一汽大众：车型材料利用率评价结果的前提条件研究
1材料利用率及其计算方法
材料利用率是指冲压件质量与生产其所用材料质量的比值，表征材料被有效利用的程度，也是衡量材料有效利用的经济性指标。零件材料利用率越高，生产其所使用的材料就越少，成本就越低。根据材料利用率研究的对象分别为零件和整车，可以分为零件材料利用率和车型材料利用率。通过行业对标，材料利用率一般有2种算法：工艺材料利用率和单件材料利用率。
1.1 工艺材料利用率
工艺材料利用率是指冲压件质量与生产其所用毛坯质量的比值，计算公式如下：
（1） |
式（1）中冲压件毛坯料质量是指按照冲压落料工艺切除工艺废料及结构废料后，所得到的冲压用板料质量，如图1所示。
图1 冲压件毛坯料
其车型材料利用率计算公式如下：
（2） |
1.2 单件材料利用率
单件材料利用率是指冲压件质量与生产其所需要的材料消耗定额的比值，计算公式如下：
（3） |
冲压件消耗定额为生产1个冲压零件所消耗的原始卷料质量，即冲压件毛坯料质量+1个步距内结构废料质量+1个步距内工艺废料质量，如图2所示。
图2 冲压件材料消耗定额
其车型材料利用率计算公式如下：
（4） |
1.3 工艺材料利用率与单件材料利用率对比
工艺材料利用率和单件材料利用率是冲压件材料利用率的2种评价方法，其分子均为冲压件质量，由于工艺材料利用率的分母为冲压件毛坯质量，小于等于单件材料利用率的分母冲压件消耗定额，理论上工艺材料利用率大于等于单件材料利用率。表1所示为企业部分零件工艺材料利用率和单件材料利用率的汇总，前盖内板与翼子板由于开卷过程中无工艺及结构废料产生，其单件材料利用率等于工艺材料利用率。侧围外板由于在开卷过程中产生了门洞结构废料与排样工艺废料，其毛坯质量小于消耗定额，侧围外板的工艺材料利用率大于单件材料利用率。
表1 部分零件材料利用率汇总
单件材料利用率是对生产1个冲压件所需要消耗材料质量的评价，适用于评价材料成本。与单件材料利用率相比，工艺材料利用率可降低零件孔洞造型等结构因素对材料利用率计算的影响，可以更好地体现工艺设计水平，更适用于评价工艺设计能力。
2影响车型材料利用率评价结果的前提条件
通过研究发现，影响车型材料利用率评价结果的前提条件较多，如车型中零件应用钢铝板的比例、车型级别（A、B、C级）等。现主要研究全钢车型条件下材料利用率算法、车型冲压件加工深度（零件个数）、厢型（两厢或三厢）等前提条件对车型材料利用率评价结果的影响。
2.1 材料利用率算法
如上所述，零件的单件材料利用率小于等于工艺材料利用率。为明确并量化材料利用率算法对车型材料利用率评价结果的影响，搜集并整理了企业30余款车型853个冲压件（左右对称件计2个冲压件）的零件质量、毛坯料质量及消耗定额，分别按照工艺材料利用率及单件材料利用率2种计算方法计算车型的材料利用率，如表2所示。由表2可知，工艺材料利用率与单件材料利用率差值范围为4.14%~6.78%，中位数为5.25%；将所有车型零件视为1个车型并进行计算SUM（all），其工艺材料利用率与单件材料利用率差值为4.95%，为计算方便将数据取整为5.00%。综上所述，材料利用率计算方法对车型材料利用率评价结果的影响约为5.00%。
表2 材料利用率计算方法对车型利用率的影响
2.2 冲压件加工深度
