周 政,劉宇珂

(同濟大學汽車學院,上海 200092)

淺談乘用車空調箱成本構成及應用*

周 政,劉宇珂

(同濟大學汽車學院,上海 200092)

結合企業(yè)實際的情況,運用成本分析及多元線性回歸等理論知識,得出的在項目前期就能夠快速高效使用的方法,來切實解決企業(yè)成本控制中存在的一些問題。以乘用車空調箱作為研究對象,通過多元線形回歸,分析成本構成,并且闡述了其普遍應用價值。

成本構成;線性回歸

0 引 言

汽車行業(yè)在近十年,得到了火速迅猛的發(fā)展。汽車市場由發(fā)達國家逐步轉向發(fā)展中國家,隨著中國汽車市場的不斷成熟,消費者擁有了更多的選擇,近年來各大車企都在不斷地提升自身的市場競爭力,然而不論是降價賣車,還是提高配置,都需要足夠的價格空間以支撐企業(yè)的利潤率。在當前異常激烈的競爭環(huán)境下整車廠對成本重視程度已經達到了一個空前的高度,不少整車廠更是在項目非常前期的時候就開始壓縮零部件采購預算,通常是由財務部門給出項目成本目標,然后由采購部完成指標。然而問題也隨之而來,應該如何使零部件的開發(fā)設計與目標成本結合起來綜合考慮,如何在做開發(fā)策略時運用成本分析[1-2]更加靈活的通過配置的增減來滿足客戶的需求又能將成本控制在一個既有競爭力又合理的范圍內[3],這便是本文研究的核心內容。

1 乘用車空調箱的成本構成

現代乘用車的空調箱一般是由蒸發(fā)器,暖風芯體,風門組件,連桿機構,鼓風機,空氣濾芯及塑料外殼體等組成的。其主要作用是調節(jié)車內溫度,凈化車內空氣,,提高體感的舒適性,車內空氣循環(huán)流通。

現代汽車越來越注重乘客廂的舒適度,對于乘用車空調而言,所謂配置的高低,主要是由風控系統決定的。所謂風控系統是由風門組件,連桿機構,伺服電機,鼓風機,空氣濾芯等組成。伺服電機收到電控信號的輸入,驅動連桿機構,帶動風門組件,實現出風口的通風控制,高端的配置通常會對乘客廂不同的區(qū)域分別控制溫度風量,這個功能就是通過風門組件來控制的,高配的空調箱會對一個區(qū)域的控溫使用好幾個風門進行混合控制,比如冷熱風的混合,多個部位的風量控制。而低配的空調箱則會盡量減少風門組件的數量來控制總成本,相對的,空調箱對出風溫度,出風風量,出風部位的控制也就相對單一,沒有辦法個性化滿足每個乘客的需求。至于風門對于溫度的控制則是利用冷凝器的制冷功能,及暖風芯體的加熱功能,再通過混合風門對冷熱氣體在空調箱艙內進行溫度混合,達到調節(jié)溫度的功能,最后再結合溫度傳感器對溫度實現控制。

所謂空調箱成本驅動因子,對其定義為影響空調箱成本變化的主要因素,即由于某些特征或者功能發(fā)生變化時,空調箱的成本亦隨之進行相對應的變化,這種產生空調箱成本變化的因素稱之為成本驅動因子。在成本公式中如果空調箱的成本是因變量,那么驅動因子就是自變量。為了獲取這些成本因子,本文選取了19個空調箱采購項目的定點報價作為分析樣本,這些報價都經過充分的市場競爭及議價,并且來自不同的空調箱制造供應商,不同的生產體系,不同的上下游供應鏈,因此通過多元線性回歸的分析方法能夠比較客觀準確的找出驅動因子及相應的系數。

2 蒸發(fā)器成本公式

從蒸發(fā)器的結構以及原材料來看,其主要的成本在于蒸發(fā)器的重量,芯體尺寸等方面。本文選取了19個樣本進行回歸分析,所有樣本都為整車廠實際采購項目的定點價格,且都經過充分的市場競爭及商務談判。分析的自變量為蒸發(fā)器的重量,芯體的迎風面積,芯體的厚度,扁管的層數,因變量為蒸發(fā)器的采購價格。

