专利名称：确定并分配产品的生产成本的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定并分配在一个产品等级内的产品的生产成本的方法，其中，由产品性能和表示产品性能、生产资料和生产资料预定成本之间的相互关系的模型计算出产品生产成本。
背景技术：
本发明可被用于各种不同的生产过程，但特别适用于能改变产品特性的的生产过程，例如象冶金厂，这样的工厂在总是相同的设备上将金属加工成具有不同的外形尺寸、硬度、成分……的产品。
目前，每家冶金厂或多或少地强调成本统计和成本核算，这构成生产成本被分配可销售的最终成品的基础。但生产成本一般作为总和求得并且或多或少地按照研发分配比例被分配给成品。由产品特殊要求产生的精确成本没有被考虑在内。在大多数情况下，总是基于前年生产结果地按照成本调整原理来进行成本分配。
在“基于实践活动的热轧钢板的产品成本计算”的文章中(PesonenL.《加工和制造工业中的CIM》IFAC工厂，Espoo，芬兰，1992)中提出了一种方法，通过该方法，可以预算出产品成本。为此，一种用于可预见成本或可预定成本的模型在使用存储于数据库里的产品数据的情况下确定成本的一部分。根据经验统计在这个成本部分上推测地加上与偶然事件有关的成本。
发明内容
本发明的任务在于改进该方法，以便更好地考虑实际生产条件。
该任务通过按权利要求1所述的方法或通过按权利要求9所述的装置来完成。
在这里，一方面某个单一产品被称为产品，或是由多个相同产品组成的产品类被统称为产品。
“产品性能”分别对原材料、可能的中间产品和成品来说例如是指外形尺寸、质量或密度、比热、硬度、温度，而在冶金厂的情况下，尤其是指氧化层厚度、氧化皮形成与温度的关系、氧化皮形成与时间的关系、硬度与温度的关系、生产损失、废钢损失、加工余量等等。
生产条件是表述生产设备的参数(设备条件)和产品在生产中遇到的条件如环境温度。设备条件例如是设备功率消耗(能耗)、效率、生产时间，对冶金厂来说，尤其是指轧机中的轧制力。
生产资料包括能源(电流)、产品原材料、生产设备、生产车间、人员。生产资料成本包括能源成本、原材料成本、生产设备的购置成本和维护修理成本、生产车间租金、人工成本等等。
由于在本发明的生产过程本身至少局部地进行了模拟，因而，这些单个产品性能可以作为不同的生产过程结果单独汇入成本评估中。如果在过程模型里例如模拟氧化皮生成，就可以计算产品性能“氧化层厚度”并被分配生产成本的相应部分。若生产条件改变了，则这可能对氧化层厚度并因此对氧化层成本在产品成本中所占份额带来影响。这样一来，可以表明，如果所确定的生产条件或产品性能发生变化，那么在总成本中所占的份额可以减少多少。
模拟生产过程的相应模型对各自领域的技术人员来说是已知的并且可以查到专业文献，因而对此就不在此进一步讨论了。
该方法可以在线实施，其做法是，在生产过程中测量产品性能和/或生产条件，确定已变化的产品性能并分配成本。此外，一方面检测并分配可直接掌握的产品生产成本(例如设备能耗)，而另一方面，根据所测量的生产参数来计算出剩余的生产成本(例如对应于生成氧化皮的成本)。在这里，例如按照含有设备算法和过程控制算法的计算机程序形式并跟上制造过程地测量过程参数并借助该设备算法和过程控制算法进行分析处理。
可以规定，记录下一个超过多个产品的工序的生产条件并由此连续确定出作为输入参数的适当的生产条件。
这首先可被用于那些考虑了不是在每个产品上都会出现的事件的生产条件，例如象在轧制设备上的带钢卡钢，这借助卡钢率被用在本发明的方法中。对由同类型产品组成的产品类型来说，连续记录下是否在某工序的某个时刻出现卡钢。根据在某个时刻之前生产出的某以产品类型的产品的数量和同时出现的卡钢次数，总是可以确定出更新的卡钢率。若与过去相比出现比较少的卡钢，则卡钢率有所降低。
本发明的分配方法也可以离线使用，其做法是，有关成本的求得和分配是根据生产过程模拟而逐个产品地进行的。在这里，通过模拟求出产品性能和/或生产条件，其中，以或许存在的测量值作为产品性能和/或生产条件。因而，例如或许采用从类似设备中得到的测量值。离线方法也有利地作为计算机程序来实现。
