產品質量控制方法在某鈦合金部件批量生產中的應用

宋怡漾，羅緒珍，朱勇輝，潘曉冬，葉義海，楊 彪，王 建，董瓊根

（中國核動力院第四研究所，四川 成都 610000）

0 前言

現場管理是運用科學的管理制度、標準和方法對生產現場各生產要素，包括人、機、料、法、環、測及信息等，進行合理有效地計劃、組織、協調和控制，使其處于良好的結合狀態，以達到優質、高效、低耗、均衡、安全、文明生產的目的。產品質量控制即是通過全面的現場管理監視質量形成過程，消除質量環上所有階段引起不合格或不滿意效果的因素，以達到質量要求而采取的各種質量作業技術和活動。

在某鈦合金部件批生產過程中，涉及兩類不同規格的產品類型，生產數量龐大，質量要求苛刻。在對接焊產品的批量生產過程中，充分有效地運用了產品質量控制方法中的“防錯法”“方針目標管理方法”“5S管理”的管理理念，使對接焊產品在批量生產過程中一直保持有章、有法、有序的生產模式。為有效控制對接焊批生產不合格品的產生率，穩步提升對接焊產品的一次合格率，運用PDCA循環過程方法對各階段產品質量開展了緊密追蹤、詳細調查，深入分析并實行嚴格質量控制措施，使得對接焊產品質量嚴格受控，產品一次合格率高達98%以上。

通過正確運用產品質量控制方法，積極推動了某鈦合金部件對接焊批生產的全面質量管理。

1 防錯法在對接焊批生產中的應用

“防錯法”是一種在生產過程中采用自動作用、報警、標識、分類等有效手段，使作業人員減少或避免產生差錯的方法。其主要目的是預防生產過程中可能出現的差錯，并避免因差錯而產生的質量問題。

在對接焊產品批量生產過程中，經常出現產品零件“焊反”而導致產品報廢的情況?！昂阜础笔侵笇⒎呛附佣苏`當作焊接端進行了產品焊接。據生產統計，在批生產初期階段，連續焊接100件該類產品，就約有5件產品焊反報廢，因該類缺陷的報廢率達5%。為預防批生產過程中類似情況的持續發生，通過對焊接對象和產品特點進行全面分析，及時引入了“防錯法”概念，并針對該類產品作業流程制定且逐步實施了各項防錯步驟，如圖1所示。

圖1 防錯實施步驟

（1）實施步驟一：出錯原因分析。

對接焊產品中的其中一類對接接頭零件較為特殊，它是采用特殊工藝加工使直管兩端直徑不同，如圖2所示。焊接端僅比非焊接端管直徑稍大0.15mm，相差尺寸非常小，肉眼很難辨識，因此在批量生產過程中焊接作業人員稍不留意就可能因工件外形難辨別造成人為判斷失誤而導致零件焊反造成產品報廢。

圖2 加工后的產品零件示意

（2）實施步驟二：防錯方案影響分析評估及確定。

針對該類產品結構的特殊性，制定了四項防錯措施，并分別進行對比影響分析評估，如表1所示。

表1 防錯方案及影響分析評估

（3）實施步驟三：防錯措施實施。

通過防錯措施的確定，在該類產品零件的特殊加工環節中增加非焊接端開臺階步驟。臺階形貌如圖3所示，開臺階后由于產品零件留有長度余量，故不影響后續產品生產。

（4）應用效果評價。

在后續該類產品的批生產過程中，實行“開臺階”的防錯措施后，有效杜絕了該條焊縫“焊反”的錯誤發生，在后續生產的約20 000條焊縫中無一條焊縫是因“焊反”的錯誤而導致產品報廢。

通過該項防錯法的應用不僅有效避免了批量產品“焊反”的錯誤，同時還起到了減少焊接作業人員生產壓力，大幅提高產品產能的作用。

2 方針目標管理方法的應用

方針目標管理是使整個組織的人員活動協調一致以便使組織能夠達到關鍵目標，并對環境做出快速反應的一種系統管理方法，它為全員參與實現組織目標、實施全面質量管理提供了一種非常有效的路徑。在對接焊工序管理中引入了方針目標管理概念，通過PDCA循環方法分別從工序生產方針目標制定（Plan）、生產任務的計劃實施（Do）、每月生產質量統計分析（Check）以及不符合項的分析及處理（Act）四個方面實行管理。

為有力保證生產任務的順利完成以及產品質量滿足質量目標要求，對接焊工序開展了生產過程工作梳理、生產人員職責分工、生產任務分解及人員考核工作，有效促進了生產任務的計劃實施。以下主要列舉對接焊工序“實施（Do）”管理的方式方法。

