基于多种管理工具的 Y788易开成型生产线开发

林永锋

摘要：本项目针对Y788生产线的缺点如冲裁力明显不足，生产时机床受力大，刻痕残留量不够稳定，质量波动性大，供货周期长，远远满足不了市场的需求，来组建项目团队，充分运用正交试验设计等统计技术，缩短研发时间，降低研发成本。本人直接和企业人员参与了该项目的整个开发过程，通过本项目的实施，既完成了预定目标，又使得项目组成员利用质量管理方法解决问题的能力有了很大的提高，也为公司及行业其它项目的开发树立了榜样。通过项目组的努力，提高人均班产，降低人工数量。通过11# 拉环的减薄（0.4mm降至0.35mm），单只拉环节省材料15.93%，节约了资源消耗。

关键词：过程能力分析；SPC控制图；正交试验设计； Y788易开成型

中图分类号：S611文献标识码： A

一、项目背景概况

XX公司专业从事易开技术研究、易开装备开发和易开产品制造。Y788大开口圆形易开盖是公司圆盖系列产品中最大的一只盖型，主要用于蕃茄酱、水果的包装。目前，该盖型在国内外主要还是以底盖形式应用为主，易开盖形式使用的比例极低。Y788易开盖在国内还没有厂家生产，国际上也仅有为数不多的一两家生产企业。由于盖型大，基本盖成型时常产生扭曲变形，影响后工序的加工。因此Y788易开盖对基本盖成型技术、易开成型时的变形控制技术、大直径刻痕均匀控制技术都有很高的要求。

二、主要质量管理方法

项目组通过问卷调查，获取顾客对Y788产品的需求，经分类整理，识别出顾客对产品的关注重点。通过分析顾客的需求，将之转化成生产线开发项目中研发层面、工艺层面、制造层面的设计输入，使得新生产线能够更好地满足顾客、市场的需求。

项目组运用试验设计法，确定Y788刻痕刀模的最佳实现工艺。

项目组通过故障分类、统计，利用柏拉图法确认设备故障分布，利用二八定律确定主要故障类别并立项解决。通过不断的循环反复，消除故障，提高设备效率。

项目组运用统计过程控制（SPC），对生产线运行时的“全开力”关键指标进行控制，提高产品质量预控制能力，确保过程能力指数Cpk≥1.0，Cm≥1.33。

三、项目实施过程

1.顾客需求调查

结合Y788产品的销售，采用电话、传真等的跟单问卷方式，调查顾客对采购的Y788产品的满意程度。

本次调查共收集跟单问卷138份，对各项结果进行汇总、整理。发现顾客对产品交货期及产品质量等的存在不满意，其中顾客对Y788产品的开启力指标、外观形状意见较大。

针对调查反映出的主要问题，项目组进行了原因分析，提出了改进措施，并将之作为生产线开发项目的输入，见下表。

需改

进项 原因分析 改进措施

交货

周期长 1、按定单生产，接单后从原材料购置、产品生产到交付的过程长；

2、第一代易开成型生产线生产速度为80片/分，产能不足；

3、易开成型设备陈旧，故障率高，生产效率低。 1、开发新生产线，提高产能；

2、降低设备故障率；

3、采用直线式组合成型，拉环成型与易开成型在同一工序完成，优化生产流程。

开启力 1、产品刻痕残留量的均匀性与稳定性差；

2、第一代易开成型设备精度不高，标称40吨的设备冲压力不够；

3、第一代易开成型设备受力偏载较多；

4、第一代易开成型设备的刻痕与膨胀线圈复合在同一工位上成型，不便调节，效果差。 1、研究大盖型刻痕刀模的最佳工艺参数；

2、研究大直径开口刻痕残留量的稳定性；

3、选用合适的成型设备，研究设备参数设置、受力分析及布置效果；

4、调整易开成型的工位布局。

产品

外观 1、第一代易开成型设备自动化程度低，摆杆刀片式分盖结构造成擦伤；

2、链条钩式拉盖造成擦伤；

3、出盖时盖体相互碰撞造成擦伤。 1、研发新型的传送系统、大盖型分盖、集盖机构；

2、增加在线检测功能。

2.项目开发过程

公司2011年1月立项，项目代号为11-Y024。同时成立项目组。易开盖组合成型生产方式可以是转盘式，也可以采用直线式。因Y788盖型直径大，对机床平行度与受力平衡要求高，根据经验选用两台机床连机直线式组合的生产方式，对两台机床的参数设置，受力分析与布置进行了研究，以保证长期稳定，高品质的易开成型生产。

为保证开口直径145整圈残留量的均匀性与稳定性，采用单通排列，提高通道刚性与强度，采用6只直径共计45238.8mm2的冲程限位装置，实现下死点的稳定，达到刻痕残留量稳定的目的；采用刻痕位局部刮研的方法，使刻痕位上、下模板，刻痕刀与刻痕砧模间的平行度达到微米级，满足刻痕残留量均匀性要求，实现高品质大开口易开盖的生产。

3.各种质量管理工具的应用分析

刻痕模具对易开盖的开启至关重要。在保证耐压强度的条件下，应尽量做到易开。根据以往经验，影响开启的主要因素有：刻痕残留、刻痕角度、刻痕砧模。采用正交试验设计确定刻痕刀模的工艺参数。

