（机械制造及其自动化专业论文）冲压模具成本预测系统研究与开发.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 f i 快速、准确地进行模具报价是模具制造商比较关心的问题，但如何保证 模具报价的准确度却一直没有很好地解决。作为纯粹面向订单的生产，模具 制造商非常需要一个能够结合自身生产能力，在速度、准确程度和详细程度 上都能够满足客户需要的报价系统。并行工程、协同设计与制造技术，要求 在制件分析以及模具设计与制造的不同阶段及时提供模具的估算成本。基于 相似成本核算的模具报价系统不仅是模具制造商及其客户的需求，也是更高 层次的企业信息化技术的需要。j 本文以模具礁奎垄渔为基础，探索一种进行模具成本估算的方法，旨在 解决目前在模具成本估算或报价方面普遍存在的周期长、不准确的问题，给 企业提供一种快速、精确地进行模具成本估算的工具。实现计算机辅助下模 具成本预测或报价。在深入研究了大量有关资料的基础上，本文结合企业中 存在的实际问题，以先进性、科学性、实用性和自适应性为指导思想，对系 统进行了细致、深入地分析，成功建立了开放的系统框架。 本文首先研究了传统的模具成本估算方法和最新模具成本估算理论，依 据相似性理论和特征识别的思想，建立了一套模具编码系统；通过模具编码 将与模具成本密切相关的制件特征和模具特征表达出来，采用层次分析法建 立了模具特征的相关系数模型，成功实现相似度的量化计算；采用基于相似 度的相似检索方法检索相似模具成本，利用改进后的指数平滑法，最终实现 模具的成本估算。 在实现计算机辅助模具成本预测及报价的基础上，建立了模具的相似度、 模具报价、模具实际成本的数值分析模型，通过该模型可以实现对影响模具 成本的多个因素的分析，并可以实现对成本因素系数及相似成本估算公式中 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 系数的修正。 最后本文详细介绍了系统数据库的分布方式，介绍了对基础数据库数据 进行管理的基本方法，以及与e r p 和p 阴实现数据共享的方式。 本文在模具分类、成本预测及模具成本数值分析等方面取得了较大突破。 关键词：成本预西歌相似特征、分类编码，成本分析 、 o 国家拍3 资助瑗目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t m a n u f a c t u r e r so fm o u l d sp a ym u c ha t t e n t i o nt or a p i da n da c c u r a c y m o u l d s q u o t a t i o n b e c a u s eo fb e i n go r d e r f a c e dp r o d u c e r s ，t h e y h a r d l yn e e dar e l i a b l em o u l dq u o t a t i o ns y s t e m ，w h i c h i ss a t i s f i e dw it h c u s t o m e r si ns p e e d a c c u r a c ya n dd e t a i l c ea n dc s c wt e c h n o l o g yr e q u i r e g e t t i n gt h ee s t i m a t eo ft h em o u l d sc o s td u r i n gd i f f e r e n tp h a s e s s o am o u l d c o s t f o r e c a s t q u o t a t i o ns y s t e m i sn o t o n l yr e q u i r e db y m a n u f a c t u r e r sa n dc u s t o m e r sb u ta l s ob yt h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t i nt h i sp a p e rt h ea u t h o rs e e k sam e t h o dt oe s t i m a t et h eq u o t a t i o n o ft h em o u l d si no r d e rt od e a lw it ht h eu b i q u it o u sp r o b l e mo fm o u l d s q u o t a t i o n ，t op r o v i d eat o o lt oq u o t ec o s tr a p i d l ya n da c c u r a t e l ya n d t or e a l i z e c o m p u t e r a i d e d q u o t a t i o n c o m b i n i n g w i t ht h em o u l d m a n u f a c t u r i n g f a c ti n e n t e r p r i s e s ，w i t h t h eg u i d a n c eo fa d v