汽车涂装车间产品一次交检合格率提升方法

2021-11-14陈一代可

电镀与涂饰 2021年20期

陈一，代可

（一汽−大众汽车有限公司成都分公司，四川成都 610100）

中国汽车工业协会发布的《2018年汽车工业经济运行情况》指出，2018年汽车产量和销量较上一年分别下降4.2%和2.8%，自1991年以来首次出现负增长。2019年这一趋势还在延续，1 ~ 6月产量和销量分别较2018年同期下降13.7%和6.8%。由于受市场产销空间压缩的影响，车企间的竞争持续加剧，合资品牌与自主品牌在各细分市场的全面竞争态势已经形成，激烈的市场竞争导致各车企不得不采取以价格换取销量的被动措施。受各种不利因素影响，行业营收和利润双双呈现下滑趋势。国家统计局的数据显示，2018年汽车制造业的营业总收入同比下降5.68%，利润总额下降10.85%。

综上，中国汽车市场在经历了长达近30年的井喷式高速发展后逐渐步入调整转型期，市场需求放缓、行业竞争加剧、利润空间收窄已然成为各大汽车企业不得不面临的严峻挑战。为应对这一形势，降低成本、提高效益成为各车企现阶段的中心工作。

作为整车四大生产工艺之一，涂装车间一次交检合格率与“降本增效”紧密相关。

1 涂装车间一次交检合格率

涂装车间一般分为前处理、电泳、PVC密封、漆前准备、中涂/面漆喷涂、修饰等六大工艺过程。修饰是车身离开涂装车间发往总装车间的最后一道工序。在修饰线，漆面检查及打磨抛光岗位员工会对车身面漆的缺陷进行检查，并通过打磨/抛光、钣金修复等操作对脏点、流挂、坑、包等缺陷进行在线返修。如果经过上述处理后缺陷状态符合质量放行标准，则车身直接发往总装车间。若缺陷在线返修后的状态无法满足质量放行标准或因缺陷较严重而超出在线修复工艺范围，则车身需要发往修饰点修补间，由专门的员工对其进行较长时间的离线返修。若某些缺陷在点修补后仍然无法修复，则车身需返回至面漆准备工序，重新进行面漆喷涂。综上所述，在修饰线上经过在线返修后合格而直接发往总装车间的车身数除以修饰线当班次产量即为涂装车间一次交检合格率(简称DLQ)。目前，整车制造厂涂装车间的平均DLQ可以达到75%，20%需进行点修补，5%需要进行整车重新喷涂[1]。DLQ车身流向如图1所示。

图1 合格车身及返修车身的工艺流程 Figure 1 Process flow of conforming and nonconforming car bodies

2 涂装车间一次交检合格率对整车生产的影响

一次交检合格率代表了车间合格产品的生产效率，是车间体系建设能力和产品质量过程控制能力的综合体现。工业产品只有高质量、低成本才能获得市场竞争的优势，优质、高产、低成本是靠经济规模化生产实现的[2]。涂装车间的经济规模化生产可理解为：单位时间内产出合格品达到能力极限，并且运行成本维持在最低水平。一次交检合格率越高，即经济规模化越强，市场竞争力就越大。因此，提升一次交检合格率是涂装车间的核心工作之一。

结合笔者所在公司的实际情况分析，DLQ对生产的影响主要体现在3个方面。首先是对车序管理的影响。DLQ越低代表需要进行返修的车身越多，这些车身需要在返修区不同程度地滞留，在生产管理系统中产生滞留订单，严重时影响整车交付时间。同时，大量的离线返修破坏了车序的完整性，违背“先进先出”的车序组织原则。由于本工厂在涂装车间后不具备车序还原功能，因此大量的离线返修严重干扰了总装车身的顺利上线，导致物流配送计划频繁更改，总装需要大量的线旁储备来缓冲、稀释这种车身乱序所带来的影响，物流成本大幅增加。其次是对生产效率的影响。DLQ越低代表车身缺陷越多，往往需要投入更多的返检人员才能完成额定的工作任务，量份工时升高，生产效率降低。由于需要进行离线返修，因此单位时间内发往总装车间的车数随之减少，小时产出(JPH)相应降低，无法满足高产的要求。其三是对单车成本的影响。对于进行点修补返修的车身需要进行局部喷涂处理，包含遮蔽、喷涂、烘烤、打磨、抛光等过程，增加了生产材料及能源的消耗。而需要整车重喷处理的车身由于重新经历了完整的漆前准备、面漆喷涂和修饰工序，在产生更严重的成本浪费的同时还会导致危险废弃物(包括面漆废漆、废溶剂、废气等)排放量的增加。

