淺談防錯(cuò)技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)試制生產(chǎn)中的應(yīng)用

邢正雙

(上海汽車集團(tuán)股份有限公司，上海市汽車動(dòng)力總成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804)

0 引言

當(dāng)前制造業(yè)競爭的全球化和用戶需求的多樣化對供應(yīng)商、生產(chǎn)商的要求不斷增加，要求更多的產(chǎn)品種類、更短的制造周期、更低的生產(chǎn)成本及更高的產(chǎn)品質(zhì)量。因而多品種柔性混合生產(chǎn)是未來汽車制造工業(yè)的發(fā)展趨勢，已逐步得到推廣?；旌仙a(chǎn)線的突出特點(diǎn)為，在生產(chǎn)線上同時(shí)制造多種產(chǎn)品。在多品種混線裝配的制造過程中，因產(chǎn)品的不同，共線制造中存在混裝、漏裝等潛在風(fēng)險(xiǎn)，因而造成發(fā)動(dòng)機(jī)零件返修、報(bào)廢等情況，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本。為較好地解決混合生產(chǎn)線的錯(cuò)裝與漏裝問題，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)降低由于操作復(fù)雜而導(dǎo)致操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和壓力，不少發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)了防錯(cuò)技術(shù)，建立了混合生產(chǎn)線的防錯(cuò)系統(tǒng)。

防錯(cuò)技術(shù)是一種在制造過程中采用自動(dòng)作用、自動(dòng)警示、自動(dòng)標(biāo)識、自動(dòng)分類等手段，使作業(yè)人員在不特別注意時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生失誤的方法。防錯(cuò)技術(shù)可以是一個(gè)裝置，也可以是一個(gè)機(jī)械或是一種檢查手段。防錯(cuò)技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用目的不是為了找出錯(cuò)誤，而是為了降低錯(cuò)誤出現(xiàn)的可能性，即企業(yè)通過相應(yīng)的技術(shù)和管理措施對可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行預(yù)防，以減少事后修改的風(fēng)險(xiǎn)和重大的經(jīng)濟(jì)損失。防錯(cuò)技術(shù)已被越來越多的企業(yè)作為以預(yù)防為原則的零缺陷質(zhì)量控制工具，并引入到質(zhì)量管理體系及生產(chǎn)實(shí)踐中。

1 防錯(cuò)的作用與實(shí)施原則

1.1 防錯(cuò)的作用

當(dāng)發(fā)生作業(yè)操作失誤時(shí)，如果沒有必要的措施，將會(huì)帶來一定的產(chǎn)品缺陷、返工、報(bào)廢等問題，從而導(dǎo)致成本增加，利潤降低。如果實(shí)施防錯(cuò)技術(shù)，便可減少生產(chǎn)中人為差錯(cuò)發(fā)生的機(jī)會(huì)，避免差錯(cuò)形成缺陷，切實(shí)提高企業(yè)質(zhì)量管理與質(zhì)量改進(jìn)工作的主動(dòng)性，顯著提升企業(yè)的質(zhì)量競爭力，為企業(yè)帶來廣泛的經(jīng)濟(jì)收益，降低成本，增加利潤。防錯(cuò)技術(shù)的作用如圖1所示。

圖1 防錯(cuò)技術(shù)作用

防錯(cuò)技術(shù)有如下優(yōu)勢：

1)操作動(dòng)作輕松，提升效率與產(chǎn)品質(zhì)量。防錯(cuò)法消除操作困難的作業(yè)，防止發(fā)生失誤；消除缺陷，可做到首次工作合格；消除返工與檢查，提高效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

2)減少對技能的依賴，降低工人的工作強(qiáng)度。取代依靠人為記憶等制度規(guī)范行為，降低人為問題發(fā)生的概率。降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并一定程度上降低對工作人員的工作能力要求。

