Нормирование расхода металла: как рассчитать норму на деталь с учетом отходов

«Лист ушел, заказ выполнен, осталось пол-листа. А в следующий раз почему-то не хватило». Так бывает, когда цех считает металл по массе детали, а закупает по плановой потребности. Между этими цифрами стоит коэффициент использования материала (КИМ). Если его не считать по конкретной заготовке, закупка и себестоимость расходятся с фактом.

Норма расхода отвечает на четыре рабочих вопроса. Сколько металла закупить под план месяца? Какую массу отнести на себестоимость детали? Что уйдет в обрезь? Почему фактический расход отклонился от расчета?

В статье разберем состав нормы, две формулы и два примера. Затем покажем, почему КИМ считают для конкретной заготовки, а не в среднем по цеху.

Из чего складывается норма расхода металла

Норма расхода на одну деталь — это масса заготовки, которую вы списываете со склада, чтобы получить готовое изделие. Она всегда больше массы самой детали, и разница — это технологические отходы. Если упрощать, формула выглядит так:

m_заг = m_нетто + потери на стружку + обрезь + концевые отходы + угар (при горячих процессах)

Четыре строки за знаком «плюс» — это и есть нормирование. Каждая из них зависит от способа получения детали и от того, как лежит деталь в заготовке (раскладка на листе, выход из прутка). Опишем по порядку.

Нетто-масса детали (m_нетто) — то, что остается в готовом изделии. Ее считают по модели, чертежу или взвешиванием. В примерах ниже берем расчетную плотность стали 7,85 г/см³, принятую для вычисления массы проката по ГОСТ 19903-2015¹. Для своей детали сверьте марку и сертификат материала.

Потери на стружку (Δ_стр) — разница между массой заготовки и детали после точения, фрезерования или сверления. Ее считают по размерам обеих форм либо по фактическому взвешиванию.

Обрезь раскроя (Δ_обр) — куски листа, ленты или полосы, не попавшие ни в одну деталь. Ее доля зависит от конкретной карты раскроя. Средний процент по цеху здесь не заменяет расчет партии.

Концевые отходы (Δ_конц) — для прутка, трубы и профиля это куски короче минимальной заготовки. Их размер зависит от длины хлыста, зажима и ширины реза. Берите эти данные из карты резки своего станка.

Угар (Δ_уг) — потери массы при горячих операциях: ковка, газовая резка с большим прорезом, плазма с большим зазором. Для холодной обработки на ЧПУ-парке угар не учитывается.

В ювелирной мастерской угар, опилки и возврат металла особенно заметны в себестоимости: даже десятые доли грамма меняют маржу изделия. Отдельный отраслевой сценарий разобран на странице учет ювелирной мастерской.

Если эти строки не фиксировать в карточке детали — норма расхода вырождается в одно число «прикинутое глазами», и любое отклонение фактического расхода ловится только в инвентаризацию.

Нетто, брутто и коэффициент использования материала

КИМ — это отношение нетто-массы детали к массе заготовки. Иначе говоря, какая доля закупленного металла осталась в изделии. Считается просто:

КИМ = m_нетто / m_заг

И из этого выводится норма расхода:

m_заг = m_нетто / КИМ

Готового КИМ «для точения» или «для лазера» нет. Коэффициент относится к заготовке и детали, а не к станку или цеху.

Способ получения	Что влияет на расчет
Точение из прутка	диаметр и длина заготовки, припуски, ширина реза
Раскрой листа	размеры листа, зазор между деталями, кромка, попутные детали
Штамповка из ленты	шаг подачи, перемычки, ширина ленты
Литье или ковка	масса фактической заготовки и припуск на обработку

Сначала определите заготовку. Затем посчитайте ее массу и разделите массу детали на полученное число. Справочный коэффициент можно использовать только как проверку порядка величины.

Зачем эта одна цифра в карточке детали:

• Закупка по плану. Знаете план: 80 фланцев в этом месяце. Умножаете нетто-массу одного фланца на 80 и делите на КИМ. Получаете расчетную массу металла к закупке.
• Прайс с учетом отходов. В себестоимость продукции закладывается m_заг, а не m_нетто. Иначе клиент платит только за металл в детали, а обрезь — за ваш счет.
• Сравнение технологий. Лазер vs плазма vs гидроабразив по одной и той же детали отличаются не только временем реза, но и КИМ. Иногда дешевая по часу плазма проигрывает дорогой лазер по итоговой себестоимости из-за разницы в КИМ.

Виды отходов: что возвратное, а что — нет

В нормировании важно отличать безвозвратные отходы (ушли из производства навсегда — в лом, в стружку, в дым) от возвратных (вернутся в производство как заготовки для других деталей).

Безвозвратные:

• Стружка от точения, фрезеровки, сверления. Технически ее сдают в лом, но по цене лома, не по цене проката. В себестоимости детали считается как полная потеря закупочной стоимости.
• Концевые недокуски прутка короче минимальной заготовки.
• Прорез при газовой или плазменной резке.
• Угар при горячих процессах.