本次正交试验设定的试验因子与水平数，见下表。

因素

水平 刻痕残留（µm） 刻痕角度（°） 刻痕砧模mm

1 0.070 65 0.5

2 0.075 70 0.6

3 0.080 75 0.7

开始寻找最好的试验条件。

上表T1表示因子1水平试验结果之和；

T2表示因子2水平试验结果之和；

T3表示因子3水平试验结果之和；

R=max（T1，T2，T3）- min（T1，T2，T3）

由上表可知要使指标达到最小，刻痕残留取1水平，刻痕角度取3水平，刻痕砧模取3水平；即刻痕残留 0.07µm，刻痕角度75°，刻痕砧模0.7mm。

下一步开展方差分析，具体内容如下表。

方差来源 偏差平方和 自由度 均方 F值 F临界值 p值 显著性

F1 243.378 2 121.689 4.370 3.245 0.02 *

F2 386.978 2 193.489 6.949 3.245 0.003 *

F3 2.844 2 1.422 0.051 3.245 0.95 -

空列 13.644 2 6.822 0.245 3.245 0.784 -

空列误差 13.644 2 6.822 0.245 3.245 0.784 -

重复误差 1044.400 36 29.011 1.042 1.726 0.449 -

试验误差 4.54747E-13 0

总误差 1058.044 38 27.843

由上表可知，刻痕残留和刻痕角度对开启力影响显著。

接下去，开始选择最佳方案。在满足耐压强度的条件下，易开盖应尽量容易开启，根据上述分析最终得出刻痕刀模最优参数：刻痕角度75°，刻痕砧模0.7mm，刻痕残留0.07µm。

下一步，进行设备能力指数（Cm）在设备调试中的运用。

引入设备能力指数Cm之前，对设备状态的判定方法是：将产品开启力调整到标准要求后，开机运行1.5小时左右，当中每隔5分钟抽取5只盖测试开启力，统计评定其1.5小时内开启力的变化趋势；趋势趋于稳定，则认为设备状态满足要求；反之，则需根据情况进行调整，调整后再进行上述1.5小时的测试过程，如此返复，直至其趋势稳定。

本项目调试时，引入设备能力指数Cm，判定设备状态的方法改为：将产品开启力调整到标准要求后，开机40分钟后，提取传送带运行一周的全部36只盖测试开启力，计算Cm值。若Cm≥1.33，则表示设备能力充分，可进入批量生产；若Cm＜1.33，则说明能力不足，需进行进一步调整。调整后再进行一周36只盖的测试，直至Cm ≥1.33。

这两种调试方法对项目带来的变化见下表。

项目 引入Cm前 引入Cm后

测试一次用盖量 15750只 7350只

设备测试一次用时 1.5小时 0.7小时

样盖测试一次用时 3小时 1小时

总用调试次数 约12次 约5次

评定方式 定性评定 定量评定

调试总用盖 约18.9万 约3.675万

投产后稳定性可监控性 不方便、监控性差 方便、可监控

在项目开发过程中引入设备能力指数Cm，可以节省生产线调试用盖约15.22万只，缩短调试7次，对设备状态实现了定量评定。

下一步，采用统计过程控制（SPC）的应用。项目开发过程中，对产品开启力指标的测试结果，运用统计过程控制（SPC）中的控制图，确定开启力的控制上、下限，及时发现生产线运行时出现的质量异常，并对异常的状况，查找原因，制订对策并进行改善。同时计算过程能力指数Cpk，验证过程能力。公司规定Cpk≥1.0。

每月根据设备运行记录，运用柏拉图进行设备运行故障分析，根据二八原则，寻找导致设备故障的主要原因，由技术部门立项予以解决。

四、项目实施效果

通过顾客调查结果（项目实施后共收集调查表124份），以下为过程能力分析及SPC应用，应用设备能力指数（Cm）缩减项目设备的调试时间。引入Cm前后见下表。

项目 引入Cm前 引入Cm后

设备测试一次用时 1.5小时 0.7小时

样盖检测一次用时 3小时 1小时

总用调试次数 约12次 约5次

调试、检测总用时 约54小时 约8.5小时

共缩短时间 45.5小时

过程能力指数Cpk≥1.0的占比，从第一代成型设备八工位的50%，到本项目开发的直线式成型设备YC-04达100%，达到预期目标。

通过PDCA方法，设备故障时间从5月份的1370min降至9月份的65min, 故障率从38.2%下降至1.6%。

本项目充分运用过程能力分析、SPC控制图、正交试验设计等统计技术，结合PDCA循环、头脑风暴、柏拉图等质量管理工具，使项目研发的方向性更加清晰，缩短研发时间，降低研发成本。既完成了预定目标，又使得项目组成员利用质量管理方法解决问题的能力有了很大的提高，也为公司其它项目的开发树立了榜样。

通过项目组的努力，提高人均班产，降低人工数量。通过11# 拉环的减薄（0.4mm降至0.35mm），单只拉环节省材料15.93%，节约了资源消耗。

参考文献：

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[4]李萌．基于TRIZ和DEA理论的产品概念设计方法[J]．系统工程，2007，25(2)：116．120．