机械行业铸造工艺制造成本分析与管理策略研究论文

2025-08-18 16:31:45 来源: 作者:xuling
摘要:在企业成本管理遭遇诸多困境的背景下,聚焦机械行业的铸造工艺制造成本领域,深入且全面地展开系统性探讨。分析内容从原始铸造材料配方成本上升到整个铸造工艺过程的成本结构,并深入比较标准成本和实际成本的差异。
摘要:在企业成本管理遭遇诸多困境的背景下,聚焦机械行业的铸造工艺制造成本领域,深入且全面地展开系统性探讨。分析内容从原始铸造材料配方成本上升到整个铸造工艺过程的成本结构,并深入比较标准成本和实际成本的差异。同时,针对铸造工艺特点提出一系列创新的成本管理方法,以提高铸造过程的经济性和效率。
关键词:铸造工艺;制造成本;材料配方;标准成本;实际成本;成本管理
0引言
在重型机械行业中,如装载机和挖掘机等大型设备的制造过程中,铸造工艺的位置至关重要。铸造件通常包括变速箱壳体、驱动桥壳体、发动机缸体、底盘部件等,这些零部件的质量和成本直接关系到整机的性能和价格竞争力。然而,由于铸造工艺的复杂性、原材料的多样性以及工艺参数的多变性,准确计算铸造件的成本一直是行业内的一大难题。
重型机械设备需要承受高强度的负荷和恶劣的工作环境,因此对零部件的强度和耐久性要求极高。这使得铸造工艺成为生产此类零部件的首选方法。铸造件不仅可以通过不同的材料配方和工艺设计实现高强度和高耐磨性,还能满足复杂形状和尺寸的要求。然而,这种工艺的多样性和复杂性也导致了制造成本难以精确评估和控制。
在实际生产中,铸造企业普遍面临成本估算不准的问题。原材料成本占铸造件总成本的较大比例,原材料市场价格波动直接影响成本估算的准确性。不同材料的配方组合会带来不同的性能和成本表现,但这种优化的管理难度较高。铸造过程中每一步的工艺参数都会对成品质量和成本产生影响。参数控制不稳定不仅可能导致产品质量波动,还会带来额外的返工和材料浪费,从而加大成本差异。铸造过程中的能源消耗也难以准确预估。铸造过程需要大量的人工参与,尤其是在多品种、小批量生产模式下,人工成本会显著增加。这些都是导致成本偏差的重要因素。同时,铸造企业的管理效率对成本的影响也不容忽视。
由于上述成本估算的不准确性,铸造企业常常面临亏损困境。在激烈的市场竞争中,企业为了争取订单,往往会在报价中压低成本预估,导致实际生产中出现成本超支的现象;又或者成本估算过高不准而错失机会。此外,由于工艺改进和技术升级不足,企业无法有效降低生产成本,这进一步加剧了经济压力。面对持续的亏损和成本不确定性,铸造企业迫切需要新的成本管理思路和改进措施,以提高成本核算的准确性和经营的可持续性。
在此背景下,探索有效的铸造工艺成本管理方法具有重要的现实意义。准确的成本估算不仅有助于铸造企业改善盈利状况,还能增强其在市场中的竞争力。同时,通过分析和优化铸造工艺中的成本因素,可以帮助企业实现更加精确的工艺控制和资源配置,从而提高生产效率、降低材料浪费和能源消耗。
本研究旨在为重型机械铸造行业提供一套基于成本管理的新方法,特别是针对成本计算准确性、工艺改进措施以及综合管理效率的提升,提出可操作的解决方案。为企业的可持续发展提供长效的成本控制方法和策略,助力铸造行业的高质量发展。
1铸造工艺制造成本的构成
在重型机械行业中,铸造工艺成本由材料配方成本和工艺过程成本构成。这些成本的构成和分析是实现精确成本管理的基础。
1.1铸造材料配方成本构成
以装载机桥壳为例,采用ZG270-500材料进行砂型铸造。ZG270-500是一种高强度低合金铸钢,适用于承受较大载荷的铸件。其材料配方成本主要由以下部分组成:
(1)原材料成本。ZG270-500的原材料配方通常由以下几种元素组成:碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、钼(Mo)等。这些元素的比例对铸件的性能有重要影响,常见的配比如下(以每吨材料的成本计算),见表1。
原材料市场价格波动较大,原材料成本约占总铸造成本的30%~40%。因此,原材料的采购成本控制对成本管理影响重大。
(2)材料损耗。铸造过程中的原材料损耗包括熔炼损耗和加工损耗等。通常,熔炼损耗占原材料总量的2%~5%,而加工损耗(如去毛刺、修整等)占1%~3%。为减少损耗成本,可以通过优化熔炼工艺和加工流程,提高材料利用率。
(3)辅料成本。包括用于熔炼的脱氧剂、脱硫剂、造渣剂等辅料。这些辅料在材料配方成本中所占比例较小,但对铸件的最终质量有重要影响。
(4)能耗成本。熔炼过程需要大量电能或燃气,能耗成本在材料配方成本中占10%~20%。熔炼温度、时间和效率的不同会直接影响能源消耗的成本。
1.2铸造工艺过程成本构成
铸造工艺过程的成本主要由多个环节的成本累积而成。以下是以装载机桥壳的砂型铸造为例的工艺过程及成本构成:
(1)模具制造成本。桥壳的铸造通常需要砂型模具和芯模,模具制造成本包括模具材料(如砂、粘结剂等)、模具加工费和模具维护费。砂型模具的材料成本约占铸造总成本的5%~10%,其中砂材料成本为3%~5%,粘结剂和其他添加剂的成本为2%~5%。模具制造的人工和设备使用成本也应计入总成本,占工艺过程成本的5%~8%。
(2)熔炼成本。熔炼是铸造工艺中的关键环节之一,成本主要包括原材料的熔化成本和熔炼设备的使用成本。熔炼过程需要高温电炉或感应炉,熔炼的能耗和设备折旧是主要成本来源。熔炼能耗通常占工艺过程成本的15%~20%。
(3)浇注和冷却成本。在熔炼完成后,将熔融金属浇注入砂型中,浇注过程中的人工和设备使用成本在总工艺成本中占10%~15%。冷却时间的长短影响到车间的生产节奏和铸件的质量,优化冷却过程可以降低能源消耗成本,同时提高生产效率。
(4)清理和后处理成本。铸件冷却后需要进行清理和后处理,如去毛刺、打磨、热处理等。这些环节的成本主要包括人工、设备使用和耗材成本,占工艺过程成本的10%~15%。例如,热处理的能耗较大,特别是对大型铸件,需要长时间的高温处理,因此热处理成本在后处理总成本中占较大比例。
(5)质量检验和返工成本。桥壳铸件的质量检验涉及无损检测(如X射线、超声波等)和表面检测。检测设备、耗材和人工成本占工艺过程成本的5%~10%。若检测过程中发现缺陷,则需进行返工或废品处理,这部分成本通常为铸造过程成本的3%~5%。
(6)人工和管理成本。铸造工艺的人工成本包括各个环节的操作人员工资和管理人员的费用。人工和管理成本约占工艺过程总成本的10%~20%。
(7)设备折旧和维护成本。铸造车间的大型设备(如熔炼炉、浇注机、清理设备等)需要计入折旧成本。设备的日常维护和保养也是必要的成本支出,约占工艺过程成本的5%~8%。
1.3桥壳砂型铸造成本的实例分析
以装载机某桥壳的砂型铸造为例,ZG270-500的总制造成本可以大致分解为材料配方成本和工艺过程成本,见表2。
通过上述分析,可以看出铸造工艺成本的具体构成及其在装载机桥壳砂型铸造中的分布情况,了解各成本环节有助于发现成本控制的关键点,从而制定有效的改进措施。目前,铸造工艺成本构成数据,绝大多数依靠大量历史成本或经验值推出,且手工或电子表格计算方法使得数据颗粒度难以细化。
2铸造成本管理的优劣分析
在重型机械铸造行业,当前主要采用标准成本法进行成本核算,但也有部分企业使用实际成本法。这两种成本管理方法各有优劣,在铸件成本的精确性和可控性方面也有差异。
