基于CBR的冲模作业成本核算
基于C BR的冲模作业成本核算
柯旭贵,汪云祥
(南京工程学院材料工程系,江苏南京211167)
摘要:阐述了作业成本核算方法的基本原理和基于实例推理的基本思想,提出了基于C BR的冲模作业成本核算方法的关键技术,分析了模具生产流程,据此认定了模具生产过程中的各项作业,详细阐述了实例库中实例的描述方法和实例库的结构,给出了相似实例相似度计算公式,并对相似实例的调整、评价及新实例的存储作了简要叙述。
关键词:实例推理;模具成本;作业成本核算;作业
中图分类号:T P391.7;TH145.4文献标识码:A文章编号:1001-2168(2007)06-0008-06 Activit y-based costin g for stam p in g dies based on CBR
KE Xu-g ui,W ANG Y un-xian g
(De p artment of Materials Science and En g ineerin g,Nan j in g Institute of Technolo gy,
Nan j in g,Jian g s u211167,China)
Abstract:The basic p rinci p le of activit y-based costin g and the basic thou g ht for case-based reasonin g were introduced.The CBR-based ke y technolo gy for the activit y-based costin g method of stam p in g dies was p ro p osed.The p rocess flow of stam p in g dies was anal y zed in order to determine ever y activit y in manufacturin g the dies.The desc ri p tive p rocedure for the cases and the structure of cases database were stated in detail.The formula for calculatin g the de g ree of similarit y for similar cases was g iven;then a brief desc ri p tion was made on the ad j ustment and evaluation of similar cases, and the stora g e of new cases.
K e y w ords:case-based reasonin g(CBR);die cost;activit y-based costin g(ABC);activit y
1引言
现代模具企业是技术密集型制造企业,先进设计技术、高精度数控加工设备在模具企业中已得到普遍应用,使得模具设计方法、模具零件加工工艺流程呈现出许多新的特点,如采用3D造型软件、专用模具设计软件、逆向工程技术等进行模具设计,采用CAE软件进行成型过程模拟分析,借助高精度加工机床直接加工出具有互换性的模具零件等,这些技术和设备的应用使得模具的价格构成比例发生变化,间接费用比例明显增加,直接影响了模具传统的计价办法。作业成本核算(activit y-based cost2 in g,简称A BC)法正是为适应现代制造企业而诞生的一种新型产品成本核算方法。
随着产品更新换代速度的加快,模具设计制造周期愈来愈短,这就要求模具企业能对市场作出快速反应。如何快速、可靠地报出用户能接受的模具价格,同时又能保证模具企业自身的利益,是每个模具企业所面临的能否接到模具定单的关键问题。而模具成本估算是一项经验性极强的工作,通常模具厂家在对新模具进行报价时多以本厂已经做好的模具的价格为参考,为了充分发挥历史数据的作用,现将人工智能中的基于实例推理(case-based reasonin g,简称C BR)与作业成本核算法相结合,提出了基于C BR的冲模作业成本核算方法。
2冲模作业成本核算方法
2.1作业成本核算方法的基本原理
作业成本核算方法是西方国家于上世纪80年代末开始研究,90年代以来在先进制造企业首先应用的一种以作业为基础的成本计算和管理系统,它的基本思想是产品消耗作业,作业消耗资源,它把企业生产经营过程描述为一个为满足顾客需要而设计的一系列作业的集合。产品的制造过程就是由一系列作业组成的作业链,这些作业消耗企业的资源,因而产生成本(作业成本)。通过确定在制造一个产品
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收稿日期:2006-12-31。
作者简介:柯旭贵(1966-),女,安徽池洲人,副教授,主要从事模具设计与制造的教学与实践、模具智能CAD研究,地址:南京市江宁科学园弘景大道1号南京工程学院材料系,(电话) 159********,(电子信箱)ke665@https://www.360docs.net/doc/4617478988.html,。