3 涂装车间提升一次交检合格率的方法

3.1 识别与分析影响一次交检合格率的问题

统计数据显示本车间2017年12月一次交检合格率为65%，整车重喷返修率为6.3%。

为厘清真因，找准对策，首先对缺陷类型进行分析。车间脏点分析小组(下文简称PDCS小组)运用显微镜目视比对、显微镜切片分析及金相显微分析等技术对返修车身的缺陷进行定性分析，锁定影响一次交检合格率的具体缺陷类型。按5M1E(即人、机、料、法、环、测)原则对汇总的大数据归类分组，针对每类问题采用帕累托图分析法进行问题解决优先级排序和筛选。筛选后的重点问题逐一运用丰田问题解决法(TBP)进行真因查找、措施制定等过程。计划通过为期一年的持续改进，将一次交检合格率提升至85%，同时实现整车重喷返修率下降至1%。

3.2 车间生产环境清洁度的改善

一般情况下，大气中含有微粒的数量约为1 000 ~ 4 000万个/m3，对于一个年产15万辆乘用车的涂装车间，相当于它的空间内微粒总数可达到30 ~ 120亿个左右[3]。而涂装车间对环境清洁度要求苛刻，因为任何来自环境中的脏物在成膜过程中附着在车身表面都可能导致车身返修，影响一次交检合格率。以面漆喷漆室体为例，要求环境中粒径大于5 μm的颗粒数量为零。因此，涂装车间环境清洁度是保证产出质量的基础，为此进行了多项改进。

3.2.1 控制辅料清洁度

辅料一般是由外部供应商直接经物流配送至生产现场，各生产区域按需使用。由于更多地考虑辅料的功能性应用，因此往往缺乏对其与清洁度相关的质量要求。以PVC工序使用的沥青垫片为例，其主要质量检查项只是包括有无破损、能否完全与钣金贴合、有无气味等，未关注其清洁度。如图2所示，改进前现场使用的垫片表面会附着许多沥青残渣颗粒，垫片边缘存在很多毛刺，抱怨频次100%。这些颗粒和毛刺在员工拿取安装过程中极易脱落，垫片残渣会随机附着在车身各处，面漆喷涂后形成脏点缺陷。由于垫片为黑色，这类脏点缺陷在修饰线打磨后目视与漆面异色，需要进行点修补处理，这就影响了一次交检合格率。针对此问题，对沥青垫片的出厂清洁度和物流配送过程进行以下管控：对垫片供应商进行过程审核，监督其提升过程质量；协助供应商优化垫片切割工艺，消除边缘毛刺问题；与生产管理部协作，定制专用转运器具以及器具保洁方案，消除污染隐患。通过优化，实现成本节约70万元/年，缺陷完全被消除。

图2 改进前(a)、后(b)PVC垫片的清洁度 Figure 2 Cleanliness of PVC gasket before (a) and after (b) improvement

3.2.2 提升空气/液体过滤能力

涂装车间大量使用空调过滤棉、输漆系统滤网、悬液分离器等各类空气和液体过滤器材来保证清洁度。这类材料过滤效能的提升有助于提高车身质量。例如通过优化空调过滤棉，使其更好地适配现场的空调系统，提升厂房循环风的洁净度，显著降低纤维毛缺陷，返修率因此由5%下降至2%。另外通过增加磁棒、优化维护保洁方案等措施来提升悬液分离器的效能，使得前处理槽液含渣量由48.2 g降低至30 g。

