文/李君君·天津汽車(chē)模具股份有限公司
淺談沖壓模具的成本控制
文/李君君·天津汽車(chē)模具股份有限公司
李君君,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部部長(zhǎng),主要從事汽車(chē)外覆蓋件冷沖壓模具設(shè)計(jì)及審核工作,帶領(lǐng)66人的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)完成了整車(chē)外覆蓋件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),獲實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)。
汽車(chē)工業(yè)是全球制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一,隨著市場(chǎng)需求的改變,汽車(chē)的更新?lián)Q代速度日趨加快,而作為汽車(chē)車(chē)身制造的關(guān)鍵裝備——汽車(chē)覆蓋件模具是制約汽車(chē)更新?lián)Q代的瓶頸環(huán)節(jié),其設(shè)計(jì)、制造速度的快慢直接制約著汽車(chē)業(yè)的發(fā)展。
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化步伐的加快和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,如何使企業(yè)能夠快速響應(yīng)市場(chǎng),在較短時(shí)間內(nèi)以高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng),是企業(yè)得以生存和發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此企業(yè)必須依靠創(chuàng)新性思維、先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、完善的管理和豐富的信息資源等有利因素,增強(qiáng)企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的能力、縮短設(shè)計(jì)周期、提高用戶(hù)化程度,同時(shí)又要降低成本,保證產(chǎn)品質(zhì)量及良好的售后服務(wù)。
制造業(yè)成本居高不下是目前我國(guó)制造業(yè)面臨的主要問(wèn)題之一。產(chǎn)品制造成本過(guò)高會(huì)嚴(yán)重制約產(chǎn)品在市場(chǎng)上的表現(xiàn),也降低了企業(yè)的利潤(rùn)水平。對(duì)汽車(chē)模具生產(chǎn)企業(yè)而言,降價(jià)容易,降制造成本難。只有下大力氣降低成本,才能真正提高競(jìng)爭(zhēng)力,在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮中立足。因此,探討汽車(chē)沖壓模具方面的成本控制措施,選擇合適的工藝、不斷優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、合理選擇模具材料、在模具開(kāi)發(fā)周期、質(zhì)量上運(yùn)用精益生產(chǎn)管理方法等,直接決定著模具制造成本,對(duì)模具成本控制具有十分重要的意義。
在汽車(chē)模具市場(chǎng),顧客的要求不斷提高,模具技術(shù)水平日新月異,模具制造周期不斷縮短,形成了目前的市場(chǎng)需求。而這些變化已成為不可阻擋的潮流,促使企業(yè)加快變革步伐,不進(jìn)則退,甚至被逐出市場(chǎng)。面對(duì)如此嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),企業(yè)必須采用恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施,才能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出,立于不敗之地。
模具行業(yè)的背景
模具企業(yè)是單件訂貨型的項(xiàng)目式生產(chǎn)企業(yè),屬技術(shù)、知識(shí)、資金密集型行業(yè)。隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,模具訂單項(xiàng)目成群,給模具設(shè)計(jì)的管理工作帶來(lái)了巨大的問(wèn)題。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
⑴模具設(shè)計(jì)工作屬于項(xiàng)目型設(shè)計(jì)工作,多項(xiàng)目并存與模具更改頻繁等因素,造成模具設(shè)計(jì)制造拖期。
⑵模具設(shè)計(jì)工程師人員流動(dòng)大,技術(shù)水平參差不齊,不便于控制質(zhì)量和進(jìn)度。
⑶模具屬于知識(shí)型的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)工作量不均,難以量化。對(duì)工程師考核工作難以量化,造成工作積極性不高。
⑷模具產(chǎn)品設(shè)計(jì),往往模具的修改頻繁,設(shè)計(jì)工程師常常是多任務(wù)并存,企業(yè)整體規(guī)模效率及工程師的效率難以評(píng)測(cè)。
⑸模具產(chǎn)品造型特殊,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)所需電腦配置要求越來(lái)越高。企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本限制,電腦更新?lián)Q代慢,硬件配置間接影響設(shè)計(jì)效率。
提升模具設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的意義
