單件作業(yè)車間質(zhì)量問題的統(tǒng)計分析與改進

任慈堂 周炳海

(同濟大學(xué) 機械與動力工程學(xué)院工業(yè)工程 上海201710)

近年來電力市場發(fā)展迅速，客戶需求不斷變化，某廠產(chǎn)品隨著發(fā)生如下變化[1-2]：(1)每年總產(chǎn)量不均，起伏較大，對制造周期要求很高；(2)超超臨界類型、西門子結(jié)構(gòu)及改造機組數(shù)量增加，對加工難度要求提高；(3)燃機、核電等清潔能源產(chǎn)品對質(zhì)量要求特別高，但訂單不穩(wěn)定，屬于階段性生產(chǎn)，不容易形成固定的生產(chǎn)加工模式。

某廠是單件小批量生產(chǎn)模式，以人工操作設(shè)備進行生產(chǎn)加工。和一些生產(chǎn)線或全自動化加工比，對操作者的要求更高。從上述看，數(shù)量、類型、需求的變化，對人的操作技能、生產(chǎn)習(xí)慣、心理情況等都帶來不同程度的影響，最直接的表現(xiàn)就在產(chǎn)品質(zhì)量上。質(zhì)量已成為企業(yè)占領(lǐng)市場的有效武器，成為社會發(fā)展的強大動力。越來越多的企業(yè)已經(jīng)意識到質(zhì)量管理水平是最重要的核心競爭力之一，質(zhì)量管理成為企業(yè)發(fā)展過程中至關(guān)重要的部分?，F(xiàn)在企業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型的重要時刻，有效的產(chǎn)品質(zhì)量管理能為企業(yè)成功轉(zhuǎn)型提供強有力的保障[3-4]。

本文通過調(diào)研產(chǎn)品質(zhì)量以及近幾年發(fā)生的NCR (質(zhì)量不符合項)，一是可以找出不足進行改善，提升產(chǎn)品形象，二是可以了解在面對市場形勢不斷變化時，質(zhì)量形勢產(chǎn)生了哪些變化，是否適應(yīng)市場，然后通過推進車間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，減少 NCR產(chǎn)生，全面提升產(chǎn)品質(zhì)量，降本增效。

1 現(xiàn)狀描述

在日常產(chǎn)生的NCR的數(shù)量多少直接反應(yīng)出我廠的產(chǎn)品質(zhì)量狀況。表1是從2010年～2014年的單件NCR個問題產(chǎn)生的數(shù)量。

表1 近5年單件質(zhì)量NCR統(tǒng)計

針對在加工過程中出現(xiàn)的尺寸偏差、碰傷生銹、裝配質(zhì)量等問題，運用魚骨圖的方法找出問題產(chǎn)生的原因，如圖1所示。

圖1 單件質(zhì)量問題產(chǎn)生原因

按照“人機料法環(huán)”等因素進行分類，表2是2010年～2014年生產(chǎn)過程中單件的NCR各原因數(shù)量統(tǒng)計，各原因所占比重，如圖2所示。

從上述表述及圖表中可以分兩個角度來看：（1）從問題描述角度來看“尺寸偏差”占比最高，屬于常見問題，“碰傷生銹”涉及“人、料、方法、環(huán)境等因素，涉及內(nèi)容多，屬于可改善性強的問題。“裝配質(zhì)量”將直接影響機組運行，屬于重要性問題。（2）從產(chǎn)生原因角度來看，“人”的因素占比大，可以嘗試通過改善減少人為因素?！傲稀敝饕婕巴獠壳闆r，超出團隊可改善范圍?！胺椒ā奔啊碍h(huán)境”占比小，可以嘗試杜絕此現(xiàn)象發(fā)生。

表2 單件NCR產(chǎn)生原因匯總

車間在企業(yè)管理中，起著承上啟下橫向貫通的作用，車間標(biāo)準(zhǔn)化管理作為一項基礎(chǔ)性工作，直接影響到企業(yè)整體管理水平[5]。因此推進單件作業(yè)車間標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是減少 NCR的重要所在，下文將從三個方面來推進單件作業(yè)車間標(biāo)準(zhǔn)變化生產(chǎn)：（1）機床的程序標(biāo)準(zhǔn)化；（2）工裝、刀具實用的標(biāo)準(zhǔn)化；（3）加工、裝配作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化。

2 機床程序的標(biāo)準(zhǔn)化

程序標(biāo)準(zhǔn)化可以有效減輕編程人員的勞動強度，增加程序的可讀性，減少機床操作人員需要輸入的參數(shù)，降低誤操作造成的質(zhì)量缺陷。

1)規(guī)范格式

規(guī)定程序命名規(guī)則，增加刀具、工步內(nèi)容等說明性文字。

2)參數(shù)保護及報警功能

首先，對程序中需要修改的參數(shù)給予保護，減少因為機床操作人員誤操作造成的生產(chǎn)事故。其次，為避免工人在多次對刀、刀補計算等過程中產(chǎn)生的差錯而造成加工缺陷，在數(shù)控程序中增加報警功能，實現(xiàn)工人、檢驗員、設(shè)備程序的多保險，減少類似事故的反復(fù)發(fā)生。

