產(chǎn)品質(zhì)量控制方法在某鈦合金部件批量生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋怡漾，羅緒珍，朱勇輝，潘曉冬，葉義海，楊 彪，王 建，董瓊根

（中國(guó)核動(dòng)力院第四研究所，四川 成都 610000）

0 前言

現(xiàn)場(chǎng)管理是運(yùn)用科學(xué)的管理制度、標(biāo)準(zhǔn)和方法對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各生產(chǎn)要素，包括人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)及信息等，進(jìn)行合理有效地計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)和控制，使其處于良好的結(jié)合狀態(tài)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、均衡、安全、文明生產(chǎn)的目的。產(chǎn)品質(zhì)量控制即是通過全面的現(xiàn)場(chǎng)管理監(jiān)視質(zhì)量形成過程，消除質(zhì)量環(huán)上所有階段引起不合格或不滿意效果的因素，以達(dá)到質(zhì)量要求而采取的各種質(zhì)量作業(yè)技術(shù)和活動(dòng)。

在某鈦合金部件批生產(chǎn)過程中，涉及兩類不同規(guī)格的產(chǎn)品類型，生產(chǎn)數(shù)量龐大，質(zhì)量要求苛刻。在對(duì)接焊產(chǎn)品的批量生產(chǎn)過程中，充分有效地運(yùn)用了產(chǎn)品質(zhì)量控制方法中的“防錯(cuò)法”“方針目標(biāo)管理方法”“5S管理”的管理理念，使對(duì)接焊產(chǎn)品在批量生產(chǎn)過程中一直保持有章、有法、有序的生產(chǎn)模式。為有效控制對(duì)接焊批生產(chǎn)不合格品的產(chǎn)生率，穩(wěn)步提升對(duì)接焊產(chǎn)品的一次合格率，運(yùn)用PDCA循環(huán)過程方法對(duì)各階段產(chǎn)品質(zhì)量開展了緊密追蹤、詳細(xì)調(diào)查，深入分析并實(shí)行嚴(yán)格質(zhì)量控制措施，使得對(duì)接焊產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格受控，產(chǎn)品一次合格率高達(dá)98%以上。

通過正確運(yùn)用產(chǎn)品質(zhì)量控制方法，積極推動(dòng)了某鈦合金部件對(duì)接焊批生產(chǎn)的全面質(zhì)量管理。

1 防錯(cuò)法在對(duì)接焊批生產(chǎn)中的應(yīng)用

“防錯(cuò)法”是一種在生產(chǎn)過程中采用自動(dòng)作用、報(bào)警、標(biāo)識(shí)、分類等有效手段，使作業(yè)人員減少或避免產(chǎn)生差錯(cuò)的方法。其主要目的是預(yù)防生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的差錯(cuò)，并避免因差錯(cuò)而產(chǎn)生的質(zhì)量問題。

在對(duì)接焊產(chǎn)品批量生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品零件“焊反”而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢的情況?！昂阜础笔侵笇⒎呛附佣苏`當(dāng)作焊接端進(jìn)行了產(chǎn)品焊接。據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，在批生產(chǎn)初期階段，連續(xù)焊接100件該類產(chǎn)品，就約有5件產(chǎn)品焊反報(bào)廢，因該類缺陷的報(bào)廢率達(dá)5%。為預(yù)防批生產(chǎn)過程中類似情況的持續(xù)發(fā)生，通過對(duì)焊接對(duì)象和產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，及時(shí)引入了“防錯(cuò)法”概念，并針對(duì)該類產(chǎn)品作業(yè)流程制定且逐步實(shí)施了各項(xiàng)防錯(cuò)步驟，如圖1所示。

圖1 防錯(cuò)實(shí)施步驟

（1）實(shí)施步驟一：出錯(cuò)原因分析。

對(duì)接焊產(chǎn)品中的其中一類對(duì)接接頭零件較為特殊，它是采用特殊工藝加工使直管兩端直徑不同，如圖2所示。焊接端僅比非焊接端管直徑稍大0.15mm，相差尺寸非常小，肉眼很難辨識(shí)，因此在批量生產(chǎn)過程中焊接作業(yè)人員稍不留意就可能因工件外形難辨別造成人為判斷失誤而導(dǎo)致零件焊反造成產(chǎn)品報(bào)廢。

