QC案例：提高船體對接縫CO2打底焊一次合格率

◆ 于東海 王朋 劉文建/ 文

上海江南長興造船有限責任公司，作為滬東中華造船（集團）有限公司的下屬公司，位于中國最大的造船基地之一 ——上海江南長興造船基地，近年來以建造液化天然氣船、超大型集裝箱船為主要業(yè)務，是中國綜合競爭能力最強的造船企業(yè)之一。深藍QC小組是一支理論知識扎實、工作經(jīng)驗豐富的團隊。小組在2017年憑借“提高止裂鋼拼板一次合格率”課題，獲得了“上海市優(yōu)秀質(zhì)量管理小組”和“全國優(yōu)秀質(zhì)量管理小組”稱號。2020年，又以“提高船體對接縫CO2打底焊一次合格率”課題榮獲全國QC小組發(fā)表賽最高級別榮譽——“示范級成果”稱號。

課題選擇

2019年1月份，23000TEU系列集裝箱船陸續(xù)在公司建造。在日常施工中，我們發(fā)現(xiàn)船體對接縫CO2打底焊一次合格率出現(xiàn)偏低的現(xiàn)象，焊縫返修頻次有所增加，影響生產(chǎn)效率和計劃節(jié)點完成，質(zhì)量成本明顯上升。

針對以上情況，小組統(tǒng)計了2019年2～4月船體對接縫CO2打底焊一次合格率（見圖1）發(fā)現(xiàn)：打底焊一次合格率呈下降趨勢，且遠遠低于公司89%的考核值，對生產(chǎn)進度造成了嚴重影響，亟待解決。

小組決定將“提高船體對接縫CO2打底焊一次合格率”作為本次活動課題。通過參考公司該指標考核值和歷史數(shù)據(jù)，最終將船體對接縫CO2打底焊一次合格率目標設定為：≥89%。

圖1 2019年2～4月船體對接縫CO2打底焊一次合格率

可行性論證

小組對目標能否實現(xiàn)進行了充分的可行性論證，共進行了三層論證。小組對2019年2～4月抽檢的一次不合格打底焊縫的90個缺陷，首先按分段類型分層論證排列：發(fā)現(xiàn)雙層底分段出現(xiàn)缺陷最多，達70個，占比78%；第二步，小組對70個雙層底分段焊縫缺陷按焊縫類型分析，發(fā)現(xiàn)平對接出現(xiàn)缺陷最多，達54個，占比77%；第三步，小組對54個平對接焊縫缺陷進行排列分析，發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷出現(xiàn)最多，達30次，占比56%。因此，小組最終得出結(jié)論：現(xiàn)階段影響船體對接縫CO2打底焊一次合格率的主要因素是“雙層底分段平對接打底層裂紋”。

通過數(shù)學模型計算可知，只需解決裂紋缺陷的93%，就能達到目標值。同時，團隊曾先后攻克“船體焊接機器人現(xiàn)場應用”和“集裝箱船節(jié)能導管分段階段安裝”的工藝質(zhì)量難題，有解決棘手質(zhì)量工藝難題的寶貴經(jīng)驗和人才隊伍，所以小組成員有信心完成這一目標值。

小組通過采用“歷史數(shù)據(jù)對比法”和“理論測算法”確定，實現(xiàn)該目標是可行的。

圖2 裂紋缺陷分析系統(tǒng)圖

原因分析、要因確認、制定對策

確定了問題癥結(jié)A類因素（裂紋缺陷）后，小組成員利用頭腦風暴法進行了原因分析，并繪制成系統(tǒng)圖進行分析，找出9個末端因素（見圖2）。

為了分析出主要因素，小組分別采用調(diào)查表，制作統(tǒng)計圖，繪制散布圖、柱狀圖，數(shù)據(jù)對比等工具和方法，最終識別確定造成打底焊裂紋產(chǎn)生的2個主要原因：首張板裝配定位偏差和焊接電流電壓偏大。

