淺談發(fā)動機樣機試制質(zhì)量控制方法

王杰

(泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201)

0 引言

研究表明，產(chǎn)品質(zhì)量絕大部分取決于設(shè)計。設(shè)計優(yōu)化和變更提出得越早，產(chǎn)生的額外費用就會越低[1]。發(fā)動機也是如此，如何在試制階段最大化發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計問題，是發(fā)動機前期開發(fā)的主要目標(biāo)。

發(fā)動機樣機試制分為三個階段：Alpha、 Beta和Gamma。在前期樣件階段，產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計沒有凍結(jié)，頻繁進行設(shè)計變更，零部件質(zhì)量很難達到量產(chǎn)要求，此時以統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)的質(zhì)量控制方法就不再適用于樣機試制。本文基于質(zhì)量管理體系相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)條款，結(jié)合樣機試制的特殊性，提出把試制質(zhì)量分為四個模塊進行管理，有效提高樣機試制質(zhì)量。

1 發(fā)動機樣機試制現(xiàn)狀

目前發(fā)動機試制包含計劃管理、物料采購、工藝開發(fā)、工裝設(shè)計、設(shè)備管理、樣機試制、樣機測試和交付等過程。試制質(zhì)量管理主要是按項目要求進行測試準(zhǔn)備和現(xiàn)場試制問題處理。前期產(chǎn)品設(shè)計未凍結(jié)，變化頻繁，經(jīng)常會有樣件狀態(tài)不正確或質(zhì)量不合格，工裝不能匹配最新設(shè)計等問題，影響試制的正常進行，從而影響設(shè)計驗證和項目進度。試制質(zhì)量管理缺少系統(tǒng)性的管理。目前樣機試制的主要過程如圖1所示。

圖1 樣機試制流程圖

2 樣機試制主要的干擾因素

樣機試制的主要目的是發(fā)現(xiàn)和改進設(shè)計問題，前期設(shè)計變更頻繁導(dǎo)致多個因素影響設(shè)計驗證，主要因素如下。

2.1 試制樣件質(zhì)量

前期樣件受成本、時間周期、模具、工裝、檢具、設(shè)備及人員等多因素的影響，樣件質(zhì)量很難達到量產(chǎn)狀態(tài)，是前期發(fā)動機試制的主要干擾因素。如何控制樣件質(zhì)量，提前識別樣件的風(fēng)險，確保樣件狀態(tài)滿足用于設(shè)計驗證的要求是前期試制質(zhì)量控制的主要任務(wù)。

2.2 變化點及時有效傳遞

變化點多是前期試制的主要特點，也是主要的干擾因素之一。整個開發(fā)過程中都有設(shè)計變更的發(fā)生。發(fā)動機是復(fù)雜的系統(tǒng)，一個零件的設(shè)計變更可能會影響多個零件同步變更，試制工裝和工藝也要隨之更新。變更的傳遞不及時或者不全面就會引起對口件設(shè)計不匹配或者工藝不正確等一系列的問題。

2.3 質(zhì)量參數(shù)不完整

前期試制過程中有部分質(zhì)量參數(shù)也沒有確定[2]：如旋轉(zhuǎn)扭矩、推力間隙等參數(shù)。在生產(chǎn)線上，ME(Manufacturing Engineer)經(jīng)過了成百上千個產(chǎn)品的裝配驗證，最終確定過程參數(shù)，但在前期試制階段這些參數(shù)的是不確定的。

3 試制質(zhì)量控制方法的提出

針對以上的干擾因素，結(jié)合發(fā)動機試制的實際情況，把發(fā)動機的樣機試制質(zhì)量管理分為四個模塊來控制：試制樣件質(zhì)量管理、試制質(zhì)量計劃、現(xiàn)場質(zhì)量控制和試制問題解決。接下來分別介紹各模塊的內(nèi)容及作用。

3.1 試制樣件質(zhì)量管理

該模塊用于控制樣件質(zhì)量，主要采用PPQP(Pre-Production Quality Process)流程。PPQP團隊包括：DRE(Design Release Engineer)，DSE(Design System Engineer)，SQE(Supplier Quality Engineer)，材料工程師和試制質(zhì)量工程師等。從多個角度評估樣件質(zhì)量狀態(tài)，充分識別樣件風(fēng)險，確保所有的試制樣件都能滿足試制要求。PPQP主要內(nèi)容如下：PPQP零件清單確認(rèn)；根據(jù)試制BOM(Bill of Material) 和樣件來源來確認(rèn)需要實施PPQP流程的零件清單[3]。

1) 區(qū)分關(guān)鍵件和非關(guān)鍵件：發(fā)動機的主要關(guān)鍵件為缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、活塞連桿總成、氣門等除此之外，關(guān)鍵件還應(yīng)該包括：有新進配套體系的供應(yīng)商生產(chǎn)的樣件；上階段有重大零件質(zhì)量問題的零件等。

