機械行業鑄造工藝制造成本分析與管理策略研究

摘要：在企業成本管理遭遇諸多困境的背景下，聚焦機械行業的鑄造工藝制造成本領域，深入且全面地展開系統性探討。分析內容從原始鑄造材料配方成本上升到整個鑄造工藝過程的成本結構，并深入比較標準成本和實際成本的差異。同時，針對鑄造工藝特點提出一系列創新的成本管理方法，以提高鑄造過程的經濟性和效率。

關鍵詞：鑄造工藝；制造成本；材料配方；標準成本；實際成本；成本管理

0 引言

在重型機械行業中，如裝載機和挖掘機等大型設備的制造過程中，鑄造工藝的位置至關重要。鑄造件通常包括變速箱殼體、驅動橋殼體、發動機缸體、底盤部件等，這些零部件的質量和成本直接關系到整機的性能和價格競爭力。然而，由于鑄造工藝的復雜性、原材料的多樣性以及工藝參數的多變性，準確計算鑄造件的成本一直是行業內的一大難題。

重型機械設備需要承受高強度的負荷和惡劣的工作環境，因此對零部件的強度和耐久性要求極高。這使得鑄造工藝成為生產此類零部件的首選方法。鑄造件不僅可以通過不同的材料配方和工藝設計實現高強度和高耐磨性，還能滿足復雜形狀和尺寸的要求。然而，這種工藝的多樣性和復雜性也導致了制造成本難以精確評估和控制。

在實際生產中，鑄造企業普遍面臨成本估算不準的問題。原材料成本占鑄造件總成本的較大比例，原材料市場價格波動直接影響成本估算的準確性。不同材料的配方組合會帶來不同的性能和成本表現，但這種優化的管理難度較高。鑄造過程中每一步的工藝參數都會對成品質量和成本產生影響。參數控制不穩定不僅可能導致產品質量波動，還會帶來額外的返工和材料浪費，從而加大成本差異。鑄造過程中的能源消耗也難以準確預估。鑄造過程需要大量的人工參與，尤其是在多品種、小批量生產模式下，人工成本會顯著增加。這些都是導致成本偏差的重要因素。同時，鑄造企業的管理效率對成本的影響也不容忽視。

由于上述成本估算的不準確性，鑄造企業常常面臨虧損困境。在激烈的市場競爭中，企業為了爭取訂單，往往會在報價中壓低成本預估，導致實際生產中出現成本超支的現象；又或者成本估算過高不準而錯失機會。此外，由于工藝改進和技術升級不足，企業無法有效降低生產成本，這進一步加劇了經濟壓力。面對持續的虧損和成本不確定性，鑄造企業迫切需要新的成本管理思路和改進措施，以提高成本核算的準確性和經營的可持續性。

在此背景下，探索有效的鑄造工藝成本管理方法具有重要的現實意義。準確的成本估算不僅有助于鑄造企業改善盈利狀況，還能增強其在市場中的競爭力。同時，通過分析和優化鑄造工藝中的成本因素，可以幫助企業實現更加精確的工藝控制和資源配置，從而提高生產效率、降低材料浪費和能源消耗。

本研究旨在為重型機械鑄造行業提供一套基于成本管理的新方法，特別是針對成本計算準確性、工藝改進措施以及綜合管理效率的提升，提出可操作的解決方案。為企業的可持續發展提供長效的成本控制方法和策略，助力鑄造行業的高質量發展。

1 鑄造工藝制造成本的構成

在重型機械行業中，鑄造工藝成本由材料配方成本和工藝過程成本構成。這些成本的構成和分析是實現精確成本管理的基礎。

1.1 鑄造材料配方成本構成

以裝載機橋殼為例，采用ZG270-500材料進行砂型鑄造。ZG270-500是一種高強度低合金鑄鋼，適用于承受較大載荷的鑄件。其材料配方成本主要由以下部分組成：

（1）原材料成本。ZG270-500的原材料配方通常由以下幾種元素組成：碳（C）、錳（Mn）、硅（Si）、磷（P）、硫（S）、鉻（Cr）、鉬（Mo）等。這些元素的比例對鑄件的性能有重要影響，常見的配比如下（以每噸材料的成本計算），見表1。

