汽車(chē)變速器生產(chǎn)制造過(guò)程中廢品優(yōu)化方法探索

宋濤

摘要：聚焦汽車(chē)變速器生產(chǎn)制造過(guò)程中的廢品優(yōu)化方法，介紹了某變速器產(chǎn)品廢品單臺(tái)成本逐年降低的全過(guò)程，包含廢品思維的轉(zhuǎn)變、廢品優(yōu)化方法、典型問(wèn)題的解決措施以及“零工廢”目標(biāo)思路的拓展。歸納總結(jié)了理論廢品的優(yōu)化措施，并介紹了利用本方法分別解決某變速器產(chǎn)品理論廢品和異常廢品的實(shí)例，最后闡述了此方法在其他領(lǐng)域的拓展。方法適用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、電驅(qū)動(dòng)等大批量生產(chǎn)制造企業(yè)的廢品優(yōu)化。通過(guò)對(duì)某變速器產(chǎn)品廢品優(yōu)化實(shí)例的介紹，為其他生產(chǎn)制造企業(yè)的廢品優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)變速器；廢品優(yōu)化；廢品思維；理論廢品；異常廢品

目前對(duì)于生產(chǎn)制造企業(yè)廢品的研究主要集中在幾個(gè)方面：

1）從會(huì)計(jì)學(xué)的角度對(duì)于完善廢品損失核算的探討，如廖榮華[1]的文章介紹了財(cái)務(wù)上應(yīng)該如何對(duì)正常廢品和非正常廢品進(jìn)行記賬，在文章中劃分正常和非正常廢品的標(biāo)準(zhǔn)是行業(yè)廢品損失率（或公司自行制定的標(biāo)準(zhǔn)），如果實(shí)際廢品損失率低于這個(gè)數(shù)值，則為正常廢品損失，否則為非正常損失。

2）從設(shè)備的角度，介紹如何降低廢品率，如張彥明，沈杰等人[2]的文章對(duì)數(shù)控銑床加工過(guò)程中廢品產(chǎn)生原因進(jìn)行深度解析，從六個(gè)維度出發(fā)，分別是加工工序錯(cuò)誤、刀具用錯(cuò)、程序調(diào)錯(cuò)、原點(diǎn)設(shè)錯(cuò)、加工坐標(biāo)系參數(shù)偏差大和對(duì)刀值輸錯(cuò)，這六個(gè)維度可以統(tǒng)一歸納為初始加工（當(dāng)班首件、換刀、換線(xiàn)）的廢品優(yōu)化，屬于大批量生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)化操作卡中的操作方法的內(nèi)容。

3）從成本管理方法的角度，介紹如何控制成本，如何春艷的文章[3]以A公司Ｘ項(xiàng)目的成本管理為研究對(duì)象，提出了“全過(guò)程、全要素和全員”的全面成本管理的思路和方法。袁揚(yáng)、鐘小劍等人[4]的文章應(yīng)用“佩恩特圖”統(tǒng)計(jì)方法來(lái)加強(qiáng)總裝車(chē)間對(duì)廢品的管理與控制。

何春艷的文章側(cè)重的是項(xiàng)目成本管理方法，袁揚(yáng)、鐘小劍等人的文章側(cè)重的是廢品統(tǒng)計(jì)方法，本文要介紹的廢品優(yōu)化方法即是一種管理方法，也是一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，從生產(chǎn)制造過(guò)程全局角度出發(fā)，研究如何有效地對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程的廢品進(jìn)行優(yōu)化。本文所研究的廢品是指生產(chǎn)線(xiàn)的工廢，不包含料廢（原材料缺陷導(dǎo)致的廢品）。

在某變速器制造成本構(gòu)成中，在投產(chǎn)初期生產(chǎn)制造過(guò)程中的廢品成本占總成本的比例較高，每年的廢品優(yōu)化目標(biāo)值是基于前一年的實(shí)際值進(jìn)行制定的，引申出以下幾條信息：

