产品质量控制方法在某钛合金部件批量生产中的应用

宋怡漾，罗绪珍，朱勇辉，潘晓冬，叶义海，杨 彪，王 建，董琼根

（中国核动力院第四研究所，四川 成都 610000）

0 前言

现场管理是运用科学的管理制度、标准和方法对生产现场各生产要素，包括人、机、料、法、环、测及信息等，进行合理有效地计划、组织、协调和控制，使其处于良好的结合状态，以达到优质、高效、低耗、均衡、安全、文明生产的目的。产品质量控制即是通过全面的现场管理监视质量形成过程，消除质量环上所有阶段引起不合格或不满意效果的因素，以达到质量要求而采取的各种质量作业技术和活动。

在某钛合金部件批生产过程中，涉及两类不同规格的产品类型，生产数量庞大，质量要求苛刻。在对接焊产品的批量生产过程中，充分有效地运用了产品质量控制方法中的“防错法”“方针目标管理方法”“5S管理”的管理理念，使对接焊产品在批量生产过程中一直保持有章、有法、有序的生产模式。为有效控制对接焊批生产不合格品的产生率，稳步提升对接焊产品的一次合格率，运用PDCA循环过程方法对各阶段产品质量开展了紧密追踪、详细调查，深入分析并实行严格质量控制措施，使得对接焊产品质量严格受控，产品一次合格率高达98%以上。

通过正确运用产品质量控制方法，积极推动了某钛合金部件对接焊批生产的全面质量管理。

1 防错法在对接焊批生产中的应用

“防错法”是一种在生产过程中采用自动作用、报警、标识、分类等有效手段，使作业人员减少或避免产生差错的方法。其主要目的是预防生产过程中可能出现的差错，并避免因差错而产生的质量问题。

在对接焊产品批量生产过程中，经常出现产品零件“焊反”而导致产品报废的情况。“焊反”是指将非焊接端误当作焊接端进行了产品焊接。据生产统计，在批生产初期阶段，连续焊接100件该类产品，就约有5件产品焊反报废，因该类缺陷的报废率达5%。为预防批生产过程中类似情况的持续发生，通过对焊接对象和产品特点进行全面分析，及时引入了“防错法”概念，并针对该类产品作业流程制定且逐步实施了各项防错步骤，如图1所示。

图1 防错实施步骤

（1）实施步骤一：出错原因分析。

对接焊产品中的其中一类对接接头零件较为特殊，它是采用特殊工艺加工使直管两端直径不同，如图2所示。焊接端仅比非焊接端管直径稍大0.15mm，相差尺寸非常小，肉眼很难辨识，因此在批量生产过程中焊接作业人员稍不留意就可能因工件外形难辨别造成人为判断失误而导致零件焊反造成产品报废。

图2 加工后的产品零件示意

（2）实施步骤二：防错方案影响分析评估及确定。

针对该类产品结构的特殊性，制定了四项防错措施，并分别进行对比影响分析评估，如表1所示。

表1 防错方案及影响分析评估

（3）实施步骤三：防错措施实施。

通过防错措施的确定，在该类产品零件的特殊加工环节中增加非焊接端开台阶步骤。台阶形貌如图3所示，开台阶后由于产品零件留有长度余量，故不影响后续产品生产。

（4）应用效果评价。

在后续该类产品的批生产过程中，实行“开台阶”的防错措施后，有效杜绝了该条焊缝“焊反”的错误发生，在后续生产的约20 000条焊缝中无一条焊缝是因“焊反”的错误而导致产品报废。

通过该项防错法的应用不仅有效避免了批量产品“焊反”的错误，同时还起到了减少焊接作业人员生产压力，大幅提高产品产能的作用。

2 方针目标管理方法的应用

方针目标管理是使整个组织的人员活动协调一致以便使组织能够达到关键目标，并对环境做出快速反应的一种系统管理方法，它为全员参与实现组织目标、实施全面质量管理提供了一种非常有效的路径。在对接焊工序管理中引入了方针目标管理概念，通过PDCA循环方法分别从工序生产方针目标制定（Plan）、生产任务的计划实施（Do）、每月生产质量统计分析（Check）以及不符合项的分析及处理（Act）四个方面实行管理。

为有力保证生产任务的顺利完成以及产品质量满足质量目标要求，对接焊工序开展了生产过程工作梳理、生产人员职责分工、生产任务分解及人员考核工作，有效促进了生产任务的计划实施。以下主要列举对接焊工序“实施（Do）”管理的方式方法。