2.1标准成本法的优势和劣势
标准成本法是一种基于预先设定的标准对制造成本进行核算的方法。例如,对于一个特定型号的铸件,预先确定每吨铸件所需的生铁标准用量及价格、标准人工工时及工资率、标准制造费用分配率等。在月结成本核算时,将实际成本与标准成本进行比较,分析差异。该方法为企业提供了一种成本控制和预算管理的基础,但在铸造行业中的应用存在一定的局限性。
2.1.1标准成本法的优势
(1)便于预算和计划管理。标准成本法的设定基于历史数据和经验,可以帮助企业在生产计划和预算管理上进行长期规划,有助于企业实现成本控制目标。
(2)简化成本核算流程。该方法在会计核算上操作较为简单,减少了复杂的成本分摊和归集工作,适合在较为稳定的生产环境中应用。
(3)易于进行绩效评价。通过与实际成本的对比,企业可以快速发现生产过程中的差异,并采取措施进行调整。标准成本法在生产效率和成本差异分析中有较高的应用价值。
2.1.2标准成本法的劣势
(1)实际成本反映滞后。铸造生产过程受到多种因素的影响成本,标准成本法需要通过月结后才能反映这些成本变化。标准成本管理颗粒度不够细,难以分析出导致差异的原因。
(2)间接成本分摊不精确。在标准成本法中,间接成本通常是以公司整体为单位进行分摊,很难准确归属到具体的零件或工艺环节。这导致成本核算的精确性不足,使企业无法明确每个零件的实际制造成本。
(3)忽略了小批量多品种生产的成本差异。铸造行业中经常面临小批量、多品种的生产模式,而标准成本法较适合大批量、单一品种的生产环境。在小批量生产下,标准成本的设定往往与实际成本差距较大,不能准确反映不同零件的个体成本特性。
2.2实际成本法的优势和劣势
实际成本法是以实际发生的成本为基础,按月归集和分配生产过程中产生的各项成本。这种方法直接反映了实际生产中的各种成本波动。例如,在铸造过程中,实际成本管理会记录实际采购的生铁价格、工人实际工作的小时数及实际消耗的电力费用等。实际成本法包括品种法、分步法、分批法(订单法)3种。铸造企业一般用分批法和分步法。工程机械桥、箱铸造的生产特点为多步骤生产,由此分步法成本核算适合该生产过程。分步法既不完全属于按品种核算,也不完全属于按规格或批次核算,它可以在一定程度上结合这几种核算方式,但又有其独特性。
2.2.1分步法的优势
(1)准确反映实际成本支出。真实地反映企业在铸造生产过程中的实际成本情况,为企业提供准确的成本数据,有助于企业了解实际经营成本。
(2)有利于成本差异分析和改进。分步法按照生产步骤来归集和分配成本,通过对各个生产步骤的成本分析来反映不同规格产品的成本变化,为工艺改进和成本控制提供更精确的依据。
(3)适用于大批量多步骤生产。按照生产步骤归集和分配生产费用,计算各步骤半成品和最终产品的总成本和单位成本。
2.2.2分步法的劣势
(1)核算工作量大。对生产过程每个工序步骤的各项成本进行详细的记录、归集和分配,计算过程复杂,核算周期长,核算工作量大,管理成本增加。
(2)成本反映滞后。由于是事后核算,难以在生产过程中及时进行成本控制,难以及时采取措施进行成本控制,不利于降低成本。
(3)不利于考核和激励。难以明确各部门和员工的成本责任,不利于对其进行考核和激励。
2.3标准成本法与实际成本法的成本差异分析
在铸造成本管理中,从成本控制方法和成本管理策略性方面来说,标准成本法比实际成本法更为先进些,具体表现为:
(1)成本管理目标不同。标准成本法以优化生产实现标准成本为目标,有助于企业提高成本管理的精度和效率。实际成本法以真实反映实际成本支出情况为目标,注重成本的真实性和可靠性。
