【生产制造专栏】紧固件成本分析及控制规则

随着高端装备制造业的快速发展，对技术创新的需求也是迫在眉睫，作为企业技术创新和科技成果转化重要载体的工艺技术，一直是企业核心竞争力的重要体现。

 

工艺是否科学合理，直接决定了产品的质量、成本和制造效率，《中国制造2025》明确提出了“建立基础工艺创新体系，开展先进成型、加工等关键制造工艺联合攻关，支持企业开展工艺创新，培养工艺专业人才”的思路。

 

工艺成本是产品成本的核心组成部分，是在产品制造过程中与工艺相关的成本总和，在企业制造成本中占较大比重。

 

一般认为，工艺成本占产品制造成本的60～70％企业在实现产品品质提升的同时应努力加强工艺优化及攻关、压降工艺成本，这对于降低型号产品整体制造成本，增强市场竞争力，提高企业收益具有重要作用。

 

 

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工艺成本构成

 

工艺成本是涉及产品工艺加工过程中的费用总和，按照与产品年产量的关系，工艺成本一般可分为可变成本和固定成本。

 

• 可变成本是指随产品的批量变化而变化的成本，包括毛坯和原材料成本、外购样件、现场工人工资、机床设备电费、通用机床折旧费、通用夹具维护折旧费、刀具费等；

   

• 不变成本是指与产品产量变化无关的成本，包括专用夹具维护折旧费、专用机床维护折旧费、工艺技术人员工资及工艺工作相关费用等。

 

综上可知，不变成本不随产品年产量的变化而变化，企业在保证产品零部件加工质量的前提下，尽量考虑产品制造过程中的可变成本的影响，用最经济的工艺手段完成产品的生产加工。

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影响紧固件工艺成本的主要因素

 

 

2.1 紧固件用原材料选择及其利用率

 

原材料对工艺成本的影响主要包括原材料价格以及原材料加工工艺性。紧固件产品加工前选用的原材料的标准、状态及尺寸规格上的不同，都会影响到原材料的采购量及采购价格，进而影响到产品最终的制造成本。

 

对于紧固件而言，通常情况下，材料利用率越高，制造成本相应也越低，但如果单纯地追求高的材料利用率，有可能导致产品工艺方案复杂化，反而使制造成本增加，因此选取合适的近净成形工艺方案，减少切削加工量，获取最优工艺投入产出比才是我们确定紧固件工艺优化方案的根本原则。

 

2.2 紧固件加工过程中机器设备和工艺装备的选择

 

设备的使用主要通过设备折旧费进入成本，设备购置价格越高、使用率越低，其在成本中的分摊就越多，即对工艺成本的影响也越大。

 

对于紧固件产品，应优先选择镦制设备，尽可能的使产品外形结构镦制成形，提高生产效率。根据专用设备和批产产品的结构特点，设计专用工装及夹具，提高产品的加工效率，而对于研制产品，可优先使用简易工装降低产品研发成本。

 

刀具的选择对工艺成本也有很大影响，要合理选择寿命高经济适用的刀具，有效避免增加成本。

 

2.3 紧固件生产的经济批量

 

产品的生产批量对工艺成本有着十分明显的影响，针对不同的生产批量选择适用的工艺方法，将工艺资源成本的消耗与生产批量之比降到最低，即得到了最经济批量。

 

在实际生产过程中，采用不同的工艺方法加工经济批量的产品尤为重要。

 

对于热表处理等特殊工种，制造一般成本按装炉量计算，随着生产批量或投产数量的增加，单件工艺成本呈明显下降趋势，在保证产品质量的前提下，最大装炉量即为该工序的经济批量；

 

对于批量大的万件以上的紧固件产品，优先选用精密塑性成形工艺，可明显提升加工效率，对于批量较小，千件批量以下或者更小批量的产品综合考虑镦制设备调机及换模时间，可选用适用的机械加工方法。

 

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紧固件企业工艺技术发展中普遍存在的问题

 

 

3.1 技术人员工艺成本意识不强

 

以销量、产量、交期、质量为导向的考核制度，以及计件制新资制度，成本控制占整体绩效考核比重较小。成本指标和员工利益相关度不高，员工不会主动采取有效的方法来控制成本。

 

对成本控制理念不够清淅，认为成本控制就是强调节约和节省，这种以“成本节省”为主导的成本控制不利于企业长期稳健发展。

 

应提倡通过资源共享，提高有效利用率才是现代市场经济条件下的成本控制。

 

3.2 成本控制机制不健全

 

成本控制需要全员参与，上至高管，下至基层员工。贯彻整个生产经营全过程，包括采购成本控制、存货成本控制、生产成本控制、质量成本控制、销售成本控制、运输成本控制、管理成本控制和财务成本控制等环节。

 

在这个竞争如此激烈的阶段，成本控制并不是一个劲的将所有成本都降到最低，为了质量保证的前提下，集中采购、降低库存、加快周转、减少重复劳动来提高效率，达到公司利润最大化的目标。

 

