现代制造系统(v41)8C成本质量模型

现代制造系统第8章制造过程的建模与分析（8-9）东北大学秦皇岛分校黄亮[e-mail]第8章制造过程的建模与分析z8.1制造过程建模概述z8.2马尔可夫链z8.3排队网络z8.4极大代数z8.5活动网络图z8.6Petri网z8.7仿真语言简介z8.8制造成本建模z8.9制造质量建模z成本核算的目的：{直接目的为计算产品的单价；{根本目的为对未来的生产成本进行预测。z传统成本核算方法，{其分析的对象是产品，假设成本随产品产量线性增长，直接将资金消耗归集到产品上。z高级成本核算方法，{其分析的对象是作业（activity），通过作业之间的关联获得产品产量与资金支出之间的关系，通过多层次、间接归集的手段获得更加准确的成本核算结果。8.8制造成本建模z主要的高级成本核算方法:z（1）作业成本法（activitybasedcosting，ABC）{埃里克·科勒（EricKohler）教授于1941提出作业成本的概念；{罗宾·库珀（RobinCooper）和罗伯特·卡普兰（RobertSKaplan）于1988年建立作业成本法的体系。{作业成本法是目前应用得最多的高级成本核算方法。z主要的高级成本核算方法还有:z（2）弹性边际成本法（Grenzplankostenrechnung，GPK），上世纪40年代起，在德国推行的一种高级成本核算方法。z（3）完工效益会计（throughputaccounting），上世纪80年代起，戈德拉特博士（Dr．EliyahuM．Goldratt）在以色列推行的一种高级成本核算方法，是约束理论（TOC）的组成部分。z（4）资源消耗会计（resourceconsumptionaccounting，RCA），2002年起在美国推行的一种高级成本核算方法，为ABC与GPK的融合。z（5）班组成本法，上世纪50年代，自中国鞍钢企业推广的一种高级成本核算方法。z传统成本分析——成本分类:z传统的成本模型主要是将成本与产品产量之间的关系分类，以谋求建立更加准确的成本关系。z成本分类，也称为成本性态或成本习性，主要有以下几种{（1）变动成本，指随产品产量线性变化的成本，例如材料费、工人的计件工资等；{（2）固定成本，也称作期间成本，指不随产品产量变化，而以核算周期计量的成本，例如厂房折旧、企业管理部门办公费用等。z成本的分类，主要有{（3）混合成本，介于变动和固定成本之间的成本，包括z（3.1）标准混合成本，指存在一定的固定值，然后其余部分按产量变化的成本，例如出租车运输费。z（3.2）阶梯式混合成本，指产品产量在一定范围内变动而成本不变化，超出范围则成本发生阶跃式增长的成本，例如仓库保管费。{尽管有学者提出更高级的成本分类方法，但随着现代制造过程变得越来越复杂，多种成本分类方法仍难以充分描述资金支出与产品产量之间的复杂关系。z高级成本分析——成本动因:{传统成本法总是试图直接建立资金支出与产品产量之间的关系。尽管将成本分类，使用不同函数进行描述，但对于复杂制造过程，仍难以充分表达资金支出与产品产量之间的复杂关系。{高级成本核算方法先将资金支出归集到作业，再通过作业之间的多层关联逐步将资金支出归集到产品上，因此可以描述更加复杂的资金支出与产品产量之间的关系，其核心方法为成本动因分析。z成本动因，{指作业消耗资源的根本原因。z作业的分类：{（1）数量作业；{（2）批次作业；{（3）辅助作业。z动因的分类：{（1）业务动因；{（2）时间动因；{（3）直接动因。z作业的分类：（1）数量作业，{服务于单个产品的作业，{因此其作业数量取决于产品数量。{例如z加工、装配等直接生产活动；{可采用的计量方式为z零件数量或工时。z作业的分类：（2）批次作业，{服务于一批产品的作业，{因此其作业数量取决于产品的批次数量。{例如z采购、质检、搬运等活动；{可采用的计量方式为z批次数量。z作业的分类：（3）辅助作业，{服务于整体生产任务的作业，{因此其作业数量与产品数量或产品的批次数量都无直接关系。