2.1 生产过程工作梳理

从人、机、料、法、环、测六方面进行详细梳理。对接焊工序除日常批生产任务外，还有生产过程派生出的其他必要且重要的工作，如：计量器具管理、工器具管理、焊接记录检查保存、见证件设置跟踪及记录、生产结果数据统计、日常领料、设备维护维修、工位管理、人员管理、焊接试验等，如图4所示。

图4 对接工序生产过程工作梳理

2.2 生产人员职责分工

对接焊生产人员主要由工序负责人和操作员两部分人员构成，工序负责人有对本工序所有事务进行管理的职责。为保证本工序的有序管理，确保批生产质量，对接焊工序实行了“各项工作专人负责制”+“工序负责人全面管理制”相结合的管理模式进行工序管理。根据图4梳理出的各项具体工作，分别落实了责任人，如表2所示。

将详细梳理出的各项工作任务分配到具体的责任人，工序负责人再定期追踪和掌握每个责任人的工作进展情况，不断推进每一项工作完成的及时性并且不断完善每一项任务的圆满度。此种管理方式不但及时处理和记录多项与生产任务并行的工作，并且还使各项工作的开展形成固有模式，使本工序人员养成定期开展各项工作的习惯，形成良性循环，提高效率，确保质量。

2.3 生产任务分解及人员考核

（1）生产任务分解。

对接焊工序共有四个生产工位，每个工位对应1~2名操作员。采取每月根据生产管理部下达的每月生产计划以及质量管理部制定的质量目标为基础，针对每个生产工位设备状态和人员分配工作实际情况分解并安排本工序各个工位的生产任务及质量目标，如图5所示。经过对每月生产计划的层层分解、展开、落实到每个生产工位，落实到每个操作人员，使得对接焊生产一直保持在及时、高效、高质量的良好状态完成每一项生产任务。

（2）人员考核。

表2 对接焊工序人员职责分工明细

对接焊工序以每月产品质量成品率和承担工作任务量为指标对工序人员进行绩效考核，考核结果与当月奖金挂钩。通过对工序人员实行绩效考核，作为一项激励措施充分调动了本工序每一位人员的工作积极性，使每项计划指标从确定过程中的“应该怎么做”变成了“我要如何做”，大大促进了生产效能，保证了产品质量。

2.4 应用效果评价

通过方针目标管理，全面梳理了工作内容，职责合理分配并落到实处，并设立了生产任务迅速响应机制和人员考核机制，确保全员参与实现组织目标、实施全面质量管理。

3 5S管理在生产现场的应用

5S活动是实施现场管理和现场改进的基础，包括五部分：整理——区分清理、整顿——定置标识、清扫——点检维护、清洁——维持效果、素养——约束习惯。5S活动的最大功效是事半功倍地减少或消除无效劳动和损耗，通过改善现场环境、消除人身及生产、服务过程中的事故隐患，保障安全，引导员工养成良好的行为习惯，直接或间接地促进生产、服务效率的提升，经营绩效的实现。在对接焊产品的批生产过程中，灵活运用5S活动的管理内涵，将该五部分相互依托、层层递进地融入了对接焊批生产的现场管理中。以下主要例举两类现场管理方法。

3.1 工器具及计量器具管理

（1）全面盘点建账。

对接焊工序涉及的工器具及计量器具主要涉及：氩气表、量规、卡规、钢球、温湿度计、设备备品备件（包括：夹持夹块、陶瓷喷嘴、钨极、分流器等）、工具（包括：扳手、锉刀、斜口钳、内六角等）等。设定管理专人，定期清理本工序计量器具和工器具的使用情况，并形成报表，每三个月更换一次。特别针对氩气表和自检检具进行了工序内部的严格控制，详细准确记录“检定时间”“有效时间”“型号规格”和“使用工位”，为本工序生产使用计量器具及自检检具的有效性进行严把关。

（2）合理分配，分项保管。

建立各工位的分项台账，分配合适的工器具和有效的计量器具，并实行各工位自行保管与专人管理相结合的管理机制。在使用的所有工具、器具都是有用、有效并登记在案。

（3）划分区域、定点标识存放。

为保证生产有序，对接焊工序分隔为四个生产工位，每个工位区域内各配置一个工具柜，工具柜分上下五层，每一层采用贴标签的形式作了存放物品的明显标识，根据使用频率确定每一层存放物品的种类，工器具经常会使用所以存放于容易拿取的第二层，计量器具不常更换所以存放于第五层。四个生产工位的工具柜中区域划分完全一致，摆放有序，不摆放与生产无关物件，便于生产过程中第一时间找到需要的工具。

