先期質(zhì)量策劃在民用航空制造業(yè)的應用探索

吳勝坤

（上海飛機制造有限公司，上海 200000）

1.先期質(zhì)量策劃

先期質(zhì)量策劃（APQP，Advanced Product Quality Planning）是一種結(jié)構(gòu)化的方法，用來確定和制訂確保產(chǎn)品使顧客滿意所需的步驟。APQP在20世紀50年代提出，通用、福特和克萊斯勒在1994年6月合作編制并發(fā)布了汽車行業(yè)的第一個APQP手冊。

APQP通過監(jiān)控關(guān)鍵交付物的關(guān)鍵質(zhì)量特性，可以提供有效的早期預警信號，從而促進產(chǎn)品的按時按質(zhì)量交付。APQP的原理通過階段、元素和交付物來定義。階段代表了從概念到批量交付產(chǎn)品所采取的邏輯步驟，每一階段的結(jié)束都有明確的輸出（里程碑）。元素是指在特定階段所需完成的活動。交付物是一個活動有效完成形成的有形證據(jù)[1]。APQP活動被分為5個階段：（1）策劃。收集項目輸入并設(shè)定項目框架（產(chǎn)品和過程要求、關(guān)鍵行動人員、關(guān)鍵任務(wù)和時間計劃）。（2）產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)?？紤]所有已識別的要求和風險，進行產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)。（3）過程設(shè)計與開發(fā)?？紤]所有已識別的要求和風險，進行制造和裝配過程的設(shè)計與開發(fā)。（4）產(chǎn)品和過程確認。確認過程可以在要求的速率下生產(chǎn)特定的產(chǎn)品。（5）生產(chǎn)。減少波動，管理不合格，持續(xù)改進，并將經(jīng)驗教訓反饋到新產(chǎn)品開發(fā)項目和APQP。

2.目前國內(nèi)民機制造的現(xiàn)狀

目前，中國民機制造業(yè)還處于起步階段，與波音、空客等國際先進水平存在較大差距。究其原因，除了技術(shù)能力存在差距外，質(zhì)量管理方面也存在短板，并沒有采用系統(tǒng)的面向產(chǎn)品和過程開發(fā)的質(zhì)量管理方法，基本還停留在通過發(fā)生的質(zhì)量問題?？偨Y(jié)經(jīng)驗教訓，然后去完善產(chǎn)品的設(shè)計和工藝過程，在這種模式下質(zhì)量人員往往扮演“救火隊員”的角色，大量的精力都浪費在頻繁處理質(zhì)量問題上，而且在生產(chǎn)階段暴露的質(zhì)量問題往往會造成交付周期的不確定，引起客戶的抱怨。

造成這一局面，在于飛機正式開展批量生產(chǎn)前缺少前期過程的策劃和風險的分析，缺少面向產(chǎn)品和過程開發(fā)的質(zhì)量管理要求，對于這些管理過程，沒有明確的過程階段和交付物。目前，前期策劃工作的開展往往依賴于人的經(jīng)驗和領(lǐng)導的決策，沒有統(tǒng)一的標準。因此，有必要結(jié)合民用飛機制造實際建立一套標準實踐，去規(guī)范產(chǎn)品和開發(fā)過程中的質(zhì)量管理要求，減少飛機進入批量制造后的質(zhì)量問題數(shù)。

3.探索APQP在民機制造行業(yè)的應用

目前，APQP在民機制造行業(yè)的應用，國外空客及部分成品件供應商已有最佳實踐，部分國內(nèi)民機飛機制造行業(yè)的企業(yè)也探索如何在飛機制造過程中運用APQP方法，主要集中在零部件制造廠商。下面結(jié)合本人的從業(yè)經(jīng)驗介紹一下民機制造行業(yè)開展APQP工作的方法和要求。

