基于全生命周期成本的渣包采购策略

张太春，张扬

（铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽 铜陵 244000）

渣包作为一种机械容器承载着高温废渣的盛放、搬运、存储等重要作用，无论是黑色冶金企业还是有色冶金企业都离不开它。国内铜冶炼炉渣缓冷用渣包规格主要有11m3和12m3两种，类型主要有铸造渣包和焊接渣包两种，渣包底部设计有平底和带腿两种。渣包上部设计有带翻转渣包用的凸台和没有凸台两种。目前应用最为广泛的是带腿的铸造渣包，但是焊接渣包相对于铸造渣包维修量较小，焊接渣包2011年开始在大冶有色金属有限公司冶炼厂少量试用。[1]渣包作为铜冶炼企业一项重要的固定资产，投资金额大。铸造渣包和焊接渣包在使用寿命、安全性、渣缓冷时间、铜回收率、维修成本等指标上各有优缺点，甚至对于同一指标不同专家拥有不同观点。种种因素，使得渣包在采购过程中无法建立客观指标来评价何种渣包最优。

1 渣包全生命周期成本模型构建

1.1 渣包全生命周期模型

全寿命周期成本指设备或系统寿命周期内，为其规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新直至报废的全部成本之和，是从设备、系统的长期经济效益出发，使总成本最小的一种具有全局性和系统性的理念和方法。设备全生命周期成本的评价方法包括现值法、年成本法和净现值法。[2]同时考虑资金的时间价值，可按一个指定的折现率把渣包 LCC 计算期内各年的净现金流量折算到计算期第1年年初，折算系数为

式中i为贴现率，无量纲；n为渣包使用寿命。

我公司于2013年首次使用焊接渣包至今约10年，铸造渣包使用年限较长一般均在12年以上。

根据全生命周期理论的解构原则，可将渣包全生命周期成本划分为渣包初始投资成本、渣包运行成本、渣包维护成本和渣包报废成本。下文将对渣包全生命周期中各组成成本建立详细的数学表达式，该公式同时适用铸造渣包和焊接渣包，以便于分析出铸造渣包和焊接渣包全生命周期成本上的差异。

1.2 渣包初始投资成本

初始投资成本 包含渣包本体成本及附件（吊具）成本，吊具成本相对于渣包本体成本较小。初始投资成本计算公司如下：

式中：C为渣包初始投资成本，万元；λb为渣包本体单价，万元/个；λd为吊具成本，万元/个；N为采购的渣包个数，个。

1.3 渣包运行成本

二种渣包的运行成本 体现在其自重对渣包车的运行油耗的影响上，渣包自重越重渣包车在运输过程中油耗越高，运行成本与渣包车总重量之间定量关系如下：

式中：Y为渣包车油耗，L/km；S为渣包车总行驶里程数，km；N为采购的渣包个数，个；J为柴油价格，万元/L。

已有文献[3]通过回归分析法研究了每公里行驶距离，车辆毛重与油耗的定量关系为

式中:Y为油耗，L/km；Xc为渣包车重量，t；Xb为渣包重量，t；Xz为所转入渣的重量，t；。

相同规格型号的渣包，铸造渣包的重量较焊接渣包重，集团公司目前有两种规格型号的渣包，规格型号及自重如下表所示。渣包车自重35t,渣包的安全有效装入率为85%，渣密度为3.7t/m3，渣包所装渣重量为37.74t。根据金冠铜业道路分级布置图，闪速吹炼炉至渣缓冷厂直线距离约为0.6km,每运输一次往返为1.2km。目前现场渣包年均使用次数为120次/包,10年累计使用约1200次。在渣包全生命周期内渣包车共运输渣包约1200次，约1440km。0#柴油价格按6.34元/L，变量赋值如表1所示。

表1 折算系数变量赋值一览表

1.4 渣包维护成本

渣包与炉渣长时间直接接触,无耐火材料衬保护,且受到高温液体的冲刷, 渣包在使用一段时间后,支撑座与渣包壳过渡处以及耳轴与渣包壳过渡处易出现裂纹,进行补焊处理[4],之后又重新开裂,因此在渣包报废之前一直需要日常维护。维护成本E计算公式如下：