1）單臺(tái)廢品實(shí)際值在投產(chǎn)后的第一年有較大降幅，之后生產(chǎn)比較平穩(wěn)，廢品幾乎持平。

2）廢品控制指標(biāo)逐年在下降，控制目標(biāo)值和實(shí)際值在逐漸接近，差額從投產(chǎn)初期較高的廢品率降到目前較低水平。

這些信息說(shuō)明了兩方面：通過(guò)目標(biāo)管理某變速器廢品控制目標(biāo)值和實(shí)際值在逐漸接近，能夠?qū)崿F(xiàn)廢品的逐步優(yōu)化和下降。

廢品思維轉(zhuǎn)變

廢品是可以控制的，沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的挖掘與分析，沒(méi)有對(duì)每一個(gè)問(wèn)題錙銖必較，根本無(wú)法知道優(yōu)化潛力究竟有多大。“變不可能為可能”是廢品優(yōu)化過(guò)程中思維轉(zhuǎn)變最關(guān)鍵的一步。生產(chǎn)線(xiàn)的廢品目標(biāo)不應(yīng)該僅僅是完成年度優(yōu)化目標(biāo)值，而是應(yīng)該去探索它的最低底線(xiàn)，達(dá)到或者接近達(dá)到“零工廢”的目標(biāo)。

廢品優(yōu)化方法

本文介紹的廢品優(yōu)化方法將廢品劃分為兩部分，理論廢品和異常廢品。理論廢品是指在工藝設(shè)計(jì)上或人員操作上必然或者大概率會(huì)產(chǎn)生的廢品；異常廢品是指由于設(shè)備原因、人為因素等隨機(jī)因素導(dǎo)致的廢品。對(duì)于本文介紹的某變速器批量生產(chǎn)線(xiàn)，理論廢品主要聚焦在刀具更換導(dǎo)致的廢品、生產(chǎn)線(xiàn)品種切換導(dǎo)致的廢品與破壞性檢驗(yàn)導(dǎo)致的廢品三方面；異常廢品主要聚焦在由于設(shè)備原因、測(cè)量原因、原料原因、人為因素、環(huán)境原因及其他異常原因?qū)е碌膹U品。這樣劃分的原因是采用兩種不同的管理方法和技術(shù)手段去實(shí)現(xiàn)廢品的優(yōu)化。

接下來(lái)介紹廢品優(yōu)化方法的具體步驟?？刂茝U品的第一步是深究廢品的來(lái)源，變速器的每一個(gè)重點(diǎn)零件都是由多道工序組成，每道工序都有可能產(chǎn)生廢品。通過(guò)對(duì)每種零件廢品構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)匯總，可以知道整個(gè)產(chǎn)品的廢品構(gòu)成情況，再進(jìn)行成本排序之后，就可以得到整個(gè)變速器產(chǎn)品的廢品重點(diǎn)優(yōu)化方向，如圖1所示。

了解了廢品構(gòu)成和重點(diǎn)優(yōu)化方向后，第二步是利用不同的技術(shù)手段來(lái)分別解決理論廢品和異常廢品。理論廢品不區(qū)分零件、工序和設(shè)備等因素，其方法可以統(tǒng)一進(jìn)行歸納，且不同零件、不同設(shè)備之間可以進(jìn)行相互借鑒，取長(zhǎng)補(bǔ)短，見(jiàn)表1。異常廢品相對(duì)比較復(fù)雜，不同零件、不同工序、不同設(shè)備及不同時(shí)間段等所產(chǎn)生的異常廢品是不相同的，需要具體問(wèn)題具體分析。

第三步是對(duì)理論廢品和異常廢品問(wèn)題解決進(jìn)度的跟蹤，制作措施效果跟蹤圖。這一步相當(dāng)于PDCA循環(huán)中的最后一步，用于評(píng)估措施是否有效。在本文介紹的某變速器廢品優(yōu)化案例中，每個(gè)重點(diǎn)TOP問(wèn)題的措施都有幾十條之多，但最終真正發(fā)揮作用的只有關(guān)鍵幾條措施。