3.1 形成總體的控制要求

根據(jù)APQP的階段及輸出物要求，結(jié)合飛機型號研制要求，先梳理形成符合自身公司特點的總體管控要求：

（1）前期準備階段。作為生產(chǎn)制造方，根據(jù)設(shè)計的要求，策劃形成飛機型號的總工藝方案，組建跨職能的APQP團隊。（2）過程設(shè)計開發(fā)階段。根據(jù)工藝總方案，面向分解后的各個部件開展過程的設(shè)計和開發(fā)。主要形成過程流程圖、過程關(guān)鍵特性、控制計劃、作業(yè)指導書等輸出物。（3）產(chǎn)品與過程確認階段。根據(jù)過程開發(fā)設(shè)計階段的輸出物進行試生產(chǎn)驗證，并實施首件檢驗，確定無問題后進行生產(chǎn)批準。（4）批生產(chǎn)階段。完成生產(chǎn)批準，進入飛機批生產(chǎn)階段。主要流程如圖1所示。同時，與主流程并行的是生產(chǎn)準備計劃和生產(chǎn)準備評審，確保生產(chǎn)的必備資源配備到位。

圖1 民用飛機APQP流程圖

3.2 確定工藝總方案，組建跨職能APQP團隊

該階段主要確認飛機型號的工藝總方案，為后續(xù)開展APQP工作奠定基礎(chǔ)，在該階段工作中一般要確定飛機主要部件劃分、全機裝配流程圖及供應商工作分工（即哪些工作需要外包）。同時，在該階段要根據(jù)飛機部件的劃分，組建對應的工作團隊，一般包括團隊負責人、工藝人員、質(zhì)量人員、工裝人員、采購人員等。團隊根據(jù)部件劃分，可分為三級團隊，工作職責層層分解，團隊可以參照圖2所示一般民用飛機結(jié)構(gòu)分解圖組建，去完成后續(xù)的APQP工作，待全部團隊均完成生產(chǎn)批準后，方可批準飛機進入批生產(chǎn)制造階段[2]。

圖2 一般民用飛機結(jié)構(gòu)分解圖

3.3 識別過程流程圖

根據(jù)飛機部件及團隊劃分，開展過程的設(shè)計開發(fā)。首先根據(jù)部件確認各個部件的過程流程圖，過程流程圖應包括此裝配/制造任務(wù)所需的所有工藝流程，從所需原材料/零部件的接收到將產(chǎn)品運輸?shù)较乱徊焦の唬黄浯芜^程流程圖應內(nèi)容詳盡且能清楚和完整地描述制造產(chǎn)品所需的工藝。過程流程圖編制的主要依據(jù)包括工程設(shè)計資料、物料清單、設(shè)計關(guān)鍵特性、材料/部件介紹等信息。過程流程圖示例如表1所示。

表1 某型號飛機部件制造過程流程圖（局部）

當影響生產(chǎn)的因素發(fā)生變化時，過程流程應進行修訂更新，主要考慮的方面包括：工程更改；影響產(chǎn)品外形、功能和配合的工藝方法的更改；以工藝優(yōu)化、生產(chǎn)提速為目的工藝流程變更等。

3.4 形成關(guān)重特性清單

針對以上步驟形成的過程流程圖，可通過PFMEA（過程失效模式和影響分析）的方法確定最終的關(guān)重特性清單。PFMEA是一種結(jié)構(gòu)化的方法，通過對過程中的潛在故障模式進行排序和記錄，從而分析過程風險。PFMEA表中的編號要與過程流程圖中的保持一致，面向每個具體過程/操作進行分析，可按以下內(nèi)容進行分析。

（1）分析過程功能及要求—簡要說明該工藝過程或工序的目的，以及過程的要求；（2）失效鏈分析—描述失效后對產(chǎn)品性能、加工工藝性能的影響，簡要說明可能發(fā)生的不能滿足本工序或下道工序的過程要求或工程設(shè)計所表現(xiàn)的缺陷，并依據(jù)可以糾正或控制的原則來描述潛在失效的發(fā)生原因，并按PFMEA“嚴重度分級標準”來定量評估失效后果的嚴重度；（3）分析現(xiàn)行過程控制—針對潛在失效起因/機理描述現(xiàn)行過程控制方法，并按“發(fā)生率分級標準”定量評估潛在失效起因/機理發(fā)生頻度（OCC），按“可探測性分級標準”定量評估探測度（DET）；（4）確定行動優(yōu)先權(quán)等級—綜合發(fā)生頻度和可探測度，最終確定對應的行動優(yōu)先權(quán)（AP）等級；（5）過程優(yōu)化—確定降低風險的措施并實施，并對措施結(jié)果進行評價；（6）輸出過程關(guān)鍵特性—最終應輸出過程關(guān)鍵特性，為控制計劃的編制提供輸入。PFMEA示例如表2所示。