(2)成本控制策略差异。标准成本法更适合用于长期成本控制和预算管理,而实际成本法则适合用于短期成本分析和即时改进。
(3)成本管理要求差异。标准成本管理更注重成本控制的精准性和决策支持的可靠性,对信息化程度要求较高,需要完善的系统集成和强大的数据分析功能;而实际成本管理更强调成本核算的真实性和灵活性,对数据的实时性和成本监控预警功能要求较高。
2.4成本管理中存在的问题和要求
从成本管理思想的发展来看,实际成本法属于成本会计管理,具有事后反映性特点。标准成本法属于成本节约和控制管理,具有事中控制性特点。标准成本法的产生是为了解决实际成本法的一些问题。因此,铸造企业如果有条件的,建议采用标准成本法。铸造企业进行成本管理时,面临以下主要问题和要求:
(1)成本控制机制缺乏灵活。月结差异反馈的滞后性,使得企业在面对快速变化的市场和工艺调整时,缺乏灵活的成本控制机制,无法快速适应市场和技术的变化。全面成本管理需要一个目标成本或实时预测成本。
(2)成本差异责任变得复杂。在企业规模不断扩大,管理复杂化,平均利润下降的环境下,现实条件多变造成成本差异责任变复杂。职能管理和行为科学管理要求责任清晰。
(3)提高企业的经济效益。市场竞争日益激烈,要求改进质量同时降本成本。事前预测、价值工程、可行性研究、目标成本等都应成为成本控制战术成本管理的技术手段。企业可持续发展,需要全员管理、成本源流管理、技术与经济最佳结合的战略成本管理。
针对标准成本法的局限性和成本管理发展要求,铸造企业可以考虑采用一些新思路和方法改进成本管理,提高成本核算的准确性,减少成本波动对生产经营的影响,从而实现成本控制的优化和经营业绩的提升。
3铸造工艺成本管理的新思路和方法
随着制造技术的进步和信息化水平的提高,铸造企业在成本管理上需要引入新的思路和方法,以更好地应对市场竞争和生产成本的波动。结合国外先进企业的经验,可以采用基于信息化系统和现代成本管理工具的新方法,提升成本核算的精确性和灵活性。
3.1基于成本模型的软件应用
精益制造等创新成本降低策略的成功与成功的制造成本估算密不可分。先进企业在铸造成本管理中广泛采用基于成本模型的软件工具,如aPriori软件。这类软件通过综合各种成本因素,为铸件成本管理提供更为科学和精确的解决方案。
3.1.1 aPriori成本模型应用方法
aPriori软件是一个先进的成本实时预测管理工具,专注于制造成本建模和分析,尤其在复杂铸造制造业中具有显著优势。其特点和应用方法如下:
(1)成本模型的建立。aPriori软件通过分析不同材料、工艺参数和生产条件,建立精细化的铸件成本模型。这些模型包括材料成本、工艺过程成本、设备使用成本、人工成本等,为企业提供详细的成本结构和分解。
(2)实时成本计算与模拟。aPriori软件能够在产品设计阶段就对铸件的成本进行预测,通过实时模拟生产过程中的成本变化,企业可以在生产前对标准成本进行调整和优化。这种方法不仅提高了成本核算的精确性,还降低了生产过程中的成本偏差[1]。
(3)灵活应对不同批次和品种的生产。对于小批量、多品种的铸造生产,aPriori软件可以针对不同批次和零件进行独立的成本分析,也可以针对不同的材料配方进行成本分析,帮助企业识别每个零件的具体成本驱动因素,并提供改进建议。
(4)提高成本透明度和可控性。通过精确的成本建模和实时分析,企业可以对每个生产环节的成本有更清晰的了解。这种透明度有助于企业在生产过程中及时调整策略,提高成本管理的灵活性和响应速度。
3.1.2铸造aPriori成本预测
