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        汽車座椅用發(fā)泡工藝成本分析模型建立與應用

        2020-09-10 00:35:08陳瀟李家昂趙振家
        內(nèi)燃機與配件 2020年4期

        陳瀟 李家昂 趙振家

        摘要:隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展壯大,在滿足人們基本出行要求的基礎上,消費者對汽車外觀、舒適性等方面要求日益提高。聚氨酯材料因其舒適性強、質(zhì)量輕、價格便宜等方面的優(yōu)勢,在汽車產(chǎn)業(yè)中受到青睞。目前,傳統(tǒng)汽車座椅的頭枕、靠背和坐墊,均采用聚氨酯發(fā)泡工藝加工制造的,工藝成本是指發(fā)泡零部件在制造過程中的成本,是產(chǎn)品成本的核心組成。本文介紹了一種汽車座椅用發(fā)泡工藝成本模型的構(gòu)建方法,通過該模型能夠?qū)崿F(xiàn)汽車座椅用發(fā)泡零部件成本的快速核算,并最終應用此模型完成了5款汽車座椅靠背及坐墊的成本計算。

        關(guān)鍵詞:汽車座椅;發(fā)泡工藝;成本模型

        0? 引言

        汽車座椅坐墊泡沫組件、靠背泡沫組件和頭枕組件均屬于聚氨酯產(chǎn)品,由異氰酸酯、多元醇聚合物(主要包括聚酯多元醇和聚醚多元醇)以及各種輔助化學材料(包括催化劑、發(fā)泡劑、擴鏈劑和泡沫穩(wěn)定劑等)混合后,澆注到一定溫度的模具內(nèi),經(jīng)過一系列的化學反應,最后形成符合要求的泡沫組件。

        汽車座椅用發(fā)泡工藝成本,是指汽車座椅發(fā)泡零部件在制造過程中成本,是發(fā)泡零部件成本的核心組成部分。通過建立汽車座椅用發(fā)泡工藝成本模型,能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)泡零部件工藝成本的估算,在產(chǎn)品規(guī)劃、設計和工藝規(guī)劃階段,可以快速、準確、科學地給出參考成本,從而實現(xiàn)產(chǎn)品性能和成本的平衡。

        1? 汽車座椅發(fā)泡材料及工藝介紹

        1.1 汽車座椅用發(fā)泡原材料

        異氰酸酯的選擇主要有TDI、MDI、TDI與MDI混合物以及MDI與TDI混合物4種。TDI制作的產(chǎn)品密度比較低,性能(特別是耐老化性能)也比較低;MDI活性較高,反應速度較快,對模具溫度的依賴程度低,可進行低模溫生產(chǎn),后熟化較快,物理性能優(yōu)良。但撕裂強度差,價格昂貴,制作的產(chǎn)品密度高,成本較高;MDI與TDI混合物,以MDI為主要成分,加入部分的TDI以降低產(chǎn)品的密度從而降低產(chǎn)品成本;TDI與MDI混合物,以TDI為主,加入部分MDI以改善性能,加入MDI的比例不同,常見的有TM80/20,TM70/30等不同配比。

        1.2 主要工藝流程

        座椅發(fā)泡件實際生產(chǎn)中,利用模具使得泡沫發(fā)起后形成需要的形狀,稱之為反應模塑。模具預加溫至設定溫度并保溫,混合好的化學材料通過高壓盆腔注入模具的下模腔,上下半模合攏,發(fā)泡原料在恒溫模具中發(fā)生化學反應并膨脹充滿整個模具型腔,經(jīng)過設定的熟化時間后,開模取出發(fā)泡,通過機器擠破發(fā)泡體內(nèi)部泡沫。之后將它放在自由狀態(tài)下進行時效處理。因為泡沫是一種粘彈性物質(zhì),它的特性會隨著時間、速度而產(chǎn)生變化,因此一般會把它靜止8到24個小時,讓它的硬度穩(wěn)定之后,再拿到總裝工廠去包覆,這就是一個座椅泡沫的生產(chǎn)過程。

        2? 汽車座椅用發(fā)泡工藝成本模型建立

        2.1 發(fā)泡工藝成本組成分析

        從發(fā)泡工藝角度出發(fā),發(fā)泡工藝成本主要有材料成本、制造成本、期間費用、利潤等部分組成。材料成本和制造成本時產(chǎn)品成本分析的基礎,直接反應企業(yè)成本。期間費用和利潤反應同一產(chǎn)品按不同分類定價時產(chǎn)生的差異,可以根據(jù)需要在制造成本基礎上乘以不同系數(shù)獲得。發(fā)泡零部件單元成本計算邏輯如下:

        ①零部件單元成本=材料成本+制造成本+包裝成本+運輸成本+管理費用、財務費用、銷售費用+利潤

        ②制造成本=人工成本+設備成本+工模成本+可變成本(燃料動力費)+固定成本(場地成本)

        ③管理費用、財務費用、銷售費用=制造費用×5%

        ④利潤=制造費用×10%

        將工藝成本分為以上的基本要素逐一研究建立分析模型。

        2.2 發(fā)泡工藝成本分析模型具體建立

        2.2.1 材料成本

        發(fā)泡過程的材料成本可依據(jù)產(chǎn)品的重量和單位原材料價格相乘計算得出。發(fā)泡的材料是由異氰酸酯和聚醚混合物兩種原料混合而成。工業(yè)中將聚醚混合物成為A料,其中包含了聚醚多元醇、聚合物多元醇、硅油、發(fā)泡催化劑、交聯(lián)催化劑、開孔劑及水等物質(zhì)。異氰酸酯為B料,可選擇TDI、TMI或TDI/TMI混合物。計算方法如下:

        其中,Cmaterial指產(chǎn)品的材料成本,單位為人民幣元;MA指A料的質(zhì)量,單位為千克kg;PmaterialA指單位質(zhì)量的A原材料價格,單位為人民幣元/kg;MB指產(chǎn)品的質(zhì)量,單位為千克kg;PmaterialB指單位質(zhì)量的B原材料價格,單位為人民幣元/kg;ηmaterial指材料利用率,單位百分比%。

        針對汽車發(fā)泡零部件,使用A料合B料的質(zhì)量,可供過其設備澆注流量合澆注時間計算:

        其中,F(xiàn)pour為澆注設備的澆注流量,單位為kg/s;Tpour為澆注時間,單位為s。

        2.2.2 制造成本

        ①設備成本。

        設備費用指發(fā)泡工藝所用設備的費用分攤,主要設備為發(fā)泡機,液壓機、開孔機、懸掛裝置等,可通過設備折舊法對設備費用分攤進行計算。

        其中,Cequipmentshare為設備分攤費用,單位為元;Cequipment為設備原價,單位為元;Tstd為標準工時,單位秒;yequipment為設備使用年限,一般取8~10年;mequipment為每年工作月數(shù)量,取12個月;dequipment為每月工作日數(shù),一般取21.75~26天;hequipment為每日時間,一般取8~12小時;ηequipment為設備利用率,單位%。

        ②燃料動力費成本。

        燃料動力費主要指發(fā)泡設備所用的電費。計算方法如下:

        其中,Pequipment為設備額定總功率,單位千瓦kW;1為設備工作1小時;Penergy為生產(chǎn)地的工業(yè)用電單價,單位元/kWh;Tstd為產(chǎn)品的發(fā)泡周期,單位為秒。

        ③人工成本。

        人工費用指生產(chǎn)實際所需用的工人數(shù),按工種進行分類,計算方法如下:

        其中,Clabor指生產(chǎn)單件產(chǎn)品所用的人工費用分攤;Plabor指不同工種每月的人工工資,單位為元/月;dlabor指每月的實際生產(chǎn)天數(shù),一般取21.75天;hlabor指每天的時間工作時間,單位小時,一般取8~12小時;Nlabor指工人數(shù)量;Tstd指產(chǎn)品的發(fā)泡周期,單位為秒。

        ④場地成本。

        場地費用指生產(chǎn)設備所需用的場地面積產(chǎn)生的費用。計算方法如下:

        其中,Crentshare為單位產(chǎn)品所分攤的場地費用;Sequipment為設備所需要的面積,單位為m2;Prent為每平米場地每月所需的租金,單位為元/m2;dlabor指每月的實際生產(chǎn)天數(shù),一般取21.75天;hlabor指設備每天的工作時間,單位小時,一般取12小時;Tstd指產(chǎn)品的發(fā)泡周期,單位為秒。

        ⑤工模成本。

        發(fā)泡工藝常用的工裝設備包括模具、檢具和其它夾具等,其中模具費用最大。計算方法如下:

        其中,Cmoldshare為模具費用分攤,單位為元;Cmold為模具總價,單位為元;Nmoldlife為模具壽命,一般取30萬次。

        2.2.3 包裝成本

        包裝費用指單件產(chǎn)品所需用的包裝材料費,計算方法如下:

        其中Cpackagematerial為單位產(chǎn)品所需用的包裝費用;Ppackagematerial為包裝材料費用,單位為元/(千克,件,米,等單位);kpackage為包裝用量,單位為千克,件,米,等單位。

        2.2.4 運輸成本

        運輸費用指單件產(chǎn)品所需用的運輸費用,計算方法如下:

        其中,Ctransportation為單位產(chǎn)品所需用的運輸費用;dtransportation為單位產(chǎn)品的運輸距離;ptransportation為單位產(chǎn)品的運輸單價,單位為元/噸公里。

        2.3 基于EXCEL的汽車座椅用發(fā)泡工藝成本分析模型應用

        基于成本模型的具體構(gòu)建,在EXCEL中輸入計算邏輯公式,創(chuàng)建汽車座椅用發(fā)泡工藝成本分析模型。模型以零部件生產(chǎn)水平、生產(chǎn)地點、產(chǎn)品得產(chǎn)品長度、產(chǎn)品寬度、產(chǎn)品高度、產(chǎn)品重量及發(fā)泡方式為基本輸入信息參數(shù),為零部件匹配材料、工時等參數(shù),通過輸入?yún)?shù)信息,實現(xiàn)零部件成本得快速計算與輸出。依托EXCEL成本模型,對市面上主流汽車座椅進行調(diào)研、拆解。收集座椅的靠背發(fā)泡件及坐墊發(fā)泡件的基本信息,使用EXCEL成本模型對其成本進行核算。

        3? 總結(jié)

        本文介紹了一種汽車座椅用發(fā)泡工藝模型成本分析方法的建立方法。通過該方法的建立,能夠?qū)崿F(xiàn)汽車座椅發(fā)泡零件成本的快速核算,對設計人員設計開發(fā)時對成本估算和控制制造過程中發(fā)泡零部件成本,都有著一定的幫助。該成本分析方法使用過程中,需要建立原材料、設備、人工工資等數(shù)據(jù)庫,通過不斷完善豐富數(shù)據(jù)庫的信息,以保證模型能夠更準確地進行成本核算工作。另外模型算法還需要進一步完善,以幫助提高模型的計算準確度。

        參考文獻:

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        [3]鐘柳華,孟正華,練朝春.汽車座椅設計與制造[M].北京:國防工業(yè)出版社,2015.

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