原材料市場價格波動較大，原材料成本約占總鑄造成本的30%～40%。因此，原材料的采購成本控制對成本管理影響重大。

（2）材料損耗。鑄造過程中的原材料損耗包括熔煉損耗和加工損耗等。通常，熔煉損耗占原材料總量的2%～5%，而加工損耗（如去毛刺、修整等）占1%～3%。為減少損耗成本，可以通過優化熔煉工藝和加工流程，提高材料利用率。

（3）輔料成本。包括用于熔煉的脫氧劑、脫硫劑、造渣劑等輔料。這些輔料在材料配方成本中所占比例較小，但對鑄件的最終質量有重要影響。

（4）能耗成本。熔煉過程需要大量電能或燃氣，能耗成本在材料配方成本中占10%～20%。熔煉溫度、時間和效率的不同會直接影響能源消耗的成本。

1.2 鑄造工藝過程成本構成

鑄造工藝過程的成本主要由多個環節的成本累積而成。以下是以裝載機橋殼的砂型鑄造為例的工藝過程及成本構成：

（1）模具制造成本。橋殼的鑄造通常需要砂型模具和芯模，模具制造成本包括模具材料（如砂、粘結劑等）、模具加工費和模具維護費。砂型模具的材料成本約占鑄造總成本的5%～10%，其中砂材料成本為3%～5%，粘結劑和其他添加劑的成本為2%～5%。模具制造的人工和設備使用成本也應計入總成本，占工藝過程成本的5%～8%。

（2）熔煉成本。熔煉是鑄造工藝中的關鍵環節之一，成本主要包括原材料的熔化成本和熔煉設備的使用成本。熔煉過程需要高溫電爐或感應爐，熔煉的能耗和設備折舊是主要成本來源。熔煉能耗通常占工藝過程成本的15%～20%。

（3）澆注和冷卻成本。在熔煉完成后，將熔融金屬澆注入砂型中，澆注過程中的人工和設備使用成本在總工藝成本中占10%～15%。冷卻時間的長短影響到車間的生產節奏和鑄件的質量，優化冷卻過程可以降低能源消耗成本，同時提高生產效率。

（4）清理和后處理成本。鑄件冷卻后需要進行清理和后處理，如去毛刺、打磨、熱處理等。這些環節的成本主要包括人工、設備使用和耗材成本，占工藝過程成本的10%～15%。例如，熱處理的能耗較大，特別是對大型鑄件，需要長時間的高溫處理，因此熱處理成本在后處理總成本中占較大比例。

（5）質量檢驗和返工成本。橋殼鑄件的質量檢驗涉及無損檢測（如X射線、超聲波等）和表面檢測。檢測設備、耗材和人工成本占工藝過程成本的5%～10%。若檢測過程中發現缺陷，則需進行返工或廢品處理，這部分成本通常為鑄造過程成本的3%～5%。

（6）人工和管理成本。鑄造工藝的人工成本包括各個環節的操作人員工資和管理人員的費用。人工和管理成本約占工藝過程總成本的10%～20%。

（7）設備折舊和維護成本。鑄造車間的大型設備（如熔煉爐、澆注機、清理設備等）需要計入折舊成本。設備的日常維護和保養也是必要的成本支出，約占工藝過程成本的5%～8%。

1.3 橋殼砂型鑄造成本的實例分析

以裝載機某橋殼的砂型鑄造為例，ZG270-500的總制造成本可以大致分解為材料配方成本和工藝過程成本，

見表2。

通過上述分析，可以看出鑄造工藝成本的具體構成及其在裝載機橋殼砂型鑄造中的分布情況，了解各成本環節有助于發現成本控制的關鍵點，從而制定有效的改進措施。目前，鑄造工藝成本構成數據，絕大多數依靠大量歷史成本或經驗值推出，且手工或電子表格計算方法使得數據顆粒度難以細化。

2 鑄造成本管理的優劣分析

在重型機械鑄造行業，當前主要采用標準成本法進行成本核算，但也有部分企業使用實際成本法。這兩種成本管理方法各有優劣，在鑄件成本的精確性和可控性方面也有差異。

2.1 標準成本法的優勢和劣勢

標準成本法是一種基于預先設定的標準對制造成本進行核算的方法。例如，對于一個特定型號的鑄件，預先確定每噸鑄件所需的生鐵標準用量及價格、標準人工工時及工資率、標準制造費用分配率等。在月結成本核算時，將實際成本與標準成本進行比較，分析差異。該方法為企業提供了一種成本控制和預算管理的基礎，但在鑄造行業中的應用存在一定的局限性。

