QC案例：提高止裂鋼抗扭箱拼板一次合格率

◆周小冬 張 翼 王 朋/ 文

上海江南長興造船有限責任公司隸屬滬東中華造船（集團）有限公司，先后建造了散貨船和超大型油船，目前已成功向萬箱集裝箱船、集滾船和LNG船等高附加值、高技術船舶制造轉(zhuǎn)型。在船舶制造中，確保船體焊接質(zhì)量，是一項重要任務。

“深藍QC小組”及本次活動簡介

“深藍QC小組”建于2015年12月，是來自公司一線生產(chǎn)部門的質(zhì)量活動小組，由制造部分管質(zhì)量的部長擔任組長，組員分別來自管理室和生產(chǎn)一線。小組的口號是“提質(zhì)增效，走向深藍”，主要以解決生產(chǎn)過程中遇到的工藝質(zhì)量難題為目的，為生產(chǎn)排憂解難，為品質(zhì)保駕護航。本次小組活動主要圍繞如何提高14500箱集裝箱船上止裂鋼拼板一次合格率開展。

小組所在的拼板工序主要是依據(jù)圖紙要求，對上道切割好的鋼板零件進行焊接拼接。在焊接過程中要控制由于焊接熱輸入量偏大而導致的變形，同時還要保證焊縫成型以及焊接質(zhì)量、外觀尺寸等滿足船體裝配精度要求。以上因素中有任何一個不能滿足標準要求，則視為一次不合格，需進行返工處理，直至合格才可以流向下一個工序。

課題選擇、目標設定、目標可行性分析

隨著“一帶一路”“海上絲綢之路”的開展，公司近年來承接了大量的高新技術船舶，如COSCO9400箱船系列和COSCO14500箱船系列。尤其是CON-ROLL船（集裝箱滾裝船）和AP-LNG船（液化天然氣船），對船體拼板焊接質(zhì)量要求非常高。其止裂鋼抗扭箱的拼板焊接質(zhì)量更是重中之重，國外已有多起因焊接質(zhì)量不達標而導致船舶解體的事故發(fā)生。

抗扭箱止裂鋼拼板一次合格率是反映焊接質(zhì)量的一項關鍵指標，根據(jù)公司質(zhì)量保證部和精度管理部的反饋數(shù)據(jù)，該指標達不到公司考核標準，且呈下降趨勢，低于公司91%的考核值。大量的返工修正，不僅使得成本升高，而且造成嚴重的生產(chǎn)拖期，下道工序抱怨不斷。因此，小組一致決定將“提高止裂鋼抗扭箱拼板一次合格率”作為年度QC小組課題。

課題確定后，小組調(diào)取了2015年9～11月三個月的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)均未達到公司考核標準，結(jié)合公司對止裂鋼拼板一次合格率的要求，同時借鑒以前對厚板拼板合格率的攻關經(jīng)驗，小組將止裂鋼拼板一次合格率大于等于91%作為本次活動目標。

小組對前幾個月檢測出的止裂鋼拼板質(zhì)量問題進行了統(tǒng)計分析，繪制了排列圖表（見表1、圖1）。

從拼板缺陷排列圖表中小組得到以下結(jié)論：焊縫角變形對止裂鋼拼板一次合格率影響最大,達到67%，是主要問題。小組通過理論測算法和歷史數(shù)據(jù)比較法得出：如果解決這一主要問題的70%，就能將拼板合格率提高至83.3%+67%×70%×(1-83.3%)=91.1%，且該合格率曾達到過91%以上。所以，小組對本次目標達成充滿信心。

表1 問題統(tǒng)計分析及排列圖

圖1 拼板缺陷排列圖

原因分析、要因確認、制定對策

針對影響止裂鋼拼板一次合格率的焊縫角變形因素，小組運用頭腦風暴法，群策群力，集思廣益展開了激烈討論，并繪制了系統(tǒng)圖進行了原因分析，找出11個末端因素（見圖2），分別為：（1）材料坡口直線度不符合標準；（2）板材尺寸不符合標準；（3）原有反變形加放標準不適用于止裂鋼；（4）員工計算加放角度方法不統(tǒng)一；（5）場地不平整；（6）火工工藝規(guī)范不適用于止裂鋼；（7）焊接順序不適用于止裂；（8）焊機參數(shù)顯示偏差過大；（9）員工未按WPS進行焊接作業(yè)；（10）來料坡口變形量過大；（11）員工崗位技術能力不足。