a n c e s c i e n t i f i ca n ds e l f a d a p t i v et h e o r y ，t h ea u t h o rd e e p l ya n a l y s e st h e q u o t a t i o ns y s t e ma n dc o n s t r u c t sa no p e ns y s t e m f r a m e w o r kb a s e do n r e s e a r c ho fal a r g ea m o u n to fi n f o r m a t i o n a tf i r s t t h ea u t h o rd i s c u s s e st h et r a d i t i o n a lm e t h o da n dn e w e s t t h e o r yo nm o u l dq u o t a t i o na n dt h e nc o n s t r u c t sam o u l d - c o d es y s t e m a c c o r d i n gt oc o m p a r a b i l i t yt h e o r ya n dc h a r a c t e r i s t i ci d e n t i f i c a t i o n 霄it ht h i ss y s t e m 。t h em o u l dc h a r a c t e r s ，w h i c ha r ec l o s et ot h em o u l d c o s t 。a r ee x p r e s s e da c c u r a t e l y b yu s i n gf a t l p ，t h ea u t h o rc o n s t r u c t s ac o e f f i c i e n tm o d e lo fm o u l d - c h a r a c t e r s ，q u a n t i f i e sm o u l d s - c o m p a r a b i l i t ys u c c e s s f u l l y 耳i t ht h ec o m p a r a b i l i t y c o s t s e a r c h i n g 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 9 山东大学硕士学位论文 m e t h o d ，t h ea u t h o rr e a l i z e st h em o u l d q u o t a t i o nf i n a l l yb yu s i n gt h e i n n o v a t i o n a le x p o n e n t s m o o t h i n gm e t h o d a tl a s t ，t h ea u t h o rd i s c u s s e st h em o d eo fd i s t r i b u t e dd a t a b a s e i n t r o d u c e st h em e t h o dt om a n a g et h eb a s ed a t a b a s ea n dt h em o d et os h a r e d a t aw i t he r pa n dp d m i nt h is p a p e r ，t h e a u t h o rm a k e s b r e a k t h r o u g h i nm o u l dc o s t f o r e c a s t ，c a t e g o r i z i n go fm o u l d sa n da n a l y z i n go fm o u l d c o s t d a t a k e y w o r d s ：c o s tf o r e c a s t c h a r a c t e r i s t i cc o m p a r a b i l i t y c a t e g o r i z i n gc o d e c o s ta n a l y z i n g 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 )】o 山东大学硕士学位论文 1 绪论 模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备。作为 基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用， 在国际上被称为“工业之母”，对国民经济的发展期起着无可置疑的关键作用。 调查表明，1 9 9 5 2 0 0 0 年期间，模具生产呈现如下特点：模具产品的生命 周期越来越短、品种数量增加、批量缩小。激烈的市场竞争迫使模具行业必 须向高档次、高水平的模具方向发展，竞争的焦点是质量和制造周期。市场 信息表明，模具设计制造企业只有在更短的时间内设计制造出更好的模具产 品才能赢得市场。 模具的最大市场是汽车、摩托车行业，在工业发达国家这一市场占整个模 具市场6 0 以上。