2.1.1 標準成本法的優勢

（1）便于預算和計劃管理。標準成本法的設定基于歷史數據和經驗，可以幫助企業在生產計劃和預算管理上進行長期規劃，有助于企業實現成本控制目標。

（2）簡化成本核算流程。該方法在會計核算上操作較為簡單，減少了復雜的成本分攤和歸集工作，適合在較為穩定的生產環境中應用。

（3）易于進行績效評價。通過與實際成本的對比，企業可以快速發現生產過程中的差異，并采取措施進行調整。標準成本法在生產效率和成本差異分析中有較高的應用價值。

2.1.2 標準成本法的劣勢

（1）實際成本反映滯后。鑄造生產過程受到多種因素的影響成本，標準成本法需要通過月結后才能反映這些成本變化。標準成本管理顆粒度不夠細，難以分析出導致差異的原因。

（2）間接成本分攤不精確。在標準成本法中，間接成本通常是以公司整體為單位進行分攤，很難準確歸屬到具體的零件或工藝環節。這導致成本核算的精確性不足，使企業無法明確每個零件的實際制造成本。

（3）忽略了小批量多品種生產的成本差異。鑄造行業中經常面臨小批量、多品種的生產模式，而標準成本法較適合大批量、單一品種的生產環境。在小批量生產下，標準成本的設定往往與實際成本差距較大，不能準確反映不同零件的個體成本特性。

2.2 實際成本法的優勢和劣勢

實際成本法是以實際發生的成本為基礎，按月歸集和分配生產過程中產生的各項成本。這種方法直接反映了實際生產中的各種成本波動。例如，在鑄造過程中，實際成本管理會記錄實際采購的生鐵價格、工人實際工作的小時數及實際消耗的電力費用等。實際成本法包括品種法、分步法、分批法（訂單法）3種。鑄造企業一般用分批法和分步法。工程機械橋、箱鑄造的生產特點為多步驟生產，由此分步法成本核算適合該生產過程。分步法既不完全屬于按品種核算，也不完全屬于按規格或批次核算，它可以在一定程度上結合這幾種核算方式，但又有其獨特性。

2.2.1 分步法的優勢

（1）準確反映實際成本支出。真實地反映企業在鑄造生產過程中的實際成本情況，為企業提供準確的成本數據，有助于企業了解實際經營成本。

（2）有利于成本差異分析和改進。分步法按照生產步驟來歸集和分配成本，通過對各個生產步驟的成本分析來反映不同規格產品的成本變化，為工藝改進和成本控制提供更精確的依據。

（3）適用于大批量多步驟生產。按照生產步驟歸集和分配生產費用，計算各步驟半成品和最終產品的總成本和單位成本。

2.2.2 分步法的劣勢

（1）核算工作量大。對生產過程每個工序步驟的各項成本進行詳細的記錄、歸集和分配，計算過程復雜，核算周期長，核算工作量大，管理成本增加。

（2）成本反映滯后。由于是事后核算，難以在生產過程中及時進行成本控制，難以及時采取措施進行成本控制，不利于降低成本。

（3）不利于考核和激勵。難以明確各部門和員工的成本責任，不利于對其進行考核和激勵。

2.3 標準成本法與實際成本法的成本差異分析

在鑄造成本管理中，從成本控制方法和成本管理策略性方面來說，標準成本法比實際成本法更為先進些，具體表現為：

（1）成本管理目標不同。標準成本法以優化生產實現標準成本為目標，有助于企業提高成本管理的精度和效率。實際成本法以真實反映實際成本支出情況為目標，注重成本的真實性和可靠性。

（2）成本控制策略差異。標準成本法更適合用于長期成本控制和預算管理，而實際成本法則適合用于短期成本分析和即時改進。

（3）成本管理要求差異。標準成本管理更注重成本控制的精準性和決策支持的可靠性，對信息化程度要求較高，需要完善的系統集成和強大的數據分析功能；而實際成本管理更強調成本核算的真實性和靈活性，對數據的實時性和成本監控預警功能要求較高。

