復(fù)材零件試驗試制階段產(chǎn)能提升研究與實踐

彭淵

試驗試制階段的零件，因模具設(shè)計、工藝方法、操作手法等都無法完備，往往是每一件零件的制造過程皆不相同。隨著數(shù)據(jù)積攢和項目推進，工序內(nèi)容會逐漸穩(wěn)定，但工序內(nèi)容的不確定性依然是不可跨越的客觀現(xiàn)實。而一家成熟的生產(chǎn)企業(yè)亦需要穩(wěn)定的產(chǎn)出，以維持基本運轉(zhuǎn)。

一、制造過程中的不確定性

通過生產(chǎn)管理優(yōu)化，我們首先篩選并排除掉可以排除的人為干擾因素。例如選擇穩(wěn)定的硫化設(shè)備和穩(wěn)定的操作人員……但往往仍然存在以下比較典型的不確定因素。某型零件A在設(shè)計過程中未考慮周全，生產(chǎn)設(shè)備無法滿足公差范圍要求，導(dǎo)致零件制造中無法通過改善工藝方法滿足設(shè)計意圖，最終只能讓步接收;某型零件B在制造中需要用到特殊形式的真空袋。每次硫化都可能遇到不相同的原因?qū)е缕淦屏?，影響零件成?某型零件C的模具因質(zhì)量不好，影響零件表面粗糙度，導(dǎo)致需要增加后期處理工序;某型零件D因使用了新的設(shè)備，導(dǎo)致在此設(shè)備上多次試錯，后續(xù)工序進度無限期拖延;某型零件E因被迫更換輔料供應(yīng)商，質(zhì)量不穩(wěn)定，干擾試驗結(jié)果;某型零件F因常用硫化設(shè)備突發(fā)故障，而不得不使用了另外的硫化設(shè)備，對實驗結(jié)果造成干擾。上述問題皆是在設(shè)計試驗初期無法預(yù)見的。必然的試驗節(jié)點遷延結(jié)果里，可能有著千差萬別的原因。生產(chǎn)管理團隊嘗試將這些原因分類，從而發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律。

（一）尚可預(yù)見的不確定性。

零件A、B、C、D所遭遇的情況屬于尚可預(yù)見的范圍。

1.設(shè)備無法滿足公差范圍要求。①設(shè)計公差與設(shè)備能力不相符合。A試驗要求確實較高的，應(yīng)選擇安排外包生產(chǎn);B按理想狀態(tài)計算的公差要求，可以放寬的，應(yīng)于試驗前期盡早發(fā)現(xiàn)問題，盡早放寬要求。②設(shè)計人員不了解設(shè)備實際情況。應(yīng)及早提升業(yè)務(wù)水平。

2.某特殊形式真空袋破裂。①工藝方法不成熟;②模具設(shè)計考慮不周;③操作手法有待改進。

3.模具質(zhì)量缺陷。①模具僅供試驗用;②設(shè)計壽命短。

4.新的設(shè)備。①完全無法估算時間;②建議前期不排進正常計劃內(nèi)。

（二）無法預(yù)料的不確定性。

零件E、F所遭遇的情況屬于無法預(yù)料的范圍。被迫更換輔料供應(yīng)商與常用硫化設(shè)備突發(fā)故障都屬于“偶發(fā)性風(fēng)險”。對于被迫更換輔料供應(yīng)商一類問題，可以安排系列試驗，盡快排除此項干擾因素。而對于設(shè)備突發(fā)故障，則只能調(diào)整后續(xù)零件制造計劃，或安排此設(shè)備所涉及的工序外包制造，以降低其對整體生產(chǎn)計劃的影響。

二、試驗件硫化前后影響因素的不同規(guī)律

試驗試制階段，復(fù)材零件制造過程可能在任何工序上遷延，甚至終止。除去完全無法預(yù)料的干擾因素以后，我們累計了一段時間以內(nèi)的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了硫化之前和硫化之后的遷延和終止分別呈現(xiàn)不同的規(guī)律性。

（一）硫化之前。

硫化之前的工序中，零件進度更容易受到新設(shè)備和工藝方法選擇的影響。

1.新設(shè)備。新設(shè)備的摸索過程不確定性太大，隨時可能改變工藝方法或終止試驗。

2.新工藝方法。某構(gòu)型零件需要選擇使用新的工藝方法時，通常比正常零件所需要的制造時間偏長。延長時間約為正常情況下相同重量、大小的成熟零件所需工時的1.5至2倍。

