基于多BOM的铸件成本估算模型研究

张海林 夏传良

摘  要： 本文分析了铸造企业成本管理的特点和当前成本管理存在的问题，并运用相关的理论、概念和管理方法，结合铸件的生产过程特点，研究了铸件成本估算模型，提出了一种基于多BOM的铸件成本估算模型。本文设计开发了基于多BOM的铸件成本估算系统，包括采购BOM、生产BOM、成本BOM、库存BOM、设备BOM。成本BOM包括成本估算，成本核算，成本统计分析和价格管理模块。成本估算模块以多物料清单为数据基础，通过抽取数据库中存储的模型数据估算出铸件的生产成本;成本核算模块可以根据铸件生产流程上各个工部数据计算出铸件的实际生产成本;成本统计分析模块可以比较和分析估算成本和实际成本，以此帮助管理者标准化生产流程，降低生产成本，提高企业效益。

关键词： 成本估算模型;BOM;成本核算;铸件成本

【Abstract】： The characteristics of cost management and current problems in the cost management of foundry enterprises were analyzed in this paper. Based on the relevant theories， concepts and methods of management， the casting cost estimation model was studied combined with the characteristics of the production process of castings， and a model of casting cost estimation based on multi-BOM was proposed. A casting cost estimation system based on multi-BOM was designed and developed in this paper. The system includes purchasing BOM， manufacturing BOM， cost BOM， stock BOM， and equipment BOM， and the cost BOM includes modules of cost estimation， cost accounting， cost statistics analysis and price management. The cost estimation module uses the multi-bill of material as the data base to estimate the production cost of the casting by extracting the model data stored in the database. The cost accounting module can calculate the actual production cost of the casting according to the data of each part of the casting production process. The cost statistical analysis module can compare and analyze the estimated cost and the actual cost to help managers standardize the production process， reduce production costs， and improve enterprise efficiency.

【Key words】： Cost estimation model; BOM; Cost accounting; Casting cost

0  引言

鑄造生产企业的原材料繁多，直接用于铸件生产的原材料多达上百种。加上辅助材料、间接材料及用品，则多达上千种。人工管理难以保证产品成本核算的准确性，难以控制成本。这会造成材料及用品的管理不善，由此导致材料浪费、效率偏低、成本偏高等现象。根据调查分析，铸造企业现有的成本管理问题如下。

（1）成本计划的制定有欠科学性。 由于原材料和半成品材料的数量庞大，规划人员往往根据历史数据或经验制定计划;

（2）目前的成本数据处理方式在很大程度上依赖于人工，效率低、精度差，处理结果单一且不直观;

（3）由于当前成本管理系统的底层数据来源于会计的记账凭证，此信息量有限，难以满足成本过程控制和管理决策的需要，不利于成本核算和管理决策;

（4）成本重心的转移使当前的成本管理系统 “失控”。数据显示，制造业产品75%的成本因素己在产品设计和开发阶段确定，而仅关注生产过程成本控制和事后成本核算的现行管理系统达不到降低成本的效果;

（5）目前的成本计算和分析方法鼓励管理者以牺牲质量为代价追求最大产出，通过增加产量稀释间接成本，掩盖不利因素，歪曲实际成本信息。

可以看出，在当前的成本管理系统中，信息处理基于历史成本原理和权责发生制原则，这种成本信息可以满足外部报表用户的需求，但很难满足管理决策和流程控制的需求。当前成本信息的“时滞性”使公司难以进行实时成本控制。

为了进一步挖掘降低成本的潜力，应该对成本管理的内容进行拓展，从成本源头进行管理，以目标成本为中心，控制产品整个生命周期。专注于获取市场竞争优势的核心目标，“成本领先”不仅代表着一种行为，而且应该是企业的竞争策略，使企业具有竞争性的成本优势。

