基于精益的防錯技術在發動機再制造中的應用與實踐★

王連宏，董淑萍，李曉霞，胡志祥，張雪冬，袁 官

（山西柴油機工業有限責任公司，山西 大同 037036）

引言

發動機是坦克裝甲車輛中技術密集型部件之一。再制造發動機的零部件不僅多，而且再制造后的零部件尺寸精度與新品相比存在差異性。特別是在多機型混線裝配過程中，因產品型號的不同，共線制造中在很多工位存在著零件的混裝、錯裝、漏裝等潛在質量風險，從而造成發動機的部分或批量返工、報廢等情況，嚴重影響了產品的質量和整線的一次下線合格率（FTQ），增加了發動機的制造成本[1]。即使是經過良好培訓的操作工，在重復持久的工作中，也會由于各種客觀原因而造成失誤；機床設備質量再好，也難免會在長期連續高效運行中偶爾出錯，超出技術標準的要求[2]。為此，開展基于精益且具有價值創新的防錯技術應用研究，對保證再制造發動機質量和實現零缺陷具有重要意義。

1 精益防錯理念和定義

防錯技術起源于日本的POKAYoke（errorproofing），是由日本著名的質量管理學者森口（Shingo）博士最先提出的，根據其長期從事現場質量改進的豐富經驗，首創了POKA YOKE 的概念，并將其發展成為用以獲得零缺陷、最終免除質量檢驗的工具[3]。這項技術的理念就是通過采取適宜性的防錯設計、防錯工藝及防錯管理等方法，避免操作人員的失誤，從而防止發動機再制造過程中的錯誤和缺陷。防錯技術可以是一個裝置，也可以是一個機械或一種檢查手段，是一項貫穿于產品設計、工藝規劃、生產制造過程的系統工程，其中每一個環節都至關重要[4]。

2 防錯技術的重要性

由于發動機再制造維修生產線投資和再制造零部件尺寸差異化較大，如果沒有非?？刂萍夹g，那么發動機再制造過程中就極易導致錯裝、漏裝等問題，造成整臺再制造發動機再次返工或報廢，從而增加制造成本。而有效地對造成浪費的錯誤進行預測和防止，可大幅減少再制造廢品、提高再制造質量、降低再制造成本。

3 再制造過程發生錯誤的原因

發動機再制造過程中出現錯誤的主要原因是人為失誤，如操作人員技術培訓不合格、工作松懈、責任心不強、使用的技能無法達到技術要求、注意力不集中、工作薪資低、經常加班熬夜、缺少工作積極性等[5]。而人為錯誤主要反映在遺忘、理解錯誤、識別錯誤、新手錯誤、意愿錯誤、疏忽錯誤、遲鈍錯誤、缺乏標準導致的錯誤、意外錯誤、故意錯誤等方面。實踐經驗所得，人為的疏忽錯誤對再制造發動機質量影響最大，特別是裝配過程中導致的裝配方法失誤和零件錯裝的缺陷最多。錯誤的原因和后果關聯見圖1。

圖1 錯誤的原因和后果關聯

4 防錯技術等級

根據防錯的有效性，防錯技術一般分為三個等級，即不制造缺陷的防錯、不傳遞缺陷的防錯、不接受缺陷的防錯[6]，不制造缺陷是指操作人員接到前道工序轉來的零件后，對本工序再制造前要充分檢查、確認相關準備工作，并對再制造過程中的狀況隨時留意，避免或及早發現異常的發生；不傳遞缺陷是指操作人員完成本工序再制造后，需檢查確認零件的再制造質量，一旦發現質量缺陷，必須及時停止作業，并且在本工序完成質量缺陷的處置和采取預防措施；不接受缺陷是指操作人員在再制造之前，先對傳遞過來的零件按工藝標準檢查其是否合格，一旦發現質量問題則拒絕接受，并及時反饋到前道工序，促使前道工序操作人員立即追查原因、采取措施，使質量問題得以及時發現并糾正。為此，必須不斷向不傳遞缺陷的防錯方式改進，最終達到不制造缺陷的境界。防錯等級持續改進的循環模式見圖2。

圖2 三種防錯等級持續改進的循環模式

5 潛在失效模式分析（PFMEA）

再制造發動機的防錯應基于工藝過程潛在失效模式分析（PFMEA）基礎上進行設計。在工藝路線和工藝方案制定初期，對影響質量的各個工序逐一分析，找出所有潛在的失效模式，將可能發生缺陷的嚴重度（S）、缺陷發生的頻度（O）、防止缺陷的可檢性（D）予以量化，評判出各種失效模式的風險等級，并分析其可能的后果，預先采取必要的防錯措施，從而達到提高再制造發動機裝配質量和可靠性的目的。

6 精益防錯技術應用

通過典型案例證明，發動機再制造過程中采用經濟、合理的防錯技術，對于減少再制造不合格品、提高再制造質量、降低再制造成本具有顯著作用。

6.1 定量防錯

6.1.1 滲漏測試

曲軸因所有主軸頸和連桿軸頸的輸油管松動或壓皺，需要將新的油管壓入對應的油孔并擴口成形，同時對于主軸頸和連桿軸頸的密封錐孔存在變形或缺陷時進行修整與拋光。為了驗證再制造后的曲軸輸油管和錐孔處的密封性，利用在線油壓試驗裝置進行測試（見圖3），防止滲漏缺陷的曲軸進入裝配，提高再制造后的曲軸裝配一次合格率。

