多品种自动化流水线铸造生产的防错技术与管理

刘 超，王新慧，王鑫超，刘立强

(潍柴动力（潍坊）铸锻有限公司，山东潍坊 261000)

1 前言

现代化的铸造生产车间采用自动化流水线大批量式生产工艺。与过去单机式操作生产方式相比，大大提高了生产效率，降低了操作者劳动强度[1]。由于采用制芯中心、自动造型线、全自动清理工艺、轨道线式输送，此生产方式特别适用于单一产品的大批量快速铸造生产而不适用多系列、多品种、订单式的混合式生产方式。

当前以市场为导向的经营模式要求铸造生产车间必须具备新产品及其变形产品与成熟产品的快速化混线生产条件，尤其伴随柴油机排放的升级，潍柴集团不断研发各类换代新产品及变型产品，产品种类和数量不断增加，对铸锻公司技术和产品管理工作提出了更高的要求。产品技术管理作为稳定和提升产品质量的重要支撑[2]，需要不断的提升以适应现代化铸造行业的发展需求，对于大批量高效化多产品混线生产作业，防错技术作为产品技术管理的重要手段，在稳定产品质量、提升过程保障能力、避免批量质量问题发生等方面发挥着不可替代的作用[3-5]。

2 主要防错点介绍

铸造生产作为一项复杂的多工序组合的工艺过程，不同系列产品在不同工序可能需要不同的防错技术与管理，这样才能保证产品质量的稳定性。如何将防错管理应用到铸造产品防错管理中，项目负责人在多年的生产实践中，不断学习各行业先进的防错经验和理念，进行了大量的探索，将适用于自动化、流水线、多产品混合生产的铸造防错技术分为三大类：工艺工装设计阶段的防错、生产条件和生产现场的防错、生产过程的防错。并按照防错技术分类和防错级别形成铸造产品防错档案，并以新产品或变形产品生产为起点，以铸造工艺流程为主线，以问题为导向建立了适应现代化铸造生产模式的铸造产品防错管理档案，保证全新产品或变形产品适用于当前的自动化生产线。

3 防错效果的实现

3.1 工装工艺设计阶段的防错

我公司某车间承担公司WP4/WP6、WP5/WP7、WP9、WP10 各系列产品及其新增变形产品的生产任务，共生产四大系列50 种产品，在组织生产与质量管理整个过程中应用了各类防错技术及其管理流程，保证了各类产品的正常铸造生产。

3.1.1 芯盒的活块化与字牌标注法设计

对于同一系列的不同产品芯盒采用活块化设计，即同一套芯盒仅更换活块就能满足不同产品的砂芯需要。此设计减少了模具种类和数量，降低了成本，并且防止模具更换错误导致的产品错误。另设计此类模具时要同时设计出字牌，做到活块与字牌的一一对应，通过标注字号方法识别不同产品，如图1 和图2 所示。

通过更换芯盒中的活块和字牌来实现几种产品相互间快速切换的目的，最大程度地节约制造成本和防止生产错误。

3.1.2 型板的组合式字头标记法设计

型板设计时，型板上标注出系列号，字头改变以往整体镶块的形式，12 个数字均采用活块组合设计，以便于件号随产品转换而及时更换，确保毛坯件号的准确性，防止后续工序因件号标识不对而产生的错误，如图3 所示。

3.2 生产条件与生产现场防错

在生产前期准备过程中，要合理编制各类防错化工艺文件，防错化目视化看板和产品实物的对比化展示看台。通过三级展示，从视觉和工艺上对各位操作者进行培训和灌输各类产品的区别，确保防错化管理应用于每一个操作者的每一道工序如图4、图5 和图6 所示。

（1）在易出错工序编制各类作业指导书、操作要领书等，从工艺方法上指导操作者进行防错化操作。

图1 活块化设计的工装结构

图2 防错字牌的设计与显示

图3 型板字头标记法

图4 防错文件

图5 防错实物展示图

（2）在工装更换工序、组芯工序、造型合箱工序、检验工序和在制品存放工序放置变形产品防错化目视化看板，指导各个操作者一目了然的进行产品的防错化操作。

图6 防错看板展示

（3）在制芯工序和下芯工序，放置砂芯展示台，对形状相似砂芯进行实物对比，也起到现场培训作用，保证操作者操作的正确性。

3.3 生产过程防错

生产过程流程图如图7 所示，在生产过程流程中，通过防错管理流程对易出错的工序进行防错管控。重点在四个方面：制芯工装的更换确认，立库砂芯的专人化管理，造型产品更换确认单，清理工序的件号把关。

砂芯转移储存过程通过砂芯转化器、砂芯识别光栅和专人化管控三方面来进行防错管理，如图8 所示。

3.4 全新产品的防错化生产管理流程

当前铸造车间必须为客户随时提供用于实验的新型产品样件进而缩短新产品的开发进度，这给铸造车间的正常化生产带来很大的挑战，因此对于此类样件的铸造生产必须按照一定的防错流程来保证新产品的快速化铸造生产，可以总结为“档案追踪式”生产管理模式。

图7 生产过程流程图

图8 砂芯自动化识别流程图

（1）产品与当前生产条件匹配程度的档案因素。不同产品需要考虑的因素不同，大概需要综合考虑以下15 条因素：1）确认新产品特征；2）工装的更换与恢复；3）砂芯的存放；4）型板字头的更换；5）气眼针是否发生变化，气眼针坐标调整；6）浇注温度是否相应调整；7）现有各类砂芯夹具、胎具是否满足；8）现有造型夹具、胎具是否满足；9）产生的新特征是否对机械手夹紧有影响；10）磨床胎具是否满足要求；11）有无特定细清工具；12）产品是否满足各轨道线要求；13）产品是否满足喷粉喷头要求；14）产品在制品存放与投料的单独管理；15）新产品的焊补滞后问题。

（2）建立生产档案，追踪整个生产过程及其防错管理。档案表的设计和流转就是对新产品的追溯过程，需要不同生产线结合实际设计档案表格，关键是跟踪过程减少错误的发生，确保新产品质量和订单及时率。

4 总结

大批量、流水线、自动化、多品种混线铸造生产是当前现代化铸造生产线的必然生产趋势。铸造产品防错管理与技术体系的建设和实践是对防错管理在铸造生产应用的深入和升华，是对铸造工艺和流程的优化改进和不断创新，同时也是一项“全员参与、全过程管理”的有效管理举措。

（1）建立了大批量混线铸造生产的良好秩序，提升了生产效率

防错体系的搭建梳理了从产品工艺工装设计、制芯和造型、铸件清理转运及铸件的入库和投料等整个铸造生产流程，通过建立防错预防、工序内控制、工序间防错把关等层层防错机制，同时结合铸造生产防错追溯管理，实现了铸造生产过程“设计由原则、信息可查询、流向可跟踪、责任可追究”的目标，建立了规范有序的生产秩序，提高了生产效率，提升了整个企业的管理水平。

（2）降低了验证流程与时间

建立了新产品与变形产品等全新产品在生产线上的订单式防错生产，大大降低了验证流程与时间，为新产品的产出提供了快速有效的保障。

（3）降低了铸造生产的综合成本

铸造产品防错管理体系的运行和实施提高了过程控制的准确率和稳定性，提高了产品合格率，大大降低了因废品返工和返修等过程中产生的各种损失和浪费，以低成本、高品质的铸件产出支撑企业以打造成为全球发动机铸件卓越供应商的伟大愿景。