汽车、摩托车行业的冲压件与一般冲压件相比，具有材料薄、 形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点t 在冲压工艺、 冲模设计和冲模制造上的难度都比较大，生产周期也比较长，成本预测与成 本核算的难度也比较大。 随着社会生产力的发展，并行工程、协同设计技术及d f x 技术在模具行 业中的应用越来越广泛，它们主要是研究在概念设计过程中考虑制造、成本 等其它因素的设计技术，所以早期的成本预测在制造行业中作用越来越重要。 一方面，在模具生命周期中，对模具的早期成本预溯可以为协同设计与制造、 并行工程中的概念设计提供成本依据：另一方面，通过成本预测，可以进行 快速的模具报价，以快速响应客户要求。在行业竞争越来越激烈的情况下， 谁能最快的响应客户要求，结合自身生产实际提出恰当的价格，谁就能获得 客户的定单进行生产，。就能得到客户的依赖，从而形成生产与销售的良性循 环。 国家8 6 3 资助项目c 7 0 0 l a a 4 l 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 如何在产品设计的各个阶段进行准确的成本预测以指导产品设计、满足 并行工程或协同设计的要求：如何快速响应市场的变化，通过准确的成本预 测，报出用户能接受的、与自身生产能力相适应的模具价格，是每个模具行 q k 所面临的重要课题。 1 1 模具报价 模具报价是指模具生产厂家响应客户询价，对客户所询目标产品报出的 价格和对客户其它要求所做出的答复。 1 1 1 模具报价特点 模具报价是一个集技术、经验和市场信息为一体的综合型技术问题，在 市场经济条件下，模具报价具有以下特点： 报价周期短。市场竞争越来越激烈，企业要发展就必须参加 投标竞争，不少客户要求模具制造商迅速做出详实的模具报价单传 统的手工查表和手工计算方法已远远不能适应市场的要求。 以产品为对象。产品的个性化趋势，使模具往往为小批量、 甚至单件生产，以前那种历史的、比拟的、经验的报价方法已越来越 受限制，也难以让客户接受，不少客户要求针对产品做出专门的、详 细的模具报价单。 集成性。报价是企业技术、经济、效率和管理的综合反映， 模具报价活动涉及到模具制造的几乎所有部门。它要从设计、制造、 管理等系统中获取产品的价格信息，还要参照同行业同类产品的价格 信息以及与产品有关的市场信息。 分散性。模具成本合理地分布于企业的各个环节，设计部门 有设计成本，加工部门有制造成本、管理部门有管理费用等等。模具 材料商、模架供应商和模具制造商往往不是同一个企业，可能不在同 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 1 2 山东大学硕士学位论文 一个地方，因而模具报价所需的数据分散在不同的数据库中。 差异性。不同地区、不同企业报价时采用的方法不一样，每 个企业都有适合自身情况的一套方法，很难找到适合每个企业的通用 报价方法。f 1 1 1 2 模具报价流程 模具报价是一个十分复杂的过程，按照传统的模具报价路线一制件冲压工 艺分析、模具成本计算、模具报价的基本流程，可以将模具报价的流程抽象 为如下流程图： 撇 圈1 1 模具报价蠢程 图1 1 中 功能分解与评估：根据客户提供的工件图纸及交货期限或其 他特殊要求，分析工件的结构特征、工艺参数等因素，提取有用信息。 产品方案设计：根据功能评价所提供的有用信息、交货期限 等，考虑自身的生产、经营、管理现状，确定产品设计方案。主要有 冲压工艺方案设计、模具类型选择等。 产品结构设计；根据设计方案确定模具的合理结构和大致尺 寸，同时确定模架形式。 成本估算：根据工厂积累的有关经验数据( 如外购件价格、 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 人工费用、材料费用、费用分配比例等) 和以往开发同类产品的成本 和报价经验，由结构设计和方案设计所得到的有关信息，估算产品成 本。 历史经验、资料、数据：为方案、结构、成本估算提供各种 所需的资料、数据。包括各种工具书、国家标准、材料费用表、人工 费用表、费用分配比例、模具开发成本、模具报价经验及相关数据等 各种信息。 报价决策：与报价活动相关的非结构因素，比如利税率、地 区差别、客户情况等。”。 1 1 3 模具报价的一般方法 在模具报价中经常采用的大致方法有：历史资料分析法、相同产品比较 法、材料比价经验估算法、客户心理价位定价法及成本预测报价法。 由于市场竞争日趋激烈，采用历史的、比拟的、经验的报价方法已越来 越受限制，也难以满足那些注重企业管理的客户接受。随着科学技术的发展 和企业管理水平的提高，模具精确报价和计算机辅助报价将会越来越受重视， 并且成为模具制造商不可缺少的管理手段。 在现代制造企业思想中，产品的协同设计及d f 撇( 面向制造装配的设计) 的基本思想是在产品设计的早期确定产品的最优设计，以便在满足产品要求 的情况下，最大限度的降低产品成本，所以模具报价的中心应该是模具成本 预测。在以模具成本核算为核心的模具报价方法基础上，结合以需求和竞争 为中心的定价，可以更好地满足客户和市场的需要。啪“1 1 2 模具成本预测 依据e r p 的成本核算方法，新的成本制度将过去的完全成本法改为制造 成本法。企业的产品成本包括直接材料、直接人工和制造费用。