浅谈乘用车空调箱成本构成及应用*

周 政,刘宇珂

(同济大学汽车学院,上海 200092)

浅谈乘用车空调箱成本构成及应用*

周 政,刘宇珂

(同济大学汽车学院,上海 200092)

结合企业实际的情况,运用成本分析及多元线性回归等理论知识,得出的在项目前期就能够快速高效使用的方法,来切实解决企业成本控制中存在的一些问题。以乘用车空调箱作为研究对象,通过多元线形回归,分析成本构成,并且阐述了其普遍应用价值。

成本构成;线性回归

0 引 言

汽车行业在近十年,得到了火速迅猛的发展。汽车市场由发达国家逐步转向发展中国家,随着中国汽车市场的不断成熟,消费者拥有了更多的选择,近年来各大车企都在不断地提升自身的市场竞争力,然而不论是降价卖车,还是提高配置,都需要足够的价格空间以支撑企业的利润率。在当前异常激烈的竞争环境下整车厂对成本重视程度已经达到了一个空前的高度,不少整车厂更是在项目非常前期的时候就开始压缩零部件采购预算,通常是由财务部门给出项目成本目标,然后由采购部完成指标。然而问题也随之而来,应该如何使零部件的开发设计与目标成本结合起来综合考虑,如何在做开发策略时运用成本分析[1-2]更加灵活的通过配置的增减来满足客户的需求又能将成本控制在一个既有竞争力又合理的范围内[3],这便是本文研究的核心内容。

1 乘用车空调箱的成本构成

现代乘用车的空调箱一般是由蒸发器,暖风芯体,风门组件,连杆机构,鼓风机,空气滤芯及塑料外壳体等组成的。其主要作用是调节车内温度,净化车内空气,,提高体感的舒适性,车内空气循环流通。

现代汽车越来越注重乘客厢的舒适度,对于乘用车空调而言,所谓配置的高低,主要是由风控系统决定的。所谓风控系统是由风门组件,连杆机构,伺服电机,鼓风机,空气滤芯等组成。伺服电机收到电控信号的输入,驱动连杆机构,带动风门组件,实现出风口的通风控制,高端的配置通常会对乘客厢不同的区域分别控制温度风量,这个功能就是通过风门组件来控制的,高配的空调箱会对一个区域的控温使用好几个风门进行混合控制,比如冷热风的混合,多个部位的风量控制。而低配的空调箱则会尽量减少风门组件的数量来控制总成本,相对的,空调箱对出风温度,出风风量,出风部位的控制也就相对单一,没有办法个性化满足每个乘客的需求。至于风门对于温度的控制则是利用冷凝器的制冷功能,及暖风芯体的加热功能,再通过混合风门对冷热气体在空调箱舱内进行温度混合,达到调节温度的功能,最后再结合温度传感器对温度实现控制。

所谓空调箱成本驱动因子,对其定义为影响空调箱成本变化的主要因素,即由于某些特征或者功能发生变化时,空调箱的成本亦随之进行相对应的变化,这种产生空调箱成本变化的因素称之为成本驱动因子。在成本公式中如果空调箱的成本是因变量,那么驱动因子就是自变量。为了获取这些成本因子,本文选取了19个空调箱采购项目的定点报价作为分析样本,这些报价都经过充分的市场竞争及议价,并且来自不同的空调箱制造供应商,不同的生产体系,不同的上下游供应链,因此通过多元线性回归的分析方法能够比较客观准确的找出驱动因子及相应的系数。

2 蒸发器成本公式

从蒸发器的结构以及原材料来看,其主要的成本在于蒸发器的重量,芯体尺寸等方面。本文选取了19个样本进行回归分析,所有样本都为整车厂实际采购项目的定点价格,且都经过充分的市场竞争及商务谈判。分析的自变量为蒸发器的重量,芯体的迎风面积,芯体的厚度,扁管的层数,因变量为蒸发器的采购价格。

假设蒸发器采购成本公式为:

经过线性回归分析,如表1所示,回归统计分析结果中的相关系数Multiple R的值达到98.96%,说明这四项自变量与因变量采购价格之间是高度正相关的。R Square为0.9793,说明这四项自变量能够说明因变量的97.93%,也就是说,蒸发器的重量,迎风面积,厚度,扁管层数以外的因素仅影响2.07%的采购成本。0.94的标准误差说明该成本公式的线性回归曲线的拟合度非常好。另外,由表2可知,F显著性统计量的值十分接近于0,因此该回归方程回归效果显著,公式(1)有效。

