APQP在非汽車業(yè)的鑄造應用實例
一?什么是APQP?
APQP是四個英文單詞:Advanced Product Quality Planning的縮寫,即:針對產品質量的先期策劃?它是以福特?通用?克萊斯勒三大汽車公司為主組建的美國汽車工業(yè)行動集團AIAG提供給汽車供應商在開發(fā)新產品時的一種結構化開發(fā)方法,以便使供應商能不斷地以最高的效率?最低的成本生產出令汽車顧客滿意的新產品?新系統(tǒng)?新部件?
開展APQP,一般分為計劃和項目確定?產品設計和開發(fā)?過程設計和開發(fā)?產品和過程驗證?過程評估和持續(xù)改進等五大階段(北京辛格瑪顧問公司在培訓時將APQP劃分為9個小階段)?
APQP包括了:識別顧客要求?確定產品特殊特性?合同評審?DFMEA(產品設計潛在失效模式及后果分析)?過程流程圖?PFMEA(過程潛在失效模式及后果分析)?CP(控制計劃)?作業(yè)指導書?PPAP(產品件批準程序)?SPC(統(tǒng)計過程控制)?MSA(測量系統(tǒng)分析)等多項先進的管理工具和方法?所以APQP一問世,就得到全世界汽車工業(yè)的普遍采納,并逐漸發(fā)展成為汽車供應鏈上通用的交易雙方互動規(guī)則?
APQP的巨大成功,使其先后被QS9000?VDA6.1和ISO/TS16949等汽車業(yè)質量管理體系國際標準所采用?在經濟全球化的今天,如果一個企業(yè)想在汽車供應鏈市場上長久發(fā)展,APQP是必須完成的一門基本功課?
二?汽車鑄件企業(yè)的APQP
開展APQP活動的迫切程度,隨著距離發(fā)動機?車橋?底盤等心臟部和車身?門窗等核心部件在汽車供應鏈上的遠近關系而不同?
在汽車行業(yè)中,以鑄造方法獲得所要求材質的汽車配件占有相當?shù)谋壤?其中多數(shù)為取得鑄造毛坯后還要繼續(xù)進行較多的切削加工?裝配處理等制造過程;只有少數(shù)才是不加工或很少加工就能提供毛坯成品的鑄件?
與機械加工件相比較,鑄造件開展APQP活動相對較弱一些,或者行業(yè)中深入研究相對較少?僅就上文中一些問題值得探討:
——多數(shù)情況下,鑄造是被當作一個大工序來加以分析的,展開程度不一定能夠深入,揭露變差不一定能夠充分;
——少數(shù)情況下,一般是由機加工能力較弱的專業(yè)化鑄造廠承擔鑄件生產,這些廠必須開展APQP,才能與客戶做到同步開發(fā),但是客戶或者許多教材又都是以機加工為案例展開的;
——再有就是一般鑄造企業(yè)不承擔產品設計責任,但有時鑄造工藝的設計?鑄造模具和工裝的設計比起許多產品設計還要復雜的多?
如何既滿足下游客戶和APQP經典教材的原則要求,又能反映鑄造生產的特點和固有規(guī)律?是擺在汽車鑄造企業(yè)面前的研究課題?
三?課題概況--
廣州海鷗衛(wèi)浴用品股份有限公司簡介:
是一家大型的臺灣合資企業(yè),位于廣州番禺區(qū)聯(lián)邦工業(yè)城內,旗下?lián)碛袕V州南鷗?廣州承鷗?廣州海鷗水暖器材等八家公司,占地48000平方米,建筑面積52000平方米,員工總數(shù)超過4000人,年產值達9.3億人民幣?
廣州海鷗擁有13年衛(wèi)浴產品制造經驗,是一家集研發(fā)?制造?服務為一體的衛(wèi)浴產品OEM制造商?產品在歐?美市場上擁有相當?shù)闹?主要客戶包括MOEN?DELTA?KOHLER?HANSGROHE?ROCA等?產品類型有低壓鑄造件?重力鑄造件?鍛造件?液壓成型件?機械加工件?管類加工件?焊接件?沖壓件?噴排器?PVD件?控制閥和安全閥等?