所以模具成 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 1 4 山东大学硕士学位论文 本可以分为生产成本和经营费用。其中生产成本包括直接成本( 主要成本) 和间接成本( 制造费用) 。直接成本包括直接材料费和直接人工费；间接成本 包括变动制造间接费和固定制造间接费；经营费用包括管理费用、财务费用 和销售费用“。所以要进行模具报价，首先是要对模具的成本进行比较准确 的成本预测。 1 2 1 成本预测方法 1 2 1 1 传统的成本预测方法 传统的成本预测方法可分为两大类：定性预测和定量预测。 定性预测主要为判断分析法，即通过经验和综合分析来预测未来状态的 方法。定量预测主要有：外推法，即利用过去的资料来预测未来状态的方法， 如时间序列法：因果法。即依靠所掌握的历史资料，找出所要预测的变量和它 相关变量之间的关系，从而预测未来状态的方法，如回归分析法。 实际应用情况表明： 判断分析法作为一种定性推测，依靠的只是预测者的经验， 往往带有主观性，预测准确度相对差一些，不能满足现行成本管理的 需要。 时问序列法的预测数据只能为纵向数据( 如趋势外推法、指 数平滑法等) ，在进行产品成本预测时，只能利用过去的产品成本这 一个指标来预测它随时间的走势，并不涉及影响成本的产品性质、功 能、特点等方面的因素。对于一个新模具，由于它的功能和特点的改 进，其成本构成与老产品有所不同，因此不能象预测老产品那样，只 按时间的推移来考虑成本的变化。 因果法中的回归分析法尽管可同时按横向数据和纵向数据来 进行预测，但由于它是利用历史数据中的某些影响成本的因素求出具 体的回归预测式，而得到的回归预测式往往只能考虑少数几种主要成 国家3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 本影响因素，略去了许多因素，因此预测结果与实际核算结果也有较 大偏差。 1 2 1 2 神经网络方法 随着人们对人工智能研究的深入，神经网络在很多领域展现出巨大前途。 神经网络方法具有并行分布处理、自组织、自适应、自学习和容错性等独特 的优良性能，能较好地处理成本预测这类多因素、不确定性、非线性问题。 神经网络方法采用黑匣子式的预测，它自身的强大学习能力可将需要考 虑的多种因素数据进行融合，输出一个经非线性变化后比较准确的产品成本 预测值。不过由于神经网络方法是一个新兴事物，很多方面还不成熟，还不 能很好地解决类似于模具成本估算这样一个复杂的问题。 1 2 2 模具成本预测方法 1 2 2 1 重量成本预测法 即指按模其重量计算模具价格的方法。就是将模具总销售成本的每个成 分，或将模具总销售成本连同利税，按模具的重量成比例地分摊到模具成本 中去的一种方法。其基本计算公式为： m e 3 = v 3 宰r 宰p 掌i 3 1 木( i + k 3 l + k 3 2 + k 3 3 p k ) 4 哦3 式中： 雎e ，：按重量计算的中、大型冲模的销售成本( 万元) v 。：中、大型冲模轮廓尺寸所包容的体积( m 3 ) r ：中、大型冲模的实体重量系数 p：模具材料比重 i 。：只含销售成本的单位重量含金当量( 万t ) a 3：每个含金当量( a ) 的含金额( 元a ) k 。：制件形状复杂因素系数 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 )1 6 山东大学硕士学位论文 l ( 3 。：制件精度因素系数 k 。：模具材料因素系数 k 。：模具结构因素系数 1 2 2 2 工时成本预测法 即按制造工时计算模具价格，就是将中、大型冲压模具的总销售成本， 或将总销售成本连同利税平均分摊到企业的每一个实动工时中去。首先核算 出单位工时的含金当量值，然后再根据某套模具的制造总工时来计算该模具 的销售成本或销售价格。其基本计算公式为： m e 3 = 1 1 ( f + k 3 i ) + n 瓤 幸1 3 l i d 3 j 哦。 式中： t o 。：中、大型冲模基点工时( h ) k 。：相关因素系数之和，包括制件形状、制件精度、零件序号因素系数 等。 f ：中、大型冲模的类型系数 n 。：相关因素工时之和，需要增加工时的因素有滑块、导向装置等。 i 。：计算销售成本的含料费成分的单位制造工时含金当量( a h ) a 。：每个含金当量( ) 的含金额( 元) d 。：设计费系数”1 1 3 国内外发展现状 在注射模和压铸模的成本评估方面，国内外已经提出了许多模具成本评估 方法： 香港大学的c h i nk w a i _ s a n g 等建立了e s i c o s t 注塑模具成本 评估专家系统“”，随后，c h i nk w a is a n g 等又研究开发d t m o l d _ 1 专 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 1 7 山东大学硕士学位论文 家系统“。其基本方法是通过研究注塑件设计、注塑模设计、模具制 造工艺决策的并行关系，并采用基本规则的方法来评估注塑模成本， 最后通过决策树的交互来估算模具成本。“”“” 新加坡南洋理工大学的s h i n go n e n a n 将注塑模具的成本分 为材料、模具和工艺成本，通过建立一系列的参数的确定来估算模具 成本，这种方法并不依赖于特定的模具类型，对于其它模具成本的估 算也具有理论指导意义。