{例如z产品销售、产品设计、车间管理等；{可采用的计量方式z业务量、成本核算周期等。z各类作业之间的关系：{首先是一个批次作业可能服务于多个数量作业，例如一次采购作业采购10个毛坯，每个毛坯由一个加工作业加工成零件。{其次是辅助作业可能服务于多个批次作业或数量作业，例如一个辅助作业设计出的一个新产品，投产100次，每次生产5个，则需要100个采购作业和500个加工作业完成。z动因的分类：（1）业务动因,{假设每次作业消耗的资源是相同的，{因此以作业发生的次数为资源消耗的计量单位。{例如零件数量、生产准备次数、搬运次数、采购次数、订单数量等。{业务动因计量成本最低，但准确性较差。z动因的分类：（2）时间动因,{假设单位时间的作业耗用的资源是相同,{因此以作业所耗用的时间作为计量单位。{例如加工工时、装配工时、质检工时、生产准备时间等。{时间动因计量成本较高，但准确性上升。z动因的分类：（3）直接动因,{以作业为桥梁，将产品耗用的资源直接进行归集。直接动因精度最高，但需要详细的生产记录，经常难以实现。z动因的选择，以产品设计任务为例，{若以图纸数量计量工作量则为业务动因；{若以画图时间计量工作量则为时间动因；{若以绘制每张图纸的实际劳动付出计量工作量则为直接动因。z各类动因的对比{准确度，由弱至强为z业务动因Æ时间动因Æ直接动因；{数据采集的成本，由低到高为z业务动因Æ时间动因Æ直接动因。作业名称成本动因作业分类工具发放发放次数批次作业安排订单生产订单数量批次作业设备保养调试次数批次作业开发新产品产品种类辅助作业产品质量改进工程变动数辅助作业作业分类和动因选择举例（续）（仅供参考，可根据企业的实际情况改变）作业名称成本动因作业分类加工零件加工时间数量作业装配产品装配时间数量作业质量检验抽检次数批次作业采购原料采购次数批次作业产品发货发货次数批次作业作业分类和动因选择举例（仅供参考，可根据企业的实际情况改变）z在分析成本动因的基础上，往往还需要成本模型表达资金到作业、作业到产品的复杂成本转移过程。z例如，作业成本法的二阶段成本模型。总成本制造费用直接成本作业1作业2作业3作业4成本库1成本库2成本库3成本库分配率成品库分配率成本库分配率产品A产品Bz高级成本模型——网络图模型:z对于复杂制造过程，二阶段成本转移模型的作用依旧有限。因此，可将问题一般化，使用复杂网络图描述成本的转移过程。z必要时可构造虚拟活动（作业）来表达资源之间的转移关系。z例如，构造车间管理的虚拟活动，来完成管理成本的分配。z网络图成本模型的应用示例：{案例1，某曲轴加工工段的局部生产环节，{拥有C650（传统）和Cw61（数控）两台车床。z该局部生产环节，{主要生产QT100和QT170两种曲轴，{各自拥有一道粗车工序和一道精车工序。z出于加工精度的考虑，由两台车床C650和Cw61分别完成粗车和精车两道工序；z出于加工熟练度的考虑，由人员2_065和2_066分别加工QT100和QT170两种曲轴。z该生产环节需要考虑的主要成本有{工人工资，按人员归集；{设备折旧、电费和刀具费等按设备归集。z该生产环节资源的整体转移关系如图：链接：投入产出表；投入产出方程。z网络图成本模型的{优点：能够清晰地描述成本转移关系；{缺点：建模工作量大，例如上例4道工序就需要绘制20个节点，而在实际车间通常同时存在着上千道工序。z因此建立成本模型的关键问题之一就是研究如何利用计算机实现重复化建模工作，降低建模成本，以支持更细致的成本分析。z因此，能够利用矩阵运算批量处理资源转移关系的投入产出模型被引入到成本模型领域。z投入产出模型由俄裔美籍学者华西里·列昂惕夫于1936年提出，为研究社会生产各部门之间的相互依赖关系做出了巨大贡献。z1973年，列昂惕夫因提出并发展投入产出模型以及相关的分析方法，被授予诺贝尔经济学奖。z高级成本模型——投入产出模型:z支持成本核算的投入产出模型：z应用步骤1——划分活动，{原则1：{每一类活动具有唯一的产出资源，且产出资源具有唯一的量化标准。