浅谈企业材料定额的编制方法

    石大忠　商卫东

    摘 要： 材料定额，不管是从技术层面、经济层面还是管理层面来说，对企业生产都有重要的作用和意义。本文详细叙述了材料定额的作用，通过具体实例，提出了材料定额的工艺编制方法，对常见问题提出了解决方案。为材料定额工作提供了参考和借鉴，具有很强的实用价值。

    关键词： 材料定额；工艺编制；常见问题；解决方案

    0 引言

    编制和修订材料消耗工艺定额文件是企业科研生产单位的一项重要基础工作，是工艺工作中不可或缺的一项重要内容。材料定额对加强物资的计划管理，节约使用材料，加快资金周转，提高经济效益，保证经济持续、稳定、协调发展等都有一定的实际意义。笔者结合多年的工作经验和企业生产实际，提供一个较科学的材料定额工艺编制方法和常见问题的解决方案，以供参考。

    1 材料定额中的基本术语

    1.1 材料、主要材料、辅助材料

    通常所说的"材料"是原材料，是指经过加工的工业产品，如钢材、橡胶制品、纺织品等。一般把材料分为主要材料和辅助材料两大类。主要材料（简称主材）是根据设计要求，在制造产品时所使用的能构成产品实体所用的各种原材料，主材又多为金属材料。辅助材料（简称辅材）是用于产品生产过程，但不构成产品实体也不直接改变零件的原材料，如仪表油、液压油、油漆、稀释剂、焊接用气体等。

    1.2 材料消耗工艺定额及其组成

    材料消耗工艺定额，是指在一定生产条件、组织条件下，由工艺定额人员根据产品设计图样、技术要求、标准、工艺方法和生产条件等规定，编制的单位零件 （或产品）所必须消耗的原材料的标准数量。

    主材消耗工艺定额是由零件（或产品）的净质量（净重）和在制造过程中产生的工艺性损耗两部分组成的。

    零件净质量是指按设计图纸要求制成的零件质量，它是材料的有效消耗量。工艺性损耗是由工艺技术加工特性所引起的不可避免的材料损耗。它包括下料损耗与工艺加工损耗。下料损耗是指工艺加工准备过程中产生的材料损耗。如，在准备毛料过程中产生的锯（切）口，因材料不成倍性而产生的料头、边角余料，化工材料的备料损耗等。工艺加工损耗是指在工艺加工过程中产生的材料损耗。如切屑、夹头、压边、锻件毛边与烧损，化工材料的粘洒等。

    可用下式表达：

    主要材料消耗工艺定额=零件（或产品）净质量+工艺性损耗（其中，工艺性损耗=下料损耗+工艺加工损耗）

    在零件 （或产品）制造的过程中，还会有其他一些消耗。例如，出现废品而产生的材料消耗；采取规格代用而造成的材料损耗等。这些材料损耗称为非工艺性损耗。它不应计入主材工艺定额中，只是在核算产品成本时需要考虑。

    2 材料定额的经济作用

    材料定额工作是科研生产企业实行科学管理的一项重要基础工作。材料定额是否先进合理在相当程度上反映着生产企业工艺技术与经营管理水平的高低。做好定额工作，加强工艺定额管理，能够促进工艺技术与经营管理水平的提高，又可以降低材料消耗。许多成功的企业都把加强工艺定额管理作为节约挖潜、降低成本、提高效益的重要工具。材料定额主要服务于物资部门的计划、采购、保管、储备，财务部门的产品报价、成本核算及各相关生产部门的材料领用。

    3 编制材料定额的基本方法

    依据各企业制定的《工艺定额编制规定》《工艺文件编制的一般要求》和相关的编制标准《JB/T9176-1999冲压件材料消耗工艺定额编制方法》等，按照设计图纸的技术要求，编制出完整的《主要材料消耗工艺定额明细表》等工艺文件。

    例如，某项生产任务的总体方案一旦确定，首先就要着手设计图纸，并由工艺员（包括材料定额工艺员）参与产品设计文件的工艺性审查。紧接着就要制定总体加工方案，同时要尽快地编制出材料定额。编制的基本方法有技术计算法、统计分析法和经验估算法三种。

    3.1 技术计算法

    它是制定主材消耗工艺定额的主要方法。首先根据零件图样计算出零件本身的外形轮廓尺寸（或零件净质量），然后加上在一定的生产、技术、组织条件下所必需的、合理的加工余量和损耗（如锯切口、夹头、修整端面、加热时的烧损、挥发汽化、材料不成倍性产生的料头和边角残料等），计算出材料消耗工艺定额。它又有以下三种具体方法：

