单件作业车间质量问题的统计分析与改进

任慈堂 周炳海

(同济大学 机械与动力工程学院工业工程 上海201710)

近年来电力市场发展迅速，客户需求不断变化，某厂产品随着发生如下变化[1-2]：(1)每年总产量不均，起伏较大，对制造周期要求很高；(2)超超临界类型、西门子结构及改造机组数量增加，对加工难度要求提高；(3)燃机、核电等清洁能源产品对质量要求特别高，但订单不稳定，属于阶段性生产，不容易形成固定的生产加工模式。

某厂是单件小批量生产模式，以人工操作设备进行生产加工。和一些生产线或全自动化加工比，对操作者的要求更高。从上述看，数量、类型、需求的变化，对人的操作技能、生产习惯、心理情况等都带来不同程度的影响，最直接的表现就在产品质量上。质量已成为企业占领市场的有效武器，成为社会发展的强大动力。越来越多的企业已经意识到质量管理水平是最重要的核心竞争力之一，质量管理成为企业发展过程中至关重要的部分。现在企业正面临转型的重要时刻，有效的产品质量管理能为企业成功转型提供强有力的保障[3-4]。

本文通过调研产品质量以及近几年发生的NCR (质量不符合项)，一是可以找出不足进行改善，提升产品形象，二是可以了解在面对市场形势不断变化时，质量形势产生了哪些变化，是否适应市场，然后通过推进车间作业标准化，减少 NCR产生，全面提升产品质量，降本增效。

1 现状描述

在日常产生的NCR的数量多少直接反应出我厂的产品质量状况。表1是从2010年～2014年的单件NCR个问题产生的数量。

表1 近5年单件质量NCR统计

针对在加工过程中出现的尺寸偏差、碰伤生锈、装配质量等问题，运用鱼骨图的方法找出问题产生的原因，如图1所示。

图1 单件质量问题产生原因

按照“人机料法环”等因素进行分类，表2是2010年～2014年生产过程中单件的NCR各原因数量统计，各原因所占比重，如图2所示。

从上述表述及图表中可以分两个角度来看：（1）从问题描述角度来看“尺寸偏差”占比最高，属于常见问题，“碰伤生锈”涉及“人、料、方法、环境等因素，涉及内容多，属于可改善性强的问题。“装配质量”将直接影响机组运行，属于重要性问题。（2）从产生原因角度来看，“人”的因素占比大，可以尝试通过改善减少人为因素。“料”主要涉及外部情况，超出团队可改善范围。“方法”及“环境”占比小，可以尝试杜绝此现象发生。

表2 单件NCR产生原因汇总

车间在企业管理中，起着承上启下横向贯通的作用，车间标准化管理作为一项基础性工作，直接影响到企业整体管理水平[5]。因此推进单件作业车间标准化生产是减少 NCR的重要所在，下文将从三个方面来推进单件作业车间标准变化生产：（1）机床的程序标准化；（2）工装、刀具实用的标准化；（3）加工、装配作业的标准化。

2 机床程序的标准化

程序标准化可以有效减轻编程人员的劳动强度，增加程序的可读性，减少机床操作人员需要输入的参数，降低误操作造成的质量缺陷。

1)规范格式

规定程序命名规则，增加刀具、工步内容等说明性文字。

2)参数保护及报警功能

首先，对程序中需要修改的参数给予保护，减少因为机床操作人员误操作造成的生产事故。其次，为避免工人在多次对刀、刀补计算等过程中产生的差错而造成加工缺陷，在数控程序中增加报警功能，实现工人、检验员、设备程序的多保险，减少类似事故的反复发生。

3)标准循环子程序

对各类加工程序进行整理、优化，挖掘产品结构的相似性，编写多个标准化程序模块。以往许多的同类子程序现在只需要一个标准循环子程序覆盖即可，且在加工同一部位时可以选择不用刀具和多种加工方式，模块的通用性很强。

3 工装、刀具的标准化

工装刀具直接影响产品的质量、成本等各方面，配合刀具工装的信息化管理系统的建立，在加工操作标准化的基础上，探索此系统在车间层面的应用和新的内部作业流程，逐步实现刀具、工装的配送[6]，如图2所示。

图2 刀具管理系统示意图

首先建立加工过程中涉及的各类刀具的数据库，并且通过在刀具上打印激光二维码来为每一把刀具建立唯一性身份表示。然后对工厂、机床、库位、人员等信息进行相应的定义，录入数据库。然后，由工艺技术人员在系统中根据作业标准化的成果，为每一个单件加工建立刀具，刀片对应于每一个工步和工位的清单。车间需要加工相应的产品时，只要计划人员向系统发送产品需求指令，仓库管理员就会收到相应的物流需求信息，并且将物料准确、准时送达机床。这样做一方面保证了机床上只有加工需要的刀具，不会错用，误用，另一方面利于全车间和全厂的资源共享,降低库存成本，同时数据库可以提供如刀具全寿命周期的数据、刀具预期需求数据、不同供应商产品质量好坏的对比数据。为企业降本增效做出贡献。

4 加工、装配作业的标准化

加工等作业是现场的主要活动，单件小批量的生产模式给标准化工作带来了巨大的挑战。粗略统计，以转子为例，2013年汽轮机车间转子工段共加工转子180多根，其中包含了40种不同的型号，单个型号最大的批量也不过5个。如此复杂的产品结构必须要求高度柔性的生产管理方式。这与标准化作业存在一定的矛盾。如果缺乏标准化的作业，现场的质量、安全、环境、交货期、成本等都得不到保证。因此在复杂的产品结构之间寻找共同点，作为标准化工作的主要方向[7-9]。

转子的车削加工周期长达半个月，是整个产品中耗时最长的单个工序。2013年转子仅车削中因为加工失误或相关原因造成产品NCR就达6起之多。带来了相当严重的质量损失。技术部门合作，对加工中的共性操作制定作业指导书和作业规范。例如转子虽然型号不同，尺寸不同，但是两端联轴器法兰外形类似，因此对其精加工，做了如下规定：

（1）D14/D51/D63 刀加工假轴颈、法兰反侧面 及外圆：为了避免刀排与相邻轴颈处的托架发生碰撞，高中压转子假轴颈加工宜使用D14刀，且接刀要求在小圆弧处(此时不考虑“车头向车尾方向切削”的规范）。若R6刀不好加工，可换用R10刀子。

（2）低压转子此处不托轴瓦，不是假轴颈，加工时可根据圆弧大小任意选择侧装的R6或R10刀，即D63或D51刀。

（3）D3刀加工法兰R32圆弧及外圆平直线段处；诸如此类的详细作业指导书我们还编制了很多，如保护套的拆装作业规范、标定转子加工刀具上所用螺丝的拧紧力距、校条规范等。

5 效果确认

通过不断改善车间标准化作业措施，各个工段的质量问题大幅度降低。以下列出 2013年、2014年的NCR数据对比，如图3所示。

图3 2013～2014年 转子碰伤生锈NCR数量对比

程序的标准化主要针对尺寸偏差及人为操作错误两项改进措施，尺寸偏差NCR数量有明显下降，如图4所示。

图4 尺寸偏差NCR数量对比

人为操作有减少，与上一年对比总数减少不明显，但本年度改进前后有明显变化。如图5所示。

图5 2013～2014年人为因素数量对比

推进车间作业标准化这一年时间里，车间NCR数量明显减少。可见车间作业标准化在减少加工事故、降低生产成本方面的效果显著，在目前激烈的市场竞争环境下，提升竞争力。