動態模型在離散制造業成本分析中的研究與應用

摘" 要：成本分析可以發現制造過程中影響產品成本變動的主要因素，以此為依據可以制定改進措施。現有成本分析多依賴財務會計人員或定制軟件，面臨數據歸集困難、分析結果滯后、適配性不足等困難。文章通過分析離散制造業成本分析業務流程，抽象成本分析業務要素，提出并構建一種可以動態化定義數據源、分析算法的成本分析動態模型，滿足企業多樣化成本分析需求，在保證數據時效性、準確性的同時簡化成本分析流程。最后，通過某鑄造企業成本分析案例驗證模型可用性。

關鍵詞：離散制造業；成本分析；動態模型；制造業信息化

中圖分類號：TP39" " 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2024）24-0127-06

Research and Application of Dynamic Models in Cost Analysis of Discrete Manufacturing Industry

WANG Zehua， QIAO Yunhua， GAO Sini

（Beijing Research Institute of Automation for Machinery Industry Co.， Ltd.， Beijing 100120）

Abstract： Cost analysis can identify the main factors affecting product cost changes in the manufacturing process， and using this as a basis could formulate improvement measures. Existing cost analysis mostly relies on financial accountants or customized software， which faces difficulties such as difficult data collection， lagging analysis results， and insufficient adaptability. This paper analyzes the business process of cost analysis in discrete manufacturing industry， abstracts the business elements of cost analysis， proposes and constructs a dynamic model of cost analysis that can dynamically define data sources and analysis algorithms. It meets the needs of diversified cost analysis of enterprises， and simplifies the process of cost analysis while ensuring the timeliness and accuracy of data. Finally， the usability of the model is verified through the cost analysis case of a casting enterprise.

Keywords： discrete manufacturing industry; cost analysis; dynamic model; manufacturing informatization

0" 引" 言

隨著我國制造業的產業升級，市場競爭愈發激烈。與連續型企業主要設備產能是由硬件決定不同，離散制造業主要以生產要素的配置合理性來決定[1]。因此，成本管理就成為一件非常有必要的事情[2]。成本分析作為成本管理的重要內容，可以發現制造過程中影響產品成本變動的主要因素，以此制定措施優化生產工藝、補足缺陷，進而有效降低產品成本[3]。

由于離散制造業產品結構繁雜、訂單工藝靈活、人員密集、標準化程度高[4]，使得成本分析面臨數據歸集困難[5]、分析結果滯后[6]、財務人員工作量大等困難，難以真實地反映產品成本增長過程。同時，由于原材料價格波動以及生產技術的更新換代，使得成本管理成為一個動態變化的過程，既有的成本分析系統難以適配企業不斷發展的分析需求[7]?；谝陨犀F狀，本文提出采用可配置、可調整的動態模型實現產品成本分析。

動態模型[8]是一種描述系統各組成部分之間及系統與外界之間的平衡關系且在系統運行期間可以多次變更的模型。它反映系統在變化過程中各種因素相互作用的動態特征，與靜態模型相比，增強了模型的可調整性和可拓展性，因而能更有效地實現對真實系統的模擬，從而滿足不同業務的多樣化需求，具有更廣的適用性。

20世紀90年代以來，ERP系統管理作為企業信息管理和成本管理的潮流[6]，也逐漸受到國內企業的重視[9-10]。同時，由于國內市場運行的不確定性和中國企業現有管理系統的規則性差異，使得企業在施行ERP成本管理時，往往需要多次迭代軟件以適配實際需求[11]。本研究基于RS10云平臺[12]，通過分析并抽象現有產品成本分析業務要素提出成本分析動態模型。用戶可以根據不同業務需求，通過配置分析對象屬性、選擇分析算法、圖表展示方式等業務要素，實現對產品成本變動趨勢的圖表分析。此外，用戶還可以自行調整模型來源表單字段，增改分析算法、輸出字段等來實現對模型的擴展。成本分析動態模型可以簡化成本分析流程，縮短分析時間，在保證數據時效性、準確性的同時提升模型適用性，滿足用戶日益變動的需求，幫助企業優化產品成本、提質增效。