    3.1.1 下料法

    下料法就是尽量选择适合毛料倍数尺寸的材料，进行最经济合理的排样，将其产生的残料和夹头等用不同的方法按比例分摊到每个零件上，从而求出单位零件的主要材料消耗工艺定额。对有些不成倍性的材料要单独提出供货尺寸。例如，某零件是由棒料加工的，其长度净尺寸为1650mm，棒料的供货尺寸一般都是6000mm。很显然，若用6000mm长的原材料来下料加工，最多只能加工出3件，且有6000-1655×3=1035（mm）长的余量（1655为含加工余量的尺寸），如果没有其他零件可利用，就会造成很大的材料浪费。因此，只要提出供货尺寸为5000mm，就可以避免材料浪费。

    3.1.1.1 板材加工零件定额

    剪料类零件采用有效利用板幅，调头剪料、利用边料、余料、组合下料等方法控制定额总量；对割料类零件，将有效利用割料设备较之剪料设备灵活的特点，实行给出单件余量，适当兼顾板幅，控制单件总量等方法节约材料。

    板料零件（包括折弯成形件）的定额可用下面的简易方法来计算：

    式中长、宽、厚的计量单位均为mm，质量的计量单位为kg，式中除以106是要把质量单位由毫克（mg）转为千克（kg），折弯成形件按展平计算，板形圆饼件按正方形计算。

    零件坯料质量=长×宽×厚×密度÷106

    a剪料定额的计算：

    较长边≤300mm时，零件定额=（长+2）×（宽+2）×厚×密度÷106

    300mm<较长边≤700mm时，零件定额=（长+10）×（宽+10）×厚×密度÷106

    较长边>700mm时，零件定额=（长+15）×（宽+15）×厚×密度÷106

    b割料定额的计算：

    较长边≤300mm时，零件定额=（长+10）×（宽+10）×厚×密度÷106

    300mm<较长边≤700mm时，零件定额=（长+20）×（宽+20）×厚×密度÷106

    较长边>700mm时，零件定额=（长+25）×（宽+25）×厚×密度÷106

    这些使用计算机的电子表格软件，可快速地批量计算，大大提高工作效率。下面举例说明：

    例如，下图所示的电子表格中有9种钢板零件（表中只列出了材料规格和下料尺寸），序号1～7用剪料，序号8、9用割料。（注意在录入下料尺寸时，总是将较长的尺寸写在乘号之前。）

    下面用图示介绍具体计算方法：

    a为了不破坏原始数据，先将尺寸列数据复制到右侧空白列，用数据的分列功能把长宽尺寸分成两列，再把规格列复制到右侧空白列，把厚度尺寸也分列出来。方法是：从"数据"的下拉菜单中选"分列"，进入分列向导，按提示即可得到下左图所示的结果。（在勾选分隔符号时勾选其他，并输入"×"，按快捷键"Alt+215"，就可输入"×"）。同样方法把材料厚度分列出来（在勾选其他时改输入"-"，结果见下右图）。

    b编辑、复制公式计算毛质量，并取小数位为3位。用选择性粘贴（选数值取消计算公式）将计算结果放到"毛坯质量"列（如下图所示）。

    c按长边尺寸排序，并在右侧列中标识出要增加的余量（剪料2、10、15，割料10、20、25）

    d再用选择性粘贴增加相同的余量，即可得到定额量（如下图所示）。

    e最后把不再需要的数据清除掉，按序号排序，至此结束（见下图）。

    3.1.1.2 棒材、管材及其他型材加工零件定额

    对凡不够下一根坯料的料头，在留出合理余料后再安排一定量的单件加工，控制定额总量；所有规格的下料余量可按锯口余量L=5计算。

    例如，有一种零件是由φ55mm的圆钢加工出来的，其长度净尺寸为9mm，下料尺寸为L=20+14×10=160（mm）（20为夹头，14为单件尺寸9加上切削余量5，10为一根毛坯可加工10件零件），供货尺寸为6000mm。可这样计算单件材料定额：毛坯质量=圆钢截面积×毛坯长度×材料密度=π×（55÷2）2×160×7.85÷106÷10=0.298（kg），式中除以10是因为1根160mm长的毛坯最终要加工出10个零件，我们要计算的都是以单个零件为单位的。

    在Excel表格中的公式为=PI（）*（55/2）^2*160*7.85/1000000/10

    材料定额=圆钢截面积×供货尺寸×材料密度÷整根圆钢可以加工出的零件数=π×（55÷2）2×6000×7.85÷106÷362=0.309（kg），式中的362是长为6000mm的材料可以加工出的零件总数。其具体计算如下：

    材料可以下的坯料根数：6000÷（160+5）=36.364 （取整数36）；材料下出36件坯料后的余料长度：6000-165×36=60；实际可用的余料长度：60-20=40 （减去不可用的夹头）；余料可以加工出的零件数：40÷14=2.857 （取整数2）；可以加工出的零件总数：36×10+2=362。用管材及其他型材加工零件的定额仿此计算。