3.2 生产环境管理

对接焊工序的生产环境实物包括：生产设备、工具柜、工件放置架、传递小车、办公桌椅、地面。其中生产设备是焊接生产的主体，产品质量的优劣与设备稳定度、可靠性及设备清洁度息息相关，所以设备的日常清洁和设备的定期维护保养是生产合格产品的根本；而除设备之外的物件是产品生产的生产环境，也是影响产品质量的重要因素，一个摆放有序、整齐、清洁的环境是生产合格产品的保证。鉴于此，对接焊工序制定并实施了设备及环境的清洁保养维护管理办法。

（1）设备管理。

四台对接焊设备采取专人“一对一”的管理模式。每套设备的责任人对设备的日常清洁、设备生产状态、设备维护维修以及设备工器具管理等负责。每套设备配置专用“使用记录”（使用后按日填写）“设备维护记录”和“设备维修记录”。

（2）生产环境管理。

对接焊产品的质量与焊接环境密切相关，对接焊工序为建立良好的焊接环境，保证产品质量，建立了以下环境管理机制：

a.本工序四个工位各设定工位责任人——工位责任人对本工位的环境卫生、设备清洁度、工具柜整理等负责。

b.设置工序环境清洁管理专人——管理专人对四个工位的环境卫生、设备清洁及工具柜整理进行监督管理。

c.建立工位卫生清洁日志——及时记录每日各工位的清洁情况。

d.工位进行分区域摆放物件——每个工位每区域摆放物品一致，工位摆放整齐有序，不摆放与生产无关物件。

通过以上措施的执行，对接焊工序创造并保持了干净整洁、条理有序的生产现场环境，并使员工养成了认真规范的好习惯，树立了本工序的良好形象。

3.3 应用效果评价

通过实施5S管理，工位生产环境得到了较好的改善，工器具排放合理整齐，员工养成良好的行为习惯，生产效率显著提升。

4 产品质量控制分析方法的应用

在对接焊产品的前期生产中，产品焊接一次成品率约为95%，如表3所示。

表3 对接焊产品合格率统计

对不合格缺陷进行分类统计发现：不合格缺陷主要为焊接气孔，占不合格缺陷总量的92.3%，如图6所示。

为控制生产过程中气孔缺陷的频繁产生，通过运用PDCA循环方法，采用因果图分析产生气孔缺陷要因，制定对策表，并通过对策实施后进行质量趋势分析以检查对策实施的效果。PDCA循环方法运用模拟如图7所示。

4.1 因果图在质量控制中的应用

采用“头脑风暴法”分别从对接焊产品生产涉及原材料、零部件加工、酸洗、组装、焊接、传递及存放六个方面寻找缺陷产生原因，如图8所示。

图6 对接焊缝缺陷分布

图7 PDCA循环方法的应用

图8 对接焊缝气孔缺陷原因分析因果

图9 气孔出现率趋势对比

通过逐项调查、实验和统计分析图8中寻找的26条可能因素，最终确定了三点要因：（1）待焊坡口端面粗糙度差；（2）冲洗工艺不良；（3）吹水工艺欠缺。

4.2 制定对策表在质量控制中的应用

针对因果图确定的三个要因，制定并严格实施相应对策，具体对策如表4所示。

4.3 应用效果评价

通过跟踪、记录、收集和整理执行对策后的产品数量、成品率及气孔产生率，并比较分析对策实施前后的产品质量趋势情况。实施前后气孔出现率趋势对比如图9所示。

根据表5、表6和统计图9可以明显看出：两种类型对接产品焊缝的气孔率总体上均呈明显减少趋势，焊接一次成品率也明显呈上升趋势。气孔出现率分别从5.86%减少到0.67%和从4.78%减少到0.53%；焊接一次成品率分别从94.5%提高到99.3%和从95.3%提高到99.4%。气孔改善效果十分显著，由于气孔占缺陷总数量的比例明显下降，对接焊产品一次合格率从94.6%提高到99.3%。对策实施后效果显著。

表4 控制对接焊缝气孔缺陷对策

表5 Ⅰ类产品焊接情况一览

5 结论

在对接焊产品批生产过程中，应用四种质量控制方法进行了全面的质量管理，取得了较好的效果。

（1）有效运用“防错法”，避免了对接焊产品因“焊反”而造成的产品报废。

（2）合理引入“方针目标管理”和“5S管理”理念，从对接焊工序的人、机、料、法、环五个方面实施较为全面的质量控制管理，保证了批生产在有章、有法、有序的环境下开展。

表6 Ⅱ类产品焊接情况一览

（3）在批生产过程中通过运用因果图、制定对策表以及开展产品质量趋势分析，层层递进地应用PDCA循环过程方法，有效控制了气孔缺陷的发生率，产品一次合格率达98%以上。