2.4 成本管理中存在的問題和要求

從成本管理思想的發展來看，實際成本法屬于成本會計管理，具有事后反映性特點。標準成本法屬于成本節約和控制管理，具有事中控制性特點。標準成本法的產生是為了解決實際成本法的一些問題。因此，鑄造企業如果有條件的，建議采用標準成本法。鑄造企業進行成本管理時，面臨以下主要問題和要求：

（1）成本控制機制缺乏靈活。月結差異反饋的滯后性，使得企業在面對快速變化的市場和工藝調整時，缺乏靈活的成本控制機制，無法快速適應市場和技術的變化。全面成本管理需要一個目標成本或實時預測成本。

（2）成本差異責任變得復雜。在企業規模不斷擴大，管理復雜化，平均利潤下降的環境下，現實條件多變造成成本差異責任變復雜。職能管理和行為科學管理要求責任清晰。

（3）提高企業的經濟效益。市場競爭日益激烈，要求改進質量同時降本成本。事前預測、價值工程、可行性研究、目標成本等都應成為成本控制戰術成本管理的技術手段。企業可持續發展，需要全員管理、成本源流管理、技術與經濟最佳結合的戰略成本管理。

針對標準成本法的局限性和成本管理發展要求，鑄造企業可以考慮采用一些新思路和方法改進成本管理，提高成本核算的準確性，減少成本波動對生產經營的影響，從而實現成本控制的優化和經營業績的提升。

3 鑄造工藝成本管理的新思路和方法

隨著制造技術的進步和信息化水平的提高，鑄造企業在成本管理上需要引入新的思路和方法，以更好地應對市場競爭和生產成本的波動。結合國外先進企業的經驗，可以采用基于信息化系統和現代成本管理工具的新方法，提升成本核算的精確性和靈活性。

3.1 基于成本模型的軟件應用

精益制造等創新成本降低策略的成功與成功的制造成本估算密不可分。先進企業在鑄造成本管理中廣泛采用基于成本模型的軟件工具，如aPriori軟件。這類軟件通過綜合各種成本因素，為鑄件成本管理提供更為科學和精確的解決方案。

3.1.1 aPriori成本模型應用方法

aPriori軟件是一個先進的成本實時預測管理工具，專注于制造成本建模和分析，尤其在復雜鑄造制造業中具有顯著優勢。其特點和應用方法如下：

（1）成本模型的建立。aPriori軟件通過分析不同材料、工藝參數和生產條件，建立精細化的鑄件成本模型。這些模型包括材料成本、工藝過程成本、設備使用成本、人工成本等，為企業提供詳細的成本結構和分解。

（2）實時成本計算與模擬。aPriori軟件能夠在產品設計階段就對鑄件的成本進行預測，通過實時模擬生產過程中的成本變化，企業可以在生產前對標準成本進行調整和優化。這種方法不僅提高了成本核算的精確性，還降低了生產過程中的成本偏差[1]。

（3）靈活應對不同批次和品種的生產。對于小批量、多品種的鑄造生產，aPriori軟件可以針對不同批次和零件進行獨立的成本分析，也可以針對不同的材料配方進行成本分析，幫助企業識別每個零件的具體成本驅動因素，并提供改進建議。

（4）提高成本透明度和可控性。通過精確的成本建模和實時分析，企業可以對每個生產環節的成本有更清晰的了解。這種透明度有助于企業在生產過程中及時調整策略，提高成本管理的靈活性和響應速度。

3.1.2 鑄造aPriori成本預測

在選擇的虛擬數字工廠中，按導入某橋殼的三維模型信息，aPriori系統自動模擬加工過程并快速生成該零件應該成本和詳細的成本明細。當材料配方選擇改變、生產批量數值改變，相應的成本隨之改變，見圖1。

3.1.3 aPriori的實際應用案例

國外一些鑄造企業通過引入aPriori軟件，基于詳細成本模型的實時成本計算與模擬，優化標準成本建立的方案與方法，提升成本精細化管理水平，實現了以下效果：

（1）減少30%的成本核算偏差。通過準確的成本建模，減少了由于人工估算導致的成本偏差。

（2）縮短15%的產品開發周期。由于在設計階段就能進行成本分析和優化，企業在產品開發和批次調整中獲得了更快的反應速度。

3.2 批次成本管理

鑄造工藝中，批次管理、批次成本分析是優化成本管理的重要手段，特別是在多品種、小批量生產模式下，批次成本管理能有效提升成本控制的精確度。物料的批次管理可以引入倉儲管理系統（Warehouse Management System，WMS），實現倉儲的信息化管理，幫助企業提高倉庫運營效率[2]。