的生产过程中所执行的各种作业的数量以及每种作业所消耗的资源数和造成的成本,就可将制造成本直接追溯到产品[1]。
这种方法的理论基础是成本动因理论,这种理论认为:成本的分配应着眼于成本的来源,把成本的分配与促使成本产生的原因联系起来,按成本产生的原因进行成本控制、汇集和分配,并在此基础上进行管理分析和决策,其基本原理如图1所示。图中实线表示成本计算和形成过程,虚线表示资源的消耗过程。
图1作业成本计算法的原理
按照作业成本核算方法的基本原理和成本计算方法,以作业为基础的成本核算首先需要分析模具企业生产经营过程,划分模具生产过程的作业类别,建立作业中心,设立作业成本库,并为每一个成本库选择恰当的成本动因,然后计算出每个成本库的成本动因费率,按各产品消耗成本动因的数量将成本库的成本分配到产品中去,最后得到该产品的成本。
2.2基于实例推理的基本思想
基于实例推理起源于20世纪70年代,是近年来发展起来的一种人工智能方法,其核心在于用过去实际中所用的实例(经验)解决新问题[2]。其推理流程见图2。
按照这种思想,当需要估算1副新模具的成本(新问题)时,可以按照一定的检索策略从已建的实例库中进行检索,当检索到相似实例,再依据知识库中的领域知识和经验对该相似实例进行调整,调整后是否满足新问题的要求需通过评价,当评价成功,则新问题即要设计的新模具的成本就估算出来了。当从实例库中检索不到相似实例时,则只有通过人工的方式进行新模具成本估算。2种方式估算出来的成本都可以作为新的实例存储于实例库中,当然这种新实例最终需要根据实际设计制造这副模具发生的实际成本进行修正,以保证实例库中实
图2C BR推理流程
例信息的准确性。
这种思想应用到模具成本核算上的实质就是,由相似冲压件得到相似结构模具,进而得到模具的估算成本。
2.3冲模作业成本核算方法的关键技术
依据图2推理流程,要完成基于C BR的冲模作业成本核算需要解决的关键技术有:
(1)实例库的建立。该实例库中的实例包含了已经设计制造完成并交付使用的模具的一切信息,包括冲压件信息、模具类型、模具结构、模具设计制造过程的作业划分、模具成本构成、模具总成本及模具价格等,并要求这个实例库是动态的,目的是根据市场行情随时更新模具材料成本。
(2)相似实例匹配。要想从包含有大量信息的实例库中方便快捷地找到相似实例,检索策略是关键,可以通过计算并比较相似度值的大小来得到。
(3)实例调整与评价。检索到的实例与新问题之间是有差异的,需要根据模具设计的有关知识进行改写,改写后的实例是否满足要求,再按新问题的设计要求进行评价。
(4)新实例的存储。经评价后的实例如能完全满足要求,则可以按照一定的存储策略存储到实例库中,以完成系统的自学习过程。
由于篇幅有限,现仅对实例库的建立做详细阐述,相似实例匹配、实例的调整与评价以及实例的存储等问题只做简述。
3冲模作业成本核算方法实例库3.1冲模的分类及组成
冲压产品的应用十分广泛,导致冲模的品种繁多,结构变化频繁,但就模具结构本身而言,模具类型不外乎单工序模、复合模和级进模3类。尽管模具类型不同,其组成零件却大同小异,目前对模具零件的分类方法有多种,如可以根据标准程度的不同将模具零件分为标准件、半标准件和非标准件;按模具零件的形状特征可以将模具零件分为板类零件、块类零件和柱类零件;
还可以按模具零件的功用不同分为工作零件、定位零件、出件零件、导向零件和固定及支撑零件。现将上述方法结合起来进行分类,如图3所示,将具有相同结构特征的零件归纳在一起,
目的是便于后面系统设计时对模具零
件进行描述,同时也是从加工角度考虑,因为形状相近,其加工方法也有相似之处,但模具中的凸模、凹模和凸凹模,由于它们的形状及性能要求完全由产品决定,其加工工艺、坯料选择不同于一般模具零件,这里将其单独作为一类。其中标准件是指不需要进行再加工就可以直接装配使用的从市场直接采购来的零件。
3.2模具设计制造过程
模具是典型的定单产品,属单件、小批量生产。模具设计制造过程一般包含4个阶段[3]:技术开发阶段;坯料准备及外协准备阶段;加工制造阶段及后续阶段。各阶段具体内容见图4。
图4模具设计制造过程
3.3模具设计制造过程的作业认定
作业成本计算法的首要工作就是作业的认定,所谓作业是指在一个组织内为了某一目的而进行的耗费资源的工作[4],如模具企业要想生存,就必须争取模具定单,接到模具定单后,为完成这一定单任务而进行的诸如CAD 造型、工艺设计、模具设计、坯料准备等一系列耗费人力、物力资源的工作就是模具企业所执行的作业,因此模具设计制造过程的
作业认定就可以按照模具生产的流程进行划分。考虑到模具生产过程的复杂性,在一个模具企业中可能会有几十个甚至更多个作业,为此对作业进行了归类,耗费同质资源的整合为一个作业,同类的作业整合为一个作业中心,不同类的作业分解为不同的作业中心。据此认定模具企业的作业中心有5个,即定单处理作业中心、模具设计作业中心、采购作业中心、模具加工作业中心和销售作业中心,其中模具加
图3模具的分类及组成
工作业中心又分为常规机械加工作业中心、电加工作业中心、CNC 加工作业中心和钳工加工作业中心4个二级作业中心,每个作业中心又包含了多个作业,它们构成了模具生产过程的作业链,如图5所示。
3.4实例描述及实例库结构