表2 某過程步驟的PFMEA示例

3.5 編制質(zhì)量控制計劃

控制計劃是連接制造過程步驟和關(guān)鍵檢驗及控制活動的書面描述，控制計劃的意圖是控制設(shè)計特性和過程變量以確保產(chǎn)品質(zhì)量。控制計劃的目標是記錄用于產(chǎn)品和過程控制的方法，包括識別需要監(jiān)控的產(chǎn)品特性和過程參數(shù)、運用的測量方法，以及樣本大小、抽樣頻率及相關(guān)控制限，以確保減少波動和保持期望的質(zhì)量水平。

控制計劃為操作人員或檢驗人員提供正確控制過程、生產(chǎn)合格產(chǎn)品或裝配件所需的信息?？刂朴媱澥且环莶粩嘧兓奈募?，應當在整個產(chǎn)品生命周期中隨著測量方法與控制措施不斷改進定期予以更新。此外，控制計劃不能替代詳細的操作規(guī)程和工藝指令?？刂朴媱澥纠绫?所示。控制計劃、PFMEA、過程流程圖中對應的過程序號及過程內(nèi)容是一致的，如發(fā)生更新，則3個表格中的內(nèi)容均進行同步更新。

表3 某過程步驟的控制計劃示例

3.6 試生產(chǎn)運行

為了確認預期用于批生產(chǎn)的所有生產(chǎn)過程都可以滿足生產(chǎn)質(zhì)量和顧客要求的速率，需要開展試生產(chǎn)運行。試生產(chǎn)運行中生產(chǎn)的產(chǎn)品將被用于為生產(chǎn)件批準程序（PPAP）的提交提供數(shù)據(jù)，試生產(chǎn)運行需在生產(chǎn)準備評審完成后開始實施。試生產(chǎn)過程的運行應在預期的生產(chǎn)地點和生產(chǎn)條件(經(jīng)批準的工裝、夾具、量具和工藝文件；經(jīng)驗收合格的工程指定的材料；經(jīng)培訓合格的操作人員等)下完成。

在試生產(chǎn)運行期間，應密切觀察生產(chǎn)過程，收集數(shù)據(jù)和記錄發(fā)現(xiàn)的問題。對于民用飛機而言，試生產(chǎn)運行對應的產(chǎn)品一般為研制批次產(chǎn)品，該階段的飛機主要用于驗證飛機的各項功能是否符合適航規(guī)章和設(shè)計的要求，并不交付客戶運行。因此，對于生產(chǎn)制造方而言，也需利用該階段制造的飛機，充分驗證前期策劃工作是否充分有效，比如過程流程圖是否需要完善、PFMEA的分析是否合理、控制計劃的方式是否適宜等，為后續(xù)首件檢驗、批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。通過試生產(chǎn)運行確定最終的過程流程圖、關(guān)注特性清單、控制計劃、作業(yè)指導書等關(guān)鍵信息。

3.7 實施首件檢驗并進行生產(chǎn)批準

通過試生產(chǎn)運行確定各項關(guān)鍵因素，進行正式交付客戶飛機的生產(chǎn)，并在該架飛機上實施首件檢驗。完成首件檢驗后，應將完成的首件檢驗報告以及前期形成的過程流程圖、關(guān)鍵特性清單、控制計劃等一并提交進行生產(chǎn)批準，完成批準后，飛機方可正式進入批生產(chǎn)階段。

4.結(jié)語

質(zhì)量管理均要遵循PDCA循環(huán)，即P策劃、D實施、C檢查、A改進。目前，民機制造企業(yè)的質(zhì)量體系大多針對的是實施、檢查和改進，策劃階段明顯缺失，而策劃又是最重要的一部分，但怎么策劃、如何策劃、策劃什么在體系中并沒有系統(tǒng)規(guī)定。通過實施先期質(zhì)量策劃工作，將民用飛機制造過程的質(zhì)量管控由事后糾正轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A防，各種問題、風險均在策劃階段進行充分評估，同時形成一個跨職能部門的項目團隊，打破了部門間的壁壘，讓質(zhì)量要求在第一時間得到貫徹，提高了工作效率。