比如：生产部门为了控制本部的成本来完成月度绩效考核，分次小批量申购有关物资，而采购部门则考虑大批量可以享受更多的价格优惠。

 

诸如此类的矛盾，需公司管理制度不断改进完善，并在公司内部及生产过程中营造成本控制的良好氛围。

 

3.3 工艺技术支撑能力不足

 

紧固件工艺用料规格多、品种杂，频繁出现材料采购、工模具采购、材料改制等现象，影响投产效率；

 

紧固件产品订单具有多品种、小批量的特点，部分设备及工序自动化改造性价比不高，带来的经济效益不明显；

 

工艺参数量化不足，由于工艺人员经验欠缺，参数量化难度大，加工过程中因加工方法不合理造成的生产停滞和报废较多；

 

工艺手段相对落后，机械加工工艺应用较广泛，虽暂时满足了紧固件加工尺寸精度要求，但是产品材料利用率及加工效率较低，加工成本持续增高。

 

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工艺成本控制建议

工艺设计策划和优化是产品质量、成本、加工效率的本源。工艺成本控制，就是要按产品制造工艺工序细化控制点，在各个生产单元进行单件成本控制，开展单位工作量消耗分析，以找出工艺成本控制的关键点，不断优化工艺成本控制措施，在保证产品质量和生产批量的前提下不断降低单件产品工艺成本。

 

对于工艺成本的控制，不仅要考虑资源配置，还需综合考虑工艺流程的设计、工艺方法的选择、工艺设备、刀具和工装的选用、数字化工具的运用、工艺参数的积累等等。

 

4.1 技术方面控制建议

 

4.1.1 合理选择工艺方法

在设计工艺方案时，首先考虑紧固件的制造成本，充分分析不同工艺方法的优势，根据紧固件材料、结构、批量等多种因素，合理选择工艺方法。

 

在满足产品精度和质量稳定性的前提下，要优先选择材料利用率高、适合多件加工以及易加工、易装配、易检测、适合批量生产的工艺方法。

 

在保证工艺要求的基础上，积极推广精密塑性成形、精密加工、快速原型等对提高材料利用率具有明显优势的近净成形等先进工艺技术，如螺栓头部镦制成形、螺坯杆缩径成形、螺钉尾部倒角成形、自锁螺母直口镦制成型及细长杆产品旋锻成形技术、高锁螺母连续温镦成形技术等，提高产品生产效率及质量，释放产能，最大程度降低产品工艺成本。

 

结合工序布局，设计合适工艺路线，在符合技术规范的前提下，布局周转时间短的工序，减少工序等待、工序周转等中间过程的时间损耗。

 

例如，在允许的条件下，最大程度的缩减表面处理工步，要求进行清洗、除油的产品不额外进行抛光、钝化等处理，要求涂覆的产品不额外增加钝化或阳极化处理等，最大限度的减少人为原因或美观度要求而增加的工序，进而控制工艺成本。

 

4.1.2 加强材料定额的管理

工艺设计时应根据产品标准要求，明确材料牌号、材料技术标准及材料状态。加大材料定额管理，根据产品结构及加工方式，合理选择备料杆径，避免选择与使用加工余量过大或过小的材料坯径，造成材料浪费或用料不准确。

 

严格单件定额和坯料可制件数，通过优选原材料，统一选材标准，精准控制用料，减少代料、减少因选材不合适造成的工序增加，最大限度减少原材料浪费。

 

合理选用材料下料方式，提高原材料的使用率。最大程度的选择冷镦机或锯床下料，减少使用冲床下料，避免使用车削下料。

 

减少或避免锯床下料偏斜、冷镦下料斜口过长、冲床下料切断口压扁长度过大，车削下料切断刀过宽等造成的不必要损失与消耗，减少加工余量。

 

4.1.3 合理选择设备、工装和刀具

工艺人员要充分了解设备的性能和指标，在编制工艺时优先选择运行成本低、加工效率高的设备，对于需要流线化、成组加工生产的紧固件，通常选用专用生产线来完成，对于大批量紧固件的生产，一般选用自动化生产设备。

 

尽量减少或避免设备无负荷、闲置、停工、停机等造成的损失与工艺成本的提高。同时，在充分利用现有生产设备的条件下，对工艺技术进行合理的分配与实施，对不合理的工艺布局进行优化，用较少的投入获得最大的经济收益。

 

在批生产阶段，应推广专用工装，以提高生产效率，降低制造成本。依据产品的材质、技术规范和设备型号等选择合适的刀具，合理配备刀具，科学确定、规范、量化加工参数，使刀具得到更充分的利用，通过各种手段减少刀具的磨损和报废。

 

4.1.4 合理确定工艺参数

确定、优化和固化工艺参数是紧固件工艺成本控制的重要工作。

 

工艺加工参数选择原则：

 

• 对车、铣、磨、钻、攻丝、切割等切削加工，减少金属切削余量，节约材料费用和加工成本；

• 对镦制、冲压、滚丝、搓丝、滚R、收口等非切削加工，提高机床单位时间内往复次数、缩短工作行程；

• 提高转移/取放速度、缩短转移/取放时间、缩减转移/取放行程；

• 对粗加工和精度要求不高的零件，切削加工时提高切削加工速度、加大进给量和切削深度等工艺参数，减少机械加工时间。

 