1" 建模對象分析

成本分析流程可以大致分為明確分析目標和成本項目、收集相關數據、進行費用的分配、劃分完工產品與在生產品成本、由主到次展開分析、編寫成本分析報告幾個步驟[13]。

成本分析的對象由成本計算的空間范圍（全廠、作業中心、工序/機臺、成本明細）；時間范圍（成本計算期）和產品范圍（產成品或半成品的品種、批次、規格型號）三個基本維度所構成。這三個維度可以組合在一起，比如“一車間生產的甲產品的A流程”就同時包括三個維度，當然也可以不組合，根據實際情況而定。每個維度也可以有層級結構，例如一車間下分幾個生產小組。成本分析常用方法多為構成比率分析、ABC分析、功效系數分析[14]、趨勢分析（同比/環比）等。

基于以上建模對象研究，現將與產品成本動態模型相關的各建模對象與屬性列出，如表1所示。

2" 模型總體設計

基于動態模型的產品成本分析程序架構如圖1所示，分為用戶界面、模型解析、數據存取三層。

其中，用戶界面層主要完成用戶交互部分，包括對成本分析項的配置、分析算法及圖表配置和分析結果圖表展示；模型解析層將用戶所選配置項解析為SQL語句[15]，從對應數據庫表查詢并篩選、歸類數據作為輸入，選用對應成本分析算法分析并生成結果矩陣交由用戶界面展示或存儲入庫，包括SQL語句生成、成本分析算法、成本分析結果；數據庫表則包括生產成本數據查詢及分析結果存儲。

本研究最大創新在于動態化的模型配置，不僅支持企業用戶在模板配置時自行選擇成本分析的對象、分析算法、圖表形式，內置的可配置項如表2所示，用戶也可以基于自身實際業務需求定義新的數據來源、分析維度要素、分析方法。在數據預處理環節，用戶能夠自行定義數據源與計算公式來獲取對應成本明細項數值。

3nbsp; 模型構建與驗證

產品成本動態分析模型構建分為基礎信息模型、動態分析算法和動態圖表輸出三個部分。

3.1" 基礎信息模型

基礎信息模型主要完成源數據的篩選查詢及預處理。模型根據分析對象、核算期等用戶配置項結合模型本身數據庫來源表單、字段、查詢分組統計字段替換拼接為SQL查詢語句并執行查詢，得到原始成本明細及業務數據；之后，根據預置數據預處理算法對成本基礎數據進行預處理，得到待分析成本數據矩陣供后續分析算法使用。

數據來源動態化配置的思路是在程序開發過程中預留一些規則表，業務人員可以將自己想使用的數據來源、數據處理規則，配置在這些規則表中，而動態計算模型將這些規則表作為模型的數據來源，如圖2所示。

模型調用時，會先從配置中拿到這些“規則表”，進行“二次解析”，從規則表中拿到用戶定義的數據來源，再進一步從這些數據來源中拿到用戶實際要使用的業務數據拿到實際業務數據后，再按照模型配置好的處理規則和輸出，將業務輸出處理成符合要求的格式后，寫入目標結果表中。用戶可以實現程序數據來源、處理算法等業務抽象部分的動態配置而不必重新上傳代碼或重啟服務來更新代碼。同時，用戶也可以在業務模型中配置新的來源業務數據，如圖3所示。

由于離散制造業種類繁雜，不同企業進行成本分析的業務要素往往不同，以此構建的模型輸入也各不相同。本模型內置幾組基本質量成本分析業務要素（匯總維度）供用戶搭配不同分析算法完成分析業務，如表3所示。

同時，模型支持用戶修改成本分析匯總維度要素。例如，作業中心分析維度下屬的業務要素目前包括產品運輸、熔煉、壓鑄、機修、檢驗等工作中心成本明細。若企業希望或增加對產品訂單數量的統計數據合并，須在模型維護界面增添查詢來源字段及其輸出目標字段，如圖4所示。