在选择的虚拟数字工厂中,按导入某桥壳的三维模型信息,aPriori系统自动模拟加工过程并快速生成该零件应该成本和详细的成本明细。当材料配方选择改变、生产批量数值改变,相应的成本随之改变,见图1。
3.1.3 aPriori的实际应用案例
国外一些铸造企业通过引入aPriori软件,基于详细成本模型的实时成本计算与模拟,优化标准成本建立的方案与方法,提升成本精细化管理水平,实现了以下效果:
(1)减少30%的成本核算偏差。通过准确的成本建模,减少了由于人工估算导致的成本偏差。
(2)缩短15%的产品开发周期。由于在设计阶段就能进行成本分析和优化,企业在产品开发和批次调整中获得了更快的反应速度。
3.2批次成本管理
铸造工艺中,批次管理、批次成本分析是优化成本管理的重要手段,特别是在多品种、小批量生产模式下,批次成本管理能有效提升成本控制的精确度。物料的批次管理可以引入仓储管理系统(Warehouse Management System,WMS),实现仓储的信息化管理,帮助企业提高仓库运营效率[2]。
3.2.1批次成本管理的概念与实施
批次成本管理是指以生产批次为单位进行成本的归集和分析。这种方法能够精确跟踪每个批次的成本差异,有助于企业针对不同批次的工艺参数进行调整,从而优化成本控制。
(1)成本归集与分析。将材料成本、工艺成本和人工成本按照批次进行单独归集和记录,通过每个批次的成本差异分析,找出成本波动的主要原因。例如,某一批次的桥壳铸造中,材料损耗高于标准,这可能是由于配料不准确或浇注工艺不当所致。
(2)批次间的成本对比与优化。通过对不同批次的成本对比,企业可以找出最优的生产批次,并将这些经验应用于后续批次生产中。例如,若某一批次的模具使用寿命高且成品率高,可以分析该批次的模具材料和设计,以便在其他批次中推广。
(3)适应订单的多样性。批次成本管理在应对多样化订单时尤为有效。企业可以根据不同订单的特性进行独立的成本分析,调整工艺参数、生产节奏和人员配置,确保成本管理的灵活性。
3.2.2铸造批次管理的设计
按原材料供商、材料分类、时间等区分材料批次;按材料批次、其他辅助材料、月度等区分铁水批次;按铁水批次、泥芯、砂型、月度等区分铸件批次,见图2。
3.2.3批次成本管理的实际应用效果
在国外一些铸造企业中,批次成本记录更有助于成本差异分析的精确化,通过批次成本管理实现了以下效果:
(1)降低材料浪费10%。通过批次归集的材料成本对比,找出高浪费批次的原因并进行改进。
(2)提高设备利用率5%。批次分析揭示了设备在不同批次中的使用情况,帮助企业优化设备排程,提高生产效率。
3.3基于MES系统的现场数据成本计算
现代铸造企业在成本管理上逐渐引入制造执行系统(MES,Manufacturing Execution System),以实现实时的成本计算和控制。MES是面向车间生产的管理系统,起到传递信息以优化生产活动的作用。MES通过现场数据的自动化采集和分析,实现精细化的现场成本动态管理[3]。
3.3.1 MES的成本计算方法
(1)实时数据采集。MES能够自动采集铸造过程中各个环节的生产数据,包括熔炼时间、浇注温度、冷却时间、设备利用率、人工投入等。这些数据为成本核算提供了准确的基础。
(2)动态成本核算。MES能够根据实时采集的数据进行动态成本计算,例如,自动根据材料的消耗量、设备的运行时间和能源消耗情况计算当前生产的实际成本。这种实时成本核算使企业能够在生产过程中及时发现成本偏差,并立即采取措施进行调整,从而减少不必要的成本支出。
(3)工艺优化与成本分析结合。MES还能将成本核算与工艺优化相结合,通过对不同生产环节的成本分析,帮助企业找出工艺中的薄弱环节。例如,如果某一环节的能耗持续高于预期,MES可以提示管理人员进行设备检修或工艺调整。