首先对在线方法有利的是，采用装在生产设备控制系统中的过程模型。由于无论如何都要有模型或算法用于控制生产设备以便控制设备和过程，因此，这些模型或算法也可以被用于本发明方法的目的。通常，这些模型或算法同样也以计算机程序形式来实现。
本发明的方法可以单独地或与其它过程结合起来地被用于至少以下当中的一个过程炼铁、炼钢、连铸、加热、热轧、冷轧、精加工、库存和运输。例如，可以评估轧制产品的从炼钢直至库存和运输的整个冶炼制造过程。
这种方法一般借助计算机程序来执行和实施。在这里，以本发明方法为基础的计算机程序可以安装在自动化设备中，这种自动化设备完成设备或生产过程的控制和/或调节。
但计算机程序也可以安装在对设备或生产过程进行生产计划和生产控制所需的自动化设备中。
还有利的是，对设备操作人员、生产管理人员以及工厂和投资管理人员的分配过程的结果实现可视化(例如在生产过程期间里在显示装置上)并建立挡案。
利用本发明的程序，不仅求出了包括所有工序的成品总成本，或者在每个工序中的产品成本，而且可以对每个工序分配部分成本、规定的产品性能或生产条件。因此不仅算出总成本，也算出成本构成。
规定的生产条件且尤其是设备条件也可以在本发明方法中进行概括评估，因为为此分配给某个产品是没有意义的，例如象在人员成本或设备维护费用方面。
结合由板坯制成热轧带刚的生产例子来详细说明本发明，对于热轧带钢生产来说提供离线方法，它需要以下一般输入参数产品性能板坯厚度、板坯宽度、板坯长度，板坯输入温度(在加热炉里)，
板坯输出温度(出加热炉)，板坯密度(Kg/m3)，板坯比热(J/Kg/K)，板坯厚度、板坯宽度，板坯温度，板坯基础材料的硬度(N/mm2)和硬度的温度系数。
设备条件设备的折旧时间(年数)，每年运行时间，主维护的时间，每周维护时间的数量。
生产资料的成本板坯成本，电能成本(EUR/GJ)，废钢价(EUR/t)，相对生产量的人工成本(吨/年)。
对各工序即预热(预热炉)、粗孔、精轧来说，需要以下输入参数加热产品性能氧化层厚度的参考值(板坯厚度的％)，氧化皮形成的温度系数(％/℃)，氧化皮形成的时间系数(％/min)。
设备条件故障率(理论运行时间的％)，故障期间的停机时间，既定的预热炉热功率(GJ/h)，相对板坯长度的预热炉效率(1/m)，相对板坯通过时间的预热炉效率(1/min)，基准加热时间(min)，加热时间的热系数(min/℃)，加热时间的板坯厚度系数(min/m)，设备电功率(KW)，电功率利用系数(％)。
生产资料成本热能成本(欧元/GJ)。
粗轧产品性能氧化层厚度的参照值(％的板坯厚度)，氧化皮生成的温度系数(％/℃)，氧化皮生成的时间系数(％/S)，钢带头尾的钢带损失(m)，切边的宽度(m)。
设备条件故障率(理论运行时间的％)，工作辊半径(m)，工作辊变形系数，力矩系数，轧制效率，每道次的平均速度(m/s)，输送时间和换向时间(s)，既定的电功率(KW)，电功率的利用系数(％)。
生产资料成本设备投资成本(欧元)，设备管理成本(欧元/年)，人工成本(生产和维护分开)。
精轧产品性能钢带输出温度，带厚，带宽，氧化层厚度的参照值(带厚的％)，氧化皮形成的温度系数(％/℃)，氧化皮形成的时间系数(％/S)。
设备条件
故障率(理论运行时间的％)，带钢卡钢卡钢率(事件数/t)，带钢卡钢卡钢率的厚度系数(事件数/t/mm)，带钢卡钢排除时间(h)，工作辊半径(m)，工作辊变形系数，里矩系数，轧制效率，平均轧制速度(m/s)，既定的电功率(KW)，电功率利用系数(％)。
生产资料成本设备投资成本(欧元)，设备管理成本(欧元/年)，人工成本(生产和维护分开)，与额定值之差和成本之间的关系厚度偏差系数(％)，平坦度偏差系数(％)，轮廓偏差系数(％)，宽度偏差系数(％)，温度偏差系数(％)，钢带头尾的带钢损失(m)，价格偏差系数(％)。