公司曾多次獲得最佳外資企業(yè)獎,并于2003年榮獲中國廣州大型企業(yè)"最具競爭力制造業(yè)和高新技術企業(yè)"百強之一?
長期以來,海鷗產品的生產流水線進程中,從機械加工?打磨拋光?電鍍?組裝各工段的每個工序上都在嚴格進行著工序產品的授權放行檢驗,總有一些不良品被發(fā)現(xiàn)后,隔離出來?數(shù)據(jù)顯示,這些不良品中,總有許多砂眼?氣孔?夾渣?裂紋?冷隔等缺陷都是由鑄造車間造成的,他們經常占到總數(shù)的85%~90%以上?
為了解決上述問題,降低鑄造不良率,廣州海鷗管理層聘請深圳市企業(yè)管理顧問有限公司組織清華大學等專家教授,與本公司鑄造骨干人員組成課題組,導入并采用汽車行業(yè)的APQP方法,進行鑄造專題的質量管理實踐研究攻關?
四?課題進展
1?APQP的系統(tǒng)培訓
自20005年5月開始,由課題組專家教授進行歷時3個月的APQP鑄造應用得系統(tǒng)培訓?采用教材是辛格瑪公司獨有的自編教材,涵蓋了QS9000參考手冊APQP?FMEA?PPAP的全部內容,不僅節(jié)省費用,而且連貫性好?易學易懂?不重復?
培訓全程采用幻燈片教學,并穿插以大量的實習作業(yè)?多功能研討以及結合生產實際的真實演練?
經反復演練?理解?查核?修改,海鷗的APQP小組成員掌握了APQP活動的步驟?要領和邏輯化的程序要求,完成了6A0XCPU?X6401CPR兩個典型的低鑄(即低壓鑄造,下同)和重鑄(重力鑄造)水嘴鑄件的產品/過程特性關系分析?過程流程圖?FMEA?控制計劃?初步SPC?工藝和模具設計分析等核心策劃活動及其艱苦的文件化編制工作,涌現(xiàn)出了能夠迅速學會這些特殊操作技巧的年輕骨干和基層領導?
2?對鑄造生產的流程再造
經過多次地反復研究?修訂,課題組完成了針對典型衛(wèi)浴產品水嘴鑄件的生產流程再造?其《綜合流程控制示意圖》?《過程流程圖》對于現(xiàn)場管理表達方式的邏輯性?實用性?一致性在多功能的APQP小組成員的理解上日漸清晰,可以明確分為混砂制芯?熔煉澆注(又可以分為低壓鑄造和重力鑄造兩個分別獨立工序)?后處理等3個模塊,從而再細化展開所有工序?工步的策劃?設計?控制管理和監(jiān)測?
對于整個流程中所有的產品特性和過程特性,還進行了非常詳盡的分析,形成了《特性一覽表》?《特性矩陣圖》等文件化成果?
以上這些成果APQP小組成員的多方論證之后得到審批,作為標準化的參考文件,對將來的APQP實戰(zhàn)運作中這一環(huán)節(jié)加以規(guī)范化地控制?
3?實施PFMEA
在海鷗衛(wèi)浴公司的高層領導親自關心下,APQP課題小組投入了較大的精力?較多的時間,花了很大的力氣,以6A0XCPU?X6401CPR為追蹤案例,對水嘴產品的鑄造生產所有流程的3個模塊,分別進行了詳實?細化?反復地PFMEA--過程潛在失效模式和后果分析,終于在7月20日基本形成階段性第一稿?
在PFMEA過程中,APQP小組從一開始就從生產運作的實際出發(fā)進行實戰(zhàn)式演練學習?先后針對所分析到的失效模式,逐步提出了13項切實可行的建議措施,即改進措施,同時都確定了責任人?完成措施的時間要求?8月初由APQP小組成員對這些措施的落實情況進行的檢查,結果是當時已經完成的只有2項,啟動后正在落實的有5項,還有6項正在啟動?
4?編制《控制計劃》
隨著針對6A0XCPU?X6401CPR為案例的PFMEA活動的深入展開,APQP小組又逐步完成了這兩個典型產品的CP--《控制計劃》全部文件?廣州海鷗多年來鑄造生產現(xiàn)場控制經驗的框架已經形成,許多細微之處,正隨著時間的延長逐步地在以上文件中顯示出來?當然第一稿CP的不足之處肯定很多,這是因為PFMEA中建議措施還沒有完全落實,所以對CP的動態(tài)更改導致現(xiàn)場管理經驗固化提升的體驗自然也不會很深刻?
