龔高陽

東方電氣集團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)報道,70%～80%的產(chǎn)品質(zhì)量問題來源于設(shè)計質(zhì)量問題[1],設(shè)計質(zhì)量的控制是產(chǎn)品質(zhì)量控制的“瓶頸”,因而需要重點把握產(chǎn)品設(shè)計階段各個環(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)計實踐經(jīng)驗,分析了目前預(yù)熱器的設(shè)計質(zhì)量現(xiàn)狀,并提出了針對預(yù)熱器設(shè)計儲備、設(shè)計產(chǎn)生、設(shè)計輸入、設(shè)計策劃、設(shè)計輸出、設(shè)計更改、設(shè)計評價7個環(huán)節(jié)進行設(shè)計的全過程質(zhì)量控制方法。該方法以ISO 9001質(zhì)量管理體系為基礎(chǔ),是落實到實際設(shè)計過程中的可操作性強的質(zhì)量控制方法,該方法已在筆者單位實際運用,并取得了良好的效果。

1 預(yù)熱器設(shè)計質(zhì)量要求

產(chǎn)品設(shè)計過程中的質(zhì)量主要包括2個方面:一是設(shè)計出來的產(chǎn)品質(zhì)量;二是設(shè)計過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品(設(shè)計圖紙和技術(shù)文件等)的質(zhì)量[4]。具體到預(yù)熱器設(shè)計而言,一是設(shè)計出來的預(yù)熱器產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求,二是預(yù)熱器設(shè)計施工圖和技術(shù)文件(接口圖、安裝說明書和運行說明書等)是否滿足加工制造、安裝調(diào)整和運行維護的要求?；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)計質(zhì)量現(xiàn)狀及影響設(shè)計質(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動部件,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)定運行是預(yù)熱器產(chǎn)品的首要目標。但是,目前預(yù)熱器故障導(dǎo)致鍋爐“非?！钡那闆r還是時有發(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)計人員,經(jīng)常會收到關(guān)于施工圖設(shè)計錯誤的反饋,根據(jù)統(tǒng)計,施工圖設(shè)計錯誤率甚至?xí)哌_部件數(shù)的10%。此外,安裝說明書、運行說明書等技術(shù)文件同樣經(jīng)常出現(xiàn)與現(xiàn)場不符的情況。以上質(zhì)量問題屬于預(yù)熱器設(shè)計過程中產(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)計過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量問題,都不完全是設(shè)計過程中某些單一過程的質(zhì)量控制不到位導(dǎo)致的,設(shè)計過程中的各個階段均需要做好質(zhì)量控制。例如某些項目需要預(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)熱器方面進行設(shè)計儲備;另一方面也可能是由于設(shè)計人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不足,無法提出設(shè)計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)計人員缺少與各個相關(guān)方的有效溝通也是設(shè)計質(zhì)量出現(xiàn)的重要原因之一。例如設(shè)計產(chǎn)生階段,由于設(shè)計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,預(yù)熱器選型偏大或偏小;設(shè)計策劃階段,由于設(shè)計人員缺少與采購人員的溝通,導(dǎo)致設(shè)計成本過高或原材料采購周期過長;設(shè)計變更階段,由于設(shè)計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)計的方案無法順利制造;設(shè)計評價階段,由于設(shè)計人員缺少與運營商的溝通,導(dǎo)致未能了解運營商的需求,預(yù)熱器不便于管理、運行和維護。

3 提高預(yù)熱器設(shè)計質(zhì)量的方法

預(yù)熱器設(shè)計需要經(jīng)歷從需求的產(chǎn)生到設(shè)計選型再到產(chǎn)品制造最后到產(chǎn)品使用的過程,任何一個過程出現(xiàn)質(zhì)量問題都會影響最終的設(shè)計質(zhì)量,因此,建立設(shè)計全過程的質(zhì)量控制才能保證設(shè)計成果符合質(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)計經(jīng)驗,從預(yù)熱器產(chǎn)品設(shè)計的各個階段出發(fā),對設(shè)計儲備、設(shè)計產(chǎn)生、設(shè)計輸入、設(shè)計策劃、設(shè)計輸出、設(shè)計更改、設(shè)計評價7個環(huán)節(jié)進行設(shè)計全過程質(zhì)量控制方法的論述,探討了如何加強質(zhì)量控制,通過高質(zhì)量設(shè)計制造出高質(zhì)量產(chǎn)品的方法。

3.1 設(shè)計儲備階段

設(shè)計儲備階段往往是很容易被企業(yè)忽視的階段,設(shè)計能力決定了產(chǎn)品的現(xiàn)在,而設(shè)計儲備往往決定了產(chǎn)品的未來。隨著社會需求的變化,需要在有限的研發(fā)時間內(nèi)充分調(diào)研市場,準確判斷市場的走向,確定設(shè)計儲備的方向,才能在之后的市場競爭中不被市場淘汰。

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的鍋爐對應(yīng)的預(yù)熱器型號只有29#、32#、34.5#三種型號。隨著市場競爭的日趨白熱化和各性能指標要求的提升,原有的型號已經(jīng)無法滿足市場的需求,這就需要管理者能夠提前做出預(yù)判,將預(yù)熱器的型號細化成諸如28#、29#、30#、32#、33#、34.5#等多種型號,以求在滿足投資方需求的同時,盡量降低制造成本。同時,需要對預(yù)熱器其他應(yīng)用領(lǐng)域進行調(diào)研,逐步擴大預(yù)熱器的市場應(yīng)用領(lǐng)域,并提前做好設(shè)計儲備。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,只需要進行簡單的技術(shù)改進即可運用于該行業(yè)。

