基于PDCA循环的S公司热镀新产品开发、质量控制研究

□ 梁立川 李玉光 庞二帅 郭 敏

一、研究背景

中国已发展成为当今世界第一的制造大国，拥有全球第二的消费市场，不仅必须要进一步加强其战略性、网络式的基础设施建设，而且还需要进一步对制造业进行优化升级。目前，我国政府和钢铁产业正积极努力推动工业移动互联网和钢铁产业的深度融合，实施节能环保等关键技术的革新。同时，国家正在进一步释放和引领国内市场需求。我国正在实施的一系列战略性基础建设工程和通信网络建设工程，如光伏产业的推广工程、5G基站的建设工程等，都需要我国钢铁行业提供大量绿色优质的钢铁产品。

钢铁产品中，在连续式钢带表面进行热镀锌是目前钢铁防腐蚀的主要手段之一，也是目前技术最成熟、应用最广泛的钢铁防腐技术。因同时具有优异的表面特性、力学加工性能、防腐性能，连续式热镀锌钢板广泛应用于建筑、畜牧、光伏、家电、汽车等行业。如何根据市场需求，科学地开发新型、低碳绿色的热镀产品，并根据市场反馈结果进行产品改善，已成为各大钢企无法避开的话题。为了适应市场需求，S公司决定开发低碳的轻钢别墅住房用高强结构钢，但在产品性能方面，与客户的目标之间仍有差距。本文通过S公司的实际案例，运用PDCA循环的工具解决了S公司在产品开发、质量控制过程中的问题。

二、PDCA循环

PDCA循环即戴明环，是戴明[1]在休哈特的“计划-执行-检查（Plan-Do-See）”基础上进一步地完善，发展出的“计划-执行-检查-处理（Plan-Do-Check-Act）”这样一个产品质量可以持续优化和改进的系统设计模型。PDCA循环模型中，“PDCA”4个字母分别对应循环改进模型中的4个阶段，分别是规划（Plan）、实施（Do）、审核（Check）、处置（Act）。在PDCA循环中，大环套小环，每个循环又环环相扣，每一次循环结束后，都可以在处置（Act）阶段中得到新一轮循环中的计划目标，即可以继续开展下一轮循环中的规划（Plan）。这4个阶段循环往复即构成了可持续改进和不断学习的PDCA循环模型。

山东济钢寇传乾[2]通过PDCA循环在企业中的实际运用，认为基于PDCA循环的钢铁产品开发、质量控制系统可以实现从订单质量设计到最终产品质量判定的全过程质量控制，并可以通过质量追溯、质量分析达到持续改进产品质量的目的，在保证新产品开发、产品质量稳定的同时，提高企业的核心竞争力。

河南安钢闫飞、王立群、范志永、张建奎[4]通过使用品质管理的PDCA循环，有效解决了钢板剪切质量的主要问题“断面翻边及锯齿”，并以实际案例证明了PDCA循环在钢企中可很好地解决质量问题，推进产品开发工作。

鞍钢秦良[5]、莱钢吴昊[6]、钢铁专家迟京东[7]、北京科技大学教授康永林[8]也分别对钢企的产品开发、质量控制提出自己的看法，认为质量是解决钢铁企业发展的突破口。

三、S公司轻钢别墅用高强结构钢开发现状

随着国家对装配式住宅的推广普及，以及对轻钢龙骨行业标准特别是对延伸率指标的强制提升，热镀市场展现出对高断后伸长率镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢的强大需求，市场年容量提升至45万吨。为开发此产品，抢占市场，S公司从2019年1月逐步开展高延伸率镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢的产品开发及市场开发工作。但随着产品的开发及供货，部分终端客户反馈产品力学性能要求无法达到其心理预期。较低屈服度的镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢影响了S公司产品在客户群体中的形象，削弱了产品的市场影响力。

客户抱怨虽然S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢断后伸长率较高为12%（市场其他公司控制能力在3%～6%）,但大量钢板的卷屈服性能贴近国标下限（550 MPa），客户允许适当降低断后伸长率下限要求至6%，但希望屈服性能全部在600 MPa以上。

在综合考虑市场需求及产品开发、质量控制能力后，S公司决定在以少牺牲或不牺牲断后伸长率的前提下，提高镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢的屈服强度，保证产品屈服强度的下限为600 MPa。

