基于精益的防錯(cuò)技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)再制造中的應(yīng)用與實(shí)踐★

王連宏，董淑萍，李曉霞，胡志祥，張雪冬，袁 官

（山西柴油機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037036）

引言

發(fā)動(dòng)機(jī)是坦克裝甲車輛中技術(shù)密集型部件之一。再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件不僅多，而且再制造后的零部件尺寸精度與新品相比存在差異性。特別是在多機(jī)型混線裝配過(guò)程中，因產(chǎn)品型號(hào)的不同，共線制造中在很多工位存在著零件的混裝、錯(cuò)裝、漏裝等潛在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)的部分或批量返工、報(bào)廢等情況，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和整線的一次下線合格率（FTQ），增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本[1]。即使是經(jīng)過(guò)良好培訓(xùn)的操作工，在重復(fù)持久的工作中，也會(huì)由于各種客觀原因而造成失誤；機(jī)床設(shè)備質(zhì)量再好，也難免會(huì)在長(zhǎng)期連續(xù)高效運(yùn)行中偶爾出錯(cuò)，超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求[2]。為此，開(kāi)展基于精益且具有價(jià)值創(chuàng)新的防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用研究，對(duì)保證再制造發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)零缺陷具有重要意義。

1 精益防錯(cuò)理念和定義

防錯(cuò)技術(shù)起源于日本的POKAYoke（errorproofing），是由日本著名的質(zhì)量管理學(xué)者森口（Shingo）博士最先提出的，根據(jù)其長(zhǎng)期從事現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量改進(jìn)的豐富經(jīng)驗(yàn)，首創(chuàng)了POKA YOKE 的概念，并將其發(fā)展成為用以獲得零缺陷、最終免除質(zhì)量檢驗(yàn)的工具[3]。這項(xiàng)技術(shù)的理念就是通過(guò)采取適宜性的防錯(cuò)設(shè)計(jì)、防錯(cuò)工藝及防錯(cuò)管理等方法，避免操作人員的失誤，從而防止發(fā)動(dòng)機(jī)再制造過(guò)程中的錯(cuò)誤和缺陷。防錯(cuò)技術(shù)可以是一個(gè)裝置，也可以是一個(gè)機(jī)械或一種檢查手段，是一項(xiàng)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)制造過(guò)程的系統(tǒng)工程，其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要[4]。

2 防錯(cuò)技術(shù)的重要性

由于發(fā)動(dòng)機(jī)再制造維修生產(chǎn)線投資和再制造零部件尺寸差異化較大，如果沒(méi)有非常控制技術(shù)，那么發(fā)動(dòng)機(jī)再制造過(guò)程中就極易導(dǎo)致錯(cuò)裝、漏裝等問(wèn)題，造成整臺(tái)再制造發(fā)動(dòng)機(jī)再次返工或報(bào)廢，從而增加制造成本。而有效地對(duì)造成浪費(fèi)的錯(cuò)誤進(jìn)行預(yù)測(cè)和防止，可大幅減少再制造廢品、提高再制造質(zhì)量、降低再制造成本。

3 再制造過(guò)程發(fā)生錯(cuò)誤的原因

發(fā)動(dòng)機(jī)再制造過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的主要原因是人為失誤，如操作人員技術(shù)培訓(xùn)不合格、工作松懈、責(zé)任心不強(qiáng)、使用的技能無(wú)法達(dá)到技術(shù)要求、注意力不集中、工作薪資低、經(jīng)常加班熬夜、缺少工作積極性等[5]。而人為錯(cuò)誤主要反映在遺忘、理解錯(cuò)誤、識(shí)別錯(cuò)誤、新手錯(cuò)誤、意愿錯(cuò)誤、疏忽錯(cuò)誤、遲鈍錯(cuò)誤、缺乏標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致的錯(cuò)誤、意外錯(cuò)誤、故意錯(cuò)誤等方面。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所得，人為的疏忽錯(cuò)誤對(duì)再制造發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量影響最大，特別是裝配過(guò)程中導(dǎo)致的裝配方法失誤和零件錯(cuò)裝的缺陷最多。錯(cuò)誤的原因和后果關(guān)聯(lián)見(jiàn)圖1。

圖1 錯(cuò)誤的原因和后果關(guān)聯(lián)

4 防錯(cuò)技術(shù)等級(jí)