3.2.3 提升保洁能力

保洁工作是维持车间清洁度的重要保障。由于涂装车间对清洁度有特殊要求，这项工作有别于其他车间，是一种技术性和专业性要求都很强的特殊清洁工作。本车间的保洁工作主要分为日常室体保洁、工位保洁以及特殊设施(包括设备、器具、滑撬等)保洁。对于日常保洁，识别与车身质量相关的重点工位，优化保洁方法，提升清洁效率。例如，通过落尘监控发现电泳打磨线的清洁度较差，采用传统拖布清擦的方式保洁效果不理想，改用大功率吸尘器对工位进行清洁后清洁度提升显著。特殊设施的清洁程度往往与车身质量直接相关，通过恰当的保洁方法可以大幅降低发生质量问题的概率。本车间通过改进喷涂机器人的保洁操作规程，降低了漆渣缺陷率；通过优化烘干炉保洁方法，令炉灰缺陷由单车0.7个降至0.02个；通过改进滑撬清洗方法以及在机械化输送链上加装自制清洁毛刷，完全消除了滑撬漆渣缺陷。

除上述三方面外，车间还通过员工素养提升(开展5S专项工作)、设备改造(面漆前准备线及储备区加装水雾喷淋装置，利用废料开发车身吹净装置等)、劳保穿戴标准改进(如PVC、准备、面漆上下线换鞋制度)等措施来提升车间清洁度，为提升一次交检合格率创造有利条件。

3.3 生产过程中的缺陷控制

当前市场竞争愈发激烈，客户在购买汽车时除了考虑品牌和性能，越来越看重漆面装饰性，而脏点是影响漆面外观质量最棘手的问题[4]。实际生产过程中，各工序均存在众多导致脏点缺陷的因素，且难以避免。因此，过程管理的有效性直接决定了喷涂面漆后车身脏点缺陷的返修量。

3.3.1 建立高效的脏点管理机制

脏点缺陷成因复杂，涉及面广。在实际生产过程中，一个缺陷可能由多方原因共同造成，但难以界定孰轻孰重，各责任方常出现避重就轻、相互推诿等情况，脏点优化工作推进困难。因此需要建立高效的管理机制，一个健全的质量管理体系一定是要有专门的机构和人员来组织和实施相应的质量管理活动[5]。针对此问题，本车间推行了脏点责任认养制，如图3所示。

图3 脏点责任认养制问题促进工作任务分解图 Figure 3 Work breakdown structure of dirty point analysis based on the proactive taking responsibility system

将影响车身质量的主要脏点缺陷按工艺相关程度进行责任分配，使责任方单一化，由工艺相关性最大的工段承担该类缺陷的分析、汇报和促进工作，缺陷分析由被动等待变为主动牵头，提升消除缺陷的效率。

为更好地跟踪和促进脏点优化效果，车间建立了可靠的缺陷大数据系统，在修饰线引入德国大众康采恩FIS-EQS缺陷录入与分析系统。员工利用在线终端设备将车身编号、颜色、缺陷类型、缺陷部位等信息录入到数据系统中，通过数据编译可实时在生产现场目视化输出各类统计和分析信息，从而有效指导现场的实际生产。

该管理机制经过一年的有效运行，车间内电泳车身脏点数由47个/辆下降至20个/辆，面漆车身脏点数由17个/车降至8个/车。

3.3.2 优化工艺，解决质量痛点

3.3.2.1 电泳流淌缺陷

电泳流淌是电泳车身常见多发缺陷，其成因与车身结构、焊装压合工艺、涂装电泳后沥水时间等多个因素有关，优化难度大，是各主机厂面临的共性问题。为保证面漆喷涂后漆膜的外观质量，需要在喷涂前对电泳流淌缺陷进行打磨处理，由于打磨量大，会产生大量打磨碎屑，因此易形成面漆后脏点缺陷。

在车身设计结构无法改变，焊装压合工艺难以精确控制的背景下，本车间通过设备技改增加了沥水时间，从而消除电泳流淌缺陷。如图4所示，本改造合理利用了在正常生产过程中不会使用的紧急储备链，对紧急储备链的运行方式和逻辑进行改进。在原模式下，电泳车身完成电泳后直接进入烘干炉，由于沥干时间不足，车身夹缝中残留的电泳液在烘干过程中会喷溅，产生大量电泳流淌缺陷。改造后，充分利用紧急储备链资源，车身电泳后进入储备链绕行，此举可将沥干时间由10 min延长至40 min，增幅300%，使夹缝中的电泳残液充分排出。经过充分沥干的电泳车身进入烘干炉后，残液喷溅情况大幅减少，流淌缺陷由35%降低至7%。通过此项改进，电泳车身打磨量下降明显，减少返检人员4名，提质降本效果显著。