“” 在冲压模具方面，浙江大学的卿兆波等人对小型冲压模具的报价系统进行 了研究，其基本方法是参考模具计价办法参考手册，将模具的成本分为制 造工费和材料费，然后分别按相应公式进行估算，最后计算出模具成本“： 华中科技大学的李强等人建立了基于c a p p 的模具成本估算系统，将模具成本 分为制造费用、材料费用和外购件费用，建立了标准工序库，通过识别模具 型腔特征选择标准工序的方法估算模具成本“”“。 由于大、中型冲压模具尤其是汽车覆盖件模具的标准化程度不高，在国内 外还没有出现较好的模具成本预测( 报价) 系统。从国内外实际情况来看， 主要方法仍然是重量成本预测法，比如北汽福田模具厂和成都成飞模具厂。 国外模具行业部分采用工时成本预测法，但这种预测法的预测一般要到模具 的设计完成甚至到模具的实际生产阶段后进行，无法满足现代企业快速报价 的要求。 1 4 课题的提出及意义 类似予汽车覆盖件的大、中型冲压模具生产，是一种典型的单件、小批 生产，与普通模具相比，产品设计与制造技术周期更长，并行工程、协同设 计技术及d f x 技术在这些行业中的应用将更加显著地缩短产品的生产周期， 实现知识重用将会在模具的设计与制造中产生更加显著的经济效益。 基于知识重用的早期成本预测可以为其协同设计与制造、并行工程中的 蔼寡3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 概念设计提供成本依据；基于成本预测的模具报价，可以快速地应客户要求， 获得客户定单进行生产，赢得客户信赖，形成生产与销售的良性循环。 现在常用的成本预测方法并不能满足大、中型模具制造商的要求：重量 成本预测法的时间较短，但准确度不够；工时成本准确度要高一些，但成本 预测要到模具生产阶段，所需时闻太长。而且从分析来看重量成本预测法和 工时成本预测法都属于因素分析法，实际应用中也没有有效、科学的因素系 数值调整手段，预测结果与实际核算结果存在着较大的偏差。 为此本课题旨在建立一种新的模具成本预测( 报价) 系统，这个系统所 采用的方法将结合传统成本预测方法和神经网络法的优点，实现以下功能： 参考相似性原理及j l b m i 零件分类编码系统，实现模具的科 学分类。建立模具特征编码系统，并基于模具特征建立标准模具成本 库。 通过模糊层次法建立模具特征与模具成本的相关系数，提出 了模具相似度的概念；通过基于相似度的检索，结合改进的指数平滑 法，准确进行模具成本预测和模具报价。 参考神经网络方法中的自适应、自学习功能，不断使模具成 本计算符合模具生产厂家的实际生产状况，最终满足模具报价快速 性、准确性和实用性要求。 通过数据挖掘和数据分析，找出模具成本的主要影响因素， 与企业的协同设计平台和d f x 工具集通力协作，帮助企业最大限度降 低模具成本、实现利润最大化。 针对行业技术的发展和模其制造商的需求，本课题对如何快速、准确地 模具成本预测( 报价) 进行了深入的研究，提出了一种撅的模具成本预测( 报 价) 方法。利用该方法，一方面可以为协同设计或并行工程提供成本参考， 帮助企业最大限度降低模具设计与制造成本，实现利润最大化：另一方面可 以满足客户和模具制造商缩短模具报价周期、保证准确性的要求，提高模具 制造商在市场中的竞争力及影响力，争取到更多潜在客户。 国家9 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 】9 山东大学硕士学位论文 1 5 论文安排 第一部分系统说明了模具成本预测( 报价) 的基本方法和模 具成本预测方法，介绍了国内外模具报价发展现状，并阐明了课题研 究的内容和意义。 第二部分通过模具成本预测( 报价) 系统的需求分析，提出 了系统的功能模型，构建了系统的体系结构，并介绍了相关理论和支 持技术。 第三部分通过模具成本分析，结合制造业产品成本核算方法 提出了模具成本核算方法，并介绍了模具成本核算的程序实现方法。 第四部分结合相似成本估算方法，通过研究基本理论，提出 了模具相似成本估算方法，建立了成本估算模型。 第五部分结合j l b m _ _ 1 分类编码系统开发了q f c m - 1 模具编码 系统，并介绍了模具编码和相似检索方法。 第六部分提出了模具数值分析处理的流程和内容，并介绍了 数值分析处理的基本方法。 第七部分介绍了模具成本预测( 报价) 系统中主要数据库的 结构及数据装入的基本方法。 第八部分对课题研究进行了总结，并展望了课题发展方向。 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 2 系统分析 2 1 功能模型 本文将要建立的模具成本预测( 报价) 系统的基本实现思想是： 按照客户要求大纲及制件特征信息，对制件进行编码。制件 编码完成后，在数据库中检索相似制件对应的模具总成本，并根据检 索结果估算出制件对应的模其总成本。 对应于冲压工艺确定出来的每一套模具，按照客户要求大纲 及模具类型和特征进行模具编码。编码完成后，在数据库中检索相似 模具对应的模具成本，并根据相似模具成本估算出模具的成本。 当没有符合条件的相似模具时，可以按模具成本核算的形式 将模具的成本分为材料成本、加工成本、标准件成本来进行计算。 