典型問(wèn)題的解決措施

本文將重點(diǎn)介紹兩個(gè)案例，利用本方法解決某變速器產(chǎn)品理論廢品和異常廢品的案例。

1.解決軸類(lèi)零件車(chē)削工序理論廢品

如圖2所示，零件車(chē)削工序理論廢品是該零件工藝流程中數(shù)量最大的理論廢品。產(chǎn)生廢品主要原因是：數(shù)控車(chē)床安裝新刀片，首件加工及調(diào)整過(guò)程中零件尺寸超差。取得成效的幾個(gè)關(guān)鍵措施見(jiàn)表2，未取得明顯成效的措施未列出。

措施效果跟蹤圖的作用十分關(guān)鍵，它既是從技術(shù)層面上在滾動(dòng)跟蹤各個(gè)措施的有效性，也是從管理層面上施加管理壓力。只有不斷去研究和應(yīng)用新的措施才能實(shí)現(xiàn)每個(gè)零件廢品的逐步優(yōu)化，直至“零工廢”或接近“零工廢”。在該變速器產(chǎn)品廢品優(yōu)化過(guò)程中，技術(shù)工程師及工長(zhǎng)每周會(huì)共同查看關(guān)鍵零件的措施效果跟蹤圖，并對(duì)未完成目標(biāo)的項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析。

2.解決齒輪零件珩齒工序異常工廢

該齒輪的工藝流程大致為：滾齒倒棱→清洗→焊接結(jié)合齒→熱處理→珩內(nèi)孔→珩齒→清洗→拋丸→磨錐面→清洗。珩齒異常廢品主要有：珩齒預(yù)檢不合格產(chǎn)生的廢品、珩齒打刀產(chǎn)生的廢品、齒面黑皮產(chǎn)生的廢品、加工尺寸不合格產(chǎn)生的廢品，本文將重點(diǎn)介紹齒面黑皮廢品是如何降低的。

影響齒面黑皮最主要的因素是：加工余量和熱處理變形。解決齒面黑皮問(wèn)題和解決許多其他問(wèn)題相互制約。為了降低珩齒打刀可能性，珩齒加工單邊余量設(shè)定值是圖樣下限，因此不能通過(guò)增加齒面加工余量的方式來(lái)降低齒面黑皮廢品率。為了降低預(yù)檢不合格產(chǎn)生的廢品，采用了分級(jí)預(yù)檢的方式，根據(jù)徑向圓跳動(dòng)和跨棒距的大小將預(yù)檢劃分為三個(gè)等級(jí)，滿(mǎn)足第一個(gè)等級(jí)的零件可以通過(guò)預(yù)檢正常加工（即正常零件），滿(mǎn)足第二個(gè)等級(jí)而又不超過(guò)第三個(gè)等級(jí)的零件不能通過(guò)預(yù)檢，采用兩次加工的方式，超過(guò)第三個(gè)等級(jí)的零件直接報(bào)廢，因此也不能通過(guò)提高預(yù)檢閥值來(lái)降低齒面黑皮廢品率。

如圖3所示，通過(guò)對(duì)齒面黑皮零件的觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)其和正常零件還有一個(gè)重要特征：齒面黑皮零件左右側(cè)棱寬不一致，差異很大，缺陷零件左右側(cè)棱寬相差了0.247mm。進(jìn)一步分析棱寬差異性的原因，主要是珩齒前齒輪徑向圓跳動(dòng)大和設(shè)備“對(duì)齒準(zhǔn)確性”出現(xiàn)了問(wèn)題。

（1）解決珩齒前齒輪徑向圓跳動(dòng)大而產(chǎn)生的黑皮零件? 通過(guò)對(duì)工藝過(guò)程逐步分析，發(fā)現(xiàn)熱處理前和熱處理后零件徑向圓跳動(dòng)尺寸都能夠滿(mǎn)足圖樣要求，而零件通過(guò)內(nèi)孔珩磨機(jī)后，齒輪徑向圓跳動(dòng)進(jìn)一步被放大。對(duì)比齒輪內(nèi)孔珩磨機(jī)和珩齒機(jī)的加工定位形式，見(jiàn)表3，發(fā)現(xiàn)定位形式不同導(dǎo)致齒輪中心和內(nèi)孔中心出現(xiàn)了不同軸現(xiàn)象，同時(shí)在工藝設(shè)計(jì)方面又缺少對(duì)內(nèi)孔珩磨后齒輪徑向圓跳動(dòng)的監(jiān)控，從而導(dǎo)致這些零件流入下道工序。為此在內(nèi)孔珩磨工序增加了一套在線(xiàn)檢具，用于抽檢齒輪外齒的徑向圓跳動(dòng)，同時(shí)填寫(xiě)SPR過(guò)程記錄卡，發(fā)現(xiàn)超差或有超差趨勢(shì)，及時(shí)檢查和調(diào)整內(nèi)孔珩磨機(jī)的夾具精度，并將夾具定期檢查納入到設(shè)備預(yù)檢修清單中。