根據(jù)防錯(cuò)的有效性，防錯(cuò)技術(shù)一般分為三個(gè)等級(jí)，即不制造缺陷的防錯(cuò)、不傳遞缺陷的防錯(cuò)、不接受缺陷的防錯(cuò)[6]，不制造缺陷是指操作人員接到前道工序轉(zhuǎn)來(lái)的零件后，對(duì)本工序再制造前要充分檢查、確認(rèn)相關(guān)準(zhǔn)備工作，并對(duì)再制造過(guò)程中的狀況隨時(shí)留意，避免或及早發(fā)現(xiàn)異常的發(fā)生；不傳遞缺陷是指操作人員完成本工序再制造后，需檢查確認(rèn)零件的再制造質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，必須及時(shí)停止作業(yè)，并且在本工序完成質(zhì)量缺陷的處置和采取預(yù)防措施；不接受缺陷是指操作人員在再制造之前，先對(duì)傳遞過(guò)來(lái)的零件按工藝標(biāo)準(zhǔn)檢查其是否合格，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題則拒絕接受，并及時(shí)反饋到前道工序，促使前道工序操作人員立即追查原因、采取措施，使質(zhì)量問(wèn)題得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正。為此，必須不斷向不傳遞缺陷的防錯(cuò)方式改進(jìn)，最終達(dá)到不制造缺陷的境界。防錯(cuò)等級(jí)持續(xù)改進(jìn)的循環(huán)模式見(jiàn)圖2。

圖2 三種防錯(cuò)等級(jí)持續(xù)改進(jìn)的循環(huán)模式

5 潛在失效模式分析（PFMEA）

再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的防錯(cuò)應(yīng)基于工藝過(guò)程潛在失效模式分析（PFMEA）基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工藝路線和工藝方案制定初期，對(duì)影響質(zhì)量的各個(gè)工序逐一分析，找出所有潛在的失效模式，將可能發(fā)生缺陷的嚴(yán)重度（S）、缺陷發(fā)生的頻度（O）、防止缺陷的可檢性（D）予以量化，評(píng)判出各種失效模式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并分析其可能的后果，預(yù)先采取必要的防錯(cuò)措施，從而達(dá)到提高再制造發(fā)動(dòng)機(jī)裝配質(zhì)量和可靠性的目的。

6 精益防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用

通過(guò)典型案例證明，發(fā)動(dòng)機(jī)再制造過(guò)程中采用經(jīng)濟(jì)、合理的防錯(cuò)技術(shù)，對(duì)于減少再制造不合格品、提高再制造質(zhì)量、降低再制造成本具有顯著作用。

6.1 定量防錯(cuò)

6.1.1 滲漏測(cè)試

曲軸因所有主軸頸和連桿軸頸的輸油管松動(dòng)或壓皺，需要將新的油管壓入對(duì)應(yīng)的油孔并擴(kuò)口成形，同時(shí)對(duì)于主軸頸和連桿軸頸的密封錐孔存在變形或缺陷時(shí)進(jìn)行修整與拋光。為了驗(yàn)證再制造后的曲軸輸油管和錐孔處的密封性，利用在線油壓試驗(yàn)裝置進(jìn)行測(cè)試（見(jiàn)圖3），防止?jié)B漏缺陷的曲軸進(jìn)入裝配，提高再制造后的曲軸裝配一次合格率。

圖3 曲軸油腔滲漏測(cè)試裝置

6.1.2 扭矩計(jì)數(shù)控制

再制造發(fā)動(dòng)機(jī)很多螺栓固定的擰緊程度均通過(guò)扭矩槍來(lái)控制，如對(duì)缸體雙頭螺柱螺母和縫合雙頭螺柱螺母的擰緊值進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控，并對(duì)螺柱及螺母在對(duì)應(yīng)位置打點(diǎn)作出標(biāo)記，見(jiàn)圖4。為了消除缸體雙頭螺柱的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，在緊固螺母后，還需往回?cái)Q所有的螺母，直到用力突然增加為止。

圖4 螺母扭矩控制

6.2 盛放防錯(cuò)

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征，實(shí)施了批次零件盛放防錯(cuò)，采用了專用零件架和專用零件盒有方向性地定置擺放，一是預(yù)防零件相互碰傷，保證待裝配零件的表面質(zhì)量，避免大長(zhǎng)徑比軸類件的彎曲變形等問(wèn)題。如偶件和連桿采用了分隔孔或分隔槽的零件盒放置，見(jiàn)圖5；凸輪軸采用了豎排軸頸支撐的零件架放置，見(jiàn)圖6。

圖5 偶件、連桿盛放架

圖6 凸輪軸盛放架

6.3 色標(biāo)防錯(cuò)

再制造發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的零件分為三類，即免再制造品、再制造品、備配品。免再制造品按發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型編號(hào)和零件號(hào)制定流程卡統(tǒng)一存放于裝配區(qū)待裝；再制造后的零部件涂以綠色漆、部件上需要更換的零件涂以黃色漆，并隨流程卡進(jìn)入裝配區(qū)待裝；備配品由庫(kù)房領(lǐng)取不涂色的合格原件替代再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的報(bào)廢品進(jìn)行裝配。

6.4 編號(hào)防錯(cuò)