从以上分析来看，新的模具成本预测( 报价) 系统要满足快速和准确的 基本要求，必须要建立一套科学的制件( 模具) 分类编码系统；按照分类编码 建立一个翔实的标准模具成本库。为了使系统估算结果更加吻合模具生产厂 家实际生产能力，系统本身还要具有自学习的功能。 系统的基本功能模型如图2 1 所示： 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 翻件基奉晦矗 蛆 l 燮i 因蠢张 曩 h 雌胖 口塑垂固圃 圈2 1 系羡功健模型圈 2 2 系统体系结构 2 2 1 基本体系结构 从系统的功能分析来看，现行的系统包含以下基本内容： 1 、模具分类编码模块 2 、模具相似检索模块 3 、模具成本计算模块 4 - 、模具自学习模块 为了实现基础数据的管理，还要有： 5 、模具标准成本库管理模块 为了有效实现系统的安全性和有效性，还要有： 6 、组织系统管理模块 7 、数据库维护模块。 2 2 2 与其它系统的集成 随着国家对企业信息化的重视，模具行业内的信息化程度逐渐提高，报 价系统只有实现与e r p 和c a p p 的集成，才能满足实际需要。集成一方面可以 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 认4 1 2 1 2 0 )2 2 山东大学硕士学位论文 实现信息共享，另一方面可以充分利用信息化带来的便利，减少重复性劳动。 信息的共享可以保证数据的一致性，由于生产中的原料价格不断发生变 化、生产的工艺基础数据不断随着生产能力的提高丽发生改动。报价系统一 个最基本的要求是基础工艺数据的可靠性和准确性。c a p p 中的基础工艺数据 库是适时更新的，所以报价系统要与c a p p 实现基础工艺数据库的共享。 同时，c a p p 中的生产数据依然是一个估计值，真正体现模具成本的数据 应该来自生产一线。模具成本计算中的相似成本也必须来自生产中的统计。 所以对于已生产模具的数据信息要与e r p 实现模具成本核算信息共享。由于 模具的生产成本在生产完成后不再发生变化，同时模具成本计算中要经常对 已生产模具信息进行检索，为提高系统的速度，有必要在模具生产完成后， 将信息从e r p 中提取出来，放入报价系统的标准模具成本库中。 实现与e r p 和c a p p 集成的模具成本预测( 报价) 系统的工作流程如图2 2 所示： 国容3 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 圈2 2 系统基本工作藏程 2 3 基础理论和支持技术 模具报价的本质模具成本的估算，与零件的成本估算一样，模具的成本 估算也是基于已有模具的成本数据之上的。系统找到与现有报价模具相似的 模具，由于其成本是一个标准值，新的模具成本就可以参考这个数值，快速 地进行成本估算。 与零件的相似性的规定一样，模具的相似性也是基于以下基本理论。 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 2 3 1 相似性理论 我国著名的相似理论专家张光鉴研究员给相似论的定义是：“相似论是思 维科学的理论之一。它的目的在于研究自然、社会和思维领域中广泛存在的 相似运动、相似联系与相似创造规律。”这个定义在宏观上肯定了在大自然中 不论是社会科学领域、还是在自然科学领域，都存在着相似规律。因此，相 似理论是一种科学哲理，它也是指导我们在工程领域中研究相似性及其应用 的理论依据。叫9 1 在本课题中我们利用模具的相似性来管理模具和推算成本，它在本课题 中直接应用就是分类编码技术 2 3 2 成组技术： 成组技术是计算机辅助制造系统的基础，其理论基础是相似性，核心是 成组工艺。成组工艺与计算机技术、数控技术、相似论、方法论、系统论等 的结合就构成了成组技术。成组工艺的基本原理表明，零件的相似性是实现 成组工艺的基本条件，工艺相似性是指可采用相同的工艺方法进行加工。零 件的分类编码系统是实现成组工艺的重要工具，是成组技术的重要组成部分。 成组技术就是利用基本相似性和二次相似性，使企业得到统一的数据和信息。 1 1 0 1 2 3 3 分类编码技术 零件的分类是根据零件的特征来进行的，零件的分类编码系统就是运用 字符( 数字、字母或数字字母混合体) 来描述和标志零件与生产活动有关的 特征信息，以便收集、整理、和分析零件在产品设计、制造工艺和生产管理 中的各种相似信息，使生产过程合理化。零件的编码过程，也就是对信息描 述标准化的过程。“ 本课题首先致力于开发一套可适应多种结构的编码系统，使每个应用企 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 业可以根据自身的情况来编制相应的编码。同时可以根据新编码的信息来对 模具进行编码、检索和成本估算。 2 3 3 模糊理论 机械产品设计初期的不确定性，使产品成本估算出现复杂性和多变性， 依据系统分析观点及模糊数学的相似度原理，在零件结构类似的条件下，可 以通过研究和对比新零件成本和已有零件的相似程度来估算新零件成本。 新零件虽然不可能与已有零件完全一致，但在大量的已有零件中，总有 一些零件和新零件相似。