由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇,國(guó)內(nèi)大部分模具企業(yè)經(jīng)營(yíng)已然趨向薄利,競(jìng)爭(zhēng)力下降。模具企業(yè)爭(zhēng)相學(xué)習(xí)與應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù),增強(qiáng)企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)處于減少運(yùn)作成本、增加效益階段,模具企業(yè)對(duì)模具項(xiàng)目重視交貨期,模具設(shè)計(jì)作為模具企業(yè)核心部門(mén),其運(yùn)作效率和工作質(zhì)量,對(duì)于模具企業(yè)的效益具有決定性影響作用。
模具生產(chǎn)多為單件定制生產(chǎn),重復(fù)生產(chǎn)同種產(chǎn)品的概率小,沒(méi)有批量的要求,幾乎每件產(chǎn)品都需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。面對(duì)著顧客需求的多樣性、多變性,要求模具企業(yè)縮短制造周期,降低制造成本,快速響應(yīng)顧客新要求等問(wèn)題凸顯,建立面向客戶(hù)的高效、高質(zhì)量、服務(wù)性能良好的模具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),已經(jīng)成為提升模具制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的一條重要途徑。
改善方法和措施
⑴團(tuán)隊(duì)的控制與協(xié)調(diào)。在設(shè)計(jì)的執(zhí)行階段,為確保一切按計(jì)劃期限完成,必須做好進(jìn)度的控制。首先,項(xiàng)目組必須定期及時(shí)了解每個(gè)成員的實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)程,將當(dāng)前狀況與計(jì)劃進(jìn)行分析比較。必須掌握有關(guān)己開(kāi)始或結(jié)束了哪些工作,以及其開(kāi)始或結(jié)束時(shí)間等信息。若有變化,立即制定措施使其回到正軌上來(lái)。各個(gè)項(xiàng)目的工作進(jìn)展,主管人員需定期了解各設(shè)計(jì)任務(wù)的進(jìn)程,出現(xiàn)偏差時(shí)要從整體利益出發(fā),對(duì)部門(mén)內(nèi)資源做綜合協(xié)調(diào)。
⑵激勵(lì)機(jī)制的完善。激勵(lì)方式有很多,總體上有物質(zhì)激勵(lì)和精神激勵(lì)。模具設(shè)計(jì)人員流動(dòng)大,與模具結(jié)構(gòu)的反復(fù)修改造成的工作內(nèi)容枯燥,以及企業(yè)的薪酬激勵(lì)機(jī)制有密切關(guān)系,對(duì)工程師士氣存在一定沖擊。因此要制定一系列的績(jī)效考核制度,易于操作的模具設(shè)計(jì)工作度量方法,從物質(zhì)激勵(lì)上驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工程師積極性,團(tuán)隊(duì)績(jī)效獎(jiǎng)金激勵(lì),激發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作意識(shí)。
精神激勵(lì)方式,首先要營(yíng)造企業(yè)文化,企業(yè)文化是推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力。它對(duì)企業(yè)發(fā)展的目標(biāo)、行為有導(dǎo)向功能,能有效地提高企業(yè)生產(chǎn)效率,對(duì)企業(yè)的個(gè)體也有強(qiáng)大的凝聚功能。優(yōu)秀的企業(yè)文化可以改善員工的精神狀態(tài),熏陶出更多的具有自豪感和榮譽(yù)感的優(yōu)秀員工,讓員工們能輕松愉快而又高效率的工作。
⑶人力資本的健全。國(guó)內(nèi)模具企業(yè),普遍存在平均設(shè)計(jì)水平較低。主要表現(xiàn)在新手多,熟練度低,知識(shí)技能薄弱,模具設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量不高。解決這一問(wèn)題的一種途徑,就是加快模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程,鼓勵(lì)創(chuàng)新,更快的提高模具企業(yè)的總體設(shè)計(jì)水平,并使之形成企業(yè)化的設(shè)計(jì)知識(shí),以標(biāo)準(zhǔn)形式積累和沉淀下來(lái)。對(duì)模具設(shè)計(jì)工作進(jìn)行分析,識(shí)別模具設(shè)計(jì)工作改進(jìn)的機(jī)會(huì),形成促進(jìn)創(chuàng)新、持續(xù)提高企業(yè)整體模具設(shè)計(jì)水平的機(jī)制是最佳途徑。