圖2 加工后的產(chǎn)品零件示意

（2）實(shí)施步驟二：防錯(cuò)方案影響分析評(píng)估及確定。

針對(duì)該類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特殊性，制定了四項(xiàng)防錯(cuò)措施，并分別進(jìn)行對(duì)比影響分析評(píng)估，如表1所示。

表1 防錯(cuò)方案及影響分析評(píng)估

（3）實(shí)施步驟三：防錯(cuò)措施實(shí)施。

通過防錯(cuò)措施的確定，在該類產(chǎn)品零件的特殊加工環(huán)節(jié)中增加非焊接端開臺(tái)階步驟。臺(tái)階形貌如圖3所示，開臺(tái)階后由于產(chǎn)品零件留有長(zhǎng)度余量，故不影響后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)。

（4）應(yīng)用效果評(píng)價(jià)。

在后續(xù)該類產(chǎn)品的批生產(chǎn)過程中，實(shí)行“開臺(tái)階”的防錯(cuò)措施后，有效杜絕了該條焊縫“焊反”的錯(cuò)誤發(fā)生，在后續(xù)生產(chǎn)的約20 000條焊縫中無一條焊縫是因“焊反”的錯(cuò)誤而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

通過該項(xiàng)防錯(cuò)法的應(yīng)用不僅有效避免了批量產(chǎn)品“焊反”的錯(cuò)誤，同時(shí)還起到了減少焊接作業(yè)人員生產(chǎn)壓力，大幅提高產(chǎn)品產(chǎn)能的作用。

2 方針目標(biāo)管理方法的應(yīng)用

方針目標(biāo)管理是使整個(gè)組織的人員活動(dòng)協(xié)調(diào)一致以便使組織能夠達(dá)到關(guān)鍵目標(biāo)，并對(duì)環(huán)境做出快速反應(yīng)的一種系統(tǒng)管理方法，它為全員參與實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo)、實(shí)施全面質(zhì)量管理提供了一種非常有效的路徑。在對(duì)接焊工序管理中引入了方針目標(biāo)管理概念，通過PDCA循環(huán)方法分別從工序生產(chǎn)方針目標(biāo)制定（Plan）、生產(chǎn)任務(wù)的計(jì)劃實(shí)施（Do）、每月生產(chǎn)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析（Check）以及不符合項(xiàng)的分析及處理（Act）四個(gè)方面實(shí)行管理。

為有力保證生產(chǎn)任務(wù)的順利完成以及產(chǎn)品質(zhì)量滿足質(zhì)量目標(biāo)要求，對(duì)接焊工序開展了生產(chǎn)過程工作梳理、生產(chǎn)人員職責(zé)分工、生產(chǎn)任務(wù)分解及人員考核工作，有效促進(jìn)了生產(chǎn)任務(wù)的計(jì)劃實(shí)施。以下主要列舉對(duì)接焊工序“實(shí)施（Do）”管理的方式方法。

2.1 生產(chǎn)過程工作梳理

從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)六方面進(jìn)行詳細(xì)梳理。對(duì)接焊工序除日常批生產(chǎn)任務(wù)外，還有生產(chǎn)過程派生出的其他必要且重要的工作，如：計(jì)量器具管理、工器具管理、焊接記錄檢查保存、見證件設(shè)置跟蹤及記錄、生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、日常領(lǐng)料、設(shè)備維護(hù)維修、工位管理、人員管理、焊接試驗(yàn)等，如圖4所示。

圖4 對(duì)接工序生產(chǎn)過程工作梳理

2.2 生產(chǎn)人員職責(zé)分工

對(duì)接焊生產(chǎn)人員主要由工序負(fù)責(zé)人和操作員兩部分人員構(gòu)成，工序負(fù)責(zé)人有對(duì)本工序所有事務(wù)進(jìn)行管理的職責(zé)。為保證本工序的有序管理，確保批生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)接焊工序?qū)嵭辛恕案黜?xiàng)工作專人負(fù)責(zé)制”+“工序負(fù)責(zé)人全面管理制”相結(jié)合的管理模式進(jìn)行工序管理。根據(jù)圖4梳理出的各項(xiàng)具體工作，分別落實(shí)了責(zé)任人，如表2所示。