小組根據(jù)5W1H原則，制定了要因確認計劃表，通過現(xiàn)場檢測和試驗模擬，最終確定了兩條主要原因：（1）原有反變形加放量不適用于止裂鋼；（2）現(xiàn)有焊接順序不適用于止裂鋼。針對這兩個要因，小組召開“頭腦風暴”會議商討對策，大家提出了許多意見、建議和辦法，綜合整理出了兩條初步對策，并進行了方案優(yōu)選。

圖2 系統(tǒng)圖

表2 對策表

針對要因一：原有反變形加放量不適用于止裂鋼，小組最初給出了通過增加鋼性固定和重新制定反變形加放量兩個方案；針對要因二：現(xiàn)有焊接順序不適用于止裂鋼，小組同樣給出了兩種解決方案，即優(yōu)化焊接順序和改變坡口形式。最后，小組對吊車的使用率、焊接接頭性能、生產(chǎn)效率、工作量等方面分別進行了評價，最終選定制定反變形加放量和優(yōu)化焊接順序的方案來解決兩個主要因素（見表2）。

對策實施

對策一：制定反變形加放量表

1．小組通過公司邀請日本JFE鋼廠服務商對止裂鋼性能進行技術交底。通過技術交底，部門質(zhì)量口對止裂鋼性能有了更充分的認識，在與小組成員的交流總結(jié)中，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀，確定止裂鋼反變形加放量。

2．結(jié)合數(shù)學模型選取反變形角度，在公司設計部工法室的幫助下、部門綜合管理科室和生產(chǎn)管理科室的組織協(xié)調(diào)下，小組結(jié)合數(shù)學模型，針對50～65mm板厚選取了不同反變形加放量（見表3）。

對策二：優(yōu)化焊接順序

1．研究止裂鋼焊接順序：小組邀請精度管理部專業(yè)人員以及公司科技管理部焊接實驗室的研發(fā)人員，去現(xiàn)場一起對止裂鋼拼板焊接順序進行討論研究。

如圖3所示，改進前是先將焊縫上坡口都填滿，然后翻身焊接另一面坡口；改進后則是兩面坡口交替焊接，根據(jù)板厚及兩面坡口的深度適當選擇單面焊道數(shù)。

2．推廣新的止裂鋼焊接順序：小組成員在現(xiàn)場開展新的止裂鋼焊接順序推廣活動，將新的止裂鋼焊接工藝文件張貼在止裂鋼板上。

效果檢查

1．目標檢查

自2015年12月份以來，積極開展活動，落實對策。經(jīng)過統(tǒng)計，2015年12月到2016年8月止裂鋼拼板一次合格率統(tǒng)計如表4所示。

表3 反變形加放量表

圖3 繪制焊接順序示意圖

表4 改進后效果統(tǒng)計

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實施期止裂鋼拼板一次合格率提高至91.2%，鞏固期提高到91.6%，達到活動預期目標（見圖4）。

2.主要問題檢查

為了檢查主要問題“焊縫角變形”是否解決，小組對活動鞏固期及之后的三個月止裂鋼拼板一次不合格進行了統(tǒng)計，并繪出如圖5統(tǒng)計曲線。

由圖5可以看到，通過努力，影響止裂鋼拼板一次合格率的主要缺陷“焊縫角變形”發(fā)生的頻次大幅度下降，從對策前的關鍵問題成為對策后的次要問題，充分說明小組活動有成效，效果明顯。

經(jīng)濟效益

經(jīng)過本次QC小組活動，小組將止裂鋼拼板一次合格率從原來的83.3%提升到現(xiàn)在的91.6%。整個活動中減少拼板返工24米，節(jié)約工時24×13×2=624。在整個活動周期內(nèi)為公司節(jié)約的成本如下：

（1）電能費用（20元/工時）：20×624=12480元；

（2）燃油費用：1000元；

（3）設備折舊費用（15元/工時）：15×624=9360元；

圖5 缺陷排列統(tǒng)計曲線

（4）人工費用（30元/工時）：30×624=18720元。

去除本次活動的調(diào)研、測試等3000元成本，活動效益為38560元。

總結(jié)與下一步打算

1．總結(jié)

經(jīng)過全體組員的共同努力，此次QC小組活動圓滿完成。在活動開展的過程中，小組成員積極與公司設計部、科技管理部、質(zhì)量管理部、精度管理部進行溝通協(xié)調(diào)，不僅使運用QC工具參與現(xiàn)場改善的能力得到了有效的提高，而且主動參與止裂鋼拼焊改善的積極性得到了激發(fā)，特別是在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題等方面的能力得到了提高。

2．今后打算

在活動過程中，小組發(fā)現(xiàn)最新引進的小組高效立焊接機器人焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定，組員經(jīng)商討一致決定，將“減少焊接機器人焊接角焊縫缺陷”作為下階段活動課題。