針對以上兩個主要因素，小組成員對提出的三項方案，分別從費用、耗時、難易程度、可實施性四方面分析對比，在首張板裝配定位偏差這一要因上，最終確定采用“制作裝配定位工裝”這一初步方案；在焊接電流電壓偏大這一要因上，同樣從四方面進行了評估對比，決定用既有“數(shù)字化焊機打底”這一初步方案。通過5W1H法，小組成員制定了對策表（見表1）。

對策實施

對策實施一：制作裝配定位工裝

工裝制作：小組根據(jù)設計理念繪制裝配及下料圖紙，采用高精度等離子切割機下料后表面拋光組裝而成。該工裝分為固定式和可調(diào)節(jié)式兩種，在檢驗時如果工裝能夠與檢驗面緊密貼合，則說明首張板定位精度良好，反之則精度不良，需要及時調(diào)整，該工裝目前正在申請專利。

在首制工裝制作完成后，小組于2019年9月在H3033船223分段上進行了試用測試，取得預期效果。在工裝正式使用后，小組記錄了每個分段首張板定位尺寸偏差值，并利用統(tǒng)計表和柱狀圖分析驗證效果。

結(jié)論：通過裝配定位工裝的推廣使用，首張板裝配定位尺寸偏差嚴格控制在0～2毫米之間，達到了既定目標。

對策實施二：利用既有數(shù)字化焊機打底

針對焊接電流電壓偏大問題，小組采用了數(shù)字化焊機打底方案。首先與焊機廠家一起確認數(shù)字化焊機的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，在確保網(wǎng)絡暢通的條件下，作業(yè)前將WPS參數(shù)遠程導入數(shù)字化焊機。其次通過中控平臺鎖定焊機通道，迫使焊工只能按照給定通道打底焊接作業(yè)。而所有的數(shù)字化焊機作業(yè)均實現(xiàn)遠程監(jiān)控并自動生成質(zhì)量記錄，使“人管機器”到“機器管人”的轉(zhuǎn)變得以實現(xiàn)。

實施后，小組記錄了數(shù)字化焊機作業(yè)時的電流電壓，發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定性有了明顯保障，避免了焊工因為想提高焊接速度而違規(guī)調(diào)動大電流的情況，使打底焊接作業(yè)嚴格按照WPS規(guī)定執(zhí)行。通過對比，小組發(fā)現(xiàn)利用數(shù)字化焊機施焊的應力分布比傳統(tǒng)模擬焊機更加均勻，產(chǎn)生裂紋的風險明顯減少。

結(jié)論：通過采用既有數(shù)字化焊機打底焊接，電流始終保持在175～210A之間，電壓保持在23～26V范圍內(nèi)，對策實施有效。

表1 對策表

效果檢查

小組統(tǒng)計了對策實施以來2019年10～12月三個月的數(shù)據(jù)，并制作成統(tǒng)計表和柱狀圖進行分析后發(fā)現(xiàn)，小組將船體對接縫CO2打底焊一次合格率提高至94.5%，目標達成。通過數(shù)據(jù)對比分析，A類因素占比下降48.7%，缺陷總數(shù)減少55.6%，對策實施有效。

經(jīng)過計算，本次QC小組共取得經(jīng)濟效益約13.4萬元。課題的成功，得到了船東和船檢的一致認可，為公司進一步拓寬了市場。此外，由于小組出色地攻克了此次課題，使得生產(chǎn)加速推進，全球首艘23000TEU雙燃料動力集裝箱船如期試航。

通過本次活動，小組成員對排列圖、散布圖、系統(tǒng)圖等質(zhì)量工具的運用比之前更加嫻熟；更加善于利用建立數(shù)學模型分析質(zhì)量問題，針對一個問題可以從不同角度提出多種解決方案，最后通過比對選擇最優(yōu)方案；鉆研和解決現(xiàn)場質(zhì)量工藝難題的興趣得到了激發(fā)；持續(xù)改善的質(zhì)量意識有了進一步增強。

鞏固措施和下一步打算

此次活動共修訂作業(yè)指導書2份，形成管理制度2份。經(jīng)過小組全體成員的共同努力，本次QC活動圓滿完成目標，下階段小組將圍繞縮短23000TEU隔艙導軌安裝工時開展新一輪PDCA。