將詳細(xì)梳理出的各項(xiàng)工作任務(wù)分配到具體的責(zé)任人，工序負(fù)責(zé)人再定期追蹤和掌握每個(gè)責(zé)任人的工作進(jìn)展情況，不斷推進(jìn)每一項(xiàng)工作完成的及時(shí)性并且不斷完善每一項(xiàng)任務(wù)的圓滿度。此種管理方式不但及時(shí)處理和記錄多項(xiàng)與生產(chǎn)任務(wù)并行的工作，并且還使各項(xiàng)工作的開展形成固有模式，使本工序人員養(yǎng)成定期開展各項(xiàng)工作的習(xí)慣，形成良性循環(huán)，提高效率，確保質(zhì)量。

2.3 生產(chǎn)任務(wù)分解及人員考核

（1）生產(chǎn)任務(wù)分解。

對(duì)接焊工序共有四個(gè)生產(chǎn)工位，每個(gè)工位對(duì)應(yīng)1~2名操作員。采取每月根據(jù)生產(chǎn)管理部下達(dá)的每月生產(chǎn)計(jì)劃以及質(zhì)量管理部制定的質(zhì)量目標(biāo)為基礎(chǔ)，針對(duì)每個(gè)生產(chǎn)工位設(shè)備狀態(tài)和人員分配工作實(shí)際情況分解并安排本工序各個(gè)工位的生產(chǎn)任務(wù)及質(zhì)量目標(biāo)，如圖5所示。經(jīng)過對(duì)每月生產(chǎn)計(jì)劃的層層分解、展開、落實(shí)到每個(gè)生產(chǎn)工位，落實(shí)到每個(gè)操作人員，使得對(duì)接焊生產(chǎn)一直保持在及時(shí)、高效、高質(zhì)量的良好狀態(tài)完成每一項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)。

（2）人員考核。

表2 對(duì)接焊工序人員職責(zé)分工明細(xì)

對(duì)接焊工序以每月產(chǎn)品質(zhì)量成品率和承擔(dān)工作任務(wù)量為指標(biāo)對(duì)工序人員進(jìn)行績(jī)效考核，考核結(jié)果與當(dāng)月獎(jiǎng)金掛鉤。通過對(duì)工序人員實(shí)行績(jī)效考核，作為一項(xiàng)激勵(lì)措施充分調(diào)動(dòng)了本工序每一位人員的工作積極性，使每項(xiàng)計(jì)劃指標(biāo)從確定過程中的“應(yīng)該怎么做”變成了“我要如何做”，大大促進(jìn)了生產(chǎn)效能，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

通過方針目標(biāo)管理，全面梳理了工作內(nèi)容，職責(zé)合理分配并落到實(shí)處，并設(shè)立了生產(chǎn)任務(wù)迅速響應(yīng)機(jī)制和人員考核機(jī)制，確保全員參與實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo)、實(shí)施全面質(zhì)量管理。

3 5S管理在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

5S活動(dòng)是實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)管理和現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)的基礎(chǔ)，包括五部分：整理——區(qū)分清理、整頓——定置標(biāo)識(shí)、清掃——點(diǎn)檢維護(hù)、清潔——維持效果、素養(yǎng)——約束習(xí)慣。5S活動(dòng)的最大功效是事半功倍地減少或消除無效勞動(dòng)和損耗，通過改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、消除人身及生產(chǎn)、服務(wù)過程中的事故隱患，保障安全，引導(dǎo)員工養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣，直接或間接地促進(jìn)生產(chǎn)、服務(wù)效率的提升，經(jīng)營(yíng)績(jī)效的實(shí)現(xiàn)。在對(duì)接焊產(chǎn)品的批生產(chǎn)過程中，靈活運(yùn)用5S活動(dòng)的管理內(nèi)涵，將該五部分相互依托、層層遞進(jìn)地融入了對(duì)接焊批生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)管理中。以下主要例舉兩類現(xiàn)場(chǎng)管理方法。

3.1 工器具及計(jì)量器具管理

（1）全面盤點(diǎn)建賬。

對(duì)接焊工序涉及的工器具及計(jì)量器具主要涉及：氬氣表、量規(guī)、卡規(guī)、鋼球、溫濕度計(jì)、設(shè)備備品備件（包括：夾持夾塊、陶瓷噴嘴、鎢極、分流器等）、工具（包括：扳手、銼刀、斜口鉗、內(nèi)六角等）等。設(shè)定管理專人，定期清理本工序計(jì)量器具和工器具的使用情況，并形成報(bào)表，每三個(gè)月更換一次。特別針對(duì)氬氣表和自檢檢具進(jìn)行了工序內(nèi)部的嚴(yán)格控制，詳細(xì)準(zhǔn)確記錄“檢定時(shí)間”“有效時(shí)間”“型號(hào)規(guī)格”和“使用工位”，為本工序生產(chǎn)使用計(jì)量器具及自檢檢具的有效性進(jìn)行嚴(yán)把關(guān)。