由这些输入数据可以计算出以下的中间结果，尤其是变化的产品性能可供使用的生产时间板坯重总维护时间周维护时间预热的实际效率实际的氧化层厚度(预热)实际的预热时间故障时间(预热)实际的材料硬度变形功(粗轧)实际的氧化层厚度(粗轧)轧制时间故障时间实际的卡钢率(精轧)平均的材料硬度变形功(精轧)实际的氧化层厚度(精轧)而且，由此可以为各工序算出以下的成本加热预热炉电能氧化损失故障运行维护折旧粗轧用于轧制的电能次要的电能氧化损失带钢头尾的带钢损失故障运行维护折旧精轧用于轧制的电能次要的电能氧化损失公差偏差故障钢带卡钢运行维护折旧上述参数只是用于本发明的例子，当然可以去掉和/或添加一些参数。
通过本发明，可以为每个单独制造的产品或对某类型成品按照基于产品性能、制造条件和设备条件的成因原理来检测或者算出并且分配相关的生产成本。
这种分配过程的结果是对每个制造的产品或产品类型的生产成本进行准确客观的分配，这种分配可以被经营者用来优化产品系列并能求出公平的产品价格以及最佳地使用现有的成本降低手段。
权利要求
1.一种用于确定并分配产品的生产成本的方法，其中，由产品性能和表示产品性能、生产资料和生产资料的预定成本之间的相互关系的模型来算出产品的生产成本，其特征在于，至少对一个工序来说，借助至少一个过程模型并由作为输入参数的产品性能和生产条件来确定因该工序而改变的产品性能并给所述改变的产品性能分配在产品的这个工序中发生的生产成本的一部分。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在生产过程中测量产品性能和/或生产条件，确定已改变的产品性能并分配成本。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，记录下一个涵盖多个产品的工序的生产条件并由此连续确定作为输入参数的适当的生产条件。
4.按权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，模拟算出产品性能和/或生产条件。
5.按权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，将现有的测量值用作产品性能和/或生产条件。
6.按权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，使用装在生产设备控制系统中的过程模型。
7.按权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，它被用于至少一个以下的过程炼铁、炼钢、连铸、加热、热轧、冷轧、精制、库存和运输。
8.按权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，分配过程的结果被输入一个自动化系统以便控制生产计划和生产控制。
9.一种用于实施如权利要求1-8之一所述方法的装置，其特征在于，设有一个手段，借助该手段，可以至少对一个工序并通过至少一个过程模型根据作为输入参数的产品性能和生产条件来确定因该工序而改变的产品性能并且可以给所述改变的产品性能分配在该产品的所述工序中发生的成本的一部分。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，该手段是一种自动化装置，可利用用该自动化装置来控制或调节设备或生产过程。
11.按权利要求9或10所述的装置，其特征在于，该手段是一种自动化装置，可利用该自动化装置实现该设备或生产过程的生产计划和生产控制。
全文摘要
本发明涉及用于确定并分配产品的生产成本的方法和装置，其中，由产品性能和表示产品性能、生产资料和生产资料的预定成本之间的相互关系的模型来算出产品的生产成本。该方法或者说装置的特征在于，至少对一个工序来说，借助至少一个过程模型并由作为输入参数的产品性能和生产条件来确定因该工序而改变的产品性能并给所述改变的产品性能分配在产品的这个工序中发生的生产成本的一部分。由于本发明的生产过程本身至少被局部地模拟，因而单个的产品性能可以作为生产过程的不同结果单独计入成本评估中。
文档编号G06Q10/00GK1573769SQ200410043390
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月8日 优先权日2003年5月7日
发明者R·皮希勒 申请人:沃斯特-阿尔派因工业设备制造股份有限公司