預(yù)熱器設(shè)計(jì)質(zhì)量現(xiàn)狀及提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法

龔高陽

東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司,四川 成都 610000

0 引言

預(yù)熱器是布置在電站鍋爐尾部煙道上利用排煙預(yù)熱將空氣預(yù)熱到所需溫度的熱交換器,是電站鍋爐的重要節(jié)能裝置,預(yù)熱器質(zhì)量好壞直接影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全性。要保證預(yù)熱器產(chǎn)品質(zhì)量,就必須了解影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素。據(jù)報(bào)道,70%～80%的產(chǎn)品質(zhì)量問題來源于設(shè)計(jì)質(zhì)量問題[1],設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制是產(chǎn)品質(zhì)量控制的“瓶頸”,因而需要重點(diǎn)把握產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制[2-3]。

基于目前行業(yè)內(nèi)預(yù)熱器設(shè)計(jì)存在的普遍問題,本文結(jié)合ISO 9001質(zhì)量管理體系和預(yù)熱器設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),分析了目前預(yù)熱器的設(shè)計(jì)質(zhì)量現(xiàn)狀,并提出了針對(duì)預(yù)熱器設(shè)計(jì)儲(chǔ)備、設(shè)計(jì)產(chǎn)生、設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)策劃、設(shè)計(jì)輸出、設(shè)計(jì)更改、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)7個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)的全過程質(zhì)量控制方法。該方法以ISO 9001質(zhì)量管理體系為基礎(chǔ),是落實(shí)到實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的可操作性強(qiáng)的質(zhì)量控制方法,該方法已在筆者單位實(shí)際運(yùn)用,并取得了良好的效果。

1 預(yù)熱器設(shè)計(jì)質(zhì)量要求

產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量主要包括2個(gè)方面:一是設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品質(zhì)量;二是設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品(設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文件等)的質(zhì)量[4]。具體到預(yù)熱器設(shè)計(jì)而言,一是設(shè)計(jì)出來的預(yù)熱器產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求,二是預(yù)熱器設(shè)計(jì)施工圖和技術(shù)文件(接口圖、安裝說明書和運(yùn)行說明書等)是否滿足加工制造、安裝調(diào)整和運(yùn)行維護(hù)的要求?；剞D(zhuǎn)式預(yù)熱器布置位置及結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器布置位置及結(jié)構(gòu)

2 預(yù)熱器設(shè)計(jì)質(zhì)量現(xiàn)狀及影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素

預(yù)熱器是電站鍋爐的重要組成部分,并且是唯一的大型運(yùn)動(dòng)部件,是最容易出現(xiàn)故障的設(shè)備之一,預(yù)熱器的特殊地位決定了預(yù)熱器安全穩(wěn)定運(yùn)行是預(yù)熱器產(chǎn)品的首要目標(biāo)。但是,目前預(yù)熱器故障導(dǎo)致鍋爐“非停”的情況還是時(shí)有發(fā)生。上述質(zhì)量問題屬于預(yù)熱器產(chǎn)品質(zhì)量問題。

設(shè)計(jì)施工圖是產(chǎn)品零件制造的基礎(chǔ),筆者作為預(yù)熱器設(shè)計(jì)人員,經(jīng)常會(huì)收到關(guān)于施工圖設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的反饋,根據(jù)統(tǒng)計(jì),施工圖設(shè)計(jì)錯(cuò)誤率甚至?xí)哌_(dá)部件數(shù)的10%。此外,安裝說明書、運(yùn)行說明書等技術(shù)文件同樣經(jīng)常出現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)不符的情況。以上質(zhì)量問題屬于預(yù)熱器設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量問題。

無論是預(yù)熱器產(chǎn)品質(zhì)量問題,還是預(yù)熱器設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量問題,都不完全是設(shè)計(jì)過程中某些單一過程的質(zhì)量控制不到位導(dǎo)致的,設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)階段均需要做好質(zhì)量控制。例如某些項(xiàng)目需要預(yù)熱器采用圓殼體和中心支撐預(yù)熱器,但是有些預(yù)熱器提供商未能提供,一方面可能是由于管理者決策失誤,未在圓殼體和中心支撐預(yù)熱器方面進(jìn)行設(shè)計(jì)儲(chǔ)備;另一方面也可能是由于設(shè)計(jì)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不足,無法提出設(shè)計(jì)方案或者提出的方案根本無法加工制造,還有可能加工制造商沒有承擔(dān)加工任務(wù)的設(shè)備和能力。