5?"會師"于作業(yè)指導書
按照特性識別?流程再造?FMEA?CP的邏輯關系,APQP小組成員及其上級管理者堅信目前在鑄造車間影響鑄件及其后續(xù)加工質量的所有控制因素都比較全面地得到了分析識別和確認,于是開始進入了與現(xiàn)場作業(yè)指導書的對接和"會師"?
所謂作業(yè)指導書就是現(xiàn)場作業(yè)文件的總稱,它應當明確其“讀者”和“觀眾”是現(xiàn)場的操作者和所有進行工序督察和工藝紀律監(jiān)控的人員?
目前,海鷗鑄造現(xiàn)場作業(yè)指導書的典型形式是“工藝卡”?“信息欄”等,可以說比國內一般鑄造企業(yè)要完善的多?但是用APQP方法即以上文件化成果來對照衡量,還是發(fā)現(xiàn)有一些已經識別出來的潛在失效風險的控制方法?預防措施沒有被體現(xiàn)出來?另外,“工藝卡”還有必要在分類上?形式上加以細化和改進,以提高對“當前工序”?“正在操作”的針對性?
對此課題組參考了日本汽車鑄件廠的“作業(yè)手順書”?韓國LG看板等一些經驗做法,新成立的鑄造技術科正在加大這方面的改進力度?
此外,經常性地注意將APQP成果加以推廣利用,逐漸讓更多的員工了解?熟悉APQP,并掌握其中與本職工作有關的規(guī)定要求,使APQP的成果能夠及時與其他的關聯(lián)文件或者活動更新調整,以保持一致性?如對上崗?轉崗或在崗人員的技術培訓和練兵,就完全可以應用《過程流程圖》?FMEA?CP等作為提綱或直接教材,因為它們凝聚著甚至包括海鷗公司許多鑄造技術工人多年積累的經驗而且是經過了科學方法總結提煉出來的?
還有一些展示性看板文件,作為緊密地反映CP(控制計劃)在車間生產現(xiàn)場得到落實的公布?溝通手段,例如從特性一覽表?矩陣圖的產品/過程特性(原砂/樹脂/芯砂性能?射芯參數(shù)?銅錠/銅液/鑄件化學成分?熔煉/澆注溫度?車間交付的良品率等)中選擇確定可方便測量的某些數(shù)據(jù),以SPC方法開展工序能力研究,或者實施"在線監(jiān)控"?
6?增加創(chuàng)新的鑄造模具DFMEA
隨著APQP培訓內容的不斷增多,以及小組活動的不斷深入,使小組成員和相關管理層與顧問組之間,雙方對于鑄造模具/芯盒(海鷗習慣稱為外模/內模)的工藝屬性和管理特征的觀點越來越趨于一致?
現(xiàn)在共同的認識是:銅水嘴系列產品在鑄造生產階段的絕大部分工藝設計結果,都要體現(xiàn)在鑄造模具/芯盒上;換言之,模具/芯盒的設計必須首先要確保鑄造工藝設計的一系列參數(shù)的考慮和對設計失效的預防控制措施在設計階段都得到解決?
為此,強化了后期培訓重點內容:"DFMEA--鑄造工藝參數(shù)與外模?芯模設計的潛在失效模式及后果分析"?由于APQP小組具備了PFMEA的扎實練習基礎(此前模具科還主動地對模具加工過程實施了PFMEA),所以領會較快?培訓后的實戰(zhàn)案例選擇為6A01CP水嘴鑄件,編制第一版DFMEA時就能正確完成一些S?O?D的評分?RPN風險順序數(shù)和建議措施,而且還打破了鑄造車間?模具科和開發(fā)科的部門界限,坐在一起開展"腦力風暴"?同時小組成員還在本崗位繼續(xù)努力鉆研?修改DFMEA的文件化記錄表單,收到比較好的效果?