表1 回归统计

表2 方差分析

由表3中P value列的值可发现,Xevap1与Xevap2的值远小于显著性水平0.05,因此蒸发器的重量和迎风面积与采购成本强相关,而蒸发器的厚度与扁管的层数与采购成本弱相关。

表3 回归参数表

3 暖风芯体成本公式

从暖风芯体的结构以及原材料来看,其主要的成本在于暖风芯体的重量,芯体尺寸等方面。因此同样的,依旧选取这19个空调箱样本进行回归分析,所有样本都为整车厂实际采购项目的定点价格,且都经过充分的市场竞争及商务谈判。分析的自变量为芯体的重量,芯体的迎风面积,芯体的厚度,扁管的层数,因变量为暖风芯体的采购价格。

假设暖风芯体的采购成本公式为:

经过分析,如表4所示,回归统计分析结果中的相关系数Multiple R的值达到98.99%,说明这四项自变量与因变量采购价格之间是高度正相关的。R Square为0.9801,说明这四项自变量能够说明因变量的98.01%,也就是说,暖风芯体的重量,迎风面积,厚度,扁管层数以外的因素仅影响1.99%的采购成本。0.97的标准误差说明该成本公式的线性回归曲线的拟合度非常好。另外,由表5可知,F显著性统计量的值十分接近于0,因此该回归方程回归效果显著,公式(2)有效。

由表6中 P value列的值可发现,Xhtr1,Xhtr2的值远小于显著性水平0.05,因此暖风芯体的重量和迎风面积与采购成本强相关,Xhtr4的值接近于显著性水平0.05,因此暖风芯体的扁管数量与采购成本基本相关,而暖风芯体的厚度则与采购成本弱相关。

表4 回归统计

表5 方差分析

表6 回归参数表

4 风控系统成本构成

风控系统的成本主要由风门连杆机构,电机,鼓风机,控制模块,空调滤芯,传感器等因素组成,其成本与汽车空调的配置极其相关。本文将会列出风控系统中的各个部件与配置之间的关系。

假设风控系统的采购成本公式为:

式中:Ywcs1为鼓风机价格;Ywcs2为鼓风机控制模块价格;Ywcs3为伺服电机价格;Ywcs4为风门连杆机构价格; Ywcs5为空调滤芯价格;Ywcs6为空气质量传感器价格; Ywcs7塑料外壳体价格。

鼓风机作为向车内乘客厢送风的主要动力来源,除了对其制冷制热的表现有较高的要求外,还对其稳定性,低噪音等指标有所考量。因此该部件一般比较注重品质的整车厂及空调箱供应商都会选用电装、博世等国际化品牌的电机供应商。由于电机供应商选择范围较小,因此电机价格透明,议价空间也很少,价格区间主要是有电机功率的不同所造成的,大多数整车厂都对其制冷制热能力给予了边界条件的设计要求,例如在制冷方面,采去三个测量点对制冷现进行要求,当风量在280 kg/hr时达到5.2 kW的制冷水平,当风量在400 kg/hr时达到7.2 kW的制冷水平,当风量在520 kg/hr时达到8.7 kW的制冷水平。又例如在制热方面,当风量在450 kg/hr时制热温度能够达到58℃。风速方面达到125 L/s@12 V。这些技术指标都是考量鼓风机乃至空调箱设计的关键数值,由于蒸发器和暖风芯体由于空间限制,调整范围不大,因此为了达到客户的要求,空调箱供应商会选择不同系列的鼓风机来搭配蒸发器暖风芯体的设计,寻找一种组合能够满足技术指标。空调鼓风机的成本因素主要来自于电机的功率,其价格基本满足公式(4):

式中:Xpwr为鼓风机的功率;X0空调箱鼓风机最低功率;P0为空调箱鼓风电机的基础价格;L0为价格档位;P1为每档的价格。

鼓风机的功率是由调速模块控制的,控制模块决定了电机档位的变化方式及范围,不同形式的控制模块更决定了鼓风机变档的速度,效率,乃至油耗。就目前主流的控制模块而言,调速模块的选择基本上与空调的配置相关,手动空调,电动空调还是自动空调,及其空调系统的算法决定了使用哪种控制模块。

风门及其连杆机构从设计上来讲,与空调箱制造供应商的设计风格设计习惯有关,每套连杆机构控制的风门数量以及所能传递的扭矩都是不同的,但为了保持市场竞争力,基本上每个空调箱制造商都做了价值分析以优化设计,家族化、模块化的连杆机构设计方案也已经成为行业的普遍做法。因此总体而言对于空调箱中一整套风门连杆机构的总成本差异并不大。一般在项目前期预估成本的时候都以风门数量为单位,按风门个数预估价格。