文献[1]论述了PLM的关键技术和体系结构，通过分析PLM过程中的产品BOM数据及企业运营数据，提出了一种基于PLM的产品数据与应用架构;文献[2]分析构建了面向不同任务和层次的三种检修BOM;文献[3]研究了BOM管理方法，如产品开发过程中产品数据的版本管理和数据一致性;文献[4]设计了一个基于云计算的超级BOM系统;在文献[5]中，基于作业成本法原则，建立了基于BOM的飞机产品成本估算模型;文献[6]认为适当降低快时尚供应链中的销售成本，会降低供应链的总成本;文献[7]分析了电柜的生产过程，提出了BOM架构，并建立了基于权重树的BOM数学模型;文献[8]研究了从BOM到CBOM的映射技术;文献[9]构建了面向自制件的扩展设计BOM;文献[10]提出了在机械加工领域为BOM引入大数据管理方案。文献[11]提出了生产项目管理平台设计方案，并编码实现了该平台;文献[12]认为数据采集技术应大力应用于制造企业的生产车间;文献[13]介绍了用IDEF0建立的维护BOM模型;文献[14]在可编程控制器基础上设计了一个新的铸造控制系统;文献[15]研究从产品生命周期的角度开发的复合服务物料清单（SBOM）。复合SBOM减少了数据冗余并满足大修服务的基本要求，例如位置管理和备用部件管理。同时，其形成过程反映了产品生命周期复杂产品的数据集成。文献[16]提出了一种基于PLM数据库中多空间产品数据挖掘PF的新方法。产品结构树（PST）和物料清单（BOM）用作数据源，通过挖掘物理空间，逻辑空间和产品数据的属性空间，可以获得PF;文献[17]分析了订单生产模式下钢铁企业产品生命周期内的多物料清单（xBOM），并依据钢铁企业产品结构和生产特点构建了xBOM集成模型;文献[18]设计并实现了了运行于.NET平台上的物料管理系统。

现有的成本控制功能大都被包含在财务软件中，其主要功能还是进行事后成本的核算，对具有原材料种类多，成本重心前移特点的铸造业，现有通用财务软件中的成本核算模块达不到支持决策的效果，且其成本计算模式也与铸造企业實际生产情况不符。本文提出了基于多BOM的铸件成本估算模型并开发了模型的支持系统。

1  物料清单（BOM）概念

物料清单（Bill of Material，BOM）在产品生命周期的不同阶段以不同的形式出现，在不同的生产工部具有不同的属性。

1.1  工程和设计BOM

工程和设计BOM（Engineering BOM，EBOM）：是产品BOM的原始形式，设计部门实用它来管理形成铸件所需的原材料清单。一般根据要生产铸件的元素种类，设备条件，现有的原材料和不同的浇注方法等，并考虑成品率和配料成分的含量等因素，通过配方计算公式进行配料。

1.2  工艺BOM

工艺BOM（Process planning BOM，PBOM）：PBOM在进入工艺规划部门后由EBOM生成，是工艺规划设计部门用于管理铸件的流程文档，它可确定半成品和成品的加工方法、加工顺序以及加工设备等相关的工艺信息。

1.3  材料BOM

材料BOM（Material BOM，MBOM）：可以从PBOM派生，包含材料编号，材料名称，材料类型，基本尺寸，供应商，毛坯数量和采购件数量等信息。

1.4  生产BOM

生产BOM（Manufacturing BOM，MBOM）：这是制造部门管理实际产品制造过程所需的物料清单。进入车间后，应根据车间的实际生产条件重新调整PBOM，重新安排加工顺序，完善施工步骤等，使PBOM变为车间的生产物料清单。

MBOM主要包含有关工艺路线，工时定额，生产进度及机床，夹具，量具和辅具的信息。

1.5  成本BOM

成本BOM（Cost BOM，CBOM）：是成本管理部门用来描述铸件的最终成本信息，它是将设计BOM中的元素种类，规格信息，工艺BOM中的加工工艺，材料消耗等信息，材料BOM中的材料编号，毛坯数量和外购件数量等信息，生产BOM中的工时定额、刀具辅具等信息与相关价格，维修费，设备折旧费等成本信息相结合构成的数据结构。