    遇到下料尺寸较长，与供货材料尺寸不成倍，可以增加15～20mm的余量计算。如供货材料尺寸为6000mm，下料尺寸为2150mm，只能下2件，余下的1690mm就可用于加工别的零件。但考虑材料浪费的问题，所以计算该零件定额就适当增加余量，按2165mm或2170mm计算，把材料浪费的部分摊算到该零件上。

    3.1.2 实验法

    实验法是在生产实践中，通过测试和测算的方法来确定单位面积、单位容量、单位时间内的材料消耗量，从而计算出单位零件（或产品）的材料消耗工艺定额。这种方法一般适用于涂料、表面镀覆层材料等材料消耗工艺定额的制定。

    例如，我们要测算某产品所需油漆的消耗定额。可以先取几件试件（件数在10件以内），大小只要便于测算出表面积，又便于喷涂就行。按照对产品的涂覆要求，对底漆和面漆分别喷涂，记录测试数据。

    说明：表中8件总面积为3m2，先领取0.5kg底漆，按要求喷涂完后剩余0.14kg，等底漆干好后，再领取1.0kg面漆，按要求喷涂完后剩余0.46kg，最后计算出底漆用量为0.12kg/m2，面漆用量为0.18kg/m2。

    这样，我们再把该产品需要喷涂的表面积总量测算出来，就能计算出该产品所需要油漆的消耗定额了。

    3.1.3 生产测定法

    生产测定法就是通过度、量、衡等方法来确定零件的材料消耗量。这种方法一般用于模压的橡胶、塑料零件及复杂的大型铸件和焊接零件的焊料等材料消耗工艺定额的制定。

    3.2 统计分析法

    主要用于辅材消耗工艺定额的制定。它是根据积累的材料实际消耗统计资料和实际生产的产品产量，计算出单位产品的材料消耗量，然后再结合当前和今后生产组织条件的完善和设计、工艺、操作技术的改进等因素，在分析对比的基础上，确定平均先进的材料消耗工艺定额。这种方法主要用于不易进行计算而又难以测定的某些材料消耗工艺定额的制定。

    3.3 经验估算法

    它也主要用于辅材消耗工艺定额的制定。是根据生产经验，参照类似产品的材料消耗工艺定额等资料，通过分析对比，估算出本产品材料消耗工艺定额的方法。这种方法的准确性较差，因此，一般只在缺乏图样和技术资料的情况下才采用。

    编制材料定额之后，要督促各有关单位认真执行产品材料消耗工艺定额，检查或抽查执行情况。同时，还要收集和研究有关标准、资料和信息，了解产品生产状况、材料的实际消耗情况、材料的供应状况，有计划地进行定额的复查、修订和更改。更要参与制定有关节约原材料方面的技术措施计划，提出改进工艺、改善管理、提高材料利用率的有效建议。

    对于小批量生产或很紧急的产品项目，可以提出估算用料计划表供生产使用。对于有一定批量生产的产品，则应由工艺定额员编制精准详实的《主要材料消耗工艺定额明细表》、《外购件消耗工艺定额汇总表》等。

    4 材料定额的常见问题处理方案

    由于产品零部件的多样性、加工方式的多样性导致材料消耗也呈多样性变化。针对这样的问题，材料消耗定额计算的准确性有待讨论，这也对生产起不到实际作用。

    例如，下图所示的两种零件，前一种是框形件，内部有一块材料就浪费掉了；后一种是异形件，左上角也有一部分余料浪费。

    板料的套裁与拼焊：图7a所示的框形件可以考虑拼焊（如果是非金属材料就考虑拼接）或与其他较小的零件套裁；图7b所示的异形件可以考虑套裁或拼焊。

    批量较小的小零件可不用考虑套裁，虽然套裁可以提高材料利用率，但节省总量太少，实际意义不大。批量较大的小零件还是要考虑套裁的。

    对于套裁有两种情况：一种是同一零件自身套裁；另一种是两种或多种不同零件的套裁。

    同一零件自身套裁，较多的是下图8所示的情况：

    图8a、b、c可以是两件拼成为一个方形件；图8d是多件拼成为一个方形件，长边是整张板材的长或宽，两端只有较小的余料浪费。

    两种或多于两种不同零件的套裁，多是环形件的中间可以再加工出一种或多种同厚度的零件，前提是这几种零件材质的要求是相同的。

    如采取拼焊不影响产品性能和质量，又能提高材料利用率，就要采取拼焊编制材料定额，并落实到实际产品生产中。

    5 结束语

    企业材料定额的编制虽有很多方法选用，但也有一定的灵活性。实际应用中要结合企业生产实际科学合理地选择，才能真正节约使用材料，降低产品成本，提高企业经济效益。

    参考文献：

    [1]孔宪伟，马自勤，程强.基于精益制造与企业资源计划的材料定额方法研究[J].组合机床与自动化加工技术，2013（5）：142-145.

    [2]司淑云.提高板材利用率的措施[J].机械工程师，2013（8）：235-236.