材料定額管理技術(shù)及其應(yīng)用研究

鄒文杰

(中車西安車輛有限公司，陜西 西安 710086)

近年來，隨著中車西安車輛有限公司經(jīng)營發(fā)展的需求，作為企業(yè)成本核算及成本控制管理重要基礎(chǔ)的工藝定額，已經(jīng)由粗放式的編制與管理逐步向精益目標(biāo)邁進(jìn)。工藝定額水平的高低直接反映了企業(yè)科學(xué)供料、合理用料、降本增效的技術(shù)管理水平。鐵路貨車約70%的部件是沖壓件，而鐵路貨車又是本公司的主產(chǎn)品，提高板材利用率是本公司降低制造成本的重要措施之一。為了使板材得到合理利用，提高板材利用率，應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行科學(xué)、合理的套裁[1]，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。怎樣從技術(shù)和管理兩方面，合理套裁，加強(qiáng)材料定額編制的精確性、合理性和管理的有效性，在產(chǎn)品制造過程中制定出先進(jìn)合理的材料消耗定額從而使本公司的原材料消耗成本逐步降低，是擺在工藝人員面前的一個(gè)課題，也是材料定額技術(shù)管理的總體目標(biāo)[2]。

1 工藝定額在材料消耗定額中的地位和作用

材料消耗定額是指在一定的生產(chǎn)和技術(shù)條件下，生產(chǎn)單位產(chǎn)品或完成一定工作量應(yīng)該消耗的物質(zhì)數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)[3]。“材料消耗定額”通常包括工藝定額、生產(chǎn)定額和供應(yīng)定額。

供應(yīng)定額是指供應(yīng)部門為了保證生產(chǎn)任務(wù)的完成所應(yīng)采購的原材料消耗的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，是制定采購計(jì)劃和物資供應(yīng)計(jì)劃的依據(jù)。

生產(chǎn)定額是指生產(chǎn)一定數(shù)量的合格產(chǎn)品所必需的原材料消耗的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，是原材料成本控制領(lǐng)料和倉庫發(fā)料的依據(jù)。

2 工藝定額的編制方法和現(xiàn)場寫實(shí)

2.1 工藝定額的編制方法

本公司新造鐵路產(chǎn)品材料消耗最主要的原材料為型鋼、板材、鑄、鍛件，而型鋼、板材的成本對(duì)整車的成本影響最大。因此，如果工藝定額的編制能夠做到科學(xué)、合理、準(zhǔn)確，則會(huì)為整車原材料的采購及財(cái)務(wù)價(jià)格成本核算提供可靠的依據(jù)。

材料消耗工藝定額的制訂方法很多，實(shí)際運(yùn)用的主要有如下3種[4]。

1)技術(shù)計(jì)算法：是根據(jù)產(chǎn)品圖樣、加工工藝以及有關(guān)的技術(shù)資料，通過理論分析和計(jì)算，確定材料消耗工藝定額的方法。主要適用于批量、小批量生產(chǎn)產(chǎn)品。

2)實(shí)際測定法：用實(shí)際稱重的方法確定每個(gè)零件的材料消耗工藝定額。主要適用于鍛、鑄件。

3)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析法：根據(jù)相似零件材料實(shí)際消耗統(tǒng)計(jì)資料，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比，確定零件的材料消耗工藝定額[5]。

根據(jù)本公司產(chǎn)品型鋼、板材的消耗較大的特點(diǎn)，在實(shí)際操作中，筆者主要采用技術(shù)計(jì)算法編制材料消耗工藝定額。為了提高定額管理的精細(xì)化程度，逐步向精益化邁進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用中將工藝定額的編制細(xì)化到每一種配件的下料工藝上，具體做法是將同種車型的配件按原材料的規(guī)格進(jìn)行分類匯總，根據(jù)同種規(guī)格材質(zhì)配件的下料工藝，選擇最佳的料源規(guī)格進(jìn)行合理化套裁，并以下料套裁工藝文件為計(jì)算依據(jù)編制材料消耗工藝定額。此種方法就是通常所說的“排樣法”，排樣的合理性直接影響材料利用率，因此提高材料利用率就應(yīng)遵循排樣原則、合理套裁、優(yōu)化工藝，從源頭控制材料利用率，降低制造成本[6]。在確定了最優(yōu)的排樣方案后，根據(jù)“排樣”方案編制下料套裁工藝文件，計(jì)算材料消耗工藝定額，生產(chǎn)單位依據(jù)套裁工藝文件組織下料。從目前看此種方法是一種比較科學(xué)、合理的方法，此種方法的工藝指導(dǎo)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)精確性高，技術(shù)管理易于實(shí)現(xiàn)。

2.2 “排樣法”編制工藝定額寫實(shí)

