汽車制造業模具二級預警機制數學模型的構建及應用

摘 要：通過模具實物狀態的監測數據和整合來建立二級預警數學模型，以預警值評判模具的在用狀態，使管理者通過篩選可以在第一時間掌控重點并對其采取必要的預防措施，通過預防性維護和預見性維修將質量隱患消除在萌芽狀態。模具預警數學模型的應用可以顯著地提高模具的可視化及狀態的透明度，防止因模具問題而導致的中停、零部件不良品及成本損失等問題。

關鍵詞：預警值；預防性維修；預見性維修

中圖分類號：C931.9 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）09-0044-03

引言

模具是汽車制造企業在生產過程中最主要的工藝裝備，也是公司提升產品質量、保障生產、降低成本的重要環節。但由于汽車公司模具數量較大，且在用狀態隨生產使用不停變化，模具管理者無法第一時間全部掌握所有模具的在用狀態，造成生產的中停、質量損失和成本失控，因此可以建立二級預警數學模型，并求得預警值來評判其在用狀態并采取的必要的預防措施，可以較大幅度提高公司的經濟效益。本文討論模具二級預警機制數學模型的構建及應用過程，此種數學模型和管理模式已經實施并取得了良好效益。

一、汽車制造業模具管理現狀

一般的汽車整車企業模具數量多者達幾千余套，投入使用的時間不一，使用頻次參差不齊，在用狀態各異，模具隱患基本憑眼觀及經驗判定，沒有建立數據量化過程及采取措施的評判標準，小問題拖成大問題，問題之間又相互作用，同時由于管理者無法同一時間監測到所有模具的使用狀態，不能準確判定采取有效措施來預防，導致經常因模具問題導致生產中停、零部件不良品和維護成本上升等損失。

經過探查，造成模具影響使用效果的是模具本身狀態的保持度、后果損失可控度，使用壽命及已使用頻次、維修頻次及成本這四個方面，這些數據綜合起來能準確反映出模具現有的狀態和管理者可接受程度，如何利用變量因子建立數學模型并將其量化，借以此來評判模具的現有狀態，這是設立模具預警數學模型的基本思路。

二、模具預警值的數學模型

上述關鍵因子的變化對于模具本身狀態屬于正向線性關系，而模具狀態隨著使用頻次的增多會逐步降低而構成負向關系，因此設置如下數學模型：

V=S×I×T×U

其中，V為模具預警值，S為模具嚴重度（模具本身問題評價系數），I為模具已維修頻度及費用（模具實際維修次數和維修費用比重），T為模具后果評價系數（模具出現問題將會導致的結果），U為模具已使用系數（已使用頻次或設計使用頻次）。

按照模型，模具預警值的維度數據分辨（如表1～3所示）。

三、預警值變量的測量系統分析

從V值的數學模型和表1～3可以看出，I、U的數值為模具的實體狀態，屬于階段時間點的固定值，但表1、2的S和T值雖然設置了極為詳細的測量分級，但是否會由于測量者的不同而導致數學模型的失真和變異，以及整個預警值的不準確，對此，利用6-sigma對是否因觀察者不同而產生結果變異進行了測量系統分析。工裝預警值測量系統分析設計如下：抽樣方法為隨機抽取，樣本數量為20套模具，測量者為甲（管理者）、乙（使用者），重復次數為2次，分析方法為交叉方差分析，測量工具為塞規、千分尺、卡規、目視、尺子等，測量目的是要對嚴重度S、后果評價T是否隨測量者的不同而引起誤差進行判定。測量結果（如表4所示）。

從上述合計量具 RR、再現性、可區分的類別數三個數值來看，掌握了基本測量方法的模具管理者和使用者，完全可以正確掌握并在現實中使用此數學模型并得出正確的預警值。但從數據中也可以看出，使用者因為責任和利益訴求的不同，有三組數據超過了可區分的類別數，需要反復的練習來提高測量過程的準確性。

四、模具預警數據區間的判定及使用

根據使用經驗，可以認為50分為評判模具在用狀態的分界線，預警值的判定區間及使用如下：預警值V≥90時，采取報廢；預警值70≤V<90時，考慮復制；預警值50≤V<70時，予以重點關注，加強預維修和整改力度；預警值20≤V<50時，增加預防性維護，關注備件及深度檢修記錄及異常；預警值1≤V<20時，關注點檢作業及異常。模具管理者通過篩選，對每個區間的模具進行分類，采取不同的措施。在模具預警值小于50分的情況下，可以通過模具維修班組的預見性維護，如更換備品備件，進行深度保養，表面光潔處理等措施來完成。在模具預警值大于50分的情況下，必須采用預見性維修的方式來安排預維修、項修、大修的方式來保障模具的使用狀態，甚至對即將超過90分的模具進行報廢和預復制。

在一個有基本保養、維護秩序的汽車企業，作為固定資產的模具都有班前班后點檢和額定頻次的深度檢修及質量系統的事前（沖壓首件、末件檢驗）、事后反饋（裝焊退貨），可以得到所需數據。當將每一階段的預警值套入區間，采取不同的措施來消除之后，可以重新對其進行預警判定，并及時將預警值發生的變化進行記錄。有條件的企業可以把預警數模應用到固定資產的信息化系統中，以此為核心搭建信息化系統中的“單套模具全生命周期管理數據模型”，以此數據模型和模具在全生命周期中每一階段的標準狀態作為對標來反饋、考核和提高模具使用的整體效能。

結論

通過數學模型的構建思路、方法和應用，可以看出，以模具管理者的視角對所有監測數據進行整合計算，準確掌控在用工裝現有狀態，通過預防性維護和預見性維修，既可以有序安排模具的各項業務，防止異常發生，同時也降低了維護成本。

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[責任編輯 劉嬌嬌]