多品種自動化流水線鑄造生產的防錯技術與管理

劉 超，王新慧，王鑫超，劉立強

(濰柴動力（濰坊）鑄鍛有限公司，山東濰坊 261000)

1 前言

現代化的鑄造生產車間采用自動化流水線大批量式生產工藝。與過去單機式操作生產方式相比，大大提高了生產效率，降低了操作者勞動強度[1]。由于采用制芯中心、自動造型線、全自動清理工藝、軌道線式輸送，此生產方式特別適用于單一產品的大批量快速鑄造生產而不適用多系列、多品種、訂單式的混合式生產方式。

當前以市場為導向的經營模式要求鑄造生產車間必須具備新產品及其變形產品與成熟產品的快速化混線生產條件，尤其伴隨柴油機排放的升級，濰柴集團不斷研發各類換代新產品及變型產品，產品種類和數量不斷增加，對鑄鍛公司技術和產品管理工作提出了更高的要求。產品技術管理作為穩定和提升產品質量的重要支撐[2]，需要不斷的提升以適應現代化鑄造行業的發展需求，對于大批量高效化多產品混線生產作業，防錯技術作為產品技術管理的重要手段，在穩定產品質量、提升過程保障能力、避免批量質量問題發生等方面發揮著不可替代的作用[3-5]。

2 主要防錯點介紹

鑄造生產作為一項復雜的多工序組合的工藝過程，不同系列產品在不同工序可能需要不同的防錯技術與管理，這樣才能保證產品質量的穩定性。如何將防錯管理應用到鑄造產品防錯管理中，項目負責人在多年的生產實踐中，不斷學習各行業先進的防錯經驗和理念，進行了大量的探索，將適用于自動化、流水線、多產品混合生產的鑄造防錯技術分為三大類：工藝工裝設計階段的防錯、生產條件和生產現場的防錯、生產過程的防錯。并按照防錯技術分類和防錯級別形成鑄造產品防錯檔案，并以新產品或變形產品生產為起點，以鑄造工藝流程為主線，以問題為導向建立了適應現代化鑄造生產模式的鑄造產品防錯管理檔案，保證全新產品或變形產品適用于當前的自動化生產線。

3 防錯效果的實現

3.1 工裝工藝設計階段的防錯

我公司某車間承擔公司WP4/WP6、WP5/WP7、WP9、WP10 各系列產品及其新增變形產品的生產任務，共生產四大系列50 種產品，在組織生產與質量管理整個過程中應用了各類防錯技術及其管理流程，保證了各類產品的正常鑄造生產。

3.1.1 芯盒的活塊化與字牌標注法設計

對于同一系列的不同產品芯盒采用活塊化設計，即同一套芯盒僅更換活塊就能滿足不同產品的砂芯需要。此設計減少了模具種類和數量，降低了成本，并且防止模具更換錯誤導致的產品錯誤。另設計此類模具時要同時設計出字牌，做到活塊與字牌的一一對應，通過標注字號方法識別不同產品，如圖1 和圖2 所示。

通過更換芯盒中的活塊和字牌來實現幾種產品相互間快速切換的目的，最大程度地節約制造成本和防止生產錯誤。

3.1.2 型板的組合式字頭標記法設計

型板設計時，型板上標注出系列號，字頭改變以往整體鑲塊的形式，12 個數字均采用活塊組合設計，以便于件號隨產品轉換而及時更換，確保毛坯件號的準確性，防止后續工序因件號標識不對而產生的錯誤，如圖3 所示。

3.2 生產條件與生產現場防錯

在生產前期準備過程中，要合理編制各類防錯化工藝文件，防錯化目視化看板和產品實物的對比化展示看臺。通過三級展示，從視覺和工藝上對各位操作者進行培訓和灌輸各類產品的區別，確保防錯化管理應用于每一個操作者的每一道工序如圖4、圖5 和圖6 所示。