在鐵路貨車產(chǎn)品中，沖壓板材的消耗占相當(dāng)大的比例，板材工藝定額的編制是整個(gè)定額編制過程中的核心問題，如果此項(xiàng)工藝定額的編制能夠做到準(zhǔn)確、合理，則會(huì)為整車原材料的采購、發(fā)放、領(lǐng)用及財(cái)務(wù)價(jià)格成本核算等提供可靠的依據(jù)，從而達(dá)到精益材料定額管理。

下述以本公司新造量產(chǎn)車型GS70型硫酸罐車部分原材料為例，進(jìn)行套裁工藝方案的設(shè)計(jì)。

GS70型硫酸罐車t=12的Q345A原材料下料配件明細(xì)見表1。

表1 配件明細(xì)

在t=12的Q345A原材料中共涉及4種配件的下料，在滿足圖樣要求的前提下根據(jù)配件毛坯的外形尺寸和精度要求確定枕梁下蓋板(側(cè))、聚液窩采用剪切下料，鞍座腹板、側(cè)蓋板采用數(shù)控下料。

套裁、排樣下料方案如圖1和圖2所示。

圖1 套裁下料方案

圖2 鞍座腹板與側(cè)蓋板套裁

套裁排料方案采用規(guī)格為t12×2 000×8 000，質(zhì)量為1 507.2 kg的原材料，在套材時(shí)將2件鞍座腹板和2件側(cè)蓋板看做一個(gè)整體，編制數(shù)控切割程序時(shí)直接編制成一個(gè)程序進(jìn)行整體切割[7]。1張板可剪切枕梁下蓋(側(cè))27件且余料可出2件聚液窩，數(shù)控切割鞍座腹板15件、側(cè)蓋板16件。從排樣方案可以看出，采用配件整體套裁時(shí)所剩邊角余料得到了有效利用，提高了原材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。

2.3 其他車型配件套裁、排樣寫實(shí)

GL70枕梁腹板套裁如圖3所示，NX70A前加強(qiáng)板套裁如圖4所示。

圖3 GL70枕梁腹板套裁

圖4 NX70A前加強(qiáng)板套裁

3 提高材料利用率的方法與途徑

3.1 零件的合理設(shè)計(jì)

3.1.1 零件材料的合理選用

新造貨車單個(gè)車型所有零部件所用材料和厚度的組合多達(dá)60～70種，如何減少整車零部件所用材料種類，對(duì)材料利用率的提升意義重大，在零部件設(shè)計(jì)選材時(shí)，應(yīng)盡量減少材質(zhì)的規(guī)格、種類，在滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)特殊厚度的牌號(hào)，盡量選用寬度尺寸較小的鋼板。

3.1.2 零件形狀的合理設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)零件的外形時(shí)，在保證零件的使用功能情況下，應(yīng)充分考慮零件的下料、成型工藝，盡量降低零件形狀的復(fù)雜程度。從工藝的角度改變零件的外形，實(shí)現(xiàn)少、無廢料的排樣。合理的零件造型，會(huì)大大降低工藝設(shè)計(jì)的難度，減少工藝部分的物料消耗，降低零部件的材料成本。

3.2 工藝方案的合理制定

形狀較簡單的零件在工藝、生產(chǎn)質(zhì)量能滿足的情況下宜采用直接成形，不用或少用到工藝補(bǔ)充。配件剪切下料能滿足工藝、生產(chǎn)質(zhì)量的盡量不采用數(shù)控；模具下料時(shí)能使用切斷模下料的盡量不采用落料模；能采用成形工藝的盡量不采用拉深工藝。在制定工藝方案時(shí)應(yīng)充分考慮材料利用率是否最高，是否為最優(yōu)，在現(xiàn)生產(chǎn)階段通過新工藝、新方法減少工藝損耗，達(dá)到提高材料利用率的目的。

3.3 優(yōu)化原材料規(guī)格

目前，公司主要生產(chǎn)切割的鋼板件，由于產(chǎn)品形式多樣，零件形狀不一，面積差距較大，所以給數(shù)控切割排料計(jì)算帶來一定的難度。以今年生產(chǎn)的1 500輛X70t=20 Q450NQR1連接板為例，每臺(tái)車5件，總數(shù)量達(dá)到7 500件。而這些配件都是相同的排列方式，假若采購鋼板規(guī)格為t12×2 100×7 300，而下料排樣最大寬度卻只能到2 000 mm，就會(huì)產(chǎn)生12×100×7 300的余料，并且沒有其他的配件可利用，基本上相當(dāng)于廢料。如果能根據(jù)實(shí)際排樣的鋼板件尺寸采購“雙定尺”的鋼板，就會(huì)大大減少廢料的產(chǎn)生[8]。