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

3.2 設(shè)計產(chǎn)生階段

投標配合往往是預(yù)熱器的設(shè)計產(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,對整個設(shè)計的有無起決定性作用。在投標階段,設(shè)計人員需要詳細了解投資方的目標,包括費用目標、進度目標和質(zhì)量目標,目標了解得越全面,預(yù)熱器選型就越符合投資方需求。投標階段的選型需要嚴格執(zhí)行設(shè)校審制度,確保選型的準確性。若出現(xiàn)差錯,后續(xù)大多無法做出更改。通過設(shè)校審流程,不斷地對選型進行修正,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。

投標配合階段的設(shè)計不僅僅只是設(shè)計人員的工作,它是一項系統(tǒng)性工程,為了能夠為投資方提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,需要營銷、設(shè)計、采購和項目執(zhí)行等部門人員的參與和配合。例如設(shè)計人員針對某項目預(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,而該項目僅需要少量的ND鋼,綜合核算下來,設(shè)計人員決定采用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)計輸入階段

設(shè)計輸入階段面臨大量的信息:前期投標配合階段投資方的意見、設(shè)計院總包方的意見、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)計需要集成這些不同的信息,設(shè)計人員需要有效地管理這些信息,對其進行及時的傳達、修正和存儲,方能周密而完整地規(guī)劃設(shè)計過程,系統(tǒng)而細致地實施設(shè)計,使整個設(shè)計全面而井井有條。設(shè)計過程中若出現(xiàn)對各方意見的錯誤判斷以致產(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)濟損失。

設(shè)計輸入需要執(zhí)行嚴格的評審制度,評審內(nèi)容需要包括合同/技術(shù)協(xié)議完整性、國家/行業(yè)標準的符合性、項目特殊要求和類似設(shè)計項目變化等內(nèi)容,評審需由經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員擔(dān)任評審組長,評審?fù)ㄟ^后方能進行下一步的設(shè)計工作。

3.4 設(shè)計策劃階段

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

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,高于其價值的投入都屬于浪費,并非使用盡可能好的材料就能為客戶創(chuàng)造價值,有時對于自身產(chǎn)品而言反而是一種極大的浪費,將嚴重影響產(chǎn)品的利潤。例如根據(jù)投資方的要求,預(yù)熱器的設(shè)計使用壽命是5年,那么設(shè)計人員就應(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,只需要對設(shè)計方案稍作改動就能夠利用,這樣不僅節(jié)約了采購成本,還能大大縮短鍛件的采購時間。

3.5 設(shè)計輸出階段

設(shè)計輸出階段是把設(shè)計方案變成了一個個零件圖的階段,其實也是對設(shè)計策劃階段的一種校對。對于管理者而言,根據(jù)每個設(shè)計人員的能力水平和擅長的領(lǐng)域合理安排設(shè)計任務(wù)才能高質(zhì)量地完成設(shè)計計劃。同時,在任務(wù)的進行過程中還需要根據(jù)實際項目的情況,對部件的完成時間或者部件的設(shè)計人員做出調(diào)整。

對于設(shè)計人員而言,知識水平、技術(shù)水平、決策能力、管理能力、組織協(xié)調(diào)能力、團隊協(xié)作精神以及職業(yè)道德等都會對設(shè)計過程的質(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)計非常適合該部件的設(shè)計,通過三維參數(shù)化設(shè)計可以大大節(jié)約設(shè)計時間,設(shè)計人員如果能夠熟練地掌握三維設(shè)計軟件,就能大大地提升設(shè)計效率。

3.6 設(shè)計變更階段

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

預(yù)熱器的部件設(shè)計較復(fù)雜,施工圖中通常都會出現(xiàn)一些錯誤需要修改,而其中大部分的錯誤都是由加工制造商發(fā)現(xiàn)并反饋的。施工圖中的產(chǎn)品在實際制造過程中往往會有不一致的地方,有可能是因為制造廠的條件無法滿足制造需求,也有可能是設(shè)計錯誤或者制造工藝不合理,這都需要加工制造商能夠及時進行反饋,設(shè)計人員根據(jù)現(xiàn)有制造水平做出設(shè)計變更。設(shè)計人員加強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)計問題的快速解決和設(shè)計質(zhì)量的提升。

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

3.7 設(shè)計評價階段

設(shè)計評價階段是設(shè)計的最后階段,也是檢驗產(chǎn)品質(zhì)量好壞的階段[6]。運營商作為預(yù)熱器產(chǎn)品的最終用戶是最有發(fā)言權(quán)的。設(shè)計人員需要加強與運營商的溝通,及時了解運營商的使用體驗,比如預(yù)熱器阻力和漏風(fēng)率等性能指標是否達標、運行維護是否方便可靠、產(chǎn)品質(zhì)量是否過硬等,這些評價可以讓設(shè)計人員清楚地了解產(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)計人員所理解的客戶需求有多大的差距,也能夠為產(chǎn)品的技術(shù)改進提供方向。

管理者需要對收集到的評價進行整理,建立評價數(shù)據(jù)庫,將無序的評價進行系統(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)計過程中的共性問題,提高整體設(shè)計水平,同時可以從評價中挖掘用戶的痛點,發(fā)掘技術(shù)發(fā)展趨勢。

4 結(jié)束語

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

當(dāng)然,設(shè)計只是整個產(chǎn)品的一部分,除了做好設(shè)計質(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。只有各個部分共同努力,產(chǎn)品的競爭力才能脫穎而出。