（2）解決由于“對(duì)齒準(zhǔn)確性”而產(chǎn)生的黑皮零件? 珩齒設(shè)備具有自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)，傳感器通過(guò)分辨零件齒頂部的上升和下降趨勢(shì)產(chǎn)生的脈沖，零件旋轉(zhuǎn)一周后，找到齒與齒的中心位置，完成自動(dòng)對(duì)齒。自動(dòng)對(duì)刀受零件的精度影響比較大。為了控制“對(duì)齒準(zhǔn)確性”，操作者每日進(jìn)行一次手動(dòng)對(duì)齒，對(duì)自動(dòng)對(duì)齒結(jié)果進(jìn)行校正，并將此項(xiàng)內(nèi)容固化到設(shè)備的點(diǎn)檢記錄中。

通過(guò)這兩個(gè)重點(diǎn)措施的實(shí)施，齒輪零件珩齒工序齒面黑皮異常廢品被徹底解決。

廢品思路的拓展

從2018年開(kāi)始采用全新廢品優(yōu)化方法以來(lái)，某變速器產(chǎn)品的廢品金額實(shí)現(xiàn)了大幅度的優(yōu)化，2020年比2017年降低了15%以上。廢品優(yōu)化方法還可以擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，比如刀具成本優(yōu)化，依據(jù)刀具耐用度和產(chǎn)量，可以得出刀具理論消耗量，實(shí)際消耗量減去理論消耗量即為異常消耗量。類(lèi)比廢品優(yōu)化，刀具成本優(yōu)化可以分為理論消耗量?jī)?yōu)化和異常消耗量?jī)?yōu)化。同樣理論消耗量具有一定的通用性，對(duì)于某變速器產(chǎn)品，無(wú)論是滾刀、插齒刀、剃齒刀、刀片、砂輪、珩磨輪和修整輪等，它們要研究的方向都可以概括為：刀具耐用度的確定方式、刀具耐用度如何提高、加工余量的優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)換刀方法等，不同工序、不同設(shè)備、不同刀具之間還可以進(jìn)行相互參考借鑒。異常消耗量和異常廢品相似，需要具體問(wèn)題具體分析。對(duì)于變速器產(chǎn)品，生產(chǎn)制造過(guò)程中的廢品成本占比只是其中的一部分，因此后續(xù)將廢品思路進(jìn)行拓展應(yīng)用到其他領(lǐng)域可以節(jié)約更多的制造成本。

結(jié)語(yǔ)

本文以某變速器產(chǎn)品為例，介紹了解決理論廢品和異常廢品的兩個(gè)典型案例，并對(duì)比了該變速器產(chǎn)品兩個(gè)不同階段的廢品數(shù)值，滲透了廢品優(yōu)化思維轉(zhuǎn)變中“變不可能為可能”的關(guān)鍵思想。最后提出了廢品思路可以在其他領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步拓展。

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷應(yīng)用，廢品優(yōu)化方法中的第一步“廢品數(shù)據(jù)源統(tǒng)計(jì)工作”完全可以數(shù)字化自動(dòng)分析出整個(gè)產(chǎn)品/零件的廢品率分布及趨勢(shì)、成本分布及趨勢(shì)、重點(diǎn)廢品問(wèn)題以及措施效果跟蹤圖。那么該方法將變得更為“輕巧”和更加適用于大批量生產(chǎn)制造企業(yè)。

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