假設蒸發(fā)器采購成本公式為:

經過線性回歸分析,如表1所示,回歸統計分析結果中的相關系數Multiple R的值達到98.96%,說明這四項自變量與因變量采購價格之間是高度正相關的。R Square為0.9793,說明這四項自變量能夠說明因變量的97.93%,也就是說,蒸發(fā)器的重量,迎風面積,厚度,扁管層數以外的因素僅影響2.07%的采購成本。0.94的標準誤差說明該成本公式的線性回歸曲線的擬合度非常好。另外,由表2可知,F顯著性統計量的值十分接近于0,因此該回歸方程回歸效果顯著,公式(1)有效。

表1 回歸統計

表2 方差分析

由表3中P value列的值可發(fā)現,Xevap1與Xevap2的值遠小于顯著性水平0.05,因此蒸發(fā)器的重量和迎風面積與采購成本強相關,而蒸發(fā)器的厚度與扁管的層數與采購成本弱相關。

表3 回歸參數表

3 暖風芯體成本公式

從暖風芯體的結構以及原材料來看,其主要的成本在于暖風芯體的重量,芯體尺寸等方面。因此同樣的,依舊選取這19個空調箱樣本進行回歸分析,所有樣本都為整車廠實際采購項目的定點價格,且都經過充分的市場競爭及商務談判。分析的自變量為芯體的重量,芯體的迎風面積,芯體的厚度,扁管的層數,因變量為暖風芯體的采購價格。

假設暖風芯體的采購成本公式為:

經過分析,如表4所示,回歸統計分析結果中的相關系數Multiple R的值達到98.99%,說明這四項自變量與因變量采購價格之間是高度正相關的。R Square為0.9801,說明這四項自變量能夠說明因變量的98.01%,也就是說,暖風芯體的重量,迎風面積,厚度,扁管層數以外的因素僅影響1.99%的采購成本。0.97的標準誤差說明該成本公式的線性回歸曲線的擬合度非常好。另外,由表5可知,F顯著性統計量的值十分接近于0,因此該回歸方程回歸效果顯著,公式(2)有效。

由表6中 P value列的值可發(fā)現,Xhtr1,Xhtr2的值遠小于顯著性水平0.05,因此暖風芯體的重量和迎風面積與采購成本強相關,Xhtr4的值接近于顯著性水平0.05,因此暖風芯體的扁管數量與采購成本基本相關,而暖風芯體的厚度則與采購成本弱相關。

表4 回歸統計

表5 方差分析

表6 回歸參數表

4 風控系統成本構成

風控系統的成本主要由風門連桿機構,電機,鼓風機,控制模塊,空調濾芯,傳感器等因素組成,其成本與汽車空調的配置極其相關。本文將會列出風控系統中的各個部件與配置之間的關系。

假設風控系統的采購成本公式為:

式中:Ywcs1為鼓風機價格;Ywcs2為鼓風機控制模塊價格;Ywcs3為伺服電機價格;Ywcs4為風門連桿機構價格; Ywcs5為空調濾芯價格;Ywcs6為空氣質量傳感器價格; Ywcs7塑料外殼體價格。

鼓風機作為向車內乘客廂送風的主要動力來源,除了對其制冷制熱的表現有較高的要求外,還對其穩(wěn)定性,低噪音等指標有所考量。因此該部件一般比較注重品質的整車廠及空調箱供應商都會選用電裝、博世等國際化品牌的電機供應商。由于電機供應商選擇范圍較小,因此電機價格透明,議價空間也很少,價格區(qū)間主要是有電機功率的不同所造成的,大多數整車廠都對其制冷制熱能力給予了邊界條件的設計要求,例如在制冷方面,采去三個測量點對制冷現進行要求,當風量在280 kg/hr時達到5.2 kW的制冷水平,當風量在400 kg/hr時達到7.2 kW的制冷水平,當風量在520 kg/hr時達到8.7 kW的制冷水平。又例如在制熱方面,當風量在450 kg/hr時制熱溫度能夠達到58℃。風速方面達到125 L/s@12 V。這些技術指標都是考量鼓風機乃至空調箱設計的關鍵數值,由于蒸發(fā)器和暖風芯體由于空間限制,調整范圍不大,因此為了達到客戶的要求,空調箱供應商會選擇不同系列的鼓風機來搭配蒸發(fā)器暖風芯體的設計,尋找一種組合能夠滿足技術指標?？照{鼓風機的成本因素主要來自于電機的功率,其價格基本滿足公式(4):