四、PDCA循环改进产品开发、质量控制的具体实践

利用Minitab软件对2019年5—10月S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢共306卷的屈服强度及断后伸长率进行统计分析，如图1、图2所示。

图1 S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢钢屈服性能

图2 S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢断后伸长率

S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢断后伸长率均值为15.5%，控制能力数据Cpk为0.89，断后伸长率均值较高，且过程控制能力较为稳定。但是屈服强度均值为629 MPa，控制能力数据Cpk为1.08，存在25%以上的钢卷屈服强度在550 ～600 MPa，在屈服强度方面距客户的心理预期仍有较大差距。如果能解决屈服值较低的问题，可以快速恢复S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢在客户群体中的形象，增强市场影响力，巩固并开发新市场。为系统地改善此问题，并能持续改进，S公司决定采用PDCA循环这一工具改进镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢屈服值贴近国标下限的问题。PDCA循环首先需要制定改进计划，然后进行具体操作，经过检查确认后再形成标准。本文按照这一循环改进镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢屈服强度值。

1．P计划阶段（问题分析及策划）

（1）成立S550GD+AZ产品性能攻关专项小组，以冷轧涂镀产品室主任为组长，成员包括制造部产品室、制造部计划室、热轧部、彩涂部等相关部门人员。

（2）针对屈服值偏低的问题，进行产品原理性分析。镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢的强化机理主要是通过添加一定量的碳、钛、锰元素，使碳和钛元素生成碳化钛粒子，产生析出强化效果，提高钢板强度。碳化钛粒子越细，析出强化效果越明显。通过完全再结晶退火，保证钢板塑性，提高断后伸长率。经过机理分析，得到影响镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢屈服强度值的主要镀铝锌退火温度。

（3）针对找到的主要影响因素，使用质量管理工具及方法（5W1H、QC七大手法等）进行改善。

2．D执行阶段（生产参数调试）

生产参数很大程度上决定着产品的屈服性能值，当屈服值太低时，适当调整产品的退火温度，可有效提高屈服强度值。但此举可能会在提高屈服强度的同时部分降低产品断后伸长率，故在此阶段进行参数对比生产。在成分和其他工艺相同的基础上，对镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢的退火温度进行实验。之前退火实验温度设定为740℃，而钢企中退火温度控制范围普遍为±10℃。故本次设定为720℃±10℃。2019年11月进行单卷试验，2019年12月进行小批量试生产实验。

3．C检查阶段（数据统计分析）

经过镀铝锌退火温度实验及小批量生产实验，再次利用Minitab软件对产品的屈服强度及断后伸长率进行统计，结果分别如图3、图4所示。

图3 改善后屈服强度

图4 改善后断后伸长率

改善后，断后伸长率均值由15.5%略降为13.3%，控制能力数据Cpk为1.57，断后伸长率仍保持较高水平，且过程控制能力较为稳定。但是屈服强度均值由529 MPa提升为688 MPa，屈服强度均值提升约60 MPa，屈服强度控制能力数据Cpk为1.28，过程控制能力稳定。实验卷及小批量生产卷屈服值全部大于600 MPa。

4．A处理阶段（工艺、标准修订）

经过2个月的工艺参数实验，S公司镀铝锌轻钢别墅用高强结构钢屈服值偏低、贴近国标下限的问题，从根本上得到大幅改善，产品性能符合客户预期。

根据生产实验过程工艺参数调整，S公司修改了镀锌线工艺设计退火温度参数，并同步修改了企业《镀铝锌产品控制计划》 《质检岗位检查标准》等相关作业标准。

5．改善效果

改善后的实验卷及批量生产钢卷，发运至客户处，客户对产品性能结果较为满意，对S公司产品认可度进一步增强。屈服强度问题经过PDCA循环改进后，已基本得到有效解决，达到了预期目标。通过这一案例，证明PDCA循环作为一个质量管理的循环体系，其递进式改进产品质量、促进产品开发的管理方法对钢铁生产企业的产品开发、质量控制是有效的。

五、结束语

中国钢铁一半以上的消费在建筑行业，而房屋建筑和城市基础设施2个领域用钢量占到建筑行业钢材消费量的80%左右。S公司利用PDCA循环解决了国家主推的轻钢房屋基础建筑用钢的强度问题，实践证明了PDCA循环在钢铁生产企业的实用性，同时也为其他钢企提供了借鉴。