此外,設(shè)計(jì)人員缺少與各個(gè)相關(guān)方的有效溝通也是設(shè)計(jì)質(zhì)量出現(xiàn)的重要原因之一。例如設(shè)計(jì)產(chǎn)生階段,由于設(shè)計(jì)人員缺少與投資方的溝通,導(dǎo)致未能充分理解投資方的目標(biāo),預(yù)熱器選型偏大或偏小;設(shè)計(jì)策劃階段,由于設(shè)計(jì)人員缺少與采購人員的溝通,導(dǎo)致設(shè)計(jì)成本過高或原材料采購周期過長;設(shè)計(jì)變更階段,由于設(shè)計(jì)人員缺少與加工制造商的溝通,導(dǎo)致未能了解加工制造商的加工能力,設(shè)計(jì)的方案無法順利制造;設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)階段,由于設(shè)計(jì)人員缺少與運(yùn)營商的溝通,導(dǎo)致未能了解運(yùn)營商的需求,預(yù)熱器不便于管理、運(yùn)行和維護(hù)。

3 提高預(yù)熱器設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法

預(yù)熱器設(shè)計(jì)需要經(jīng)歷從需求的產(chǎn)生到設(shè)計(jì)選型再到產(chǎn)品制造最后到產(chǎn)品使用的過程,任何一個(gè)過程出現(xiàn)質(zhì)量問題都會(huì)影響最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量,因此,建立設(shè)計(jì)全過程的質(zhì)量控制才能保證設(shè)計(jì)成果符合質(zhì)量預(yù)期?；贗SO 9001質(zhì)量管理體系和筆者自身的預(yù)熱器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),從預(yù)熱器產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段出發(fā),對(duì)設(shè)計(jì)儲(chǔ)備、設(shè)計(jì)產(chǎn)生、設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)策劃、設(shè)計(jì)輸出、設(shè)計(jì)更改、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)7個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)全過程質(zhì)量控制方法的論述,探討了如何加強(qiáng)質(zhì)量控制,通過高質(zhì)量設(shè)計(jì)制造出高質(zhì)量產(chǎn)品的方法。

3.1 設(shè)計(jì)儲(chǔ)備階段

設(shè)計(jì)儲(chǔ)備階段往往是很容易被企業(yè)忽視的階段,設(shè)計(jì)能力決定了產(chǎn)品的現(xiàn)在,而設(shè)計(jì)儲(chǔ)備往往決定了產(chǎn)品的未來。隨著社會(huì)需求的變化,需要在有限的研發(fā)時(shí)間內(nèi)充分調(diào)研市場(chǎng),準(zhǔn)確判斷市場(chǎng)的走向,確定設(shè)計(jì)儲(chǔ)備的方向,才能在之后的市場(chǎng)競(jìng)爭中不被市場(chǎng)淘汰。

預(yù)熱器起初只是作為鍋爐附屬的換熱設(shè)備,300、600和1 000 MW的鍋爐對(duì)應(yīng)的預(yù)熱器型號(hào)只有29#、32#、34.5#三種型號(hào)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭的日趨白熱化和各性能指標(biāo)要求的提升,原有的型號(hào)已經(jīng)無法滿足市場(chǎng)的需求,這就需要管理者能夠提前做出預(yù)判,將預(yù)熱器的型號(hào)細(xì)化成諸如28#、29#、30#、32#、33#、34.5#等多種型號(hào),以求在滿足投資方需求的同時(shí),盡量降低制造成本。同時(shí),需要對(duì)預(yù)熱器其他應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)研,逐步擴(kuò)大預(yù)熱器的市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域,并提前做好設(shè)計(jì)儲(chǔ)備。例如鋼鐵、水泥行業(yè)所需要的GGH和電站鍋爐預(yù)熱器原理和結(jié)構(gòu)大致相同,只需要進(jìn)行簡單的技術(shù)改進(jìn)即可運(yùn)用于該行業(yè)。

管理者和設(shè)計(jì)人員需要積極參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定往往是在行業(yè)發(fā)展初期由技術(shù)儲(chǔ)備豐富的企業(yè)來制定,他們以自身企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為范本上升為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),后來的競(jìng)爭者就需要根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范自身的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造,這無疑對(duì)提高產(chǎn)品的競(jìng)爭力有著巨大的幫助。

3.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)生階段

投標(biāo)配合往往是預(yù)熱器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生階段,投資方與設(shè)備提供商的配合選型是預(yù)熱器產(chǎn)生的源頭,對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的有無起決定性作用。在投標(biāo)階段,設(shè)計(jì)人員需要詳細(xì)了解投資方的目標(biāo),包括費(fèi)用目標(biāo)、進(jìn)度目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo),目標(biāo)了解得越全面,預(yù)熱器選型就越符合投資方需求。投標(biāo)階段的選型需要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)校審制度,確保選型的準(zhǔn)確性。若出現(xiàn)差錯(cuò),后續(xù)大多無法做出更改。通過設(shè)校審流程,不斷地對(duì)選型進(jìn)行修正,這樣提交給投資方的才是既滿足投資方需求又能使產(chǎn)品利潤最大化的選型。