式中:Xpwr為鼓風機的功率;X0空調箱鼓風機最低功率;P0為空調箱鼓風電機的基礎價格;L0為價格檔位;P1為每檔的價格。

鼓風機的功率是由調速模塊控制的,控制模塊決定了電機檔位的變化方式及范圍,不同形式的控制模塊更決定了鼓風機變檔的速度,效率,乃至油耗。就目前主流的控制模塊而言,調速模塊的選擇基本上與空調的配置相關,手動空調,電動空調還是自動空調,及其空調系統的算法決定了使用哪種控制模塊。

風門及其連桿機構從設計上來講,與空調箱制造供應商的設計風格設計習慣有關,每套連桿機構控制的風門數量以及所能傳遞的扭矩都是不同的,但為了保持市場競爭力,基本上每個空調箱制造商都做了價值分析以優(yōu)化設計,家族化、模塊化的連桿機構設計方案也已經成為行業(yè)的普遍做法。因此總體而言對于空調箱中一整套風門連桿機構的總成本差異并不大。一般在項目前期預估成本的時候都以風門數量為單位,按風門個數預估價格。

空調箱的塑料外殼體一般都是以聚丙烯為基料,聚丙烯密度小,強度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時變脆、不耐磨、易老化。一般適用于機械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。另外現在聚丙烯的國產化程度非常高,金發(fā)等國內大型原材料制造企業(yè)都已經完全掌握這種材料的開發(fā),并且已經大規(guī)模與整車廠合作,因此聚丙烯不論從物理特性還是成本上的優(yōu)勢來看,都非常適合作為空調箱的外殼體的材料。此外考慮到空調箱的實際工況,一般都會在聚丙烯中加入滑石粉,滑石粉的比例通常為20%。使空調箱的外殼體經過注塑工藝后,產品形狀更加穩(wěn)定,有更好的張力強度,剪切強度,繞曲強度,壓力強度。降低變形,伸張率,熱膨脹系數。這是一種非常常用的強化改質填充劑。對于空調箱塑料殼體這類單一工藝的注塑件而言,一般有黑色居多,也有乳白色,這些都成本影響不大。主要是原材料的成本和注塑的成本。使用的原材料非常常見,因此市場上的價格也非常透明。而注塑的成本主要取決于塑料殼體零件本身的尺寸大小,零件的尺寸決定了需要用多大的注塑機。一般注塑機的選擇分為以下四步,及選對型,放得下,拿得出,鎖得住。

選對型:由產品及塑料決定機種及系列。由于射出機有非常多的種類,因此一開始要先正確判斷此產品應由哪一種注塑機,是單色、雙色、多色、夾層或混色等。對于空調箱外殼體而言基本的單色注塑機就可以滿足需求。國內空調箱殼體的制造商中海天注塑機的占有率非常之大,因此本文也會以海天注塑機的成本作為研究基礎。

放得下:由模具尺寸判定機臺的“大柱內距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盤尺 寸”是否適當,以確認模具是否放得下。模具的寬度及高度需小于或至少有一邊小于大柱內距;模具的寬度及高度最好在模盤尺寸范圍內;模具的厚度需介于注塑機的模厚之間;模具的寬度及高度需符合該注塑機建議的最小模具尺寸,太小也不行。