2.1 生產過程工作梳理

從人、機、料、法、環、測六方面進行詳細梳理。對接焊工序除日常批生產任務外，還有生產過程派生出的其他必要且重要的工作，如：計量器具管理、工器具管理、焊接記錄檢查保存、見證件設置跟蹤及記錄、生產結果數據統計、日常領料、設備維護維修、工位管理、人員管理、焊接試驗等，如圖4所示。

圖4 對接工序生產過程工作梳理

2.2 生產人員職責分工

對接焊生產人員主要由工序負責人和操作員兩部分人員構成，工序負責人有對本工序所有事務進行管理的職責。為保證本工序的有序管理，確保批生產質量，對接焊工序實行了“各項工作專人負責制”+“工序負責人全面管理制”相結合的管理模式進行工序管理。根據圖4梳理出的各項具體工作，分別落實了責任人，如表2所示。

將詳細梳理出的各項工作任務分配到具體的責任人，工序負責人再定期追蹤和掌握每個責任人的工作進展情況，不斷推進每一項工作完成的及時性并且不斷完善每一項任務的圓滿度。此種管理方式不但及時處理和記錄多項與生產任務并行的工作，并且還使各項工作的開展形成固有模式，使本工序人員養成定期開展各項工作的習慣，形成良性循環，提高效率，確保質量。

2.3 生產任務分解及人員考核

（1）生產任務分解。

對接焊工序共有四個生產工位，每個工位對應1~2名操作員。采取每月根據生產管理部下達的每月生產計劃以及質量管理部制定的質量目標為基礎，針對每個生產工位設備狀態和人員分配工作實際情況分解并安排本工序各個工位的生產任務及質量目標，如圖5所示。經過對每月生產計劃的層層分解、展開、落實到每個生產工位，落實到每個操作人員，使得對接焊生產一直保持在及時、高效、高質量的良好狀態完成每一項生產任務。

（2）人員考核。

表2 對接焊工序人員職責分工明細

對接焊工序以每月產品質量成品率和承擔工作任務量為指標對工序人員進行績效考核，考核結果與當月獎金掛鉤。通過對工序人員實行績效考核，作為一項激勵措施充分調動了本工序每一位人員的工作積極性，使每項計劃指標從確定過程中的“應該怎么做”變成了“我要如何做”，大大促進了生產效能，保證了產品質量。

2.4 應用效果評價

通過方針目標管理，全面梳理了工作內容，職責合理分配并落到實處，并設立了生產任務迅速響應機制和人員考核機制，確保全員參與實現組織目標、實施全面質量管理。

3 5S管理在生產現場的應用

5S活動是實施現場管理和現場改進的基礎，包括五部分：整理——區分清理、整頓——定置標識、清掃——點檢維護、清潔——維持效果、素養——約束習慣。5S活動的最大功效是事半功倍地減少或消除無效勞動和損耗，通過改善現場環境、消除人身及生產、服務過程中的事故隱患，保障安全，引導員工養成良好的行為習慣，直接或間接地促進生產、服務效率的提升，經營績效的實現。在對接焊產品的批生產過程中，靈活運用5S活動的管理內涵，將該五部分相互依托、層層遞進地融入了對接焊批生產的現場管理中。以下主要例舉兩類現場管理方法。

3.1 工器具及計量器具管理

（1）全面盤點建賬。

對接焊工序涉及的工器具及計量器具主要涉及：氬氣表、量規、卡規、鋼球、溫濕度計、設備備品備件（包括：夾持夾塊、陶瓷噴嘴、鎢極、分流器等）、工具（包括：扳手、銼刀、斜口鉗、內六角等）等。設定管理專人，定期清理本工序計量器具和工器具的使用情況，并形成報表，每三個月更換一次。特別針對氬氣表和自檢檢具進行了工序內部的嚴格控制，詳細準確記錄“檢定時間”“有效時間”“型號規格”和“使用工位”，為本工序生產使用計量器具及自檢檢具的有效性進行嚴把關。

（2）合理分配，分項保管。

建立各工位的分項臺賬，分配合適的工器具和有效的計量器具，并實行各工位自行保管與專人管理相結合的管理機制。在使用的所有工具、器具都是有用、有效并登記在案。

（3）劃分區域、定點標識存放。

為保證生產有序，對接焊工序分隔為四個生產工位，每個工位區域內各配置一個工具柜，工具柜分上下五層，每一層采用貼標簽的形式作了存放物品的明顯標識，根據使用頻率確定每一層存放物品的種類，工器具經常會使用所以存放于容易拿取的第二層，計量器具不常更換所以存放于第五層。四個生產工位的工具柜中區域劃分完全一致，擺放有序，不擺放與生產無關物件，便于生產過程中第一時間找到需要的工具。

