基于精益的防错技术在发动机再制造中的应用与实践★

王连宏，董淑萍，李晓霞，胡志祥，张雪冬，袁 官

（山西柴油机工业有限责任公司，山西 大同 037036）

引言

发动机是坦克装甲车辆中技术密集型部件之一。再制造发动机的零部件不仅多，而且再制造后的零部件尺寸精度与新品相比存在差异性。特别是在多机型混线装配过程中，因产品型号的不同，共线制造中在很多工位存在着零件的混装、错装、漏装等潜在质量风险，从而造成发动机的部分或批量返工、报废等情况，严重影响了产品的质量和整线的一次下线合格率（FTQ），增加了发动机的制造成本[1]。即使是经过良好培训的操作工，在重复持久的工作中，也会由于各种客观原因而造成失误；机床设备质量再好，也难免会在长期连续高效运行中偶尔出错，超出技术标准的要求[2]。为此，开展基于精益且具有价值创新的防错技术应用研究，对保证再制造发动机质量和实现零缺陷具有重要意义。

1 精益防错理念和定义

防错技术起源于日本的POKAYoke（errorproofing），是由日本著名的质量管理学者森口（Shingo）博士最先提出的，根据其长期从事现场质量改进的丰富经验，首创了POKA YOKE 的概念，并将其发展成为用以获得零缺陷、最终免除质量检验的工具[3]。这项技术的理念就是通过采取适宜性的防错设计、防错工艺及防错管理等方法，避免操作人员的失误，从而防止发动机再制造过程中的错误和缺陷。防错技术可以是一个装置，也可以是一个机械或一种检查手段，是一项贯穿于产品设计、工艺规划、生产制造过程的系统工程，其中每一个环节都至关重要[4]。

2 防错技术的重要性

由于发动机再制造维修生产线投资和再制造零部件尺寸差异化较大，如果没有非常控制技术，那么发动机再制造过程中就极易导致错装、漏装等问题，造成整台再制造发动机再次返工或报废，从而增加制造成本。而有效地对造成浪费的错误进行预测和防止，可大幅减少再制造废品、提高再制造质量、降低再制造成本。

3 再制造过程发生错误的原因

发动机再制造过程中出现错误的主要原因是人为失误，如操作人员技术培训不合格、工作松懈、责任心不强、使用的技能无法达到技术要求、注意力不集中、工作薪资低、经常加班熬夜、缺少工作积极性等[5]。而人为错误主要反映在遗忘、理解错误、识别错误、新手错误、意愿错误、疏忽错误、迟钝错误、缺乏标准导致的错误、意外错误、故意错误等方面。实践经验所得，人为的疏忽错误对再制造发动机质量影响最大，特别是装配过程中导致的装配方法失误和零件错装的缺陷最多。错误的原因和后果关联见图1。

图1 错误的原因和后果关联

4 防错技术等级

根据防错的有效性，防错技术一般分为三个等级，即不制造缺陷的防错、不传递缺陷的防错、不接受缺陷的防错[6]，不制造缺陷是指操作人员接到前道工序转来的零件后，对本工序再制造前要充分检查、确认相关准备工作，并对再制造过程中的状况随时留意，避免或及早发现异常的发生；不传递缺陷是指操作人员完成本工序再制造后，需检查确认零件的再制造质量，一旦发现质量缺陷，必须及时停止作业，并且在本工序完成质量缺陷的处置和采取预防措施；不接受缺陷是指操作人员在再制造之前，先对传递过来的零件按工艺标准检查其是否合格，一旦发现质量问题则拒绝接受，并及时反馈到前道工序，促使前道工序操作人员立即追查原因、采取措施，使质量问题得以及时发现并纠正。为此，必须不断向不传递缺陷的防错方式改进，最终达到不制造缺陷的境界。防错等级持续改进的循环模式见图2。

图2 三种防错等级持续改进的循环模式

5 潜在失效模式分析（PFMEA）

再制造发动机的防错应基于工艺过程潜在失效模式分析（PFMEA）基础上进行设计。在工艺路线和工艺方案制定初期，对影响质量的各个工序逐一分析，找出所有潜在的失效模式，将可能发生缺陷的严重度（S）、缺陷发生的频度（O）、防止缺陷的可检性（D）予以量化，评判出各种失效模式的风险等级，并分析其可能的后果，预先采取必要的防错措施，从而达到提高再制造发动机装配质量和可靠性的目的。

6 精益防错技术应用

通过典型案例证明，发动机再制造过程中采用经济、合理的防错技术，对于减少再制造不合格品、提高再制造质量、降低再制造成本具有显著作用。

6.1 定量防错

6.1.1 渗漏测试

曲轴因所有主轴颈和连杆轴颈的输油管松动或压皱，需要将新的油管压入对应的油孔并扩口成形，同时对于主轴颈和连杆轴颈的密封锥孔存在变形或缺陷时进行修整与抛光。为了验证再制造后的曲轴输油管和锥孔处的密封性，利用在线油压试验装置进行测试（见图3），防止渗漏缺陷的曲轴进入装配，提高再制造后的曲轴装配一次合格率。