拿得出:由模具及成品判定“開模行程”及“托模行程”是否足以讓成品取出。開模行程至少需大于成品在開關模方向的高度的兩倍以上,且需含豎澆道的長度;托模行程需足夠將成品頂出。

鎖得住:由產品及塑料決定“鎖模力”噸數。當原料以高壓注入模穴內時會產生一個撐模的力量,因此注塑機的鎖模單元必須提供足夠的“鎖模力”使模具不至于被撐開。鎖模力需求的計算如下:由成品外觀尺寸求出成品在開關模方向的投影面積;撐模力量=成品在開關模方向的投影面積(cm2)×模穴數×模內壓力(kg/cm2);機器鎖模力需大于撐模力量,且為了保險起見,機器鎖模力通常需大于撐模力量的1. 17倍以上。

根據實際經驗來看,一般空調箱外殼體供應商處配備的注塑機噸位基本上最小在400 t,最大在1 200 t。這種搭配可以涵蓋尺寸從小到大的各種塑料殼體件。由于本研究用于項目前期對成本的估算,注塑件的具體尺寸大小壁厚都沒有完成設計,因此其價格可以用一個比較簡單的經驗公式來做前期的估算,即料工比為7:3。意思是原材料成本占比為70%,注塑加工費的成本占比為30%。根據此經驗公式,只要知道塑料外殼體的目標重量就可以估算出整個外殼體的大致成本情況。

通過上述研究分析,我們知道如何使用本文的研究成果使乘用車空調箱的開發(fā)設計與目標成本結合起來綜合考慮,如何在做開發(fā)策略時更加靈活的通過配置的增減來滿足客戶的需求,又能將成本控制在一個既有競爭力又合理的范圍內。此外,本文的研究成果還將衍生到其他汽車零部件中,研究論述乘用車空調箱開發(fā)策略在整車其他整車零部件中的擴展應用。這些問題的解決有利于企業(yè)在競爭異常激烈的市場能夠有更好的成本控制,能夠有更好的利潤空間,也能夠地根據自身實際成本情況來選擇客戶最需要的配置從而掌握市場的主動權。

5 結 語

隨著車企不斷大規(guī)模的官降,成本的壓力越來越大,逆水行舟,不進則退。在車企銷量增長率不斷下降的今天,關注成本,控制成本,依然是永不過時的話題。本文的研究出發(fā)點便是能夠通過乘用車空調箱作為一個典型案例樣本進行分析研究,最終面向于所有汽車零部件,其良好的拓展性為今后的研究帶來了更多的可能性。如今大部分車企都開始或者已經組建了成本分析團隊,企業(yè)對于零部件的應有成本也在不斷地積累,當積累達到一定程度之后,大部分的汽車零部件都能夠在通過一定的方式方法后得出其成本模型。而對于企業(yè)而言,當整車大部分高價值的零件成本被模型化之后,那么對成本的控制將得到進一步的升華,從此不會再被SOP前由于超支而被迫簡配的問題所困擾。合理的規(guī)劃預算,有效的控制成本,造出有競爭力的產品才是每個汽車人夢寐以求的理想。

[1] 陸 芳.汽車零部件成本分析與控制[J].江蘇科技信息(學術研究),2001(1):53-55.

[2] 徐鳳菊.汽車零件成本預測模型研究[J].統計與決策,2005 (14):146-148.

[3] 張立偉.基于戰(zhàn)略采購的汽車零部件成本分析方法研究[J].現代商業(yè),2008(26):116-117.

Cost Structure and Application of the HVAC Module in Car

ZHOU Zheng,LIU Yu-ke
(Automobile Institute,Tongji University,Shanghai 200092,China)

The thesis is based on the author′s practical work,combined with the cost analysis theory,and the specific circumstances of the industry.In this thesis,the research is on the strategy of the components development,the HVAC unit is used as the study object,and the thesis takes five sections to describe the author's viewpoint and prove the universal application value of this method.

cost structure;linear regression

U463

A

1007-4414(2015)05-0212-04

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.078

2015-09-12

周 政(1984-),男,上海人,工程師,主要從事汽車行業(yè)采購成本方面的工作。