3.其他。另外也可能出現(xiàn)試驗零件需要使用到的設(shè)備與其他零件相沖突，和出于成本方面的考慮，需要與其他零件共用已有工裝的情況。

（二）硫化之后

試驗零件硫化之后的進展，往往受到硫化程序設(shè)計、工裝設(shè)計、機械加工過程的不穩(wěn)定性等的影響。

1.工裝：出于成本方面的考慮，試驗件的配套工裝表面質(zhì)量可能不佳，這會導(dǎo)致零件外觀難以達到檢驗要求。

2.輔料：當(dāng)使用了類似某特殊形式真空袋的新輔助材料時，使用經(jīng)驗的累積是一個必然的過程，其結(jié)果往往在硫化結(jié)束之后顯現(xiàn)。

3.機械加工：試驗過程中的復(fù)材件機械加工，總是存在較批產(chǎn)件更多的風(fēng)險。如設(shè)備未經(jīng)與零件、刀具的磨合，無法滿足機械加工公差范圍要求;首次使用的機械加工程序有存在微小差錯風(fēng)險;機械加工可能出現(xiàn)邊緣劈裂、分層等質(zhì)量問題，等，也可能造成試驗過程停滯。

三、試驗試制的產(chǎn)能提升

（一）產(chǎn)能調(diào)配

為保證試驗試制順利進行，且避免項目之間的互相影響，可以進行以下嘗試。穩(wěn)定硫化前工序人員團隊。安排穩(wěn)定的操作人員制造類似構(gòu)型的零件，安排固定的人員下發(fā)計劃、調(diào)配資源、反饋問題，并跟產(chǎn)零件制造全過程，能夠有效減少錯誤，提升試驗試制能力;穩(wěn)定硫化后工序使用設(shè)備。分配足夠大的、穩(wěn)定的機床和刀具來進行硫化后工序的加工，能夠避免出現(xiàn)預(yù)料之外的遷延;設(shè)備、人工操作互相替代。手工操作往往具有高度靈活性，設(shè)備操作則更高效與穩(wěn)定。在不需要使用固定設(shè)備的工藝工程中，或者使用與不使用設(shè)備都能得到試驗結(jié)果時，可靈活選擇使用自動化設(shè)備或手工操作;控制同時制造試驗件的數(shù)量。同時下發(fā)制造的試驗件數(shù)量不宜占據(jù)車間超過半數(shù)的設(shè)備產(chǎn)能，人員配置方面則可以做更多傾斜?？刂茩C械加工一類較成熟工藝過程的資源分配。機械加工工藝方法相對穩(wěn)定，可以在下發(fā)計劃階段分配較少的生產(chǎn)資源，在超過產(chǎn)能時選擇外包加工。

（二）改善工序遷延，適時終止試驗

1.硫化前工序。硫化之前的工序是復(fù)材試驗試制零件的主要工藝過程。新設(shè)備的摸索過程，需要在盡量安排穩(wěn)定的人員進行操作的同時，考慮到其不確定性太大，隨時可能改變工藝方法或終止試驗，通常選擇暫不為其安排后續(xù)工序加工計劃。在硫化前，某構(gòu)型零件需要選擇使用新的工藝方法時，可以預(yù)判其所消耗的工時約為正常情況下相同重量、大小的成熟零件所需工時的1.5至2倍，來安排生產(chǎn)計劃。當(dāng)某構(gòu)型零件需要使用到的設(shè)備與成熟零件相沖突時，需盡量在白班期間安排試驗試制，在晚班期間安排制造相對成熟的零件，以避免其他工位配合人員過多跟產(chǎn)，疲勞作業(yè)，也避免晚班期間試驗因遭遇其他不可預(yù)知的問題而終止，影響車間整體計劃。與其他零件共用已有工裝，需要現(xiàn)預(yù)判沖突情況再下發(fā)任務(wù)。

2.硫化后工序。硫化結(jié)束后往往已經(jīng)能夠知曉選擇新的工藝方法的結(jié)果，若結(jié)果不理想，此時終止或重投試驗，不再進行機械加工等后續(xù)工作是最好的選擇?？蔀樵囼灱到y(tǒng)性添加外觀處理工序，以適應(yīng)造價不高、表面質(zhì)量一般的工裝所帶來的的零件外觀問題，避免臨時更改工藝文件造成的進度拖延;在使用新輔助材料和新工藝方法方面經(jīng)驗不足，或設(shè)計和工藝人員對設(shè)備能力不夠了解一類的問題，可以通過預(yù)留更多的檢驗時間，和更早更有效的溝通來解決。通常，為試驗試制零件硫化后工序預(yù)留正常零件2至3倍的檢驗時間，用以等待溝通、讓步接收或報廢處理的相關(guān)答復(fù)是比較合適的。