3.4 先進(jìn)套料軟件的應(yīng)用

如果以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法手工來排樣，不僅效率低，誤差大，操作不便，缺乏統(tǒng)籌性，而且利用率常常也無法得到保證[9]，容易造成余料、廢料的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。而使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)優(yōu)化套排，利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力，結(jié)合下料管理規(guī)范化的排料方式，則能更快、更精確地找到最優(yōu)化排樣方案，最大限度地使鋼板的利用得到優(yōu)化，從而大大提高材料的利用率。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，計(jì)算機(jī)排料可以使材料利用率至少提高2～5個(gè)百分點(diǎn)。圖5所示為利用計(jì)算機(jī)排樣圖，圖6所示為實(shí)際切割排樣。從圖中可以看出零件排布合理、緊湊，切割質(zhì)量良好，材料利用率得到了很大的提高。

圖5 計(jì)算機(jī)排樣

圖6 實(shí)際切割排樣

3.5 余料再利用建立邊角余料管理體系

余料再利用是指通過將生產(chǎn)過程中，由于工藝需要不能去除的部分經(jīng)過工藝分析和處理并重新利用，用來生產(chǎn)其他制件的方法。

罐車作為本公司的主型產(chǎn)品，封頭采用整板下料后產(chǎn)生的余料較多，且形狀不規(guī)則，經(jīng)過與設(shè)計(jì)等相關(guān)部門研究，最終將產(chǎn)生的余料代替t10的Q235A配件，僅GQ70輕油罐車每臺(tái)車可節(jié)約超過40 kg原材料。

目前，本公司僅制備區(qū)所堆放的邊角余料已達(dá)數(shù)噸之多，導(dǎo)致材料積壓的原因有很多：1)板材采購不合理，導(dǎo)致在排料時(shí)無法提高利用率，形成余邊；2)下料產(chǎn)生的邊角余料沒有專人管理，長期積壓導(dǎo)致部分鋼板被壓在底下，再次使用時(shí)沒有人去翻板，直接使用整板切割，這樣很容易造成邊角余料的累積。針對(duì)上述一些情況，完全有必要建立邊角余料管理體系，把切割后產(chǎn)生的邊角余料按大小和原材料種類分類擺放在規(guī)定的區(qū)域，貼上標(biāo)簽，并做好登記，以備下次使用。

3.6 強(qiáng)化管理

提高材料的利用率是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及技術(shù)、生產(chǎn)、物流、采購等各部門，需要進(jìn)行資源整合，從管理上進(jìn)行調(diào)整：一是加強(qiáng)對(duì)材料的管理，根據(jù)排料情況，對(duì)板材進(jìn)行合理定尺，從源頭上避免余料、廢料的產(chǎn)生；二是完善切割件的工藝定額，做到按定額發(fā)放切割板料，杜絕超額發(fā)放；三是強(qiáng)化監(jiān)管，主管部門應(yīng)對(duì)排料人員、板材管理人員、下料車間管理人員進(jìn)行考核，強(qiáng)化員工的責(zé)任心；四是細(xì)化余料管理制度，對(duì)切割中無法避免產(chǎn)生的余料進(jìn)行界定，針對(duì)余料的存放、再利用進(jìn)行詳盡的規(guī)定；五是相關(guān)部門要做好監(jiān)督工作，加強(qiáng)員工的成本意識(shí)和責(zé)任感理念，堅(jiān)持全員參與，深入細(xì)致地做好日常管理工作，為提高材料的利用率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[10]。

4 公司工藝定額的管理成效

本公司從2014年進(jìn)行全面定額測算及管理工作以來，已經(jīng)初見成效，材料成本逐年減低，提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力。目前，材料定額工作進(jìn)一步完善，各新造量產(chǎn)車型材料消耗工藝定額已初步完成，并已搭建到產(chǎn)品的制造BOM當(dāng)中，使生產(chǎn)部門能夠有效地限額發(fā)料，防止領(lǐng)用單位沒有標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)料，考核監(jiān)督材料有了技術(shù)依據(jù)。有了先進(jìn)合理的材料消耗定額，才能使采購部門按照生產(chǎn)進(jìn)度定時(shí)、定量地組織材料供應(yīng)，為本公司原材料的采購及財(cái)務(wù)價(jià)格成本的核算提供可靠的依據(jù)。使生產(chǎn)部門合理、有序地按照產(chǎn)品訂單組織生產(chǎn)，并可以在生產(chǎn)過程中，對(duì)消耗情況進(jìn)行有效的成本控制，督促生產(chǎn)單位在原材料使用過程中千方百計(jì)地節(jié)約材料。在后續(xù)工作中，筆者將繼續(xù)用精益的管理理念，使工藝定額編制得更精確、更合理、更快捷，管理更有效，為本公司降低成本，提高效益，創(chuàng)造更高的價(jià)值。