3.2.1 批次成本管理的概念與實施

批次成本管理是指以生產批次為單位進行成本的歸集和分析。這種方法能夠精確跟蹤每個批次的成本差異，有助于企業針對不同批次的工藝參數進行調整，從而優化成本控制。

（1）成本歸集與分析。將材料成本、工藝成本和人工成本按照批次進行單獨歸集和記錄，通過每個批次的成本差異分析，找出成本波動的主要原因。例如，某一批次的橋殼鑄造中，材料損耗高于標準，這可能是由于配料不準確或澆注工藝不當所致。

（2）批次間的成本對比與優化。通過對不同批次的成本對比，企業可以找出最優的生產批次，并將這些經驗應用于后續批次生產中。例如，若某一批次的模具使用壽命高且成品率高，可以分析該批次的模具材料和設計，以便在其他批次中推廣。

（3）適應訂單的多樣性。批次成本管理在應對多樣化訂單時尤為有效。企業可以根據不同訂單的特性進行獨立的成本分析，調整工藝參數、生產節奏和人員配置，確保成本管理的靈活性。

3.2.2 鑄造批次管理的設計

按原材料供商、材料分類、時間等區分材料批次；按材料批次、其他輔助材料、月度等區分鐵水批次；按鐵水批次、泥芯、砂型、月度等區分鑄件批次，見圖2。

3.2.3 批次成本管理的實際應用效果

在國外一些鑄造企業中，批次成本記錄更有助于成本差異分析的精確化，通過批次成本管理實現了以下效果：

（1）降低材料浪費10%。通過批次歸集的材料成本對比，找出高浪費批次的原因并進行改進。

（2）提高設備利用率5%。批次分析揭示了設備在不同批次中的使用情況，幫助企業優化設備排程，提高生產效率。

3.3 基于MES系統的現場數據成本計算

現代鑄造企業在成本管理上逐漸引入制造執行系統（MES，Manufacturing Execution System），以實現實時的成本計算和控制。MES是面向車間生產的管理系統，起到傳遞信息以優化生產活動的作用。MES通過現場數據的自動化采集和分析，實現精細化的現場成本動態管理[3]。

3.3.1 MES的成本計算方法

（1）實時數據采集。MES能夠自動采集鑄造過程中各個環節的生產數據，包括熔煉時間、澆注溫度、冷卻時間、設備利用率、人工投入等。這些數據為成本核算提供了準確的基礎。

（2）動態成本核算。MES能夠根據實時采集的數據進行動態成本計算，例如，自動根據材料的消耗量、設備的運行時間和能源消耗情況計算當前生產的實際成本。這種實時成本核算使企業能夠在生產過程中及時發現成本偏差，并立即采取措施進行調整，從而減少不必要的成本支出。

（3）工藝優化與成本分析結合。MES還能將成本核算與工藝優化相結合，通過對不同生產環節的成本分析，幫助企業找出工藝中的薄弱環節。例如，如果某一環節的能耗持續高于預期，MES可以提示管理人員進行設備檢修或工藝調整。

3.3.2 MES系統在鑄造生產中的設置

分工序、實時計量核算，見圖3。

3.3.3 MES系統的實際應用效果

一些國外鑄造企業通過MES系統，在生產進行中就獲取成本差異數據以便實現成本事中控制，體現了更高效的成本管理：

（1）提高成本管理效率20%。實現了實時數據的自動采集和分析，減少了人工核算的時間和誤差。

（2）減少生產過程中的能耗5%。通過動態監控能耗成本，企業可以及時調整設備運行狀態，降低不必要的能源消耗。

通過引入基于成本模型的軟件、批次成本管理和MES系統，進行鑄造成本數字化轉型與管理變革，解決鑄造現有管理模式和流程效率低、責任不清晰等問題，并實現更精確、靈活和實時的成本控制。未來，隨著工業4.0技術的不斷進步，鑄造企業還可以引入更多的智能化成本管理工具和方法，如大數據分析、物聯網監控和人工智能決策支持等，以進一步提升鑄造工藝的成本管理水平。