另外，根據(jù)試驗件硫化前后可能出現(xiàn)問題種類的不同，逐步總結(jié)發(fā)現(xiàn)，將硫化前的風(fēng)險以不影響其他零件制造為宗旨，按照復(fù)合材料天然存在的材料壽命截止時間作為最終硫化節(jié)點來控制;將硫化后的節(jié)點按照以往試驗件平均制造時間來控制，能夠較好地平衡試驗產(chǎn)能和管理成本。

（三）外包

對于使用已經(jīng)成熟的工藝方法和普通的加工設(shè)備所制造的工序，尤其是硫化之后的工序，外包是最能解決車間產(chǎn)能沖突，提升試驗件制造效率的辦法。但是，對于外場加工能力的考核，以及外包返回零件的檢驗工作卻需要耗費更多精力。目前所遇到的涉及外包的試驗試制零件有以下問題。外包單位文件類問題。外包單位對文件的要求與車間內(nèi)部常有差距，零件制造完成交付時文件尚需完善無法同步交付;運輸問題。運輸過程可能出現(xiàn)磕碰，可能會多運、少運零件，或文實不符;質(zhì)量問題。外包過程和運輸過程都可能產(chǎn)生磕碰問題，且不易區(qū)分責(zé)任。接收零件數(shù)量較大，或接收人員能力不足時，往往在車間內(nèi)部繼續(xù)制造和檢驗時才能發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量問題;溝通問題。車間與外包方在制造、記錄、標(biāo)識、包裝等方面習(xí)慣的不同，都可能造成困擾。選擇相對穩(wěn)定的外包制造方，提供合適的運輸保護方法，是較為有效的控制外包產(chǎn)品質(zhì)量，避免推諉扯皮的方法。

（四）構(gòu)建更合適試驗試制的質(zhì)量檢驗體系

試驗試制本身就是一個試錯的過程，但通常使用的仍然是成熟零件制造的過程控制方法，造成很多時間和材料浪費。本文在以下幾方面，對試驗試制零件的質(zhì)量檢驗體系構(gòu)建進行嘗試。

1.預(yù)浸料控制。試驗試制零件對原材料的控制要求可以適當(dāng)放寬。試驗結(jié)果受到制件構(gòu)型本身的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原材料。僅需要求原材料仍具有其原始屬性，短時間的過期、存放環(huán)境偶爾的超差是可以接收的。

2.環(huán)境控制。對環(huán)境的要求也可適當(dāng)放寬。環(huán)境溫濕度因季節(jié)原因而導(dǎo)致上下起伏較大，對試驗本身的影響也較為輕微，可以選擇不停工等待。

3.超差控制。硫化、加熱過程中升降溫速率、時間、溫度超差非常小的，完全可以直接接收;出現(xiàn)尺寸偏大，表面貧膠等需要返工返修的超差時，可以允許不修改工藝文件，直接按照通用要求進行操作。

（五）運用新技術(shù)

1.檢驗設(shè)備?？梢允褂米詣踊O(shè)備來測量試驗件的尺寸和檢測試驗件標(biāo)識正確性，其可以達到人工檢驗效率的5倍以上。

2.管理工具?？梢赃\用5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新的管理工具，將試驗試制階段多變的計劃、工裝、材料、設(shè)備、刀具、程序、文件、質(zhì)量事故，等數(shù)據(jù)進行綜合統(tǒng)計，得到人工分析難以達成的更具綜合性和系統(tǒng)性的，更高效能的生產(chǎn)管理過程文件，以便更好服務(wù)于試驗試制過程。

四、結(jié)束語

通過調(diào)配產(chǎn)能、設(shè)法改善工序遷延、適時終止試驗、適時選擇外包和構(gòu)建更合適試驗試制的質(zhì)量檢驗體系，都可以對試驗試制階段的產(chǎn)能提升有所助益。實際中發(fā)生的問題千差萬別，望本文所提供的思路可以有所助益。

（作者單位：中國商飛復(fù)合材料中心）