Возвратные:

• Крупные обрезки листа, из которых можно сделать другие детали (полосы 200×1000 мм, прямоугольники 400×600 мм). Учитываются на складе как отдельная партия с привязкой к плавке исходного листа.
• Деловые остатки прутка длиннее минимальной заготовки. Например, без учета ширины реза после восемнадцати заготовок по 240 мм от шестиметрового хлыста останется 1,68 м. Перед выпуском нормы добавьте фактическую ширину реза.

Зачем разделять: один и тот же металл нельзя целиком списать на две детали. Если обрезок листа ушел на кронштейн, зафиксируйте массу остатка и правило распределения стоимости. Иначе первая деталь получит весь лист, а вторая — материал с нулевой массой или ценой.

В партионном учете металла каждая возвратная партия (обрезь, деловой остаток) лежит на отдельной карточке с собственной плавкой и собственной нормой использования — см. Учет металлопроката по плавкам, там разобрано, как обрезки наследуют сертификат и где у них ограничения по применению.

Формула нормы расхода: через КИМ и через коэффициент отходов

Есть два эквивалентных способа записать норму расхода — выбирайте тот, который удобнее в вашей карточке детали.

Через КИМ:

m_заг = m_нетто / КИМ

Через коэффициент отходов:

m_заг = m_нетто × (1 + K_отх), где K_отх = (1 − КИМ) / КИМ

При КИМ = 0,80 → K_отх = 0,25 → норма расхода в 1,25 раза больше массы детали. При КИМ = 0,60 → K_отх = 0,67 → норма больше в 1,67 раза.

Для листа удобно записывать КИМ по карте раскроя. Для прутка часто нагляднее коэффициент отходов: сколько металла сверх нетто приходится на каждый килограмм детали.

В рабочей техкарте храните исходные данные: нетто-массу, размеры заготовки и расчетную норму. КИМ выводится из них. Если изменился припуск или раскрой, пересчитайте норму и сохраните новую редакцию карты.

Пример 1: фланец из круга Ø165

Возьмем условную деталь из Ст3: сплошной фланец Ø160 толщиной 20 мм. Заготовка — круг Ø165 толщиной 22 мм. Ширину реза и концевой остаток пока не включаем: их нужно добавить по карте резки вашего станка.

Что считаем	Формула	Результат
Объем детали	π × 80² × 20	402 124 мм³
Нетто-масса	402,124 см³ × 7,85 г/см³	3,16 кг
Объем заготовки	π × 82,5² × 22	470 414 мм³
Масса заготовки	470,354 см³ × 7,85 г/см³	3,69 кг
Стружка и припуск	точная масса заготовки минус точная масса детали	0,54 кг
КИМ	точная нетто-масса / точная масса заготовки	0,855

Для партии из 40 фланцев базовая норма равна 147,6 кг круга. К ней добавьте ширину каждого реза и распределенный концевой остаток. Эти две добавки берутся из карты резки, а не из среднего КИМ по цеху.

Если ту же функцию выполняет составная деталь из листа и втулки, это уже другая конструкция. Для нее нужна отдельная норма. Нельзя сравнивать КИМ двух деталей с разной нетто-массой как два способа изготовления одной детали.

Пример 2: вал из круга Ø80

Возьмем типовой ступенчатый вал: длина 240 мм, диаметры Ø75 (рабочая шейка 60 мм), Ø60 (основная часть 140 мм), Ø45 (резьбовая шейка 40 мм).

Нетто-масса:

• Объем шейки Ø75: π · 37,5² · 60 = 265 000 мм³
• Объем средней Ø60: π · 30² · 140 = 396 000 мм³
• Объем шейки Ø45: π · 22,5² · 40 = 63 600 мм³
• Сумма: 724 600 мм³ → m_нетто = 5,69 кг.

Заготовка: круг Ø80, длина с припуском 250 мм (по 5 мм на торцевание с каждой стороны).

• Объем заготовки: π · 40² · 250 = 1 257 000 мм³ → m_заг = 9,87 кг.
• КИМ = 5,69 / 9,87 = 0,576.
• В стружку уходит 4,18 кг металла на один вал — это разница между Ø80 и реальными ступенями.

Норма расхода на партию из 20 валов: 9,87 × 20 = 197,4 кг круга Ø80. Без учета ширины реза двадцать заготовок займут 5 м. Останется 1 м прутка. Перед закупкой добавьте припуск на каждый рез и проверьте, останется ли кусок деловым.

Если перейти на круг Ø78 (если такой типоразмер у поставщика есть):

• Объем заготовки: π · 39² · 250 = 1 195 000 мм³ → m_заг = 9,38 кг.
• КИМ повышается до 0,606.
• Разница равна 0,49 кг на вал, или 9,8 кг на партии из 20 штук.

При выпуске 200 валов разница составит 98 кг металла. Сначала проверьте доступность круга Ø78 и достаточный припуск. Меньший диаметр полезен только тогда, когда технолог допускает такую заготовку.