圖3 曲軸油腔滲漏測試裝置

6.1.2 扭矩計數控制

再制造發動機很多螺栓固定的擰緊程度均通過扭矩槍來控制，如對缸體雙頭螺柱螺母和縫合雙頭螺柱螺母的擰緊值進行實時測控，并對螺柱及螺母在對應位置打點作出標記，見圖4。為了消除缸體雙頭螺柱的扭轉應力，在緊固螺母后，還需往回擰所有的螺母，直到用力突然增加為止。

圖4 螺母扭矩控制

6.2 盛放防錯

根據零件的結構特征，實施了批次零件盛放防錯，采用了專用零件架和專用零件盒有方向性地定置擺放，一是預防零件相互碰傷，保證待裝配零件的表面質量，避免大長徑比軸類件的彎曲變形等問題。如偶件和連桿采用了分隔孔或分隔槽的零件盒放置，見圖5；凸輪軸采用了豎排軸頸支撐的零件架放置，見圖6。

圖5 偶件、連桿盛放架

圖6 凸輪軸盛放架

6.3 色標防錯

再制造發動機裝配的零件分為三類，即免再制造品、再制造品、備配品。免再制造品按發動機機型編號和零件號制定流程卡統一存放于裝配區待裝；再制造后的零部件涂以綠色漆、部件上需要更換的零件涂以黃色漆，并隨流程卡進入裝配區待裝；備配品由庫房領取不涂色的合格原件替代再制造發動機的報廢品進行裝配。

6.4 編號防錯

零部件無論是新制造的、免修的、再制造后的或作為備件供應的，都應具有質量檢驗部門的印記或合格證，否則這些零部件不得進行裝配。全部修理尺寸的（再制造的或新制的）零部件除去其他印記外，還應有“P、Ⅰ、U”字母的印記（小零件無法打印記時，可印在合格證上），其中P 表示再制造尺寸，如P0、P1、P2、…等為不同級別的再制造尺寸，應在再制造成品上打上P0、P1、P2、…等字母印記；X、U 表示雙頭螺柱加大中徑再制造尺寸，如ⅠX、ⅡX、U0、U1、U2 等不同級別的再制造尺寸，應在再制造成品上打上ⅠX、ⅡX、U0、U1、U2、…等字母印記；DP 表示再制造過程中需要的工藝襯套、工藝堵子等，不屬于發動機原裝零件。

6.5 人工防錯

受條件限制，很多環節無法借助儀器、設備來防錯，只能通過尋找易錯、易漏、易混環節并制訂一系列防錯方案來提高質量。針對重要環節建立裝配過程的質量監控表，根據零件重要程度實施檢驗頻次首檢、巡檢測量零部件裝配及零部件自身存在的缺陷，實現零件裝配前的外觀和尺寸防錯。裝配過程由操作人員和檢驗人員分別確認實行2 次確認，確保再制造發動機一次裝配合格率。

6.6 套料防錯

一是通過BOM清單維護，根據裝配計劃按照即定的數量給予備料和配送，同時對于活塞環等小型且關鍵的零部件，通過清點數量配套使用，避免因出現裝配線多余或缺少零部件導致的錯裝或漏裝；二是采取定置/定量防錯措施，如根據計劃裝配的同一型號再制造發動機數量確定同一零件號的墊圈/墊片，通過在料盒內制作立柱，將計劃裝配發動機所使用的墊圈/墊片給予定置/定量，當計劃的發動機裝配完成后，該定置區域物料使用完畢，防止漏裝問題。

6.7 夾具防錯

利用零件結構特點，控制零件裝配在部件上的尺寸防錯，如齒桿在噴油泵上的裝配，通過采用專用夾具調整和控制齒桿伸出量，如圖7 所示，以滿足在不同轉速情況下的供油性能測試；通過發電機結構特點定位控制孔的位置和角度，實現發電機安裝孔鉆削，如圖8所示。

圖7 齒桿伸出量防錯夾具

圖8 發電機安裝孔位置和角度防錯夾具

6.8 試驗防錯

通過在不同工況下，對再制造發動機的溫度、壓力、轉速、扭矩等進行測試，并建立試驗記錄，掌握再制造發動機的性能和保持再制造質量檔案，保證再制造發動機的交付質量和可靠性。

6.9 管理防錯

1）標準化管理：所有操作過程制度化、規范化；

2）變化點管理：對新員工、交接班、型號切換、批次零件切換、再制造異常等進行嚴格記錄并加強管理；

3）取料管理：裝配工位一次只取單臺發動機所需零件，避免漏裝，且取料與裝配各由不同人員執行；

4）“三檢”管理：落實每道工序自檢、互檢、專檢措施，且后道工序對前道工序進行檢查和確認。

7 結語

本文在PFMEA 分析基礎上，論述了基于精益的防錯技術在發動機再制造裝配中的實際應用。事實證明，采用一系列防錯技術防止發動機再制造過程中缺陷的產生，與依靠檢查來保證質量相比較，防錯技術是從預防角度出發的一種有效的預防措施，有助于提升再制造質量、節約再制造成本、改善再制造流程，對提升再制造發動機的質量和可靠性具有重要作用。