3)消除作業(yè)危險(xiǎn)，提供安全保障。防錯(cuò)法能夠防止操作人員因?yàn)槭д`或其他原因而引起的安全隱患，保障生產(chǎn)流程的正常運(yùn)行。

4)強(qiáng)化操作的程序和順序，避免產(chǎn)生不正確行為的選擇，消除不經(jīng)意的錯(cuò)誤。

5)將操作人員的時(shí)間和精力解放出來，以從事更具有創(chuàng)造性和附加值更高的活動(dòng)，從而使員工通過更多的參與來獲得成就感與滿足感。

6)降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化產(chǎn)品性能，提高顧客滿意度，獲得最大競爭優(yōu)勢[1]。

1.2 防錯(cuò)技術(shù)的實(shí)施原則

防錯(cuò)技術(shù)的實(shí)施原則有：排除原則、替代原則、簡化/容易原則、異常檢查原則和緩和影響原則。

1) 排除原則：剔除會(huì)造成錯(cuò)誤的原因。這是從源頭防止失誤和缺陷的方法，符合質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)性原則，是防錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展方向。如通過產(chǎn)品及制造過程的重新設(shè)計(jì)，加入防錯(cuò)技術(shù)。

2)替代原則：利用更精確的方法來代替，使過程不過多依賴于操作人員，從而降低由于人為原因造成的失誤(占失誤的一部分)。雖然這可以大大降低失誤率，但缺點(diǎn)在于投入過大；另外，由于設(shè)備問題導(dǎo)致的失誤將無法防止。方法是運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)或自動(dòng)化技術(shù)等替代原有的手工操作過程。如，涂膠機(jī)代替人工進(jìn)行密封面的涂膠工作，壓機(jī)進(jìn)行油封的壓入工作等。

3)簡化/容易原則：使作業(yè)變得更容易、更合適、更獨(dú)特，或更具共同性以減低失誤。適合化、共同化、集中化、特殊/個(gè)性化，使流程越簡單，出現(xiàn)操作失誤的概率越低，但簡化并不能完全防止人為缺陷的產(chǎn)生。方法是合并生產(chǎn)步驟，實(shí)施工業(yè)工程方法，改善工作流程。

4)異常檢查原則：雖然已經(jīng)產(chǎn)生不良或錯(cuò)誤現(xiàn)象，但在下一過程中，應(yīng)能將之檢查出來，以減少或剔除其危害性。方法是使用計(jì)算機(jī)軟件、防錯(cuò)裝置等，出現(xiàn)操作失誤時(shí)予以報(bào)警。

5)緩和影響原則：作業(yè)失誤的影響在其波及生產(chǎn)的過程中，用某些方法使其緩和或吸收。如運(yùn)用保險(xiǎn)絲的作用進(jìn)行過載保護(hù)等。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)試制過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)防錯(cuò)

防錯(cuò)技術(shù)從作用來分，可以分為數(shù)據(jù)追溯性防錯(cuò)、連鎖防錯(cuò)、順序防錯(cuò)、計(jì)數(shù)防錯(cuò)、安全防錯(cuò)、精度防錯(cuò)、功能性防錯(cuò)和上傳系統(tǒng)防錯(cuò)。圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)試制流程圖。本文針對發(fā)動(dòng)機(jī)試制過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，制定了一系列的防錯(cuò)方案并運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)試制流程

2.1 物料防錯(cuò)

追溯性防錯(cuò)技術(shù)一般應(yīng)用在物料防錯(cuò)環(huán)節(jié)，其作用不言而喻。零件信息、擰緊數(shù)據(jù)和測量信息的完整保存有助于生產(chǎn)廠家在遇到批量質(zhì)量問題時(shí)，能有效鎖定問題產(chǎn)品的范圍和去向；而且零件信息還可以幫助生產(chǎn)廠家迅速判斷從市場上返回的車輛和零部件的真?zhèn)蝃2]。