圖3 鑄造生產的計量點設置

4 研究結論

本研究深入探討了重型機械鑄造工藝中的制造成本管理問題，結合當前企業在標準成本法和實際成本法應用中的優缺點，分析了鑄件成本核算的難點和挑戰。通過研究，可以得出以下主要結論：

（1）鑄造工藝成本核算的復雜性。鑄造工藝成本的構成涉及多個環節，包括材料配方成本和生產過程成本。這些成本具有多樣性和動態性，不同環節之間相互影響，使得精確的成本核算和管理變得十分困難。

（2）標準成本法與實際成本法的局限性。標準成本法的優勢在于易于操作和便于管理，但其間接成本分攤方式難以精準反映具體零件的真實成本。實際成本法則能夠更精確地反映生產實際成本，但每月波動大，導致成本管理的穩定性較差。這兩種方法的應用都存在成本核算偏差和管理難度的問題。

（3）新型成本管理方法的潛力。結合國外先進企業的經驗，通過引入基于成本模型的軟件、批次成本管理和MES系統，鑄造企業可以實現更為精確和靈活的成本管理。這些新型方法能夠克服傳統方法的局限，提高成本核算的準確性和實時性，增強企業的應變能力。

（4）信息化和智能化是未來鑄造成本管理的方向。借助現代信息技術和智能制造工具，鑄造企業可以在設計階段和生產過程中實現動態的成本核算和優化。這種方法不僅能夠提高成本的透明度和精確度，還能提升生產效率和資源利用率，從而幫助企業在激烈的市場競爭中獲得更大的成本優勢[4]。

5 結語

在鑄造工藝的成本管理領域，未來的發展將主要集中在信息化、智能化和綠色制造方向，這些趨勢對鑄造企業的成本管理提出了新的挑戰和機遇[5]。

未來，鑄造企業將實現全流程的信息共享和數據對接。通過信息化系統的全面應用，企業可以在設計、生產、質量管理等環節實現動態成本監控和分析，提高管理效率。數字孿生技術、人工智能等可以幫助鑄造企業在虛擬環境中對鑄造過程進行模擬和優化，在虛擬環境中試驗不同的材料配方、工藝參數和生產條件，從而找到最優的成本方案。

隨著環保要求的日益嚴格，鑄造企業需要更加關注材料的高效利用和循環使用。通過優化材料配方、減少廢料產生和推廣材料回收利用，可以顯著降低材料成本和環保成本。通過引入節能的設備和技術來降低生產過程中的能源消耗。減少鑄造過程中的碳排放和能源消耗成本。

綜上所述，鑄造企業在成本管理上需要不斷創新和改進。未來的成本管理將不再是簡單的核算和控制，而是一個貫穿設計、生產、質量管理的全流程優化過程。只有通過信息化、智能化和綠色制造的有機結合，鑄造企業才能在全球化競爭中保持競爭力，實現經濟效益與可持續發展的雙重目標。

參考文獻

[1]aPriori.A guide to manufacturing cost estimation[EB/OL].（2024-01-01）[2024-12-23].https：//www.apriori.com/manufacturing-cost-estimation/.

[2]陳曉東.ERP和WMS集成的人工智能庫存管理系統設計[J].信息記錄材料，2024（2）：78-83.

[3]高子陵.基于ERP的MES集成系統設計研究[J].科技與創新，2024（17）：116-118.

[4]宋量，宋安安.精益鑄造：鑄造中小企業的可持續發展之路[C]//中國鑄造協會.第十七屆中國鑄造協會年會暨第六屆全國鑄造行業創新發展論壇論文集.2021-05-23.

[5]中鑄協.中鑄協會長張立波談鑄造產業發展[EB/OL].（2022-12-12）[2024-12-23].http：//zhuzaotoutiao.com/xw/html/10334.shtml.

收稿日期：2024-12-23

作者簡介：

劉健，女，1974年生，本科，高級工程師，主要研究方向：制造企業成本工程研究。

張芯桐，女，2003年生，本科在讀，主要研究方向：會計理論與實踐。