Карта раскроя: КИМ считают по конкретной заготовке

Для листовой детали недостаточно знать площадь ее контура. Нужно увидеть весь лист и понять, что произошло с оставшимся металлом.

Часть раскроя	Как учитывать
Годные детали	сложить их нетто-массу
Попутные детали	отнести массу к тем заказам, ради которых их вырезали
Деловой остаток	вернуть на склад с фактическими размерами и массой
Прорез и мелкая обрезь	включить в расход текущей партии

Поэтому КИМ листа считают после раскладки. Если вы работаете с мебельным листом, логика та же. Отдельный пример есть в статье про карту раскроя ЛДСП.

Журнал одной партии

После раскроя оператор фиксирует четыре числа:

1. массу исходного листа;
2. нетто-массу годных деталей;
3. массу попутных деталей;
4. массу деловых остатков, возвращенных на склад.

Расход партии равен массе листа минус деловые остатки. КИМ по основному заказу нельзя считать, пока попутные детали не распределены по своим заказам. Иначе один лист попадет в себестоимость дважды.

Записывайте расчет вместе с номером карты раскроя. Когда накопятся сопоставимые партии, сравните их. Не смешивайте разные толщины, детали и схемы раскладки в одну «среднюю норму».

Опытная норма и серийная

Расход первого образца не стоит переносить в серию без проверки. На пробном запуске технолог может оставить больший припуск, сделать лишний рез или потерять заготовку при наладке. Эти затраты относятся к освоению процесса.

После опытной партии сохраните два результата:

• расчетную норму для утвержденного процесса;
• фактический расход опытного запуска с причиной отклонения.

Серийную норму утверждают после повторяемого выпуска. Если меняются заготовка, припуск или раскладка, появляется новая редакция расчета. Объем партии сам по себе не выбирает норму: это делает технолог по правилам цеха.

Где хранить норму расхода

Норме не обязательно отдельное поле с названием «КИМ». Важнее сохранить исходные данные и не потерять связь с деталью.

Поле техкарты	Что записать
Деталь	обозначение и редакция чертежа
Заготовка	материал, сечение и исходный размер
Нетто	масса и способ ее получения
Норма расхода	масса заготовки на одну деталь
КИМ	результат деления нетто на норму
Основание	карта раскроя, схема резки или расчет припусков
Отходы	что вернуть на склад, что списать в лом
Дата и версия	когда и кем расчет утвержден

В Золотенков МРП можно перенести уже рассчитанную норму в количество материала рецепта. При создании производственного заказа система умножит это количество на объем партии. Сам расчет КИМ, выбор заготовки и карта раскроя остаются в технологической документации.

Проверить норму на одном производственном заказе

Почему «средняя норма по цеху» — ловушка

Допустим, цех делит массу годных деталей за квартал на весь купленный металл. Получается один общий КИМ. Для отчета о динамике этого достаточно. Для нормы конкретной детали — нет.

Причины:

• Деталь из листа и деталь из круга дают принципиально разную картину отходов. Усреднение их в одну цифру дает «среднюю по больнице».
• Сложные детали едят больше припуска, простые — меньше. Усредненный КИМ занижает расход для сложных и завышает для простых.
• Партии разного размера имеют разную долю концевых и наладочных потерь.
• Возвратные обрезки в одном квартале могут полностью уйти в попутные детали, в другом — лежать мертвым грузом. Если их не учитывать партионно, КИМ скачет от квартала к кварталу без видимой причины.

Цеховой средний КИМ годится для наблюдения за общей динамикой. Причину изменения ищут по деталям, заготовкам и картам раскроя.

Что забрать из статьи

• Норма расхода металла = нетто детали + стружка + обрезь + концевой отход + угар. Не одна цифра, а четыре статьи потерь.
• КИМ = m_нетто / m_заг. Его считают для конкретной детали и заготовки.
• Норма расхода = нетто / КИМ. Хранится в технологической карте детали вместе с нетто и КИМ.
• Возвратные обрезки и деловые остатки возвращают на склад с фактической массой и размерами.
• Для листовой детали КИМ считают по конкретной карте раскроя.
• Расход опытного образца не переносят в серию без проверки.
• Средний цеховой КИМ годится для отчетности, не для нормирования конкретной детали. Считайте по карточкам.

Дополнительно по теме:

• Учет металлопроката по плавкам — как привязать каждый лист и пруток к сертификату и где живут обрезки.
• Как рассчитать машинное время на ЧПУ-станке — норматив T_шт в паре с нормой расхода дает реальную себестоимость заказа.
• Нормы расхода материалов в производстве — общий разбор нормирования для разных ниш, не только металлообработки.

Источники к статье

1. ГОСТ 19903-2015 «Прокат листовой горячекатаный. Сортамент», карточка действующего стандарта Росстандарта: https://protect.gost.ru/gost/details/4c481bc9-0ed8-4b4e-8c10-b1faf216d295 ↩