这里的实例是指已经完成设计、制造并交付使用的模具信息,其内容应包含3个部分:冲压件的特征属性信息、模具的特征属性信息和模具成本特征属性信息。因此每个实例可以描述为:
DS =[C J ,MT,CT]
式中:DS ———实例特征属性;C J ———冲压件特征属性;MT ———模具特征属性;CT ———模具成本特征属性。其中,C J 、MT 和CT 又分别可以描述为:
C J =[C L ,CM,CC ,CH ,CP ,CF]MT=[M L ,M J ,MS ,MZ ,MY]
CT=[ZM,ZC ,LM,LZ ,LC ,M C ,LR ,S J ,X J ]
式中:C L ———冲压件类型,分冲裁件、弯曲件(以弯曲成形为主)、拉深件(以拉深成形为主)、成形件、覆盖件;CM ———冲压件展开毛坯最大尺寸;CC ———冲压件最大尺寸;CH ———板料厚度;CP ———生产批量;CF ———工艺方案;M L ———模具类型,分单工序模、复合模和级进模;M J ———模具精度,分普通精
度,较高精度和精密级
;MS ———模具寿命,分新产品开发、中批量和大批量;MZ ———模具组成,分标准件、板类零件、块类零件、柱类零件、工作零件和其他零件;ZM ———作业名称,这里是指整副模具涉及到的作业,包括定单处理作业、产品设计作业、产品成形工艺设计作业、模具结构设计作业、模具装配图绘制作业、模具装配作业、试模作业、修模作业、检验作业、包装运输作业、售后服务作业;MY —模具用户;ZC ———ZM 作业成本;LM ———模具零件名称,如导柱、凹模、卸料板等;LZ ———模具零件涉及到的作业名称,如导柱涉及到标准件采购作业,凹模可能涉及到模具零件设计作业、模具零件图绘制作业、模具零件加工工艺制定作业、原材料采购作业、电极设计作业、车、铣、磨作业、电火花加工作业等;LC ———LZ 的作业成本;LR ———利润;S J ———税金;X J ———模具销售价格;M C ———模具总成本。
经上述特征描述过的实例在实例库中如何存储将直接影响到实例的匹配速度,这里可以按照模具类型分类存储,组成树状结构,见图6。
4相似实例匹配
模具企业接到的模具定单基本上是利用这副模
具生产的产品信息,而并不是直接的模具信息,模具
图5模具设计制造过程作业
图6实例存储结构
企业首先要按照产品信息进行分析,得出生产这种产品的方案,进而得出模具的类型和基本结构。因此这里的相似实例匹配研究的是如何将已有的产品(冲压件)信息与实例库中各冲压件实例的特征属性相比较,计算出两者的相似度,并以最高相似度的实例作为相似实例提取出来。下面是相似度的计算公式:
S i =
∑
N
j =1
K i j
式中:S i ———第i 个实例的相似度;K i j ———第i 个实例的第j 个特征;N ———第i 个实例的特征属性数。为了计算相似度值,实例库中每个实例的信息必须包括其结构、尺寸、精度上的各个特征,如孔的形状、尺寸、精度特征,弯曲部分的形状、尺寸、精度特征等,拉深部分的形状、尺寸、精度特征等,若新设计的产品与实例库中的某个实例在孔特征上相似,则其K i j 可取为1,否则K i j 取0,若弯曲部分特征相似,则取其K i j 为1,否则取K i j 为0,以此类推,可以得到新设计产品每个特征的K i j 值,由此计算出相似度值S i 。当设置好阈值,只要满足阈值的需要即可检索出相似实例。详细检索过程可参见参考文献[5]。
5实例调整与评价
当通过相似度计算得到最相似冲压件后,即可得到与此冲压件相对应的模具特征信息,进而得到模具的成本及价格信息。若从实例库中得到的模具特征信息与待估价的模具特征信息完全吻合,则检索到的模具成本和价格就可以作为新模具的成本和价格,此时仅需对部分作业的成本按市场价稍作调整就可以了。当待估价的模具特征信息与从实例库中检索到的模具特征信息不完全吻合时,此时可以根据两者之间的具体差异作相应的调整。假设待
估价模具和检索到的模具分别具有如下特征信息:
待估价模具=[复合模,较高精度,大量生产,模具零件(列出零件名称,此处略),欧美企业]
检索到的模具=[复合模,普通精度,中批量,模具零件(列出零件名称,此处略),欧美企业]
假设模具零件完全相同,则两者之间的差异就是精度和寿命不同,此时只需将普通精度模具的费用用较高精度模具的费用代替,用大量生产时的模具费用代替中批量生产时模具的费用,就得到了待估价模具的成本和价格,当然仍需考虑市场行情的变化。
6新实例存储
新实例可以利用冲压件的特征信息进行存储。
前已述及,冲压件特征属性包含了冲压件的类型等6个方面,这种描述只是实现了计算机外部描述,而计算机内部表达则可以采用简单易行的编码法实现
[5]
,如用1表示冲裁件,2表示弯曲件等等,依此类
推;展开毛坯的最大尺寸决定了模板尺寸(级进模除外),可依经验按范围进行划分,每一个范围用一个2位数字表示,如用01表示毛坯尺寸在10mm 以内的冲压件等等。这样每一个冲压件都可以用一组数字表达,不同的数字就代表了具有不同特征信息的冲压件,因此新实例的存储就可以直接以存储这样的数据来实现。
7结束语
将C BR 和A BC 方法结合起来应用到模具成本