上述匯總維度模型案例用于將工作中心成本明細表與訂單數量明細表合并，合并效果如圖5所示。

3.2" 動態分析算法

在動態分析模型構建過程中，需要將算法拆分為輸入模塊、輸出模塊和若干計算過程依次配置實現，其中，輸入模塊中的數據來源分為數據表（數據庫）和數據集變量（程序中間變量），模型可取用傳入的數據集變量，也可自行配置查詢語句，從數據庫獲取數據以完成后續計算；計算過程執行順序分為序列執行及嵌套執行，每個計算過程的計算處理可以取用計算模型公用算法或自行配置專用算法，其間需要的數據由模型輸入模塊提供；算法輸出模塊主要負責輸出分析結果到數據庫表或由用戶界面圖表展示，算法的程序處理流程圖如圖6所示。

3.3" 動態圖表輸出

動態圖表輸出用于結合圖表配置項將前端代碼模板合并為前端代碼，如圖7所示。模型預設常用圖表模板用于常用的成本分析業務。

開發人員或用戶根據不同的成本分析匯總維度、圖表樣式，配置來源字段輸出字段映射關系，表頭文字、X軸/Y軸屬性及軸標題、數據項圖標類型及字段映射等配置項。模型根據上述配置項，將用戶配置與前端圖表模板合并為前臺代碼，由Ext.js的Chart圖表組件渲染展示。其中，動態圖表配置頁面如圖8所示。

3.4" 模型驗證

XG公司是一家以鋁合金汽車零部件制造為主的生產加工型企業，主要采用低壓鑄造、重力鑄造工藝，產品主要有鋁合金支架、曲軸等。產品呈現種類繁多、小批量生產的特征。

用戶首先采用構成比率分析法，分析產品運輸、檢驗、磨削等9個工作中心各自占比系數與增長系數，結果如圖9所示。由圖9可得出，影響產品成本變動最大的3個因素依次為機修、機加工和生產協調。

基于以上分析，用戶可以在動態模型中動態化地調整模型的各項配置，增配產品訂單數量為分析數據源，減少工作中心數量為機修、機加工和生產協調三個，在工作中心匯總維度基礎上（工作中心、成本明細）匯總訂單數量完成分析，改用分析算法為增長系數分析法，并更改圖表樣式為折線圖，以實現對圖9中成本因素最大的3個因素的年增長率隨訂單變化分析，結果如圖10所示。

從圖中可以看出，由于2015年度銷量突增，三個作業中心成本的增長率呈異常增長狀態，之后回歸正常，其中生產協調費用增長最快，結合之前分析，企業應重點著手于生產協調作業中心的成本優化。

4" 結" 論

本文設計構建了一套基于RS10云平臺的動態成本分析模型，可面向實際企業生產分析的定制化、碎片化應用場景，企業成本管理人員可根據實際生產需求自主化開發配置產品成本分析功能，無須依賴專業的軟件開發人員，減少了軟件從需求到實現過程中的理解偏差，更加貼近實際生產需求，提高了開發效率。面臨企業不斷變化的業務模式，成本分析人員還可以根據實際需求調整模型本身，實現模型二次開發，增加模型適用性，延長軟件生命周期。本文通過對某鑄造零部件生產成本數據的分析實例，展示了動態模型的配置過程并檢驗了功能的完整性和可擴展性。關于未來，計劃繼續豐富模型的內置計算過程，并為模型內置數學公式自動識別組件，以期可以更大程度上地提升軟件的用戶友好性。

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作者簡介：王澤華（1994.10—），男，漢族，山西運城人，碩士在讀，研究方向：制造業數字化信息化、離散制造業質量成本管理；通信作者：喬運華（1965.12—），男，漢族，河南洛河人，高級工程師，本科，研究方向：制造業企業信息化、智能化業務領域和互聯網+工業領域。