3.2 生產環境管理

對接焊工序的生產環境實物包括：生產設備、工具柜、工件放置架、傳遞小車、辦公桌椅、地面。其中生產設備是焊接生產的主體，產品質量的優劣與設備穩定度、可靠性及設備清潔度息息相關，所以設備的日常清潔和設備的定期維護保養是生產合格產品的根本；而除設備之外的物件是產品生產的生產環境，也是影響產品質量的重要因素，一個擺放有序、整齊、清潔的環境是生產合格產品的保證。鑒于此，對接焊工序制定并實施了設備及環境的清潔保養維護管理辦法。

（1）設備管理。

四臺對接焊設備采取專人“一對一”的管理模式。每套設備的責任人對設備的日常清潔、設備生產狀態、設備維護維修以及設備工器具管理等負責。每套設備配置專用“使用記錄”（使用后按日填寫）“設備維護記錄”和“設備維修記錄”。

（2）生產環境管理。

對接焊產品的質量與焊接環境密切相關，對接焊工序為建立良好的焊接環境，保證產品質量，建立了以下環境管理機制：

a.本工序四個工位各設定工位責任人——工位責任人對本工位的環境衛生、設備清潔度、工具柜整理等負責。

b.設置工序環境清潔管理專人——管理專人對四個工位的環境衛生、設備清潔及工具柜整理進行監督管理。

c.建立工位衛生清潔日志——及時記錄每日各工位的清潔情況。

d.工位進行分區域擺放物件——每個工位每區域擺放物品一致，工位擺放整齊有序，不擺放與生產無關物件。

通過以上措施的執行，對接焊工序創造并保持了干凈整潔、條理有序的生產現場環境，并使員工養成了認真規范的好習慣，樹立了本工序的良好形象。

3.3 應用效果評價

通過實施5S管理，工位生產環境得到了較好的改善，工器具排放合理整齊，員工養成良好的行為習慣，生產效率顯著提升。

4 產品質量控制分析方法的應用

在對接焊產品的前期生產中，產品焊接一次成品率約為95%，如表3所示。

表3 對接焊產品合格率統計

對不合格缺陷進行分類統計發現：不合格缺陷主要為焊接氣孔，占不合格缺陷總量的92.3%，如圖6所示。

為控制生產過程中氣孔缺陷的頻繁產生，通過運用PDCA循環方法，采用因果圖分析產生氣孔缺陷要因，制定對策表，并通過對策實施后進行質量趨勢分析以檢查對策實施的效果。PDCA循環方法運用模擬如圖7所示。

4.1 因果圖在質量控制中的應用

采用“頭腦風暴法”分別從對接焊產品生產涉及原材料、零部件加工、酸洗、組裝、焊接、傳遞及存放六個方面尋找缺陷產生原因，如圖8所示。

圖6 對接焊縫缺陷分布

圖7 PDCA循環方法的應用

圖8 對接焊縫氣孔缺陷原因分析因果

圖9 氣孔出現率趨勢對比

通過逐項調查、實驗和統計分析圖8中尋找的26條可能因素，最終確定了三點要因：（1）待焊坡口端面粗糙度差；（2）沖洗工藝不良；（3）吹水工藝欠缺。

4.2 制定對策表在質量控制中的應用

針對因果圖確定的三個要因，制定并嚴格實施相應對策，具體對策如表4所示。

4.3 應用效果評價

通過跟蹤、記錄、收集和整理執行對策后的產品數量、成品率及氣孔產生率，并比較分析對策實施前后的產品質量趨勢情況。實施前后氣孔出現率趨勢對比如圖9所示。

根據表5、表6和統計圖9可以明顯看出：兩種類型對接產品焊縫的氣孔率總體上均呈明顯減少趨勢，焊接一次成品率也明顯呈上升趨勢。氣孔出現率分別從5.86%減少到0.67%和從4.78%減少到0.53%；焊接一次成品率分別從94.5%提高到99.3%和從95.3%提高到99.4%。氣孔改善效果十分顯著，由于氣孔占缺陷總數量的比例明顯下降，對接焊產品一次合格率從94.6%提高到99.3%。對策實施后效果顯著。

表4 控制對接焊縫氣孔缺陷對策

表5 Ⅰ類產品焊接情況一覽

5 結論

在對接焊產品批生產過程中，應用四種質量控制方法進行了全面的質量管理，取得了較好的效果。

（1）有效運用“防錯法”，避免了對接焊產品因“焊反”而造成的產品報廢。

（2）合理引入“方針目標管理”和“5S管理”理念，從對接焊工序的人、機、料、法、環五個方面實施較為全面的質量控制管理，保證了批生產在有章、有法、有序的環境下開展。

表6 Ⅱ類產品焊接情況一覽

（3）在批生產過程中通過運用因果圖、制定對策表以及開展產品質量趨勢分析，層層遞進地應用PDCA循環過程方法，有效控制了氣孔缺陷的發生率，產品一次合格率達98%以上。