（2）合理分配，分項(xiàng)保管。

建立各工位的分項(xiàng)臺(tái)賬，分配合適的工器具和有效的計(jì)量器具，并實(shí)行各工位自行保管與專人管理相結(jié)合的管理機(jī)制。在使用的所有工具、器具都是有用、有效并登記在案。

（3）劃分區(qū)域、定點(diǎn)標(biāo)識(shí)存放。

為保證生產(chǎn)有序，對(duì)接焊工序分隔為四個(gè)生產(chǎn)工位，每個(gè)工位區(qū)域內(nèi)各配置一個(gè)工具柜，工具柜分上下五層，每一層采用貼標(biāo)簽的形式作了存放物品的明顯標(biāo)識(shí)，根據(jù)使用頻率確定每一層存放物品的種類，工器具經(jīng)常會(huì)使用所以存放于容易拿取的第二層，計(jì)量器具不常更換所以存放于第五層。四個(gè)生產(chǎn)工位的工具柜中區(qū)域劃分完全一致，擺放有序，不擺放與生產(chǎn)無關(guān)物件，便于生產(chǎn)過程中第一時(shí)間找到需要的工具。

3.2 生產(chǎn)環(huán)境管理

對(duì)接焊工序的生產(chǎn)環(huán)境實(shí)物包括：生產(chǎn)設(shè)備、工具柜、工件放置架、傳遞小車、辦公桌椅、地面。其中生產(chǎn)設(shè)備是焊接生產(chǎn)的主體，產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣與設(shè)備穩(wěn)定度、可靠性及設(shè)備清潔度息息相關(guān)，所以設(shè)備的日常清潔和設(shè)備的定期維護(hù)保養(yǎng)是生產(chǎn)合格產(chǎn)品的根本；而除設(shè)備之外的物件是產(chǎn)品生產(chǎn)的生產(chǎn)環(huán)境，也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，一個(gè)擺放有序、整齊、清潔的環(huán)境是生產(chǎn)合格產(chǎn)品的保證。鑒于此，對(duì)接焊工序制定并實(shí)施了設(shè)備及環(huán)境的清潔保養(yǎng)維護(hù)管理辦法。

（1）設(shè)備管理。

四臺(tái)對(duì)接焊設(shè)備采取專人“一對(duì)一”的管理模式。每套設(shè)備的責(zé)任人對(duì)設(shè)備的日常清潔、設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)備維護(hù)維修以及設(shè)備工器具管理等負(fù)責(zé)。每套設(shè)備配置專用“使用記錄”（使用后按日填寫）“設(shè)備維護(hù)記錄”和“設(shè)備維修記錄”。

（2）生產(chǎn)環(huán)境管理。

對(duì)接焊產(chǎn)品的質(zhì)量與焊接環(huán)境密切相關(guān)，對(duì)接焊工序?yàn)榻⒘己玫暮附迎h(huán)境，保證產(chǎn)品質(zhì)量，建立了以下環(huán)境管理機(jī)制：

a.本工序四個(gè)工位各設(shè)定工位責(zé)任人——工位責(zé)任人對(duì)本工位的環(huán)境衛(wèi)生、設(shè)備清潔度、工具柜整理等負(fù)責(zé)。

b.設(shè)置工序環(huán)境清潔管理專人——管理專人對(duì)四個(gè)工位的環(huán)境衛(wèi)生、設(shè)備清潔及工具柜整理進(jìn)行監(jiān)督管理。

c.建立工位衛(wèi)生清潔日志——及時(shí)記錄每日各工位的清潔情況。

d.工位進(jìn)行分區(qū)域擺放物件——每個(gè)工位每區(qū)域擺放物品一致，工位擺放整齊有序，不擺放與生產(chǎn)無關(guān)物件。

通過以上措施的執(zhí)行，對(duì)接焊工序創(chuàng)造并保持了干凈整潔、條理有序的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并使員工養(yǎng)成了認(rèn)真規(guī)范的好習(xí)慣，樹立了本工序的良好形象。

3.3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

通過實(shí)施5S管理，工位生產(chǎn)環(huán)境得到了較好的改善，工器具排放合理整齊，員工養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣，生產(chǎn)效率顯著提升。