3.3.2 MES系统在铸造生产中的设置分工序、实时计量核算,见图3。
3.3.3 MES系统的实际应用效果
一些国外铸造企业通过MES系统,在生产进行中就获取成本差异数据以便实现成本事中控制,体现了更高效的成本管理:
(1)提高成本管理效率20%。实现了实时数据的自动采集和分析,减少了人工核算的时间和误差。
(2)减少生产过程中的能耗5%。通过动态监控能耗成本,企业可以及时调整设备运行状态,降低不必要的能源消耗。
通过引入基于成本模型的软件、批次成本管理和MES系统,进行铸造成本数字化转型与管理变革,解决铸造现有管理模式和流程效率低、责任不清晰等问题,并实现更精确、灵活和实时的成本控制。未来,随着工业4.0技术的不断进步,铸造企业还可以引入更多的智能化成本管理工具和方法,如大数据分析、物联网监控和人工智能决策支持等,以进一步提升铸造工艺的成本管理水平。
4研究结论
本研究深入探讨了重型机械铸造工艺中的制造成本管理问题,结合当前企业在标准成本法和实际成本法应用中的优缺点,分析了铸件成本核算的难点和挑战。通过研究,可以得出以下主要结论:
(1)铸造工艺成本核算的复杂性。铸造工艺成本的构成涉及多个环节,包括材料配方成本和生产过程成本。这些成本具有多样性和动态性,不同环节之间相互影响,使得精确的成本核算和管理变得十分困难。
(2)标准成本法与实际成本法的局限性。标准成本法的优势在于易于操作和便于管理,但其间接成本分摊方式难以精准反映具体零件的真实成本。实际成本法则能够更精确地反映生产实际成本,但每月波动大,导致成本管理的稳定性较差。这两种方法的应用都存在成本核算偏差和管理难度的问题。
(3)新型成本管理方法的潜力。结合国外先进企业的经验,通过引入基于成本模型的软件、批次成本管理和MES系统,铸造企业可以实现更为精确和灵活的成本管理。这些新型方法能够克服传统方法的局限,提高成本核算的准确性和实时性,增强企业的应变能力。
(4)信息化和智能化是未来铸造成本管理的方向。借助现代信息技术和智能制造工具,铸造企业可以在设计阶段和生产过程中实现动态的成本核算和优化。这种方法不仅能够提高成本的透明度和精确度,还能提升生产效率和资源利用率,从而帮助企业在激烈的市场竞争中获得更大的成本优势[4]。
5结语
在铸造工艺的成本管理领域,未来的发展将主要集中在信息化、智能化和绿色制造方向,这些趋势对铸造企业的成本管理提出了新的挑战和机遇[5]。
未来,铸造企业将实现全流程的信息共享和数据对接。通过信息化系统的全面应用,企业可以在设计、生产、质量管理等环节实现动态成本监控和分析,提高管理效率。数字孪生技术、人工智能等可以帮助铸造企业在虚拟环境中对铸造过程进行模拟和优化,在虚拟环境中试验不同的材料配方、工艺参数和生产条件,从而找到最优的成本方案。
随着环保要求的日益严格,铸造企业需要更加关注材料的高效利用和循环使用。通过优化材料配方、减少废料产生和推广材料回收利用,可以显著降低材料成本和环保成本。通过引入节能的设备和技术来降低生产过程中的能源消耗。减少铸造过程中的碳排放和能源消耗成本。
综上所述,铸造企业在成本管理上需要不断创新和改进。未来的成本管理将不再是简单的核算和控制,而是一个贯穿设计、生产、质量管理的全流程优化过程。只有通过信息化、智能化和绿色制造的有机结合,铸造企业才能在全球化竞争中保持竞争力,实现经济效益与可持续发展的双重目标。
参考文献
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