鄧智良，何偉東，王敬謀，姜 磊

（上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司總裝車間，重慶401135）

0 前言

汽車質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)（簡稱“汽車QMS標(biāo)準(zhǔn)”或“IATF16949”或 16949，其前身為 TS 16949），連同適用的汽車顧客特定要求，ISO9001：2015要求以及ISO9000：2015，定義了對汽車生產(chǎn)件及相關(guān)服務(wù)件組織的基本質(zhì)量管理體系要求。IATF 16949：2016（第一版）是一份創(chuàng)新文件，著重考慮了顧客導(dǎo)向性，綜合了許多以前的顧客特定要求。

汽車QMS標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是開發(fā)提供持續(xù)改進、強調(diào)缺陷預(yù)防，減少變差和浪費的質(zhì)量管理體系[1]，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。部分學(xué)者開展了16949應(yīng)用的研究，例如：田曉霞等對推行IATF16949：2016質(zhì)量管理體系運行的重要性進行了簡要闡述[2]；白翱，崔海龍等對提出并建立了面向中小汽配件制造商的TS1 6949體系支撐平臺，開發(fā)了原型系統(tǒng)以驗證研究的可行性和有效性[3]；蘇淑彥對目前汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用16949存在的問題進行了分析[4]。

然而，以上的研究都側(cè)重于16949重要性、前期理論及目前應(yīng)用弊端的研究，未將16949應(yīng)用到實踐中。針對這一情況，本文根據(jù)16949汽車質(zhì)量管理體系的要求及原理，在現(xiàn)有生產(chǎn)質(zhì)量管理的基礎(chǔ)上，以顧客為關(guān)注焦點，根據(jù)風(fēng)險思維，針對特定場景識別活動，建立了精確管控系統(tǒng)，以點概面的闡述質(zhì)量體系建立的方法。

1 背景

汽車產(chǎn)品由3~4萬多個零件組成，4~5千個總成組裝而成，汽車制造是一個復(fù)雜過程，生產(chǎn)組織需要多方合作、大批量流水作業(yè)。主機廠的作業(yè)分為四大工藝車間，沖壓、焊裝、涂裝、總裝，而四大工藝的特點各不相同，以總裝為例，擰緊工藝為總裝車間主要之一，擰緊質(zhì)量一旦出問題，輕則可能出現(xiàn)零部件松動、異響，重則有可能引發(fā)安全事故，所以如何對擰緊質(zhì)量進行控制至關(guān)重要。

傳統(tǒng)擰緊工藝根據(jù)所作用系統(tǒng)的功能嚴重度及成本控制要求，對于擰緊工藝會選擇不同的控制方法。對于嚴重度低的功能系統(tǒng)，如內(nèi)外飾件，在擰緊所采用的工具一般采用普通電動擰緊工具或者手動扭矩扳手來進行控制；而對于底盤、轉(zhuǎn)向等與安全和法規(guī)有關(guān)的功能系統(tǒng)，則采用高精度電槍進行擰緊質(zhì)量的控制，并且此類工具配合擰緊系統(tǒng)，具備擰緊數(shù)據(jù)記錄和追溯功能。

然而汽車總裝難以實現(xiàn)100%自動化生產(chǎn)，即便是采用了帶數(shù)據(jù)記錄和追溯功能的高精度電動擰緊工具，其生產(chǎn)作業(yè)仍是由人操作完成，這就可能存在人員漏操作的風(fēng)險，導(dǎo)致質(zhì)量問題逃逸。雖然有數(shù)據(jù)記錄和追溯功能，但是事后發(fā)現(xiàn)為了防止缺陷逃逸，必然需要排查追溯，這就造成了極大的浪費。如何確保缺陷能得到有效管理和攔截，本文將致力于擰緊質(zhì)量控制的場景提出解決方案。

2 擰緊系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

設(shè)計與開發(fā)主要根據(jù)APQP開展，由于研究的是汽車總裝車間的擰緊工藝開發(fā)，所以本文僅從生產(chǎn)過程的工藝設(shè)計與開發(fā)進行研究。