2) 確認(rèn)樣件加工和測試方案，并對關(guān)鍵零件實施現(xiàn)場走訪確認(rèn)。

3) 供應(yīng)商交付零件時，同時交付審批完成的PPQP報告。

4) PPQP的報告內(nèi)容主要包括質(zhì)量保證書，尺寸檢驗報告，材料審核報告，分供方清單，認(rèn)證計劃和報告及相關(guān)原始報告等。

5) DRE，SQE，材料和緊固件工程師分別對PPQP報告進行審核，樣件質(zhì)量有偏差，樣件質(zhì)量團隊要進行偏差評估，評估通過后才允許交樣。

6) 質(zhì)量閥會議上試制質(zhì)量工程師列出該階段偏差零件清單及偏差內(nèi)容；項目團隊要整體對偏差內(nèi)容進行再次評估，評審?fù)ㄟ^后才可以進行樣機試制。

7) 在樣機試制過程中，涉及樣件的問題，要回顧PPQP報告內(nèi)容，以持續(xù)跟進樣件質(zhì)量。

3.2 試制質(zhì)量計劃

試制質(zhì)量計劃主要指試制準(zhǔn)備工作的質(zhì)量控制。為了應(yīng)對前期頻繁的設(shè)計變更，從立項開始，試制團隊就要對設(shè)計狀態(tài)進行跟進，確保試制準(zhǔn)備工作與設(shè)計狀態(tài)一致。在這個模塊中，主要執(zhí)行質(zhì)量閥流程和BRT(Build Readiness Team)例會制度。主要包含以下內(nèi)容。

3.2.1 質(zhì)量閥項目的確認(rèn)和跟蹤

項目立項后，BRT成員根據(jù)項目要求討論并確認(rèn)質(zhì)量閥需要跟蹤的項目，見表1。

表1 質(zhì)量閥條目清單

質(zhì)量閥項目確認(rèn)后，各功能塊根據(jù)項目計劃制定相應(yīng)的計劃，每周以BRT會議的形式進行跟蹤。

3.2.2 質(zhì)量閥評審會

試制裝配啟動之前，質(zhì)量工程師召集質(zhì)量閥會議。各功能塊在質(zhì)量閥會議上匯報準(zhǔn)備狀態(tài)及偏差項。質(zhì)量閥通過之后就開始啟動樣機試制，如果評審不通過，確定出不符合項及整改時間，再次召集質(zhì)量閥會議。

3.3 現(xiàn)場質(zhì)量控制

試制質(zhì)量計劃主要內(nèi)容是制定標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場質(zhì)量控制要確保嚴(yán)格的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，控制分為人、機、料、法、環(huán)、測等方面。

3.3.1 試制人員管理

試制技師要經(jīng)過發(fā)動機基本原理培訓(xùn)和工藝培訓(xùn)才能開始試制。試制過程中嚴(yán)格按工藝指導(dǎo)進行操作，如果試制工藝中未提及操作方式或者描述不清楚，作為試制問題進行上報。

首臺樣機試制現(xiàn)場工程師、工藝工程師、質(zhì)量工程師和DRE、DSE要全程現(xiàn)場跟蹤，確認(rèn)設(shè)計、工藝的正確性，同時保證現(xiàn)場問題的快速響應(yīng)。

3.3.2 試制設(shè)備，工裝及工具的管理

設(shè)備的程序設(shè)定和工裝設(shè)計要盡可能和生產(chǎn)線相近，便于提前驗證生產(chǎn)線工裝和工藝。

3.3.3 試制物料的管理

拉料：為了保證物料的狀態(tài)明確且可追溯，物料統(tǒng)一從倉庫出庫。

包裝：關(guān)鍵零件采用單套獨立包裝，其他零件翻包裝要注意防銹和磕碰。

變更：物料在試制過程中變更，要有BCR支持(BOM Change Request)。

首臺零件評審[4]：首臺樣件，DRE和DSE進行零件狀態(tài)評審。評審的主要目的是評估零件的設(shè)計狀態(tài)和接口零件的設(shè)計狀態(tài)。

3.3.4 試制工藝現(xiàn)場管理

現(xiàn)場的工藝文件要有簽字確認(rèn)，樣機試制的每一步操作都要有工藝文件支持。現(xiàn)場工藝變更需要有BSD(Build Site Description)支持，經(jīng)過項目評估后實施。

3.3.5 試制環(huán)境管理

現(xiàn)場要求恒溫、恒濕，其他參照生產(chǎn)線環(huán)境要求。有的樣機需要加裝傳感器，需要開孔或者打磨，類似這樣有粉塵產(chǎn)生的操作要和正常的裝配工位隔開。