所以专家们常常根据已有的各种类型的零部件成本， 从新零件和某些已有零件的相似程度出发，择取最相似于新零件的一个或几 个零件的成本资料，根据自己的经验，引入一个系数加以调整，从而估算出 新零件的成本。 这种成本估算过程只能定性判断零部件之间的相似程度，却不能用精确 的数学语言来定量描述究竟相似到什么程度，即使引入调整系数也难以做到 准确，估算出的新零件的成本与实际成本一般有相当大的误差。在本系统中， 我们运用模糊数学基本原理，使这种含糊的估算方法成为科学的估算方法， 将已有模具和新模具的相似程度定量化，从而精确估算出新模具的成本1 。 2 4 小结 通过对模具成本预测( 报价) 系统基本功能的分析，确定了系统的基本 体系结构。同时为实现相似模具成本估算算法准确性，系统建立了自学习模 块。针对企业信息化发展的现状，系统实现与e r p 及p d n 的集成，减少了工 作量，保证了成本数据的一致性和有效性。 本课题参考了相似性理论、分类编码技术、成组技术和模糊理论等支持 技术，建立了一套模具成本预测( 报价) 方法一基于特征的相似模具成本估 算算法。 匾家3 资助项目( 2 0 0 l 姨4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 3 模具成本分析 3 1 制造业产品成本核算 d f c ( d e s i g nf o rc o s t ，面向成本的设计) 中的成本是指产品全生命周期 的成本。一般包括设计成本、制造成本、销售成本、维修成本、使用成本和 回收报废成本，其分布大致为设计成本占全生命周期成本的1 0 1 5 ， 制造成本约占3 0 * , 3 5 ，使用与维修成本约占5 0 6 0 ，其他成本所 占比例一般小于5 侣2 删 在产品设计与制造阶段，制造业企业产品成本核算的内容是生产费用核 算和产品成本计算，其主要核算方法是制造成本核算法。 制造成本法就是把生产过程中所发生的生产费用，按其性质和发生地点 进行分类和汇总，计算出某一时间内费用的实际发行总额，依照权责发生制 原则入帐，并按照费用性质和用途分别处理，将应由产品成本负担的费用， 按照产品品种和类别、制造步骤和批别等，分别按成本项目煮接计入产品成 本生产成本；为生产产品或提供劳务而发生的各项间接费用，就按照一定标 准分配计入产品生产成本从而计算出每种类批产品的实际总成本和单位成 本。计算公式如下【1 2 1 ： 甜造企业产品成本岬2 品生产过程中的发生的直接费用+ 翻造费用 制造成本法是目前各个国家普遍采用的一种成本核算方法，这种方法的 特点是把企业的全部成本费用分为两部分：一部分为制造成本，包括直接材 料、直接人工和制造费用。一部分为期间费用，包括管理费用，财务费用、 销售费用。 礴袈8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 2 7 山东大学硕士学位论文 按照制造成本法，企业产品的成本构成如图3 1 所示吲： 圈3 1 翻造企业产品成本构成 3 2 模具成本核算方法 在基于相似性的模具成本预测( 报价) 系统中，估算依据是已有的模具 成本。模具成本核算的目的是给模具报价提供模具成本数值参考。完全相同 的模具在不同时期，期间费用可能会有很大差异，所以已生产模具的期间费 用对报价模具的没有很大的参考意义，本系统模具成本核算的方法就采用制 造成本法。 为便于估算模具的成本，根据企业的成本构成及分摊方式，结合模具 计价参考手册中的计算办法，本系统将模具的成本分为材料成本，加工成 本和外购件成本。 3 3 基本工作流程 由于中、大型模具的复杂性，一些大型的标准件模具厂家很难买到，一 般要自己生产，这样的标准件通过成本核算也归为自制件。为便于模具成本 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 的相似检索，将模具的外购件分为普通外购件和模具专用标准件。模具的制 造工时成本其实是通过计算模具的实际加工工时和核算出的单位加工工时成 本来实现的，所以加工成本的核算主要是核算模具的加工工时。 这样模具材料成本核算内容为：模具材料成本、自制件材料成本和外购 件成本；加工成本核算内容为：模具加工、调试、装配等制造工时成本、自 制件制造工时成本。 所以在本系统中，标准模具成本库的录入，实际就是一个成本核算的过 程。分别录入模具的各项成本，系统将自动按模具编码对模具进行成本核算。 其中，加工成本是由加工工时与单位工时成本相乘得到的，由于单位工时成 本中分摊了燃料动力等费用，所以模具的成本核算结果可以作为模具成本估 算的标准。 其基本工作流稷如图3 2 ： 国家9 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 圈3 2 辏其成本棱算基本蠢程 3 4 程序实现方法： 3 4 1 模具加工工时核算： 模具加工工时按模具实际加工工时计算，提供录入窗体由车间统计员或 系统管理员输入。将模只划分到零件级，由于不同设备加工工时的单位工时 成本不同。所以工时与设备相连。工时录入的基本层次为：模具一零件一设备 ( 工序名称) 一工时。对应不同设备( 工序) 工时的单位工时成本由e r p 成本 核算完成后的数据得来。