核算上,不仅能够解决模具成本核算依赖经验的问题,而且能够解决现代模具企业中因模具生产过程间接费用剧增,传统模具计价办法又难以解决模具成本精确计价的问题,这两项技术的有机结合将有助于模具企业更好的控制成本,方便、快捷地给出模具报价,从而增强企业在市场上的核心竞争力。
基于类推比较的模具设计工时定额
制定方法研究
谢建荣,毛宁,陈庆新
(广东工业大学机电工程学院,广东广州510090)
摘要:工时定额的制定和管理是企业管理的基础,制定模具设计工时定额对于模具设计进度的计划与控制,工程考核,提高模具设计效率等有着重要的意义。在深入调查和分析模具设计特征的基础上,给出了用工时定额度量模具设计工作量的思路,并给出了以类推比较法制定工时定额公式的方法,本方法具有实用性强,制定快捷,使用简便的优点。
关键词:模具设计;知识员工;工时定额
中图分类号:TG76文献标识码:B文章编号:1001-2168(2007)06-0013-04
Establishment of man-hour q uota for mould desi g n based
on analo g ism
XIE Jie-ron g,MAO Nin g,CHEN Qin g-xin
(Facult y of Electromechanical En g ineerin g,Guan g don g Universit y of Technolo gy,
Guan g zhou,Guan g don g510090,China)
Abstract:The establis hment and mana g ement of man-hour q uota is a basic work for industrial mana g ement.The establis hment of man-hour q uota for die&mould desi g n is im p ortant for the control of manufacturin g,the examination of en g ineerin g and the raise of desi g n efficienc y.A method for formulatin g the man-hour q uota b y usin g analo g is m com p arison techni q ue was p ro p osed after an anal y sis on the characteristic of die&mould desi g n.
K e y w ords:mould desi g n;sciential workman;man-hour q uota
1引言
模具设计是模具制造中的重要环节,模具企业的核心竞争要素交货期、质量、成本在很大程度上都取决于模具设计水平。模具设计是面向定单的小批量、多品种产品设计工作,工作复杂,难度大,环节多,周期长。模具设计是项目型工作,对企业内外环境具有敏感性,要随时面对客户的独特需求及需求变更,且企业内多项目并存,设计工作更改频繁,种种因素加剧了模具设计进度控制的难度。模具设计属知识型复杂产品设计,设计中各工种运用知识独立判断的程度不同,工作方式不同,过程中不存在可被观察与记录的值,决定了模具设计工作难以量化和建立统一的测量标准,对设计工程师难以考核。模具设计的种种特征造成了模具设计的考核工作难度大,不易管理,常导致模具设计效率低下。制定模具
参考文献:
[1]于富生.作业成本计算与控制[M].上海:立信会计出版
社,2000.
[2]IAN W,FARHI M.Case based reasonin g:Av iew.
T he K now led g e En g ineerin g Rev iew[J],1994(4):327-357.
[3]中国模具工业协会.模具计价手册[M].北京:机械
工业出版社,2006.[4]管理咨询.作业成本管理策略:要素与实施步骤[E B/
OL].htt p://w w https://www.360docs.net/doc/4617478988.html,/htm l/y e j iex inw en/2006/0604/ 6562.htm l,2006.
[6]柯旭贵,贾俐俐.冲裁模C BR系统的相似实例检索[J].
锻压技术,2005,30(4):76-79.
[5]柯旭贵,张佑生.面向冲裁模设计的C BR系统实例表
示方法[J].中国机械工程,2002,13(22):1944-1947.
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收稿日期:2007-01-08。
基金项目:广东省2005年粤港关键领域重点突破项目(2005A10207002)、广州市重点攻关项目(2006Z2-D3021)、广东省自然科学基金团队项目(05200197)联合资助。
作者简介:谢建荣(1981-),男,广东肇庆人,硕士研究生,主要从事模具企业信息化研究,地址:广东省广州市广东工业大学机电学院,(电话)138********,(电子信箱)j am e326@https://www.360docs.net/doc/4617478988.html,。