jǐn)偟馁M(fèi)用低?？梢酝ㄟ^選用性價(jià)比高的模具材料，經(jīng)恰當(dāng)?shù)臒崽幚?，達(dá)到理想的壽命。目前，國內(nèi)模具材料比較雜亂，質(zhì)量水平差異較大，客觀上國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一些合金元素的要求過于寬泛，一些生產(chǎn)模具材料的企業(yè)為了節(jié)約費(fèi)用，把一些重要元素成分控制在最下差，導(dǎo)致材料性能不理想。(表1 紅色數(shù)值）

表1 H13化學(xué)成分分析表（%）

控制模具材料質(zhì)量的要點(diǎn)：1）一些對(duì)模具性能起決定作用的元素如：鉻、鉬、鈦、釩、鎢等除合格外，是否足量；對(duì)模具嚴(yán)重有害的雜質(zhì)除去是否充分。2）材料的冶煉方式是否電渣重熔，是否超細(xì)化處理。3）鍛造比、鍛造次數(shù)、鍛造方向、鍛造溫度是否滿足要求。4）球化退火是否充分，球化效果如何等。

模具設(shè)計(jì)和制造應(yīng)考慮交界面用圓弧圓滑過渡，避免應(yīng)力集中，防止早期磨損失效。

⑵模具的使用。鍛造開始前，模具預(yù)熱要充分，特別是在北方寒冷的冬季，模具預(yù)熱是一項(xiàng)重要工作；最好用天然氣等燃?xì)忸A(yù)熱。鍛造作業(yè)時(shí)，潤滑要充分，冷卻要適當(dāng)；對(duì)焊接模，不要過度冷卻，否則會(huì)出現(xiàn)熱疲勞，造成模具的龜裂失效。

⑶模具的可修復(fù)性。模具能修復(fù)使用，且易于修復(fù)，修復(fù)成本低，能降低模具費(fèi)用。

⑷新模具制造費(fèi)用。為節(jié)約刀具和熱處理費(fèi)用，可先粗加工，再熱處理，再精加工，對(duì)于有明顯凸起的部位，可以在熱處理后用堆焊的方法通過增材實(shí)現(xiàn)，以減少模具材料的浪費(fèi)，同時(shí)也能節(jié)約熱處理和機(jī)加工費(fèi)用。

⑸模具結(jié)構(gòu)。有些模具可以通過使用易于拆裝的組合模結(jié)構(gòu)，當(dāng)模具的某些部位發(fā)生局部損壞時(shí)，能實(shí)現(xiàn)快速更換。

⑹模具的標(biāo)準(zhǔn)化。實(shí)現(xiàn)模具的標(biāo)準(zhǔn)化，備用的模具材料可以通用，這樣可以減少模具材料的庫存量；當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，可以很容易的改為它用。

⑺鍛件的精度。鍛件尺寸公差嚴(yán)，模具壽命低，模具費(fèi)用就高；相反，鍛件尺寸寬松，模具壽命就高，模具費(fèi)用就低。

⑻模具在使用過程中，尺寸是變化的，有的尺寸越來越大，有的尺寸越來越小。設(shè)計(jì)模具時(shí)，要把握這個(gè)特點(diǎn)，充分利用鍛件公差，選擇最佳設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模具開始使用在高（低）差，使用一段時(shí)間后在中差，繼續(xù)用一段時(shí)間后在低（高）差，從而延長模具壽命。

⑼報(bào)廢模具。無法修復(fù)或修復(fù)費(fèi)用太高，并且也無法改做它用的模具，可以用來切割沖頭或分割成小型模塊使用。另外，模具廢料殘值也影響模具費(fèi)用。

結(jié)束語

通過以上可以看出，MELET模型中的五大因素都不同程度的影響鍛件成本，各因素之間也是相輔相成的，如使用較少的材料，在節(jié)材的同時(shí)，加熱時(shí)因重量小了，又可以節(jié)約能源；同時(shí)由于材料少了，減少了材料對(duì)模具的沖刷，降低了對(duì)模具的擠壓力，能提高模具壽命，降低模具成本；再者，由于節(jié)材，用的材料少了，操作者也減少了勞動(dòng)量，能提高生產(chǎn)效率，減少人工成本；同時(shí)由于減少了在下料、鍛造等各過程中原材料、坯料、鍛件和廢料的搬運(yùn)量，又進(jìn)一步降低人工費(fèi)。因此，五大因素中節(jié)材是關(guān)鍵，應(yīng)最大限度節(jié)約原材料。但有時(shí)，各因素之間又相互矛盾和相互制約，牽一發(fā)而動(dòng)全身。如減少毛坯材料，需制坯精確，操作工需有較高的技能，有較高技能的操作工需要更多的薪酬；再者由于節(jié)材，需要操作仔細(xì)，可能造成節(jié)拍降低，影響效率，設(shè)備空運(yùn)行，浪費(fèi)能源，也浪費(fèi)人力成本。

總之，應(yīng)對(duì)MELET模型中的五大因素深入研究，理清關(guān)系，既要考慮各因素單獨(dú)對(duì)鍛件成本造成的影響及程度如何，又要兼顧各因素之間相互作用。通過合理設(shè)計(jì)，再經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，進(jìn)一步優(yōu)化方案，最終能達(dá)到降低鍛件成本的目的，從而提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。