7?啟動鑄造模具驗證
目前海鷗公司實行的模具/芯盒的“試模”過程,實質上是經典APQP活動中的一個分支,即新設備/新模具的制作完成后的驗證,它應用了ISO9001的7.5.2要求對特殊生產過程必須進行“確認”這一條款的規(guī)定?
在更高級的ISO/TS16949中,要求對任何工序都必須進行“確認”,此內容分別在許多條款中都能找到很具體的要求;如7.5.1.3要求在新工藝初步運行?材料的改變?作業(yè)更改時,均必須進行作業(yè)準備驗證;7.5.1.5是專門針對工/模/量具管理的條款,其中包括了必須進行驗證活動的規(guī)定?
海鷗公司的"試模"過程是一個運行多年很成熟的程序,它可能綜合考慮了鑄造?鍛造?焊接?沖壓等多種工藝裝備的統(tǒng)一管理方法?在培訓中對工裝模具的驗證活動進行了管理學和過程方法的剖析,介紹了辛格瑪公司在其他企業(yè)取得成功包括半年提升良品率7個百分點的模具管理經驗?海鷗做法與辛格瑪經驗很接近,但還是有改進的潛力?即將結合工藝策劃的職責和組織結構設置,統(tǒng)一慎重地探討調整方案,這樣做的結果還可能導致對鍛?沖等工藝管理的改進,因為它們的管理學特征都是一樣的?
8?鑄造模具的統(tǒng)一管理
從模具驗證進而擴展到工裝模具的管理問題,在APQP的培訓曾多次提到?鑄造車間從平時的生產實踐中體會到模具管理的重要性,率先設立了模具管理員專職崗位,自行編制的模具管理軟件也正在試用?管理層經常對模具管理的程序化進程加以鼓勵,將此管理程的策劃納入APQP小組的一項任務,并歸口到新成立的鑄造技術科的日常管理職能中?
ISO/TS16949中7.5.1.5生產工裝的管理條款的以下要求可以為模具管理程序提供指南:
必須為工具和量具的設計?制造和驗證活動提供資源?
必須建立和實施生產工裝管理的系統(tǒng),包括:
--維護及修理的設施與人員,
--貯存與修復,
--工裝準備,
--易損工具的更換計劃,
--工具設計的變更文件化,包括工程更改等級,
--適當時,工具的調整及其文件的修訂,
--工裝標識,明確其狀態(tài),如生產?修理或報廢?
如果任何一項工作被外包,則必須實施監(jiān)視這些活動的系統(tǒng)?
9?建立鑄造技術科
APQP課題組實施流程再造?PFMEA活動時,所分析結果多次披露了鑄造工藝策劃責任缺位?失控現(xiàn)狀?在專家一再建議下,廣州海鷗8月底及時決定建立鑄造技術科,體現(xiàn)了公司領導對于鑄造生產先期質量策劃成果的認可,為進一步提高產品的質量和效率,狠抓工藝突破口,實現(xiàn)全公司鑄件產品技術要素的一元化管理提供了組織保證,也為即將在日常工作中啟動APQP活動做好了準備?鑄造技術科將盡快地完善工作職能,在今后對承擔歸口過程的職責?權限?與其他部門之間關系等制度建設上向公司提供建議性方案和咨詢意見?
10?《鑄造APQP計劃書》
顧問組在8月底的現(xiàn)場結束之前,專門輔導了APQP小組成員對銅合金鑄造水嘴產品的整個APQP活動進行標準化的階段和過程劃分,即《鑄造APQP計劃書》的策劃和編制?
計劃書以6A08XXCP為典型產品,把重力鑄造水嘴新產品的開發(fā)特別是對于鑄造工藝設計階段的所有活動都逐一列出,同時注明了形成的文件資料及其格式?這也是即將啟動日常APQP即新產品開發(fā)的程序化提綱?由顧問師參加研討,對傳統(tǒng)過程順序作了較大更改,并組織研討加以確認?然后設法按照《鑄造APQP計劃書》中規(guī)定的時間?文檔形式,收集整理所有的文檔資料,形成一個文件包加以保存?最后的APQP小組意見較為成熟一致時,得到高層管理者的簽字批準,成為今后標準化的活動程序?