4.2 管理方面控制建议

 

4.2.1 提升工序自动化程度

根据重点产品的年产量及交付期，评估已有单机设备的生产能力，论证实施自动化生产线改造的必要性与可行性，智能化产线建设的紧迫线与重要性，并推动落地实施。

 

依据产品加工能力、加工水平与加工质量，提高加工设备自动化、智能化生产能力，提升产品加工质量的可靠性及稳定性，减少或避免手工操作带来的人为因素的负面影响，单机操作带来的效率低下，刚性专线生产带来的投资过大与设备闲置等问题。

 

把握自动化、智能化发展趋势，开展手工工序治理改造，提升工序的自动化程度，全方位提升产业链，有效利用工艺数字化的成果全面推进柔性专线生产方式和智能化产线建设，降低万件以上产品加工成本，使重点批产产品生产效率短期内实现倍增。

 

4.2.2 深化技术创新及知识积累

以提升产品质量和经营效益为要务，以科研项目为牵引，以实现产品、服务客户、取得效益为目标，围绕技术指标、效率指标和质量指标，积极开展技术创新、工艺创新以及工艺技术基础研究工作，围绕科研生产过程中的“卡脖子”问题，联合高校知名科研团队或权威研发中心，通过其先进的理念、方法，以及模拟仿真等方面的优势，聚焦工艺技术原理及机理的深度研究开展多种形式的技术合作与交流，突破产品研制、生产过程中的技术难点，形成企业独有的核心、关键技术，引领产品和技术专业化分工向纵深发展。

 

做好工艺成本基础数据的统计与分析，不断优化、积累加工过程参数，针对不同结构特征、材料、工艺方法等建立工艺成本基础数据库。

 

对于工艺成本较高的工艺方法应提出替代方案，逐步淘汰或制定成本控制整治措施，对于工艺成本控制作用明显的工艺方法应优先选用。

 

4.2.3 实施产品合并投产

紧固件产品标准及规格种类繁多，为使产品集中生产，降低生产组织难度，提升管理效率，对通用紧固件产品逐项分析，找出产品内在规律，对产品进行合并投产。

 

合并投产可归纳为以下四项原则：

 

• 生产产品相同，而标准号不同或标准版本不同可合并投产；

• 同标准、同规格、同材料产品以及客户个性化要求按特殊要求合并投产；

• 材料相同、备料杆径相同、头型结构相同，长度临近的产品合并投产（长度差异控制在5mm以内）；

• 单项订单数量小于5000件时，综合考虑装炉量、工艺批量、经济批量，可根据实际情况合并投产。按照以上原则进行合并投产，选择合适的加工工艺组织生产加工，可有效降低生产成本。

 

4.2.4 提升工艺管理能力

科学地计划、组织和控制各项工艺工作，贯彻各类工艺技术文件，也是降低工艺成本，避免工艺成本失控的重要保证。

 

工艺管理能力是工艺相关的资源配置与工艺技术间无形的潜在资源，为了巩固并保障工艺工作的成果，降低工艺成本，必须加强工艺管理，严肃执行工艺纪律，尽可能地在现有装备条件下科学地进行革新、改造，用最小的投入去保证工艺工作的顺利开展，完成产品生产。

 

科学地建立工艺问题反馈机制，对工艺执行过程中发现的各类工艺问题及时反馈给技术部门，技术部门认真审核反馈的问题，并对问题的真实性、可行性进行评估，根据实际情况对工艺及时优化，不断完善工艺文件，使之更加合理，可操作性强。

 

4.2.5 加强考核及奖惩

通过工艺成本控制措施的实施，加强“刚性考核”，提高全体员工的成本控制意识。在进行各个时期的成本压降数据对比分析后，落实各部门、个人对于各工序、各项产品的工艺成本压降责任，与绩效工资挂钩，按奖惩办法实行“刚性考核”，提升全员的降本增效意识。

 

这也是工艺成本压降的事后控制措施，对未完成的目标及差异，进行原因分析，找出问题的症结所在，提出具体的改进措施，逐渐消除差异，通过不断完善，最终达到既定目标。

  

 

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最 后

工艺成本控制贯穿于企业生产的方方面面，是企业制造成本控制的重要环节，也是企业开展成本工程和精益管理的重要抓手。

 

控制和优化工艺成本，不仅可以降低企业制造成本，还可以提升企业的产品质量和产量，有效简化生产管理流程，进而促进企业整体效益的提升，确保企业在当今市场竞争环境中形成良好的竞争力。

 

建立企业工艺成本管理体系，形成制度、路径及方法，对企业的经营管理具有长远的意义，通过全面贯彻工艺成本控制的理念，实施技术创新与管理创新，持续深入实施工艺成本控制措施，不断实现企业降本增效，促进企业实现可持续发展。

 

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