图4 改进前(a)、后(b)的前处理紧急储备链示意图 Figure 4 Schematic diagrams of emergency backup chain for pretreatment before (a) and after (b) improvement

实施上述改进是由于涂装车间的空间限制而无法在电泳后加入斜拉沥水等沥干设备。这无疑为利用现有空间或设备来增加电泳沥干、减少黄色流淌缺陷提供了一种新的思路。

3.3.2.2 面漆漆渣缺陷

随着客户对多样化、个性化需求的不断增长，各主机厂的面漆喷涂线会喷涂多种颜色，生产过程中频繁换色会导致异色漆渣缺陷风险增大，同时由于频繁切换不同供应商的不同颜色、不同体系的材料，机器人雾化器、空气帽、旋杯等关键喷涂部件易出现清洗不净、积漆等情况，导致漆渣缺陷。这类缺陷一般需要进行点修补处理。

在生产工艺以及硬件设备短时间无法更有效改变和提升的前提下，车间另辟蹊径，将提升同色连喷率作为重要的突破口。不同颜色车身无序排列、换色频繁将会增加机器人的清洗难度，导致异色漆渣、油漆结块等缺陷产生频次增加。反之，若同色编组率越高，相同颜色车身越集中，换色率就越低，越有利于针对同种油漆进行有效清洗，降低漆渣类缺陷的产生概率。基于上述分析，车间会同生产管理部进行车序编组管理。如图5所示，根据订单情况，对车身颜色进行编组，每种颜色集中批次上线，千台车换色率从管理前的45%降低至10%，降幅达76%。换色后连喷车数从平均4台/次增加至16台/次。此项措施执行后，漆渣缺陷得到明显控制，每日减少36台需点修补返修的车(以日常平均1 200台计算)。

图5 改进前(a)、后(b)的生产订单颜色排序图 Figure 5 Order sorting by color before (a) and after (b) improvement

该措施不但有效提升了车身质量，同时可以大幅节约清洗溶剂材料及危废处理成本。由于同色连喷率增加，减少了换色频次，机器人无需再频繁执行换色时所需的各类管路及雾化装置的清洗，每年可节约材料及危废处理费用270万元。

该项经验可供无实体颜色编组站或编组站规模不足的涂装车间参考。

3.3.2.3 工装衍生缺陷

工装是涂装车间生产线广泛使用的一种生产辅具。一般情况下，工装的设计主要考虑其是否能满足特定的功能，例如前处理电泳生产过程中用于前后盖支撑与定型的工装，由于前后门未装配限位器而为避免漆面粘连所使用的四门限位工装，等等。

工装设计在重视功能实现的同时往往忽略其对质量的影响，不合理的设计往往会衍生质量缺陷，影响一次交检合格率。以本车间为例，改进前使用的四门限位工装就存在诸多弊端：首先其结构复杂，与车身存在多达5处接触摩擦点，在安装、拆卸及车身机械化转运过程中，工装表面的积漆由于摩擦作用变为碎屑掉落在车身上，成为脏点缺陷产生源；其次，改进前工装材质为合金，在线使用后经脱漆清洗，再循环使用，此过程会出现清洗不净、工装变形等情况，重新上线后存在质量风险；再次，各车型间工装不通用，管理难度大，会出现由于疏漏而造成的工装超期未清洗等问题。针对上述问题，车间会同工艺规划部门，对四门限位工装进行了重新设计(如图6所示)，充分兼顾功能性与生产质量要求。经过改进后，工装结构大幅简化，100%消除摩擦点，彻底杜绝工装积漆碾碎掉落的情况。工装材质由合金更改为塑料，无需清洗，达到规定循环次数后直接报废换新，并且实现5款车型工装通用，降低了管理难度，极大减轻了工装全寿命过程中不稳定因素的影响。此项改进令一次交检合格率提升了2个百分点，单个工装的成本节约55元。