加工工时核算成本过程如图3 3 所示 舀寡3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 )3 0 山东大学硕士学位论文 国家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 圈& 3 模具加工成本棱算 山东大学硕士学位论文 3 4 2 其它制造工时核算： 模具的其它制造工时是指不与具体的设备相关的工时，包括：修研、装 配、调试、检验、打标等工时。系统提供录入窗体由车阐统计员或系统管理 员直接输入。 3 4 3 自制件成本核算： 没有参考标准的自制件，由操作者输入名称、规格，数量、加工工时、 材料等内容，由系统参考基础数据库中的内容计算自制件的材料成本，同时 计算加工成本。 3 4 4 模具材料成本核算： 模具材料成本是模其生产完成后的实际材料成本，操作者输入模具的重 量( 不含标准件和自制件重量) ，输入模具的材料规格、牌号，系统计算出模 具的材料成本。 3 4 5 外购件成本核算： 外购件是指能够外购的普通标准件和模具专用标准件，这些成本直接由 操作者输入外购件的规格、牌号及数量，即可计算出外购件成本。为便于操 作，将其分为普通外购件和模具专用标准件两部分。 3 5 小结 参考制件业e r p 制造成本核算方法，将模具成本分为材料成本、加工成 本和外购件成本三部分。 对模具进行编码后，通过模具的成本核算将已生产模具的信息存储到标 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 准模具成本库。在成本预测或报价时，根据模具编码，从标准模具成本库中 检索出相似模具，通过适当的数学处理，或根据经验对相似模具进行少量的 改动，就可以得到新的模具的近似成本。 这一部分工作是在模具生产完成后进行的，现有的模具生产厂家一般是 通过车间等相关部门统计上报的方式来进行成本核算，由于企业信息化程度 偏低，手工来做的工作量非常大，并且核算结果也容易出错。如果实现了与 e r p 系统的集成，则这一部分内容可以直接从e r p 中直接获得。 随着企业信息化程度、系统之间集成程度的提高，模具所成本核算将变 得更加迅速、准确。以模具核算结果为依据的模具成本预测可撤价也将更加 快速、精确。 目家8 6 3 资助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 4 模具成本估算 4 1 相似成本估算的方法： 模具成本预测或报价的实质是估算模具的成本。在对已有模具按类型和 特征进行分类编码的基础上，编码的相似程度可以体现模具成本的相似程 度。当标准模具成本库的内容足够丰富时，采用成本估算的方法，不必进行 复杂的模具制造费用计算，就可以比较准确地估算出模具的生产成本。在此 基础上，加上模具的期问费用和其它成本( 如包装、运输成本) 就得到模具 的总成本，从而实现快速、准确的模具报价。 相似成本计算的方法具有可行性，但模具的相似性只是一种基于人的经 验的判断，要依靠计算机来实现相似度的判断，必须要事先对相似程度进行 定性和定量分析。 4 2 理论依据： 在机械行业中，许多专向企业主要是进行一种产品的开发，所以在相似 成本估算方面已有比较成熟的理论。具体内容是：根据已有的一个或几个相 似零件的成本，快速估算零件成本。这主要包括两方面的内容，一个是判断 相似程度，另一个是根据相似记录确定估算成本的算法。 判断一个零件与已有的零件的相似程度，是通过对两个零件在许多方面 的进行比较的基础上进行的，假设可以体现零件的特征的因素数为1 3 ，也就是 说在零件上选取n 个特征因素，相似程度的比较就是两个零件在多少、哪些 因素上具有一致性。相似的因素数目越多，则两者越相似。这样就实现了相 似程度的量化计算。1 由于已经对模具按类型进行了分类，模具的相似检索 国家8 6 3 瓷助项目( 2 0 0 1 a a 4 1 2 1 2 0 ) 山东大学硕士学位论文 只是计算两个模具之间的相似程度，所以主要的工作是计算两个模具之间的 相似系数，判断相似程度的理论依据是模糊层次分析法( f - a h p ) “”。 检索到相似模具之后，根据相似模具的成本就可以依据某种算法进行报 价模具的成本计算，成本估算的算法的理论依据是指数平滑法。 4 2 i 模糊层次分析法( f - a h p ) 层次分析法( j 6 m p ) 是美国运筹学家tls a t t y 于7 0 年代提出的，是一种 定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。而模糊层次分析法( f - a h p ) 则是模糊数学和a h p 法楣结合的产物，f - a h p 的主要思想可以归结为：对 于一个复杂的多规则评价问题，可以将评价指标和评价对象划分成层次，对 同一层次上的元素，通过成对的重要程度比较，组成模糊判断矩阵。 所谓的模糊矩阵a = ( a i j ) n xn 是指将n 个评价对象两两比较后按照表4 - 1 的规则所建立的矩阵。模糊比较矩阵应当是一致矩阵，相应于该模糊矩阵的 主特征值( p r i n c i p a le i g e n v a l u e ) ，其主特征矢量( p r i n c i p a le i g e n v e e t o r ) 元素的大 小表示了各评价对象的优先级顺序。 表4 - 1 标度及定义 标度定义 l i 因素与j 相比同等重要 3 i 因素与j 相比略微重要 5 i