4 產(chǎn)品質(zhì)量控制分析方法的應(yīng)用

在對(duì)接焊產(chǎn)品的前期生產(chǎn)中，產(chǎn)品焊接一次成品率約為95%，如表3所示。

表3 對(duì)接焊產(chǎn)品合格率統(tǒng)計(jì)

對(duì)不合格缺陷進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：不合格缺陷主要為焊接氣孔，占不合格缺陷總量的92.3%，如圖6所示。

為控制生產(chǎn)過程中氣孔缺陷的頻繁產(chǎn)生，通過運(yùn)用PDCA循環(huán)方法，采用因果圖分析產(chǎn)生氣孔缺陷要因，制定對(duì)策表，并通過對(duì)策實(shí)施后進(jìn)行質(zhì)量趨勢(shì)分析以檢查對(duì)策實(shí)施的效果。PDCA循環(huán)方法運(yùn)用模擬如圖7所示。

4.1 因果圖在質(zhì)量控制中的應(yīng)用

采用“頭腦風(fēng)暴法”分別從對(duì)接焊產(chǎn)品生產(chǎn)涉及原材料、零部件加工、酸洗、組裝、焊接、傳遞及存放六個(gè)方面尋找缺陷產(chǎn)生原因，如圖8所示。

圖6 對(duì)接焊縫缺陷分布

圖7 PDCA循環(huán)方法的應(yīng)用

圖8 對(duì)接焊縫氣孔缺陷原因分析因果

圖9 氣孔出現(xiàn)率趨勢(shì)對(duì)比

通過逐項(xiàng)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析圖8中尋找的26條可能因素，最終確定了三點(diǎn)要因：（1）待焊坡口端面粗糙度差；（2）沖洗工藝不良；（3）吹水工藝欠缺。

4.2 制定對(duì)策表在質(zhì)量控制中的應(yīng)用

針對(duì)因果圖確定的三個(gè)要因，制定并嚴(yán)格實(shí)施相應(yīng)對(duì)策，具體對(duì)策如表4所示。

4.3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

通過跟蹤、記錄、收集和整理執(zhí)行對(duì)策后的產(chǎn)品數(shù)量、成品率及氣孔產(chǎn)生率，并比較分析對(duì)策實(shí)施前后的產(chǎn)品質(zhì)量趨勢(shì)情況。實(shí)施前后氣孔出現(xiàn)率趨勢(shì)對(duì)比如圖9所示。

根據(jù)表5、表6和統(tǒng)計(jì)圖9可以明顯看出：兩種類型對(duì)接產(chǎn)品焊縫的氣孔率總體上均呈明顯減少趨勢(shì)，焊接一次成品率也明顯呈上升趨勢(shì)。氣孔出現(xiàn)率分別從5.86%減少到0.67%和從4.78%減少到0.53%；焊接一次成品率分別從94.5%提高到99.3%和從95.3%提高到99.4%。氣孔改善效果十分顯著，由于氣孔占缺陷總數(shù)量的比例明顯下降，對(duì)接焊產(chǎn)品一次合格率從94.6%提高到99.3%。對(duì)策實(shí)施后效果顯著。

表4 控制對(duì)接焊縫氣孔缺陷對(duì)策

表5 Ⅰ類產(chǎn)品焊接情況一覽

5 結(jié)論

在對(duì)接焊產(chǎn)品批生產(chǎn)過程中，應(yīng)用四種質(zhì)量控制方法進(jìn)行了全面的質(zhì)量管理，取得了較好的效果。

（1）有效運(yùn)用“防錯(cuò)法”，避免了對(duì)接焊產(chǎn)品因“焊反”而造成的產(chǎn)品報(bào)廢。

（2）合理引入“方針目標(biāo)管理”和“5S管理”理念，從對(duì)接焊工序的人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面實(shí)施較為全面的質(zhì)量控制管理，保證了批生產(chǎn)在有章、有法、有序的環(huán)境下開展。

表6 Ⅱ類產(chǎn)品焊接情況一覽

（3）在批生產(chǎn)過程中通過運(yùn)用因果圖、制定對(duì)策表以及開展產(chǎn)品質(zhì)量趨勢(shì)分析，層層遞進(jìn)地應(yīng)用PDCA循環(huán)過程方法，有效控制了氣孔缺陷的發(fā)生率，產(chǎn)品一次合格率達(dá)98%以上。