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                  福建APQP在非汽车业的铸造应用

                  一、什么是APQP?
                     APQP是四 个英文单词:Advanced Product Quality Planning的缩写,即:针对产品质量的先期策划。它是以福特、通用、克莱斯勒三大汽车 公司为主组建的美国汽车工业行动集团AIAG提供给汽车供应商在开发新产品时的一种结构化开发方法,以便使供应商能不断地以最高 的效率、最低的成本生产出令汽车顾客满意的新产品、新系统、新部件。

                    开展APQP,一般分为计划和项目 确定、产品设计和开发、过程设计和开发、产品和过程验证、过程评估和持续改进等五大阶段(北京辛格玛顾问公司在培训时将APQP 划分为9个小阶段)。

                    APQP包括了:识别顾客要求、确定产品特殊特性、合同评审、DFMEA(产品设计潜在 失效模式及后果分析)、过程流程图、PFMEA(过程潜在失效模式及后果分析)、CP(控制计划)、作业指导书、PPAP(产品件批准程 序)、SPC(统计过程控制)、MSA(测量系统分析)等多项先进的管理工具和方法。所以APQP一问世,就得到全世界汽车工业的普遍 采纳,并逐渐发展成为汽车供应链上通用的交易双方互动规则。

                    APQP的巨大成功,使其先后被QS9000、 VDA6.1和ISO/TS16949等汽车业质量管理体系国际标准所采用。在经济全球化的今天,如果一个企业想在汽车供应链市场上长久发展, APQP是必须完成的一门基本功课。

                  二、汽车铸件企业的APQP
                     开展APQP活动的迫切 程度,随着距离发动机、车桥、底盘等心脏部和车身、门窗等核心部件在汽车供应链上的远近关系而不同。

                    在汽车行业中,以铸造方法获得所要求材质的汽车配件占有相当的比例。其中多数为取得铸造毛坯后还要继续进行较多的切削加工 、装配处理等制造过程;只有少数才是不加工或很少加工就能提供毛坯成品的铸件。

                    与机械加工件相比较 ,铸造件开展APQP活动相对较弱一些,或者行业中深入研究相对较少。仅就上文中一些问题值得探讨:

                  ——多数情况下,铸造是被当作一个大工序来加以分析的,展开程度不一定能够深入,揭露变差不一定能够充分;
                  ——少数情况下,一般是由机加工能力较弱的专业化铸造厂承担铸件生产,这些厂必须开展APQP,才能与客户 做到同步开发,但是客户或者许多教材又都是以机加工为案例展开的;
                  ——再有就是一般铸造企业不承担 产品设计责任,但有时铸造工艺的设计、铸造模具和工装的设计比起许多产品设计还要复杂的多。

                    如何既 满足下游客户和APQP经典教材的原则要求,又能反映铸造生产的特点和固有规律?是摆在汽车铸造企业面前的研究课题。

                  三、课题概况--
                  广州海鸥卫浴用品股份有限公司简介:

                    是一 家大型的台湾合资企业,位于广州番禺区联邦工业城内,旗下拥有广州南鸥、广州承鸥、广州海鸥水暖器材等八家公司,占地48000平 方米,建筑面积52000平方米,员工总数超过4000人,年产值达9.3亿人民币。

                    广州海鸥拥有13年卫浴产品 制造经验,是一家集研发、制造、服务为一体的卫浴产品OEM制造商。产品在欧、美市场上拥有相当的知名度。主要客户包括MOEN、 DELTA、KOHLER、HANSGROHE、ROCA等。产品类型有低压铸造件、重力铸造件、锻造件、液压成型件、机械加工件、管类加工件、焊接 件、冲压件、喷排器、PVD件、控制阀和安全阀等。

                    公司曾多次获得最佳外资企业奖,并于2003年荣获中 国广州大型企业"最具竞争力制造业和高新技术企业"百强之一。

                    长期以来,海鸥产品的生产流 水线进程中,从机械加工、打磨抛光、电镀、组装各工段的每个工序上都在严格进行着工序产品的授权放行检验,总有一些不良品被 发现后,隔离出来。数据显示,这些不良品中,总有许多砂眼、气孔、夹渣、裂纹、冷隔等缺陷都是由铸造车间造成的,他们经常占 到总数的85%~90%以上。