2.1 風(fēng)險識別

產(chǎn)品工程應(yīng)用FMEA 識別失效模式與風(fēng)險，確定了關(guān)鍵產(chǎn)品特性定義體系（kcds，Key Characteristic Designation System）。根據(jù)失效后果及嚴重度，對擰緊工藝分類定義如表1所示。

表1 關(guān)鍵產(chǎn)品特性定義體系（擰緊）

2.2 擰緊工藝開發(fā)的輸入

根據(jù)產(chǎn)品工程對關(guān)鍵產(chǎn)品特性的定義，以及制造策略和成本控制的要求，總裝擰緊工藝采用如表2控制方式。

表2 擰緊工藝控制方式

2.3 擰緊工藝開發(fā)的控制

擰緊工藝開發(fā)，主要按照開發(fā)的三要素評審、驗證、確認開展，下面列出主要交付物：

1）PFMEA：每個擰緊工藝對應(yīng)的（汽車）功能系統(tǒng)的失效模式及后果分析；

2）PCP：根據(jù)PFMEA識別的風(fēng)險和定義的控制措施，細化控制方法，包括應(yīng)用的工具設(shè)備、檢查的范圍和頻次，及反應(yīng)計劃；

3）作業(yè)指導(dǎo)書：根據(jù)PFMEA和PCP，將具體要求落實到作業(yè)指導(dǎo)書中，把質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和失效后果在作業(yè)指導(dǎo)書中清晰描述；

4）防錯驗證：對工藝有關(guān)的防錯識別進行驗證，確認其是否有效進行，通常每周開展一次；

5）旁路管理：當(dāng)主用設(shè)備故障，采用備用方案（比如電動擰緊工具故障，采用手動工具），備用方案必須得到工程認可（產(chǎn)品工程和制造工程）。

以上交付物，確定了設(shè)計評審、驗證、確認的要求。

2.4 擰緊工藝開發(fā)的輸出

為了滿足產(chǎn)品要求，需要對于擰緊工藝的運行進行監(jiān)視、測量，以確保過程的穩(wěn)定。

1）過程能力的監(jiān)控。采用統(tǒng)計過程分析（SPC）工具，對擰緊工藝的動態(tài)扭矩進行過程能力分析。由于電動擰緊工具的扭矩傳感器并非測量實際動態(tài)扭矩值，需要外接傳感器對動態(tài)扭矩進行分析。當(dāng)cpk（過程能力指數(shù)）<1.33，需要對該工藝的人、機、料、法、環(huán)進行分析，尋找造成不穩(wěn)定的因素，提前預(yù)防控制，如有必要增加投資變更工具提升控制等級。對于扭矩扳手擰緊的工藝同樣可以串聯(lián)傳感器測量動態(tài)扭矩。圖1為前懸掛安裝的過程能力分析，正態(tài)分布圖及cpk表達了該點位的過程能力，過程力監(jiān)控通常每個月開展一次。見圖1。

圖1 前懸掛安裝過程能力分析

2）抽檢。對于正式生產(chǎn)的運行，需要對靜態(tài)扭矩進行架空，繪制控制圖，監(jiān)控過程的變異，圖2為裝配前懸掛的靜態(tài)扭矩監(jiān)控。根據(jù)SPC原理，當(dāng)某扭矩超過控制線，或者連續(xù)有三個點以上連續(xù)上升或者下降，需要對該工藝的人、機、料、法、環(huán)進行分析，尋找變異原因并制定相應(yīng)控制措施。通常對當(dāng)班次的擰緊點，每兩個小時測量一次靜態(tài)扭矩的測量。