2.1.1 零件狀態(tài)打碼細(xì)分

對于多狀態(tài)零件，要打碼細(xì)分。物品來料必須有條碼或者二維碼，并制定了條碼或二維碼與產(chǎn)品訂單關(guān)聯(lián)的規(guī)則。

某些物品來料雖有條碼或二維碼，但不規(guī)范，如條碼為舊條碼沒有與產(chǎn)品訂單進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這需要進(jìn)行整改；條碼技術(shù)不達(dá)標(biāo)，如存在打印超邊、打印精度不符要求、出現(xiàn)重碼現(xiàn)象等問題，需要開發(fā)自動(dòng)打印檢測軟件，規(guī)范打印模板，同時(shí)選購符合要求精度的打印機(jī)?？紤]到具體掃描操作的便捷方便，對條碼粘貼位置要求進(jìn)行一一規(guī)范。

2.1.2 配料防錯(cuò)

倉庫工作人員在配料時(shí)，使用掃描槍掃描發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型條碼，通過系統(tǒng)編制當(dāng)前產(chǎn)品型號的物料信息(BOM)，并將待裝零部件的件號顯示在顯示屏上。配料員通過顯示屏的提示拿取相應(yīng)的零部件，并掃描零部件上自帶條碼或者二維碼，進(jìn)行系統(tǒng)校驗(yàn)。如果匹配錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行聲光提示。對于專項(xiàng)試驗(yàn)零部件需要進(jìn)行特殊標(biāo)識并在BOM中備注，配料掃碼時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)糾錯(cuò)報(bào)錯(cuò)。

2.2 試制過程防錯(cuò)

2.2.1 工藝防錯(cuò)

試制裝配工藝與流水線生產(chǎn)工藝差別較大。受條件限制，很多環(huán)節(jié)無法借助儀器、設(shè)備來防錯(cuò)，只能通過尋找易錯(cuò)、易漏、易混環(huán)節(jié)并制訂一系列防錯(cuò)方案來提高試制質(zhì)量，如裝機(jī)前物料確認(rèn)。裝機(jī)前，裝配技師首先核對裝機(jī)BOM是否與實(shí)物數(shù)量、狀態(tài)一致，并檢查零件質(zhì)量，確認(rèn)無誤后再行裝機(jī)。另外，編制了裝機(jī)工序，并制作了不同機(jī)型、零件不同狀態(tài)差異化表格并張貼看板。表1為不同發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型氣門桿油封裝配防錯(cuò)表。工程設(shè)計(jì)將進(jìn)氣門油封、排氣門油封用不同顏色區(qū)分，并盡量保持所有機(jī)型的進(jìn)氣門油封、排氣門油封顏色一致性。裝配技師在裝機(jī)時(shí)嚴(yán)格對照防錯(cuò)表進(jìn)行裝配。

表1 各發(fā)動(dòng)機(jī)型氣門油封防錯(cuò)表

裝配過程關(guān)鍵質(zhì)量節(jié)點(diǎn)實(shí)行2次確認(rèn)。在裝機(jī)記錄表中增加關(guān)鍵質(zhì)量節(jié)點(diǎn)2次確認(rèn)環(huán)節(jié)，由操作人員和復(fù)檢人員分別確認(rèn)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)裝機(jī)質(zhì)量。

2.2.2 工裝(設(shè)備)防錯(cuò)

在發(fā)動(dòng)機(jī)試制過程中，由于產(chǎn)品不同，會(huì)存在安裝錯(cuò)裝、漏裝等潛在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。因此，制作專門的防錯(cuò)工裝也是生產(chǎn)現(xiàn)場最簡單、實(shí)用、有效的方法，例如曲軸信號盤漏裝防錯(cuò)工裝。利用曲軸信號盤工裝傳感器來感應(yīng)信號盤是否安裝，防止漏裝。