其他BOM还包采购BOM（Buying BOM，BBOM），库存BOM（Stock BOM，SBOM）和设备BOM（Equipment BOM，E?BOM）等。

EBOM中的产品编号，产品名称、产品结构和其他属性是CBOM中的估算对象，产品结构树的节点信息是产品设计成本的主要估算依据。从PBOM获得的材料BOM可以通过材料的单价，外构件的价格和运输成本等因素来计算出产品的材料成本。可以通过MBOM的属性信息进行生产成本估算。MBOM的工艺信息可用于将生产成本动因定位到工部作业层，结合工时定额信息，可以计算出工序链中每个节点的制造成本。由于MBOM是实际生产的直接指导性文件，因此基于MBOM数据获得的成本数据是可靠的。

这样，成本BOM就是通过产品BOM的流程和变化形成的。产品的CBOM主要包括材料成本，采购件成本、制造成本、人工费用等。各个BOM之间的关系如图1所示。

2  铸件成本估算模型的建立

以山东省某曲轴厂为例，铸造企业的生产过程是砂处理工部，制芯工部，造型工部，熔化工部，浇注工部，落砂工部和回收工部，示意图如图2所示。

根据铸造生产过程的特点，选择成本计算方法中的分步法作为成本估算模型的成本计算方法。即按照铸件生产流程的顺序，把各个工部作为单独的生产模块进行预测成本估算。

在铸件的每个生产工部中都有必要的成本数据，这个成本信息里既包含了生产工部上的材料成本，也包含了相关的劳动力、运输、设备损耗等相关成本信息。

某个工部上的成本BOM的组成结构如图3 所示。

3  铸件成本估算模型支持系统开发与应用

3.1  铸件成本估算模型支持系统开发

基于多BOM的铸件成本估算模型支持系统按照“自顶向下”的开发模式进行编码，采用Delphi XE8作为前端开发工具，使用SQL Server2015作为后台数据库，基于Windows7进行开发。根据上述对基于多BOM的铸件成本估算模型的描述为支持系统设计了图4所示功能模块。

支持系统包括五个主要功能模块：采购BOM，生产BOM，成本BOM，库存BOM和设备BOM。采购BOM可实现对采购订单，供应商和物资种类等数据的管理;生产BOM可实现对订单，生产计划，砂处理，制芯，造型，熔化，浇注，落砂和回收工部数据的管理;成本BOM可实现铸件的成本估算、成本核算、成本统计分析及对材料价格、工时价格、设备价格等数据的管理;库存BOM可以实现对入库，出库，仓库等数据的管理和库存盘点功能;设备BOM可以管理设备台账，维修记录和设备类型等数据。

3.2  铸件成本估算模型支持系统应用

在支持系统开发完成后，根据实际生产需要进行了一些调整，并且已经稳定运行了一段时间。下面以成本BOM模块为例说明本系统的应用情况。

成本BOM可通过成本估算获得预测成本，实际成本可通过成本核算获得。通过分析对比预测成本和实际成本，发现工艺、生产工部中的问题，然后通过优化原材料比率或改进生产工艺过程来降低生产成本。成本BOM的应用界面如图5所示。

成本BOM分为四个个模块：成本估算，成本核算，成本统计分析和价格管理。

成本估算模块可以通过从材料BOM，工艺BOM，生产BOM、成本BOM等物料清单中提取数据来估算铸件成本。

依据铸件生产流程，成本核算模块记录从第一步的砂处理工部开始的生产成本，最终总成本的计算考虑了劳动力成本，运输成本和设备损耗等因素。查询数据时，可以查到某铸件总成本和每个工部上的生产成本。

成本统计分析模块可以比较和分析成本估算模块获得的预测成本和成本核算模块获得的实际成本。还可以比较和分析生产过程中的各工部上的预测成本和实际成本。为了确定该工部的生产工艺及材料比率是否需要进一步优化，如果达到预测的目标成本，将对下一工部的两个成本进行比较分析。如果没有达到目标，查找问题出现的原因，改善工艺或材料比率，使其更完善，达到预期的成本。