                    为了解决上述问题,降低铸造不良率,广州海鸥管理层聘请北京辛格玛企业管理 顾问有限公司组织清华大学等专家教授,与本公司铸造骨干人员组成课题组,导入并采用汽车行业的APQP方法,进行铸造专题的质量 管理实践研究攻关。

                  四、课题进展
                  1、APQP的系统培训
                    自20005年5月开始,由课题组专家教授进行历时3个月的APQP铸造应用得系统培训。采用教材是辛格玛公司独有的自编教材,涵盖了 QS9000参考手册APQP、FMEA、PPAP的全部内容,不仅节省费用,而且连贯性好、易学易懂、不重复。

                    培训 全程采用幻灯片教学,并穿插以大量的实习作业、多功能研讨以及结合生产实际的真实演练。

                    经反复演练 、理解、查核、修改,海鸥的APQP小组成员掌握了APQP活动的步骤、要领和逻辑化的程序要求,完成了6A0XCPU、X6401CPR两个典型的 低铸(即低压铸造,下同)和重铸(重力铸造)水嘴铸件的产品/过程特性关系分析、过程流程图、FMEA、控制计划、初步SPC、工艺 和模具设计分析等核心策划活动及其艰苦的文件化编制工作,涌现出了能够迅速学会这些特殊操作技巧的年轻骨干和基层领导。

                  2、对铸造生产的流程再造
                     经过多次地反复研究、修订,课题组完成了针对典型卫 浴产品水嘴铸件的生产流程再造。其《综合流程控制示意图》、《过程流程图》对于现场管理表达方式的逻辑性、实用性、一致性在 多功能的APQP小组成员的理解上日渐清晰,可以明确分为混砂制芯、熔炼浇注(又可以分为低压铸造和重力铸造两个分别独立工序) 、后处理等3个模块,从而再细化展开所有工序、工步的策划、设计、控制管理和监测。

                    对于整个流程中 所有的产品特性和过程特性,还进行了非常详尽的分析,形成了《特性一览表》、《特性矩阵图》等文件化成果。

                    以上这些成果APQP小组成员的多方论证之后得到审批,作为标准化的参考文件,对将来的APQP实战运作中这一环节加以规 范化地控制。

                  3、实施PFMEA
                     在海鸥卫浴公司的高层领导亲自关心下,APQP课 题小组投入了较大的精力、较多的时间,花了很大的力气,以6A0XCPU、X6401CPR为追踪案例,对水嘴产品的铸造生产所有流程的3个 模块,分别进行了详实、细化、反复地PFMEA--过程潜在失效模式和后果分析,终于在7月20日基本形成阶段性第一稿。

                    在PFMEA过程中,APQP小组从一开始就从生产运作的实际出发进行实战式演练学习。先后针对所分析到的失效模 式,逐步提出了13项切实可行的建议措施,即改进措施,同时都确定了责任人、完成措施的时间要求。8月初由APQP小组成员对这些措 施的落实情况进行的检查,结果是当时已经完成的只有2项,启动后正在落实的有5项,还有6项正在启动。

                  4、编制《控制计划》
                    随着针对6A0XCPU、X6401CPR为案例的PFMEA活动的深入展开,APQP小组又逐步完 成了这两个典型产品的CP--《控制计划》全部文件。广州海鸥多年来铸造生产现场控制经验的框架已经形成,许多细微之处,正随着 时间的延长逐步地在以上文件中显示出来。当然第一稿CP的不足之处肯定很多,这是因为PFMEA中建议措施还没有完全落实,所以对CP 的动态更改导致现场管理经验固化提升的体验自然也不会很深刻。

                  5、"会师"于作业指导书
                    按照特性识别、流程再造、FMEA、CP的逻辑关系,APQP小组成员及其上级管理者坚信目前在铸造车间影响 铸件及其后续加工质量的所有控制因素都比较全面地得到了分析识别和确认,于是开始进入了与现场作业指导书的对接和"会师 "。