此外，防錯(cuò)工裝在質(zhì)量的預(yù)防方面也起到了舉足輕重的作用。如某發(fā)動(dòng)機(jī)氣門桿油封工裝初始設(shè)計(jì)狀態(tài)為強(qiáng)磁結(jié)構(gòu)，如圖3所示。裝配時(shí)，先將氣門桿油封放入工裝頭部孔中，孔中強(qiáng)磁吸住氣門桿油封；再將工裝與油封一起放到氣門導(dǎo)管上，用橡皮錘敲擊工裝后端，利用導(dǎo)管導(dǎo)向作用，將油封敲入，與缸蓋加工法蘭面貼合，如圖4所示。但該工裝設(shè)計(jì)存在一定風(fēng)險(xiǎn)：敲入油封時(shí)，如果工裝發(fā)生傾斜且傾斜角度較大，可能會(huì)導(dǎo)致油封敲入不到位。

圖3 原氣門油封工裝頭部結(jié)構(gòu)示意

圖4 原氣門油封工裝裝配工藝示意

為此，對該工裝進(jìn)行改進(jìn)，增加芯體設(shè)計(jì)，起導(dǎo)向定位作用，如圖5所示。裝配時(shí)，先將氣門桿油封放入工裝頭部孔中，工裝頭部芯體與油封過盈配合；再將工裝芯體插入到氣門導(dǎo)管中，將油封敲入，與缸蓋加工法蘭面貼合。芯體設(shè)計(jì)可以避免工裝發(fā)生傾斜而導(dǎo)致油封裝配不到位的問題。

圖5 改進(jìn)后氣門桿油封工裝裝配工藝示意

2.2.3 螺栓擰緊程序防錯(cuò)

螺栓擰緊程序可以分成手動(dòng)擰緊和自動(dòng)擰緊2種。手動(dòng)擰緊與自動(dòng)擰緊的區(qū)別就是手動(dòng)擰緊是單軸電槍人工擰緊，而自動(dòng)擰緊則是多軸電槍同時(shí)自動(dòng)擰緊。手動(dòng)擰緊，操作人員需要考慮工藝與生產(chǎn)節(jié)拍要求，所以這就經(jīng)常需要多種緊固件在相同的工位進(jìn)行擰緊工作。這樣做可能會(huì)出現(xiàn)一些失誤現(xiàn)象，比如漏擰或者錯(cuò)擰現(xiàn)象，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為有效解決這個(gè)問題，采用了擰緊程序防錯(cuò)方法。當(dāng)電槍達(dá)到目標(biāo)扭矩后，擰緊合格的信息被傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂?PLC)系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)對合格的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)對比工作，進(jìn)而達(dá)到防錯(cuò)目的。而自動(dòng)擰緊，同樣也是依據(jù)工藝的要求。自動(dòng)多軸電槍擰緊以單軸電槍擰緊程序?yàn)榛A(chǔ)，增加同步擰緊步驟，避免出現(xiàn)擰緊不同步的現(xiàn)象。因?yàn)椴煌浆F(xiàn)象的出現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致零件出現(xiàn)變形問題，從而影響裝配品質(zhì)。

3 結(jié)束語

不同的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品試制實(shí)現(xiàn)共線生產(chǎn)，是未來汽車制造工業(yè)的發(fā)展趨勢。利用原生產(chǎn)線進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品共線生產(chǎn)，應(yīng)用更多的防錯(cuò)技術(shù)，達(dá)到降低制造成本的目的。但防錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用需根據(jù)實(shí)際情況而定，使用得當(dāng)可以減少浪費(fèi)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。使用不當(dāng)，則可能掩蓋試制生產(chǎn)中出現(xiàn)的缺陷，造成更大的浪費(fèi)。人會(huì)因疏忽犯錯(cuò),設(shè)備也不會(huì)總按規(guī)范工作，因此在防錯(cuò)技術(shù)的使用過程中必須對防錯(cuò)裝置進(jìn)行定期的維護(hù)和認(rèn)證，這樣才能保證防錯(cuò)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，真正起到防錯(cuò)的作用，保證發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。