价格管理模块管理材料价格，工时价格和设备价格等数据。

4  结语

（1）将BOM概念引入铸件成本估算中，提出了基于多BOM的铸件成本估算模型。

（2）基于Windows7平台开发了基于多BOM  的铸件成本估算模型支持系统，该系统界面友好，操作方便，已经在某曲轴厂稳定运行了一段时间。运行过程中能够帮助管理人员及时、准确的了解到鑄件生产流程中各工部上的实际成本及预测目标成本，可以对二者进行对比分析，及时发现各工部中出现的问题并进行纠正，达到降低生产成本的  目的。

（3）基于多BOM的铸件成本估算模型建立过程中应用了多个BOM和作业成本法，论文中对本量利分析应用不足，后续系统将补充本量利分析方面的应用。

参考文献

[1]燕昊， 何淳真， 康莹. 基于PLM的数据知识分析与应用[J]. 计算机技术与发展， 2018， 28（4）： 95-98.

[2]刘晓冰， 赵国志， 周春柳. 面向复杂装备的检修BOM构建[J]. 计算机工程与设计， 2019， 40（3）： 894-901.

[3]张辉， 石胜友， 石倩. 面向PLM的BOM数据管理与实践[J]. 制造业自动化， 2018， 40（8）： 30-34.

[4]魏映婷， 倪静. 基于云计算的超级BOM设计与实现[J]. 软件导刊， 2018， 17（4）： 135-137.

[5]闫彦， 张振明， 田锡天. 基于作业成本法的飞机产品成本估算研究[J]. 机械设计与制造， 2008， （10）： 229-231.

[6]杨旭东， 陈婷， 梁潇聆. 基于成本最优的快时尚供应链CODP定位模型研究[J]. 软件， 2018， 39（5）： 189-193.

[7]刘冰峰， 冯自钦. 电柜生产企业BOM体系结构研究与应用[J]. 制造业自动化， 2013， 35（7）： 34-38.

[8]李启锐， 彭志平， 崔得龙. BOM到CBOM的映射技术及其应用研究[J]. 计算机工程与应用， 2016， 52（16）： 244-250.

[9]王延军， 崔嘉超， 张克. 面向自制件工艺的扩展设计BOM构建[J]. 制造业自动化， 2019， 41（6）： 139-142.

[10]阳咏梅， 候涛， 张桂成. 以XBOM为主线的全生命周期大数据管理方案[J]. 现代工业经济和信息化， 2019， （180）： 69-71.

[11]陈端迎. 面向建筑工程设计院所的生产项目管理平台研究与设计[J]. 软件， 2015， 36（10）： 108-110.

[12]童群. 数字化车间生产现场数据采集与智能管理研究[J]. 软件， 2018， 39（8）： 178-180.

[13]CAI Zhi-qiang， ZHAO Jiang-bin， SI-Shu-bin. Modeling and Application of Maintenance Bill of Materials for Complex Equipment[J]. Journal of Donghua University （Eng. Ed.）， 2016， 33（2）： 300-304.

[14]李鹏飞， 张寿明， 张腾腾. 铝合金半连续精密铸造控制系统应用研究[J]. 软件， 2018， 39（5）： 38-42.

[15]Chunliu Zhou， Xiaobing Liu， Fanghong Xue. Research on static service BOM transformation for complex products[J]. Advanced Engineering Informatics， 2018， 36： 146-162.

[16]HU Xiang-yang， PENG Wei-ping， LEI Jin. A new product family mining method based on PLM database[J]. Journal of Central South University， 2017， 24： 2513-2523.

[17]刘晓冰， 王雅君， 蒙秋男. 钢铁企业基于多物料清单的成本计划模型研究[J]. 中国管理信息化， 2010， 13（2）： 73-77.

[18]周洲， 侯开虎， 张慧等. 基于NET平台的物料管理系统的设计与实现[J]. 软件， 2018， 39（7）： 177-181.