投標(biāo)配合階段的設(shè)計(jì)不僅僅只是設(shè)計(jì)人員的工作,它是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,為了能夠?yàn)橥顿Y方提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,需要營銷、設(shè)計(jì)、采購和項(xiàng)目執(zhí)行等部門人員的參與和配合。例如設(shè)計(jì)人員針對(duì)某項(xiàng)目預(yù)熱器某部件材料選用5 mm厚的ND鋼,但是材料采購部門了解到該厚度的ND鋼市場(chǎng)上不容易采購到,只能通過定制的方式向鋼廠采購,但是定制該厚度的鋼板需要足夠的起購量,而該項(xiàng)目僅需要少量的ND鋼,綜合核算下來,設(shè)計(jì)人員決定采用5 mm厚的316L材質(zhì)替換ND鋼,雖然316L的采購單價(jià)更高,但是鋼材供應(yīng)充足,整體材料成本反而更低。

3.3 設(shè)計(jì)輸入階段

設(shè)計(jì)輸入階段面臨大量的信息:前期投標(biāo)配合階段投資方的意見、設(shè)計(jì)院總包方的意見、預(yù)熱器自身結(jié)構(gòu)和工藝方面專家的意見、配套件廠家的配合意見等,因此預(yù)熱器的設(shè)計(jì)需要集成這些不同的信息,設(shè)計(jì)人員需要有效地管理這些信息,對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的傳達(dá)、修正和存儲(chǔ),方能周密而完整地規(guī)劃設(shè)計(jì)過程,系統(tǒng)而細(xì)致地實(shí)施設(shè)計(jì),使整個(gè)設(shè)計(jì)全面而井井有條。設(shè)計(jì)過程中若出現(xiàn)對(duì)各方意見的錯(cuò)誤判斷以致產(chǎn)生技術(shù)缺陷,將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量從一開始就存在質(zhì)量隱患,之后將會(huì)導(dǎo)致圖紙反復(fù)修改、生產(chǎn)返工和售后服務(wù),給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

設(shè)計(jì)輸入需要執(zhí)行嚴(yán)格的評(píng)審制度,評(píng)審內(nèi)容需要包括合同/技術(shù)協(xié)議完整性、國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的符合性、項(xiàng)目特殊要求和類似設(shè)計(jì)項(xiàng)目變化等內(nèi)容,評(píng)審需由經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員擔(dān)任評(píng)審組長,評(píng)審?fù)ㄟ^后方能進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)工作。

3.4 設(shè)計(jì)策劃階段

設(shè)計(jì)策劃階段,在很大程度上決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,因此設(shè)計(jì)策劃階段要考慮安裝工作量、零件標(biāo)準(zhǔn)化和簡化制造工藝等因素[5]。評(píng)審是這一階段的重中之重,評(píng)審需要集合設(shè)計(jì)、制造、采購等各方面的專家進(jìn)行,對(duì)設(shè)計(jì)策劃的各個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮,設(shè)計(jì)人員根據(jù)評(píng)審結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。

從大多數(shù)企業(yè)的做法中看出,這一階段是企業(yè)最容易挖掘利潤的階段?，F(xiàn)代質(zhì)量管理講究精益管理,高于其價(jià)值的投入都屬于浪費(fèi),并非使用盡可能好的材料就能為客戶創(chuàng)造價(jià)值,有時(shí)對(duì)于自身產(chǎn)品而言反而是一種極大的浪費(fèi),將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的利潤。例如根據(jù)投資方的要求,預(yù)熱器的設(shè)計(jì)使用壽命是5年,那么設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該按照滿足5年使用期限來選擇合適的材料,預(yù)熱器元件使用碳鋼即可滿足5年的使用時(shí)間,使用不銹鋼將極大地增加產(chǎn)品的制造成本。另外,現(xiàn)有一批鍛件庫存,只需要對(duì)設(shè)計(jì)方案稍作改動(dòng)就能夠利用,這樣不僅節(jié)約了采購成本,還能大大縮短鍛件的采購時(shí)間。