（1）在易出錯工序編制各類作業指導書、操作要領書等，從工藝方法上指導操作者進行防錯化操作。

圖1 活塊化設計的工裝結構

圖2 防錯字牌的設計與顯示

圖3 型板字頭標記法

圖4 防錯文件

圖5 防錯實物展示圖

（2）在工裝更換工序、組芯工序、造型合箱工序、檢驗工序和在制品存放工序放置變形產品防錯化目視化看板，指導各個操作者一目了然的進行產品的防錯化操作。

圖6 防錯看板展示

（3）在制芯工序和下芯工序，放置砂芯展示臺，對形狀相似砂芯進行實物對比，也起到現場培訓作用，保證操作者操作的正確性。

3.3 生產過程防錯

生產過程流程圖如圖7 所示，在生產過程流程中，通過防錯管理流程對易出錯的工序進行防錯管控。重點在四個方面：制芯工裝的更換確認，立庫砂芯的專人化管理，造型產品更換確認單，清理工序的件號把關。

砂芯轉移儲存過程通過砂芯轉化器、砂芯識別光柵和專人化管控三方面來進行防錯管理，如圖8 所示。

3.4 全新產品的防錯化生產管理流程

當前鑄造車間必須為客戶隨時提供用于實驗的新型產品樣件進而縮短新產品的開發進度，這給鑄造車間的正常化生產帶來很大的挑戰，因此對于此類樣件的鑄造生產必須按照一定的防錯流程來保證新產品的快速化鑄造生產，可以總結為“檔案追蹤式”生產管理模式。

圖7 生產過程流程圖

圖8 砂芯自動化識別流程圖

（1）產品與當前生產條件匹配程度的檔案因素。不同產品需要考慮的因素不同，大概需要綜合考慮以下15 條因素：1）確認新產品特征；2）工裝的更換與恢復；3）砂芯的存放；4）型板字頭的更換；5）氣眼針是否發生變化，氣眼針坐標調整；6）澆注溫度是否相應調整；7）現有各類砂芯夾具、胎具是否滿足；8）現有造型夾具、胎具是否滿足；9）產生的新特征是否對機械手夾緊有影響；10）磨床胎具是否滿足要求；11）有無特定細清工具；12）產品是否滿足各軌道線要求；13）產品是否滿足噴粉噴頭要求；14）產品在制品存放與投料的單獨管理；15）新產品的焊補滯后問題。

（2）建立生產檔案，追蹤整個生產過程及其防錯管理。檔案表的設計和流轉就是對新產品的追溯過程，需要不同生產線結合實際設計檔案表格，關鍵是跟蹤過程減少錯誤的發生，確保新產品質量和訂單及時率。

4 總結

大批量、流水線、自動化、多品種混線鑄造生產是當前現代化鑄造生產線的必然生產趨勢。鑄造產品防錯管理與技術體系的建設和實踐是對防錯管理在鑄造生產應用的深入和升華，是對鑄造工藝和流程的優化改進和不斷創新，同時也是一項“全員參與、全過程管理”的有效管理舉措。

（1）建立了大批量混線鑄造生產的良好秩序，提升了生產效率

防錯體系的搭建梳理了從產品工藝工裝設計、制芯和造型、鑄件清理轉運及鑄件的入庫和投料等整個鑄造生產流程，通過建立防錯預防、工序內控制、工序間防錯把關等層層防錯機制，同時結合鑄造生產防錯追溯管理，實現了鑄造生產過程“設計由原則、信息可查詢、流向可跟蹤、責任可追究”的目標，建立了規范有序的生產秩序，提高了生產效率，提升了整個企業的管理水平。

（2）降低了驗證流程與時間

建立了新產品與變形產品等全新產品在生產線上的訂單式防錯生產，大大降低了驗證流程與時間，為新產品的產出提供了快速有效的保障。

（3）降低了鑄造生產的綜合成本

鑄造產品防錯管理體系的運行和實施提高了過程控制的準確率和穩定性，提高了產品合格率，大大降低了因廢品返工和返修等過程中產生的各種損失和浪費，以低成本、高品質的鑄件產出支撐企業以打造成為全球發動機鑄件卓越供應商的偉大愿景。