零部件無(wú)論是新制造的、免修的、再制造后的或作為備件供應(yīng)的，都應(yīng)具有質(zhì)量檢驗(yàn)部門的印記或合格證，否則這些零部件不得進(jìn)行裝配。全部修理尺寸的（再制造的或新制的）零部件除去其他印記外，還應(yīng)有“P、Ⅰ、U”字母的印記（小零件無(wú)法打印記時(shí)，可印在合格證上），其中P 表示再制造尺寸，如P0、P1、P2、…等為不同級(jí)別的再制造尺寸，應(yīng)在再制造成品上打上P0、P1、P2、…等字母印記；X、U 表示雙頭螺柱加大中徑再制造尺寸，如ⅠX、ⅡX、U0、U1、U2 等不同級(jí)別的再制造尺寸，應(yīng)在再制造成品上打上ⅠX、ⅡX、U0、U1、U2、…等字母印記；DP 表示再制造過(guò)程中需要的工藝襯套、工藝堵子等，不屬于發(fā)動(dòng)機(jī)原裝零件。

6.5 人工防錯(cuò)

受條件限制，很多環(huán)節(jié)無(wú)法借助儀器、設(shè)備來(lái)防錯(cuò)，只能通過(guò)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(lái)提高質(zhì)量。針對(duì)重要環(huán)節(jié)建立裝配過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控表，根據(jù)零件重要程度實(shí)施檢驗(yàn)頻次首檢、巡檢測(cè)量零部件裝配及零部件自身存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)零件裝配前的外觀和尺寸防錯(cuò)。裝配過(guò)程由操作人員和檢驗(yàn)人員分別確認(rèn)實(shí)行2 次確認(rèn)，確保再制造發(fā)動(dòng)機(jī)一次裝配合格率。

6.6 套料防錯(cuò)

一是通過(guò)BOM清單維護(hù)，根據(jù)裝配計(jì)劃按照即定的數(shù)量給予備料和配送，同時(shí)對(duì)于活塞環(huán)等小型且關(guān)鍵的零部件，通過(guò)清點(diǎn)數(shù)量配套使用，避免因出現(xiàn)裝配線多余或缺少零部件導(dǎo)致的錯(cuò)裝或漏裝；二是采取定置/定量防錯(cuò)措施，如根據(jù)計(jì)劃裝配的同一型號(hào)再制造發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量確定同一零件號(hào)的墊圈/墊片，通過(guò)在料盒內(nèi)制作立柱，將計(jì)劃裝配發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的墊圈/墊片給予定置/定量，當(dāng)計(jì)劃的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配完成后，該定置區(qū)域物料使用完畢，防止漏裝問(wèn)題。

6.7 夾具防錯(cuò)

利用零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，控制零件裝配在部件上的尺寸防錯(cuò)，如齒桿在噴油泵上的裝配，通過(guò)采用專用夾具調(diào)整和控制齒桿伸出量，如圖7 所示，以滿足在不同轉(zhuǎn)速情況下的供油性能測(cè)試；通過(guò)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定位控制孔的位置和角度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)安裝孔鉆削，如圖8所示。

圖7 齒桿伸出量防錯(cuò)夾具

圖8 發(fā)電機(jī)安裝孔位置和角度防錯(cuò)夾具

6.8 試驗(yàn)防錯(cuò)

通過(guò)在不同工況下，對(duì)再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、扭矩等進(jìn)行測(cè)試，并建立試驗(yàn)記錄，掌握再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和保持再制造質(zhì)量檔案，保證再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的交付質(zhì)量和可靠性。

6.9 管理防錯(cuò)

1）標(biāo)準(zhǔn)化管理：所有操作過(guò)程制度化、規(guī)范化；

2）變化點(diǎn)管理：對(duì)新員工、交接班、型號(hào)切換、批次零件切換、再制造異常等進(jìn)行嚴(yán)格記錄并加強(qiáng)管理；

3）取料管理：裝配工位一次只取單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)所需零件，避免漏裝，且取料與裝配各由不同人員執(zhí)行；

4）“三檢”管理：落實(shí)每道工序自檢、互檢、專檢措施，且后道工序?qū)η暗拦ば蜻M(jìn)行檢查和確認(rèn)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文在PFMEA 分析基礎(chǔ)上，論述了基于精益的防錯(cuò)技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)再制造裝配中的實(shí)際應(yīng)用。事實(shí)證明，采用一系列防錯(cuò)技術(shù)防止發(fā)動(dòng)機(jī)再制造過(guò)程中缺陷的產(chǎn)生，與依靠檢查來(lái)保證質(zhì)量相比較，防錯(cuò)技術(shù)是從預(yù)防角度出發(fā)的一種有效的預(yù)防措施，有助于提升再制造質(zhì)量、節(jié)約再制造成本、改善再制造流程，對(duì)提升再制造發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和可靠性具有重要作用。