⑷行為管理的運(yùn)用。如何激勵(lì)員工的勞動(dòng)積極性去實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。模具設(shè)計(jì)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng),時(shí)常加班,勞動(dòng)強(qiáng)度較高,造成工程師的疲勞與技術(shù)效率和質(zhì)量的下降??刂颇>咴O(shè)計(jì)修改頻次,就需要增強(qiáng)溝通能力,并且提高模具設(shè)計(jì)水平,爭(zhēng)取一次性按要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。模具設(shè)計(jì)師對(duì)同一模具設(shè)計(jì)任務(wù)的反復(fù)修改,也容易加劇工程師的疲勞,進(jìn)而降低了模具設(shè)計(jì)的效率,影響了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量。此外,設(shè)計(jì)速度和準(zhǔn)確度兩個(gè)因素正起制衡作用,在實(shí)際工作中,工程師過(guò)于追求設(shè)計(jì)速度高,但是相應(yīng)的犧牲了設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度這個(gè)要素,工程師的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度下降,影響了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量,增加了出錯(cuò)率。同樣,需要后序部門(mén)來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)過(guò)錯(cuò),進(jìn)而降低了整體的生產(chǎn)效率。
模具工程師設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的提高,就是意味用更短的時(shí)間完成同等優(yōu)質(zhì)的工作,或是以同樣的時(shí)間完成更多優(yōu)質(zhì)的工作。設(shè)計(jì)速度增加并不一定能造成設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的增加,必須合理分配“精益”與“快速”的權(quán)重比,從而滿(mǎn)足客戶(hù)的短周期需求。
⑴開(kāi)卷落料工藝排樣對(duì)模具尺寸的影響。
冷沖壓是在常溫下利用沖壓模在壓力機(jī)上對(duì)板料施加壓力,使其產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸零件的一種壓力加工方法,只有最終留在產(chǎn)品上、構(gòu)成產(chǎn)品的材料才真正有用,因此,努力提高沖壓生產(chǎn)的材料利用率就成了沖壓工藝持續(xù)改進(jìn)的主要目的之一,提高沖壓生產(chǎn)的材料利用率,要從工藝方案制定、模具圖紙會(huì)簽及試模驗(yàn)收等源頭抓起。
圖1 兩種不同工藝排樣圖
隨著自動(dòng)化的發(fā)展及客戶(hù)提出的高材料利用率要求,現(xiàn)在開(kāi)卷落料線的應(yīng)用越來(lái)越多,而開(kāi)卷落料的工藝排樣直接決定了模具尺寸。兩種不同工藝排樣圖如圖1所示,兩種工藝排樣落出的輪廓坯料是一致的,但圖1a工作區(qū)域長(zhǎng)度為4400mm,圖1b工作區(qū)域長(zhǎng)度為3981mm,縮短419mm,同樣模具大小也能縮短419mm,從而大大降低了模具制造成本。
圖2 側(cè)圍A柱的工藝排布——側(cè)修邊
⑵沖壓模具后工序的排布直接影響模具尺寸的大小,以側(cè)圍后工序?yàn)槔?,決定模具尺寸大小的關(guān)鍵因素取決于制件最外側(cè)的修邊如何排布,如圖2所示。側(cè)圍A柱的側(cè)修邊工序分布直接影響模具大小,若A柱的側(cè)修邊在此工序完成,因與眾多廢料在一個(gè)工序,廢料滑道難布置,側(cè)圍A柱的側(cè)修邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示,模具長(zhǎng)度4640mm。如果A柱的側(cè)修邊在下一工序完成,則能避開(kāi)其他廢料,此工序模具長(zhǎng)度可變?yōu)?280mm,模具長(zhǎng)度縮短了360mm,大大降低了模具制造廠家的成本,同時(shí)也能夠解決制約客戶(hù)發(fā)展的機(jī)床大小問(wèn)題。
圖3 側(cè)圍A柱的側(cè)修邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
⑴優(yōu)化、簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
一般情況下,模具結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,加工難度越大,制造成本越高,相應(yīng)的價(jià)格也高。如果能在保證使用要求的前提下,不斷優(yōu)化甚至簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),那么模具的機(jī)加成本就可能降低,從而適當(dāng)降低模具的開(kāi)發(fā)成本。
⑵壓料芯壓力源替代模具四角存放氮?dú)飧住?/p>
大型沖壓模具的四角安裝有氮?dú)飧祝▓D4),以滿(mǎn)足模具存放及疊放要求,保證彈性元件處于不受壓的狀態(tài),該氮?dú)飧變r(jià)格昂貴。以側(cè)圍為例,模具四角需要放置4個(gè)5t的氮?dú)飧?,完成?cè)圍制件,需要至少4~5工序,共需要16~20個(gè)5t的氮?dú)飧?,而壓料芯的壓力源也為氮?dú)飧祝淞υ催h(yuǎn)遠(yuǎn)大于四角存放氮?dú)飧姿a(chǎn)生的20t力源,所以壓料芯上均勻布置的氮?dú)飧?,可替代四角存放氮?dú)飧?,就可以?jié)省大筆的采購(gòu)費(fèi)用,同時(shí)也能節(jié)約客戶(hù)的庫(kù)存?zhèn)浼?/p>
圖4 沖壓模具的四角存放氮?dú)飧?/p>
在汽車(chē)行業(yè)高速發(fā)展的時(shí)代,企業(yè)要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的環(huán)境下生存,同時(shí)能夠滿(mǎn)足客戶(hù)的需求生產(chǎn)制造出高質(zhì)量的模具,只有依靠技術(shù)的不斷創(chuàng)新,管理的突破,才能在瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。