冲压件加工深度指主机厂冲压车间所生产零件的种类和数量。不同主机厂或同一主机厂的不同车型之间，受规划开发时期的冲压件加工深度策略、冲压车间生产线负荷及车型迭代零件沿用等情况影响，车型之间冲压件的加工深度存在一定差异，而冲压件的材料利用率受自身造型的影响较大。以门窗框、前地板为例，门窗框由于窗框孔洞造型，单件材料利用率一般为30%~40%；前地板等地板类零件无孔洞造型，同时尺寸较大，其单件材料利用率较高，一般为80%~90%。因此，在计算车型材料利用率时，必须考虑冲压件加工深度对车型材料利用率评价结果的影响。以某车型为研究对象，统计的冲压件材料利用率如表3所示。
表3 冲压件加工深度对材料利用率的影响
当车型冲压件加工深度为18个零件时，车型材料利用率为63.89%，当车型冲压件加工深度为22个零件时，车型材料利用率为66.73%，比冲压件加工深度为18个零件的车型材料利用率高2.84%，表明冲压件加工深度对车型材料利用率评价结果存在较大影响。
为降低或消除冲压件加工深度的不同对车型材料利用率评价结果的影响，结合企业及各主机厂常规冲压件加工情况，选取白车身常规覆盖件：前盖内外板、后盖内板、后盖外板、顶盖、顶盖加强框、前门内外板、前后门窗框、后门内外板、翼子板、侧围外板，共计22个零件作为车型冲压件加工深度的前提条件，在此基础上对车型材料利用率进行评价对比。
为明确冲压件加工深度对车型材料利用率评价结果的影响，以企业30余款车型为数据样本，按照加工深度为22个零件及实际零件数量2种前提条件对车型材料利用率进行统计分析，结果表明，冲压件加工深度对车型材料利用率评价结果的影响约为1.28%。
2.3 厢 型
由于企业主要生产乘用车，厢型特指三厢车与两厢车（包含SUV）的统称。两厢车与三厢车前端部分没有区别，最大的区别在于后端部分，即后盖内外板、顶盖、后门外板的造型存在差异，具体对比如表4所示。
表4 两厢车与三厢车零件差异
为量化厢型对车型材料利用率评价结果的影响，选定单件材料利用率计算方法、冲压件加工深度22个零件，对三厢车与两厢车比例按照1∶1进行抽样统计，样本为三厢车10款车型，两厢车10款车型，统计结果如表5所示。由表5可知，两厢车比三厢车材料利用率低约0.46%，即厢型对材料利用率评价结果的影响约为0.46%。
表5 厢型对材料利用率影响
3车型材料利用率评价结果转换与对标
提高冲压件材料利用率，降低冲压材料成本受到越来越多企业管理层的关注。对于材料利用率，工程人员的研究对象通常为零件，关注每个零件的材料利用率、造型改进以及提升材料利用率的工艺方法；管理层的研究对象多为车型，更期望车型材料成本在行业内处于最低。为了应对车型材料利用率的对标需求，结合上述因素与其它主机厂的对标经验，对标双方需要对前提条件达成一致：统一材料利用率计算方法、冲压件加工深度及厢型。
在实践过程中，虽然双方对前提条件达成了一致，但是车型数据处理时仍面临工作量大等问题，给对标工作带来困难，导致对标工作无法实现。依据对企业现有车型数据的整理分析，建立了前提条件对车型材料利用率评价结果影响量值转化表，如表6所示，以单件材料利用率计算方法、冲压件深度（22个零件）、三厢车作为基础车型A。实际对标时基于待对标车型前提条件与基础车型前提条件的差异（见表6）对车型材料利用率进行转换以实现快速对标。但不同主机厂间的前提条件对材料利用率影响的量值会存在一定差异，其它主机厂可以直接使用该转换表进行车型材料利用率评价转换，也可仿照此表制作自己企业的转换表格。
表6 车型材料利用率评价结果转换
▍原文标题：影响车型材料利用率评价结果的前提条件研究
▍原文作者：秦家盈，汪建余，申恩强，孙喜良，谭卓
▍作者单位：一汽-大众汽车有限公司