式中：N为采购的渣包个数，个；w为单个渣包年维修成本，万元/（年·个）；n为维修年限，年。

近几年渣包采购中供应商承诺渣包的安全使用寿命为10年，随着渣包使用次数和年限的增加维保成本呈逐年增加趋势。从公司以往渣包维护的实际情况来看，集团公司每招标一次确定一个周期内维保供应商。为了便于比较将渣包的维护成本根据最近所签定渣包维修合同，铸造渣包维护成本为 0.63万元/（年·个）（含13%增值税），焊接渣包维护成本为0.312万元/（年·个）（含13%增值税）。供应商承诺的安全使用寿命为10年其中2年质保期为免费维护期，因此实际发生费用的维护时间为8年，变量赋值如表2所示。

表2 运行成本变量赋值一览表

1.5 渣包退役成本

渣包退役成本F指的是渣包退役处置费用和设备残值之和。渣包退役和回收方面的经验较少，结合我公司的固定资产管理办法，渣包这类物资属于经内部调剂和公开转让均未实现变现交易的报废设备或废旧物资，进行拆解和分类后，按照相关规定公开转让。铸造渣包主要材质为ZG230-450，焊接渣包材质为低合金高强度优质板材，因此可以参照废钢市场价格将渣包作为废钢直接公开转让。渣包退役成本计算公式如下：

式中：N为采购的渣包个数，个；μ为废钢价格，万元/t；xb为渣包重量，t；φ为退役处置费用。

按照废钢的分类标准渣包应属于重型废钢，经查询统计从2020年5月至今重废（≥10mm）含13%税的平均价为0.3164万元/t。由于报废渣包直接对外公开转让，无处置费用。变量赋值如表3所示。

表3 维护成本变量赋值一览表

1.6 渣包评估目标函数

综上所述，建立铸造渣包、焊接渣包间选择的LCC现值总成本G的模型如式所示。

式中GLCC为渣包计算期内LCC总成本，万元；C为渣包的初始投资成本，万元；D为渣包运行成本，万元；E为渣包维护成本，万元；F为渣包退役成本。

2 渣包全生命周期（LCC）成本模型应用

2.1 应用LCC成本模型实例分析

某冶炼厂采购200只规格12m3渣包，铸造渣包的最低投标价格为21.9万元/只，焊接渣包最低投标价格为27.2538万元/只。依据模型进行计算，以具体数据分析出采购何种渣包更有优势能节约多少成本。将已有数据代入渣包LCC成本模型计算出结果如表4-7所示。

表4 渣包退役成本变量赋值一览表

表5 渣包初始投资成本

表6 渣包运行成本

表7 渣包维护成本

对表1至表4各部分成本进行合计，即可得到铸造渣包和焊接渣包各部分成本值和全什么周期（LCC）内总成本值，如表8所示。

表8 渣包退役成本

从表9数据可以分析出从全生命周期成本角度此次铸造渣包全生命周期成本低于焊接渣包,可节约成本963.5857万元，采购铸造渣包最优。

表9 渣包LCC成本计算结果

2.2 应用LCC成本模型推导成本平衡点

渣包作为冶炼厂较大的一项固定资产投资，决策者往往需要快速了解二种渣包单价相差多少成本较为接近及单价差导致的具体投资成本差异。铸造渣包和焊接渣包的平衡成本公式如下式：

式中G1LCC为铸造渣包LCC总成本，万元；G2LCC为焊接渣包LCC总成本。

将已有数据代入渣包LCC成本模型计算出结果为焊接渣包价格较铸造渣包价格高0.5359万元时LCC成本相同。二者价格差每增加1.5359万元，采购GLCC较低的100个渣包可节约100万元。

3 结论

本文构建了考虑初始投资成本、运行成本、维护成本、退役成本的渣包全生命周期模型（LCC）模型。以LCC成本值为量化评估指标实现铸造渣包和焊接渣包间的选择，并通过案例进行分析得出如下结论：

焊接渣包价格较铸造渣包价格高0.5359万元时LCC成本相同。二者价格差每增加1.5359万元，采购GLCC较低的100个渣包可节约100万元。在渣包采购标书设计时应将渣包的全生命周期（LCC）成本作为核心指标，并要求投标人在投标文件中按LCC成本模型计算出产品的LCC总成本，并最终选出LCC成本最低的产品。

从LCC成本模型可以看出渣包使用寿命是LCC成本的最重要影因素。在未交付使用之前渣包的全生命周期内寿命及维修量无法判断，不能依靠投标人的承诺。从表8可以看出铸造渣包和焊接渣包的全生命周期内的维修费用不超过初始投资成本的30%，因此在标书设计时应留30%作为质量及维护的保证金，每年末按整个生命周期年限均等支付给供应商，并将此条款作为不可偏离项。