Figure 6 Previous (a) and modified (b) door tools 图6 改进前(a)后(b)的四门工装

3.3.3 岗位变革

如前所述，涂装车间分为多道工序，从作用角度主要分为工艺生产和质量返修。部分工艺的生产工序内还含有专职质量检查和返修人员。批量规模化生产的涂装车间岗位布局一般由工业工程部门的工程师根据工作内容及工时节拍进行排定，编制后相对固定，其与质量提升的相关性往往被忽视。

本车间从岗位布局方面入手，发掘质量优化潜力点。通过分析发现：单纯以生产和返修功能划分工段会使质量控制点过于集中，易产生漏处理或处理不净而导致二次衍生缺陷；工段内各工位分工未达到最精益，行走浪费占据大量本职工作时间；部分工序靠返检人员消除生产过程中的缺陷，人工检查容错率较低。针对以上问题，车间采取了多项改进措施。例如，改进前所有电泳缺陷(如焊渣、电泳颗粒等)全部集中在漆前准备工段处理。由于准备工段节拍紧、工位短，因此质量控制压力大，缺陷消除不彻底将直接影响面漆喷涂质量，进而影响一次交检合格率。改进后，在员工数量不变的情况下，将前处理电泳工段和准备工段人员整合重排，于电泳后增加打磨工位，车身内表面缺陷前移处理。如图7所示，调整后分散了工段质量压力，促进责任工段更快速地解决缺陷，从源头端到控制端成体系地提升产品质量。另外，改进前修饰线检查、打磨、抛光岗位的工作内容按车身部位划分，不同岗位员工负责车身某一部位缺陷检查和打磨抛光操作。在此模式下，员工需频繁来往于车身与线旁工具架之间，拿取缺陷记录卡、打磨机、抛光机等物品，产生大量行走浪费，挤压了作业时间，易出现缺陷漏检、处理不良(如抛光不净、打磨露底)等情况。改进后，将检查和打磨抛光进行分离，独立分工，一方面消除了员工反复行走所造成的时间浪费，他们有更充足的时间投入到创造价值的工作中，另一方面由于良品率提高，修饰终检岗位可用取消复检环节，将工时分配到缺陷在线修复工作中，减少了点修补车身数量。还有，改进前PVC安排专职返检人员清擦机器人过喷胶雾和残胶，漏检或擦净不到位将直接导致面漆后有脏点缺陷。改进后，取消人工擦净，通过不断调整优化机器人仿形轨迹和涂胶参数，消除不符合放行标准的残胶和胶雾。

图7 改进前(a)、后(b)修饰线岗位的布局 Figure 7 Job layout of finish line before (a) and after (b) improvement

通过岗位调整，产品质量显著改善，DLQ提升了4个百分点，同时实现单班次减少返检人员12名，生产工具和材料方面每年节约9.6万元。

3.3.4 建立具有实际指导意义的质量控制标准

修饰作为涂装车间表面质量控制的最后一关，线体终检员工对于缺陷是否需要进行点修补返修的判定直接决定了DLQ的高低。如果缺乏明确、可量化、具有生产指导意义的缺陷等级判定标准，终检人员为保险起见，会采用宁高勿低的做法，将导致大量过度返修的情况出现，DLQ低则返修成本高[6]。

针对上述问题，将大众康采恩质量手册与以用户体验为中心的感知质量理念[7]相结合，建立适用于本车间，可指导终检员工操作的质量控制标准。制作并向每名终检员工配发脏点缺陷放行比对卡，按车身分区直观量化每个区域的缺陷放行标准，变主观判定为客观标准比对，降低误判率，减少过度返修。同时，工段建立专项培训间，间内有车体分区标准车身，与放行比对卡标准一致的各级缺陷极限样件，以及客户重点抱怨的缺陷样件，用实物展示的方式将各项标准目视化，便于员工对标准的掌握和理解。通过建立定量化的判定放行标准以及更有效的目视培训方案，降低了过返修率，令DLQ提升了4个百分点。