3)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)子程序

對各類加工程序進行整理、優(yōu)化，挖掘產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的相似性，編寫多個標(biāo)準(zhǔn)化程序模塊。以往許多的同類子程序現(xiàn)在只需要一個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)子程序覆蓋即可，且在加工同一部位時可以選擇不用刀具和多種加工方式，模塊的通用性很強。

3 工裝、刀具的標(biāo)準(zhǔn)化

工裝刀具直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、成本等各方面，配合刀具工裝的信息化管理系統(tǒng)的建立，在加工操作標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，探索此系統(tǒng)在車間層面的應(yīng)用和新的內(nèi)部作業(yè)流程，逐步實現(xiàn)刀具、工裝的配送[6]，如圖2所示。

圖2 刀具管理系統(tǒng)示意圖

首先建立加工過程中涉及的各類刀具的數(shù)據(jù)庫，并且通過在刀具上打印激光二維碼來為每一把刀具建立唯一性身份表示。然后對工廠、機床、庫位、人員等信息進行相應(yīng)的定義，錄入數(shù)據(jù)庫。然后，由工藝技術(shù)人員在系統(tǒng)中根據(jù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的成果，為每一個單件加工建立刀具，刀片對應(yīng)于每一個工步和工位的清單。車間需要加工相應(yīng)的產(chǎn)品時，只要計劃人員向系統(tǒng)發(fā)送產(chǎn)品需求指令，倉庫管理員就會收到相應(yīng)的物流需求信息，并且將物料準(zhǔn)確、準(zhǔn)時送達機床。這樣做一方面保證了機床上只有加工需要的刀具，不會錯用，誤用，另一方面利于全車間和全廠的資源共享,降低庫存成本，同時數(shù)據(jù)庫可以提供如刀具全壽命周期的數(shù)據(jù)、刀具預(yù)期需求數(shù)據(jù)、不同供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量好壞的對比數(shù)據(jù)。為企業(yè)降本增效做出貢獻。

4 加工、裝配作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化

加工等作業(yè)是現(xiàn)場的主要活動，單件小批量的生產(chǎn)模式給標(biāo)準(zhǔn)化工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。粗略統(tǒng)計，以轉(zhuǎn)子為例，2013年汽輪機車間轉(zhuǎn)子工段共加工轉(zhuǎn)子180多根，其中包含了40種不同的型號，單個型號最大的批量也不過5個。如此復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)必須要求高度柔性的生產(chǎn)管理方式。這與標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)存在一定的矛盾。如果缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，現(xiàn)場的質(zhì)量、安全、環(huán)境、交貨期、成本等都得不到保證。因此在復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間尋找共同點，作為標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要方向[7-9]。

轉(zhuǎn)子的車削加工周期長達半個月，是整個產(chǎn)品中耗時最長的單個工序。2013年轉(zhuǎn)子僅車削中因為加工失誤或相關(guān)原因造成產(chǎn)品NCR就達6起之多。帶來了相當(dāng)嚴(yán)重的質(zhì)量損失。技術(shù)部門合作，對加工中的共性操作制定作業(yè)指導(dǎo)書和作業(yè)規(guī)范。例如轉(zhuǎn)子雖然型號不同，尺寸不同，但是兩端聯(lián)軸器法蘭外形類似，因此對其精加工，做了如下規(guī)定：

（1）D14/D51/D63 刀加工假軸頸、法蘭反側(cè)面 及外圓：為了避免刀排與相鄰軸頸處的托架發(fā)生碰撞，高中壓轉(zhuǎn)子假軸頸加工宜使用D14刀，且接刀要求在小圓弧處(此時不考慮“車頭向車尾方向切削”的規(guī)范）。若R6刀不好加工，可換用R10刀子。

（2）低壓轉(zhuǎn)子此處不托軸瓦，不是假軸頸，加工時可根據(jù)圓弧大小任意選擇側(cè)裝的R6或R10刀，即D63或D51刀。

（3）D3刀加工法蘭R32圓弧及外圓平直線段處；諸如此類的詳細作業(yè)指導(dǎo)書我們還編制了很多，如保護套的拆裝作業(yè)規(guī)范、標(biāo)定轉(zhuǎn)子加工刀具上所用螺絲的擰緊力距、校條規(guī)范等。

5 效果確認(rèn)

通過不斷改善車間標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)措施，各個工段的質(zhì)量問題大幅度降低。以下列出 2013年、2014年的NCR數(shù)據(jù)對比，如圖3所示。

圖3 2013～2014年 轉(zhuǎn)子碰傷生銹NCR數(shù)量對比

程序的標(biāo)準(zhǔn)化主要針對尺寸偏差及人為操作錯誤兩項改進措施，尺寸偏差NCR數(shù)量有明顯下降，如圖4所示。

圖4 尺寸偏差NCR數(shù)量對比

人為操作有減少，與上一年對比總數(shù)減少不明顯，但本年度改進前后有明顯變化。如圖5所示。

圖5 2013～2014年人為因素數(shù)量對比

推進車間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化這一年時間里，車間NCR數(shù)量明顯減少?？梢娷囬g作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化在減少加工事故、降低生產(chǎn)成本方面的效果顯著，在目前激烈的市場競爭環(huán)境下，提升競爭力。