11?對原砂供應商的第二方審核
開展APQP活動所暴露的生產現(xiàn)場最大問題是混砂制芯模塊中從原砂?樹脂的接收到芯砂?砂芯的性能指標都沒有驗收準則?檢驗數(shù)據(jù),如果從ISO9001的要求來講,應該說是一個局部系統(tǒng)的嚴重不合格項,即系統(tǒng)失效?對此,海鷗公司展開管理評審活動,決定落實以下兩個糾正措施:
--由廣州海鷗委托北京辛格瑪公司,前往XX省XX縣原砂供應商的生產現(xiàn)場,進行一次第2方審核,以完善海鷗對供應商的真實了解和專業(yè)的考察評價?
--課題組向海鷗公司領導提交先行實現(xiàn)對接收原砂進行監(jiān)測的建議,并且提供震動式標準篩(檢驗粒度分布)?洗砂機(檢驗含泥量)等監(jiān)測儀器的牌號和生產廠家,以及檢驗規(guī)程和標準?
12?銅合金燒損參數(shù)的試驗研究
海鷗開展APQP的活動結果,使一些平常忽視的問題"浮出水面",其中之一是銅合金熔煉配料的規(guī)律性數(shù)據(jù)還沒有完全被掌握,現(xiàn)場加料的控制是依據(jù)上一次的化驗數(shù)據(jù),靠經驗判斷來確定加料配方,還沒有做到"爐前"化驗后進行及時調整的控制,鑄造技術人員很少有人能夠說出銅合金中各種元素的燒損等熔煉參數(shù),從而影響著更加前移的預防性控制水平的提高?此問題已列入新成立的鑄造技術科近期議事日程?
13?APQP與其他國際標準化管理體系相融合
當APQP培訓?輔導和推進活動接近尾聲時,我們有意識地將此活動與海鷗貫徹運行的其他標準化管理有機地融合起來?海鷗公司是多年的ISO9001?ISO14001?OHSAS18001三標一體的認證單位,國際標準化管理已經構成海鷗企業(yè)文化的一部分,而且領導層非常重視體系的持續(xù)改進和完善?在啟動APQP項目之初,海鷗公司正在進行大規(guī)模的ISO深化輪訓?因此,課題組認為雖然只是為鑄造方面開展APQP培訓和輔導,但海鷗公司能夠舉一反三,獲得比其他企業(yè)更大的增值,當前,由首批受訓骨干向其他層次的員工進行傳播培訓正在策劃中?
課題組圍繞以鑄造生產所接觸涉及的人員?活動?場所,都會將APQP活動程序最終納入到海鷗公司的三標一體之內,使之在日常的產品開發(fā)和生產控制中與體系的其他過程一樣也能得到溝通?評審?日常督察?內部審核?與一般體系審核不同的是,APQP必須采用過程方法的審核,而不是條款方法,這主要體現(xiàn)為現(xiàn)場的制造過程審核,以及對開發(fā)過程的審核,有著特殊的?細化的審核方法和技巧?
五?課題結論--
當前,APQP在廣大的非汽車鑄造企業(yè)管理和技術人員中并非都是天方夜譚,許多人所聽到的關于APQP的評價,基本上都停留在“太麻煩?太羅嗦?理解不了”,或者說“那是針對機加工的,與鑄造生產流程對不上號,況且客戶不是汽車業(yè),他們既不要求,我們也不能認證”,甚至也有人告知:“我們已經試過了,只能是為了應付認證,產生不了什么經濟效益!”
廣州海鷗鑄造件的APQP質量改善課題研究的實踐充分證明:
--無論是不是汽車鑄件,都能比機械加工更加有必要?更加有效果地開展APQP程序活動;
--不以認證為目的的APQP活動,可以有效地預防鑄造缺陷,把問題消滅在鑄造生產之前;
APQP的成功運行,致使廣州海鷗衛(wèi)浴的鑄造生產現(xiàn)場發(fā)生了可喜的變化:
--鑄造技術科?鑄造生產科和模具科之間的分工協(xié)作相互關系?職責劃分經過科學調整而更加明確;
--鑄造新產品的模具(含外模和芯盒)試模次數(shù)明顯減少;
--鑄造生產現(xiàn)場的問題解決周期明顯縮短;
--據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計,全面啟動APQP后,第一個月的鑄件良品率比上個月上升了4個百分點!
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