圖2 前懸掛安裝控制圖

3）精確管控系統(tǒng)。由于總裝車間的擰緊工藝由人操作執(zhí)行的較多，即便是有作業(yè)指導(dǎo)書、設(shè)備有防錯，也有可能出現(xiàn)意外情況，比如扭矩漏打或者設(shè)備故障。在以往的過程監(jiān)控中，管理人員通常需要等到員工報警、或者質(zhì)量門檢測出來異常才能得知故障發(fā)生。在意外情況發(fā)生時，如何對擰緊質(zhì)量實時監(jiān)控是本文研究的主要目的。對于高精度電動擰緊工具，擰緊結(jié)果首先上傳到擰緊服務(wù)器，服務(wù)器上記錄了與車輛對應(yīng)的點位擰緊質(zhì)量（扭矩、轉(zhuǎn)角、工藝點擰緊數(shù)量、數(shù)據(jù)是否完整等等），一旦監(jiān)控的擰緊參數(shù)超差或者參數(shù)不完整，會顯示不合格信息。通過數(shù)據(jù)的二次開發(fā)利用，建立精確管控系統(tǒng)，實時展示車輛擰緊質(zhì)量是可以實現(xiàn)的。圖3為精確管控系統(tǒng)的構(gòu)架。其主要工作流程為：1）崗位按要求施加扭矩；2）擰緊信息上傳服務(wù)器；3）通過精確管控系統(tǒng)，在服務(wù)器上抓取相關(guān)對應(yīng)車輛擰緊質(zhì)量信息；4）在看板上動態(tài)顯示車輛質(zhì)量信息。

圖3 精確管控系統(tǒng)構(gòu)架

精確管控系統(tǒng)在各個主要工藝段和SIP站（質(zhì)量門）都設(shè)置有看板，圖4所示為發(fā)動機分裝線工藝段的精確管控系統(tǒng)Layout，圓圈表示分裝線各個工位的發(fā)動機（在主線則表示各個工位的車輛），實心圓代表車輛正常，空心圓代表數(shù)據(jù)不合格，（數(shù)據(jù)異常，需要排查故障）；工位旁的倒三角表示該工位為關(guān)鍵崗位，十字標(biāo)記代表（人、機、料、法、環(huán)）變化點。

圖4 精確管控系統(tǒng)運行圖（發(fā)動機分裝線）

質(zhì)量體系七大原則中，領(lǐng)導(dǎo)作用至關(guān)重要，占據(jù)質(zhì)量體系管理的核心地位（如圖5所示）。最高管理者應(yīng)評審產(chǎn)品實現(xiàn)過程和支持過程，以評價和改進過程的有效性和效率[1]。通過精確管控系統(tǒng)在現(xiàn)場對擰緊質(zhì)量的目視，各個工藝段的擰緊質(zhì)量可以清晰的表述出來，每個工藝段的管理人員、班次的管理人員都能實時監(jiān)控擰緊質(zhì)量，并且可監(jiān)控崗位的變化，對變化點加以控制，從而確保過程的有效性和效率。

圖5 質(zhì)量體系的PDCA循環(huán)模式

3 過程方法

根據(jù)質(zhì)量管理體系最重要的改進在于2000年起，引入了過程方法和PDCA循環(huán)模式，這是構(gòu)建質(zhì)量體系的主要工具，圖6展示了單一過程要素圖。將擰緊工藝管理建立文件系統(tǒng)，根據(jù)過程方法和PDCA循環(huán)，建立相應(yīng)的體系文件，以規(guī)定擰緊工藝管理場景各個層級人員的工作職責(zé)和工作程序。

圖6 單一過程要素圖

通過識別過程，建立《精確控制系統(tǒng)運行流程》、《扭矩質(zhì)量管理制度》、《制造過程質(zhì)量監(jiān)視與測量程序》等程序文件。圖7所示為精確管控系統(tǒng)運行流程。

圖7 精確管控系統(tǒng)運行流程

4 結(jié)束語

通過質(zhì)量管理體系，應(yīng)用七大原則、質(zhì)量管理五大工具，以及過程方法、PDCA循環(huán)等思路，建立了擰緊工藝管理的體系，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出精確管控系統(tǒng)，在體系上進行了改進。精確管控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的二次開發(fā)，將參數(shù)等不可見的抽象質(zhì)量，目視化為具體、直觀的圖形，大大強化了生產(chǎn)的管理，便于監(jiān)控質(zhì)量問題，并尋求改進機會。本階段精確管控系統(tǒng)主要以擰緊工藝為基礎(chǔ)開發(fā)，后續(xù)將可擴展到液體加注、玻璃涂膠、車輛信息（銘牌、燃油卡、一致性證書等）等等有參數(shù)信息集成到此系統(tǒng)中，更全面的管理整車質(zhì)量，發(fā)揮質(zhì)量體系以顧客為關(guān)注焦點、領(lǐng)導(dǎo)作用、全員積極參與等原則的功能。