{原料、工具和产品等消耗类资源以实物的数量、重量或体积等物理单位计量，人员和设备等非消耗类资源以工作时间或工作次数计量。以不同产出资源计量的活动应在概念上划分成不同的活动，由生产活动中的统计数据分别计量。z支持成本核算的投入产出模型：z应用步骤1——划分活动，{原则2：{每一类活动具有相对稳定的生产技术条件，可认为该活动中各种投入资源的数量与产出资源的数量成正比。{具有同样的产出资源，但投入资源的种类或数量有着较大差异的活动应划分成不同的活动。{上述原则的实现案例z可参照前面介绍的网络图模型。z支持成本核算的投入产出模型：z应用步骤2——构造投入产出表和方程z定义1：{在一个会计期间内，以数量、时间等物理单位计量的某种资源的总生产量称为该资源的总产出数量，其中用于生产其它资源而消耗掉的部分称为该资源对其它资源的中间消耗数量，剩余部分称为该资源的最终产出数量；{描述三者之间平衡关系的方程称为实物型投入产出模型的产出方程，简称为实物型产出方程。z投入产出表举例{（链接：网络图模型、投入产出方程）z返回z实物型投入产出方程如下z其中，z为资源i的总产出数量，z为资源i对资源j的中间消耗数量，z为资源i的最终产出数量。1,,1,2,,.niijijxxyijn==+=∑ixijxiyz定义2：{在一个会计期间内，以物理单位对资源进行计量，生产一个单位的某种资源所平均消耗另一种资源的数量，称为该资源对另一种资源的直接消耗系数。z因此，实物型投入产出模型可写成,,1,2,,.ijijixaijnx==1,,1,2,,.niijjijxaxyijn==+=∑z设z并移项，则实物型投入产出模型的矩阵形式1112111212222212,,,nnnnnnnnaaaxyaaaxyAXYaaaxy⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦#####()0.IAXY−−=z定义3：{在一个会计期间内，以货币单位计量的某种资源的总成本称为该资源的总投入成本，其中由消耗其它资源而间接产生的成本称为其它资源对该资源的中间投入成本，其余由消耗货币而直接产生的成本称为该资源的初始投入成本；{描述三者之间平衡关系的方程称为价值型投入产出模型的投入方程，简称为价值型投入方程。1,,1,2,,.njijjixxzijn==+=∑z定义4：{在一个会计期间内，某种资源的总投入成本平均分摊到每一物理单位资源上的成本称为该资源的单位平均总投入成本，简称为单位成本（成本核算所求值）；{某种资源的初始投入成本平均分摊到每一物理单位资源上的成本称为单位平均初始投入成本，简称为单位初始成本。,,1,2,,.jjjjjjxzcpjnxx===z根据定义4，价值型投入产出模型可以写成z设z则1,,1,2,,.njjiijjjicxcxpxijn==+=∑[][]TT1212,,nnCcccPppp==T1().CIAP−=−z支持成本核算的投入产出模型：z应用步骤3——利用上述公式计算成本，{实物型产出方程是描述实际生产过程的，可以根据实际生产记录获得（已知的）；{价值型投入方程是描述成本转移过程的，可以通过实物型产出方程转化得到（待求的）。{因此，通过实物型产出方程获得价值型投入方程，即可实现成本核算。z例题1，使用投入产出模型计算案例1中的两种轴在该生产环节的成本。z解：第一步，构造投入产出表。{第二步，构造用于成本核算的投入产出方程。{对于直接消耗系数矩阵A，z各个单元格内的中间投入数量除以列标题所指资源的总产出数量；{对于单位初始成本向量P，z各行货币投入量除以行标题所指资源的总产出数量。T1().CIAP−=−z得到方程数据z解得1234567810000000000000000100000000000000001000000.9900000000001000001.02000000000010000.450