3.5 設(shè)計(jì)輸出階段

設(shè)計(jì)輸出階段是把設(shè)計(jì)方案變成了一個(gè)個(gè)零件圖的階段,其實(shí)也是對(duì)設(shè)計(jì)策劃階段的一種校對(duì)。對(duì)于管理者而言,根據(jù)每個(gè)設(shè)計(jì)人員的能力水平和擅長的領(lǐng)域合理安排設(shè)計(jì)任務(wù)才能高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)計(jì)劃。同時(shí),在任務(wù)的進(jìn)行過程中還需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的情況,對(duì)部件的完成時(shí)間或者部件的設(shè)計(jì)人員做出調(diào)整。

對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言,知識(shí)水平、技術(shù)水平、決策能力、管理能力、組織協(xié)調(diào)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神以及職業(yè)道德等都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)過程的質(zhì)量產(chǎn)生直接或者間接的影響。例如預(yù)熱器的中心筒部件通常只需要將圖紙長度拉長或者縮短即可,而三維設(shè)計(jì)非常適合該部件的設(shè)計(jì),通過三維參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間,設(shè)計(jì)人員如果能夠熟練地掌握三維設(shè)計(jì)軟件,就能大大地提升設(shè)計(jì)效率。

3.6 設(shè)計(jì)變更階段

設(shè)計(jì)變更階段是設(shè)計(jì)輸出階段的延續(xù),絕大部分的設(shè)計(jì)質(zhì)量問題都體現(xiàn)在這一階段。設(shè)計(jì)變更越少代表該項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量越高。

預(yù)熱器的部件設(shè)計(jì)較復(fù)雜,施工圖中通常都會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤需要修改,而其中大部分的錯(cuò)誤都是由加工制造商發(fā)現(xiàn)并反饋的。施工圖中的產(chǎn)品在實(shí)際制造過程中往往會(huì)有不一致的地方,有可能是因?yàn)橹圃鞆S的條件無法滿足制造需求,也有可能是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或者制造工藝不合理,這都需要加工制造商能夠及時(shí)進(jìn)行反饋,設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)有制造水平做出設(shè)計(jì)變更。設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)與加工制造商的溝通,充分了解其加工能力、人員水平和制造工藝,有利于設(shè)計(jì)問題的快速解決和設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。

在這一階段,管理者需要對(duì)設(shè)計(jì)變更進(jìn)行完整的統(tǒng)計(jì)和分析,如果某次設(shè)計(jì)變更只是設(shè)計(jì)人員的偶發(fā)性錯(cuò)誤,那只需要做簡單的修改即可,但是如果是經(jīng)常性錯(cuò)誤,那就需要引起格外注意,明確其原因是存在設(shè)計(jì)缺陷,還是設(shè)計(jì)人員在某方面的知識(shí)儲(chǔ)備存在不足。

3.7 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)階段

設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)階段是設(shè)計(jì)的最后階段,也是檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量好壞的階段[6]。運(yùn)營商作為預(yù)熱器產(chǎn)品的最終用戶是最有發(fā)言權(quán)的。設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)與運(yùn)營商的溝通,及時(shí)了解運(yùn)營商的使用體驗(yàn),比如預(yù)熱器阻力和漏風(fēng)率等性能指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)、運(yùn)行維護(hù)是否方便可靠、產(chǎn)品質(zhì)量是否過硬等,這些評(píng)價(jià)可以讓設(shè)計(jì)人員清楚地了解產(chǎn)品交付到用戶手中的狀態(tài),能夠反映出用戶所期待的與設(shè)計(jì)人員所理解的客戶需求有多大的差距,也能夠?yàn)楫a(chǎn)品的技術(shù)改進(jìn)提供方向。

管理者需要對(duì)收集到的評(píng)價(jià)進(jìn)行整理,建立評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫,將無序的評(píng)價(jià)進(jìn)行系統(tǒng)性管理,使之成為可以借鑒和共享的資源。通過分析數(shù)據(jù)庫內(nèi)容,總結(jié)設(shè)計(jì)過程中的共性問題,提高整體設(shè)計(jì)水平,同時(shí)可以從評(píng)價(jià)中挖掘用戶的痛點(diǎn),發(fā)掘技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)質(zhì)量控制作為整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量控制成效比最高的階段[7],需要企業(yè)針對(duì)性地建立設(shè)計(jì)質(zhì)量控制方法。筆者通過分析設(shè)計(jì)質(zhì)量現(xiàn)狀和影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素,提出了設(shè)計(jì)全過程質(zhì)量控制方法,以期為企業(yè)控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量提供保障。

當(dāng)然,設(shè)計(jì)只是整個(gè)產(chǎn)品的一部分,除了做好設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制,制造、售后服務(wù)等過程同樣需要完備的質(zhì)量控制。只有各個(gè)部分共同努力,產(chǎn)品的競(jìng)爭力才能脫穎而出。