图3 曲轴油腔渗漏测试装置

6.1.2 扭矩计数控制

再制造发动机很多螺栓固定的拧紧程度均通过扭矩枪来控制，如对缸体双头螺柱螺母和缝合双头螺柱螺母的拧紧值进行实时测控，并对螺柱及螺母在对应位置打点作出标记，见图4。为了消除缸体双头螺柱的扭转应力，在紧固螺母后，还需往回拧所有的螺母，直到用力突然增加为止。

图4 螺母扭矩控制

6.2 盛放防错

根据零件的结构特征，实施了批次零件盛放防错，采用了专用零件架和专用零件盒有方向性地定置摆放，一是预防零件相互碰伤，保证待装配零件的表面质量，避免大长径比轴类件的弯曲变形等问题。如偶件和连杆采用了分隔孔或分隔槽的零件盒放置，见图5；凸轮轴采用了竖排轴颈支撑的零件架放置，见图6。

图5 偶件、连杆盛放架

图6 凸轮轴盛放架

6.3 色标防错

再制造发动机装配的零件分为三类，即免再制造品、再制造品、备配品。免再制造品按发动机机型编号和零件号制定流程卡统一存放于装配区待装；再制造后的零部件涂以绿色漆、部件上需要更换的零件涂以黄色漆，并随流程卡进入装配区待装；备配品由库房领取不涂色的合格原件替代再制造发动机的报废品进行装配。

6.4 编号防错

零部件无论是新制造的、免修的、再制造后的或作为备件供应的，都应具有质量检验部门的印记或合格证，否则这些零部件不得进行装配。全部修理尺寸的（再制造的或新制的）零部件除去其他印记外，还应有“P、Ⅰ、U”字母的印记（小零件无法打印记时，可印在合格证上），其中P 表示再制造尺寸，如P0、P1、P2、…等为不同级别的再制造尺寸，应在再制造成品上打上P0、P1、P2、…等字母印记；X、U 表示双头螺柱加大中径再制造尺寸，如ⅠX、ⅡX、U0、U1、U2 等不同级别的再制造尺寸，应在再制造成品上打上ⅠX、ⅡX、U0、U1、U2、…等字母印记；DP 表示再制造过程中需要的工艺衬套、工艺堵子等，不属于发动机原装零件。

6.5 人工防错

受条件限制，很多环节无法借助仪器、设备来防错，只能通过寻找易错、易漏、易混环节并制订一系列防错方案来提高质量。针对重要环节建立装配过程的质量监控表，根据零件重要程度实施检验频次首检、巡检测量零部件装配及零部件自身存在的缺陷，实现零件装配前的外观和尺寸防错。装配过程由操作人员和检验人员分别确认实行2 次确认，确保再制造发动机一次装配合格率。

6.6 套料防错

一是通过BOM清单维护，根据装配计划按照即定的数量给予备料和配送，同时对于活塞环等小型且关键的零部件，通过清点数量配套使用，避免因出现装配线多余或缺少零部件导致的错装或漏装；二是采取定置/定量防错措施，如根据计划装配的同一型号再制造发动机数量确定同一零件号的垫圈/垫片，通过在料盒内制作立柱，将计划装配发动机所使用的垫圈/垫片给予定置/定量，当计划的发动机装配完成后，该定置区域物料使用完毕，防止漏装问题。

6.7 夹具防错

利用零件结构特点，控制零件装配在部件上的尺寸防错，如齿杆在喷油泵上的装配，通过采用专用夹具调整和控制齿杆伸出量，如图7 所示，以满足在不同转速情况下的供油性能测试；通过发电机结构特点定位控制孔的位置和角度，实现发电机安装孔钻削，如图8所示。

图7 齿杆伸出量防错夹具

图8 发电机安装孔位置和角度防错夹具

6.8 试验防错

通过在不同工况下，对再制造发动机的温度、压力、转速、扭矩等进行测试，并建立试验记录，掌握再制造发动机的性能和保持再制造质量档案，保证再制造发动机的交付质量和可靠性。

6.9 管理防错

1）标准化管理：所有操作过程制度化、规范化；

2）变化点管理：对新员工、交接班、型号切换、批次零件切换、再制造异常等进行严格记录并加强管理；

3）取料管理：装配工位一次只取单台发动机所需零件，避免漏装，且取料与装配各由不同人员执行；

4）“三检”管理：落实每道工序自检、互检、专检措施，且后道工序对前道工序进行检查和确认。

7 结语

本文在PFMEA 分析基础上，论述了基于精益的防错技术在发动机再制造装配中的实际应用。事实证明，采用一系列防错技术防止发动机再制造过程中缺陷的产生，与依靠检查来保证质量相比较，防错技术是从预防角度出发的一种有效的预防措施，有助于提升再制造质量、节约再制造成本、改善再制造流程，对提升再制造发动机的质量和可靠性具有重要作用。