3.3.6 測量管理

項目上明確給出有數(shù)值要求的都要有測量：如扭矩、壓裝力、深度、角度等；測量結(jié)果統(tǒng)一匯總到build book。

項目上沒有給出公差的過程參數(shù)，工藝工程師要根據(jù)以往項目經(jīng)驗，預(yù)設(shè)參考值，在達到一定樣件量后，通過六西格瑪公式鎖定過程參數(shù)。

3.3.7 互檢與終檢

現(xiàn)場易錯的工位實施相鄰技師互檢，如果當(dāng)時只有一臺樣機裝配，則由班組長代為檢查。所有的裝配和測試完成后由專門的終檢人員實施終檢。

3.4 試制問題管理

正式生產(chǎn)的問題可以利用統(tǒng)計學(xué)優(yōu)先處理高頻次問題。樣機試制樣本量小，但問題關(guān)系到設(shè)計驗證，所以每一個問題都要進行現(xiàn)場處理并進行根本原因分析。

現(xiàn)場問題分析主要采用七顆鉆石分析法，可以有效地排除裝配相關(guān)問題，發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，從而幫助項目改進設(shè)計。

3.4.1 七顆鉆石質(zhì)量分析工具介紹[5]

鉆石一：正確的操作方式

鉆石二：正確的工具

鉆石三：正確的零件

鉆石四：零件質(zhì)量合格

鉆石五：工藝設(shè)計正確

鉆石六：零件設(shè)計正確

鉆石七：復(fù)雜的系統(tǒng)問題

前三鉆問題主要和現(xiàn)場操作相關(guān)，第四鉆是零件質(zhì)量問題，前四鉆都是設(shè)計驗證的干擾因素，要盡量避免前四鉆問題的發(fā)生。第五鉆開始就是設(shè)計相關(guān)的問題，試制的意義在于發(fā)現(xiàn)并改進五鉆及以上的問題。

舉例說明七鉆工具的用法。

問題：活塞連桿總成不能裝進缸筒。

鉆石一：正確的操作方式，讓技師現(xiàn)場再操作一遍，確認(rèn)技師的操作和工藝文件要求是否一致。

鉆石二：正確的工具，裝配活塞應(yīng)該有專用的活塞套筒，確認(rèn)活塞套筒型號是否正確，套筒有無損傷。

鉆石三：正確的零件，根據(jù)BOM核對活塞和缸體零件號，確認(rèn)是否正確的零件。

鉆石四：零件質(zhì)量合格，檢查活塞和缸體表面有無損傷，活塞環(huán)有無彈出或變形；同時返查PPQP報告，確認(rèn)活塞和缸體質(zhì)量是否合格。

鉆石五：工藝設(shè)計正確，返查項目工藝要求和活塞套筒的設(shè)計，確認(rèn)工藝和工裝是否設(shè)計正確。

鉆石六：零件設(shè)計正確，DRE返查活塞和缸體的設(shè)計數(shù)據(jù)，確認(rèn)零件設(shè)計是否正確。

鉆石七：復(fù)雜的系統(tǒng)問題，當(dāng)前六鉆都是正確的情況下，這類問題歸為復(fù)雜的系統(tǒng)問題，由DSE牽頭，尺寸工程師，DRE等組成聯(lián)合小組，進行問題的分析和解決。

3.4.2 試制問題處理與跟蹤流程

試制問題處理與跟蹤流程如圖2所示，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題，由質(zhì)量工程師召集問題響應(yīng)小組根據(jù)七鉆工具進行問題分析，并給出現(xiàn)場措施，確保樣機試制的正常進行。后續(xù)問題責(zé)任人要進一步分析問題的根本原因，并給出短/長期措施，現(xiàn)場驗證措施有效后問題關(guān)閉。

圖2 試制問題處理流程

3.4.3 試制問題的回顧

新的試制階段開始前有質(zhì)量閥會議，以往的試制問題會在質(zhì)量閥上進行回顧，確保問題不會再次發(fā)生。

4 結(jié)束語

樣機試制，設(shè)計變更頻繁，質(zhì)量控制是非常具有挑戰(zhàn)性。通過把試制質(zhì)量進行模塊化管理，有效地解決了樣件質(zhì)量問題，變化點傳遞問題及參數(shù)不完整等試制質(zhì)量控制難題。滿足當(dāng)前發(fā)動機的試制質(zhì)量管理要求，為發(fā)動機開發(fā)和認(rèn)證提供了質(zhì)量保證，同時為量產(chǎn)做好了前期準(zhǔn)備工作。隨著數(shù)字化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，這四個模塊為試制質(zhì)量管理系統(tǒng)的搭建提供了流程基礎(chǔ)。