空调箱的塑料外壳体一般都是以聚丙烯为基料,聚丙烯密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化。一般适用于机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。另外现在聚丙烯的国产化程度非常高,金发等国内大型原材料制造企业都已经完全掌握这种材料的开发,并且已经大规模与整车厂合作,因此聚丙烯不论从物理特性还是成本上的优势来看,都非常适合作为空调箱的外壳体的材料。此外考虑到空调箱的实际工况,一般都会在聚丙烯中加入滑石粉,滑石粉的比例通常为20%。使空调箱的外壳体经过注塑工艺后,产品形状更加稳定,有更好的张力强度,剪切强度,绕曲强度,压力强度。降低变形,伸张率,热膨胀系数。这是一种非常常用的强化改质填充剂。对于空调箱塑料壳体这类单一工艺的注塑件而言,一般有黑色居多,也有乳白色,这些都成本影响不大。主要是原材料的成本和注塑的成本。使用的原材料非常常见,因此市场上的价格也非常透明。而注塑的成本主要取决于塑料壳体零件本身的尺寸大小,零件的尺寸决定了需要用多大的注塑机。一般注塑机的选择分为以下四步,及选对型,放得下,拿得出,锁得住。

选对型:由产品及塑料决定机种及系列。由于射出机有非常多的种类,因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机,是单色、双色、多色、夹层或混色等。对于空调箱外壳体而言基本的单色注塑机就可以满足需求。国内空调箱壳体的制造商中海天注塑机的占有率非常之大,因此本文也会以海天注塑机的成本作为研究基础。

放得下:由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺 寸”是否适当,以确认模具是否放得下。模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距;模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内;模具的厚度需介于注塑机的模厚之间;模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸,太小也不行。

拿得出:由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上,且需含竖浇道的长度;托模行程需足够将成品顶出。

锁得住:由产品及塑料决定“锁模力”吨数。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下:由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积;撑模力量=成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2);机器锁模力需大于撑模力量,且为了保险起见,机器锁模力通常需大于撑模力量的1. 17倍以上。

根据实际经验来看,一般空调箱外壳体供应商处配备的注塑机吨位基本上最小在400 t,最大在1 200 t。这种搭配可以涵盖尺寸从小到大的各种塑料壳体件。由于本研究用于项目前期对成本的估算,注塑件的具体尺寸大小壁厚都没有完成设计,因此其价格可以用一个比较简单的经验公式来做前期的估算,即料工比为7:3。意思是原材料成本占比为70%,注塑加工费的成本占比为30%。根据此经验公式,只要知道塑料外壳体的目标重量就可以估算出整个外壳体的大致成本情况。

通过上述研究分析,我们知道如何使用本文的研究成果使乘用车空调箱的开发设计与目标成本结合起来综合考虑,如何在做开发策略时更加灵活的通过配置的增减来满足客户的需求,又能将成本控制在一个既有竞争力又合理的范围内。此外,本文的研究成果还将衍生到其他汽车零部件中,研究论述乘用车空调箱开发策略在整车其他整车零部件中的扩展应用。这些问题的解决有利于企业在竞争异常激烈的市场能够有更好的成本控制,能够有更好的利润空间,也能够地根据自身实际成本情况来选择客户最需要的配置从而掌握市场的主动权。

5 结 语

随着车企不断大规模的官降,成本的压力越来越大,逆水行舟,不进则退。在车企销量增长率不断下降的今天,关注成本,控制成本,依然是永不过时的话题。本文的研究出发点便是能够通过乘用车空调箱作为一个典型案例样本进行分析研究,最终面向于所有汽车零部件,其良好的拓展性为今后的研究带来了更多的可能性。如今大部分车企都开始或者已经组建了成本分析团队,企业对于零部件的应有成本也在不断地积累,当积累达到一定程度之后,大部分的汽车零部件都能够在通过一定的方式方法后得出其成本模型。而对于企业而言,当整车大部分高价值的零件成本被模型化之后,那么对成本的控制将得到进一步的升华,从此不会再被SOP前由于超支而被迫简配的问题所困扰。合理的规划预算,有效的控制成本,造出有竞争力的产品才是每个汽车人梦寐以求的理想。

[1] 陆 芳.汽车零部件成本分析与控制[J].江苏科技信息(学术研究),2001(1):53-55.

[2] 徐凤菊.汽车零件成本预测模型研究[J].统计与决策,2005 (14):146-148.

[3] 张立伟.基于战略采购的汽车零部件成本分析方法研究[J].现代商业,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,工程师,主要从事汽车行业采购成本方面的工作。