                    所谓作业指导书就是现场作业文件的总称,它应当明确其“读者”和“观众 ”是现场的操作者和所有进行工序督察和工艺纪律监控的人员。

                    目前,海鸥铸造现场作业指导书的 典型形式是“工艺卡”、“信息栏”等,可以说比国内一般铸造企业要完善的多。但是用APQP方法即以上文件 化成果来对照衡量,还是发现有一些已经识别出来的潜在失效风险的控制方法、预防措施没有被体现出来。另外,“工艺卡 ”还有必要在分类上、形式上加以细化和改进,以提高对“当前工序”、“正在操作”的针对性。

                    对此课题组参考了日本汽车铸件厂的“作业手顺书”、韩国LG看板等一些经验做法,新成立的铸造 技术科正在加大这方面的改进力度。

                    此外,经常性地注意将APQP成果加以推广利用,逐渐让更多的员工了 解、熟悉APQP,并掌握其中与本职工作有关的规定要求,使APQP的成果能够及时与其他的关联文件或者活动更新调整,以保持一致性 。如对上岗、转岗或在岗人员的技术培训和练兵,就完全可以应用《过程流程图》、FMEA、CP等作为提纲或直接教材,因为它们凝聚 着甚至包括海鸥公司许多铸造技术工人多年积累的经验而且是经过了科学方法总结提炼出来的。

                  还有一些 展示性看板文件,作为紧密地反映CP(控制计划)在车间生产现场得到落实的公布、沟通手段,例如从特性一览表、矩阵图的产品/过程 特性(原砂/树脂/芯砂性能、射芯参数、铜锭/铜液/铸件化学成分、熔炼/浇注温度、车间交付的良品率等)中选择确定可方便测量的 某些数据,以SPC方法开展工序能力研究,或者实施"在线监控"。

                  6、增加创新的铸造模具 DFMEA
                    随着APQP培训内容的不断增多,以及小组活动的不断深入,使小组成员和相关管理层与顾问组之间 ,双方对于铸造模具/芯盒(海鸥习惯称为外模/内模)的工艺属性和管理特征的观点越来越趋于一致。

                    现 在共同的认识是:铜水嘴系列产品在铸造生产阶段的绝大部分工艺设计结果,都要体现在铸造模具/芯盒上;换言之,模具/芯盒的设 计必须首先要确保铸造工艺设计的一系列参数的考虑和对设计失效的预防控制措施在设计阶段都得到解决。

                    为此,强化了后期培训重点内容:"DFMEA--铸造工艺参数与外模、芯模设计的潜在失效模式及后果分析"。由于APQP小组 具备了PFMEA的扎实练习基础(此前模具科还主动地对模具加工过程实施了PFMEA),所以领会较快。培训后的实战案例选择为6A01CP 水嘴铸件,编制第一版DFMEA时就能正确完成一些S、O、D的评分、RPN风险顺序数和建议措施,而且还打破了铸造车间、模具科和开发 科的部门界限,坐在一起开展"脑力风暴"。同时小组成员还在本岗位继续努力钻研、修改DFMEA的文件化记录表单,收到比 较好的效果。

                  7、启动铸造模具验证
                    目前海鸥公司实行的模具/芯盒的“ 试模”过程,实质上是经典APQP活动中的一个分支,即新设备/新模具的制作完成后的验证,它应用了ISO9001的7.5.2要求对特 殊生产过程必须进行“确认”这一条款的规定。

                    在更高级的ISO/TS16949中,要求对任何工序 都必须进行“确认”,此内容分别在许多条款中都能找到很具体的要求;如7.5.1.3要求在新工艺初步运行、材料的改变、 作业更改时,均必须进行作业准备验证;7.5.1.5是专门针对工/模/量具管理的条款,其中包括了必须进行验证活动的规定。

                    海鸥公司的"试模"过程是一个运行多年很成熟的程序,它可能综合考虑了铸造、锻造、焊接、冲压 等多种工艺装备的统一管理方法。在培训中对工装模具的验证活动进行了管理学和过程方法的剖析,介绍了辛格玛公司在其他企业取 得成功包括半年提升良品率7个百分点的模具管理经验。海鸥做法与辛格玛经验很接近,但还是有改进的潜力。即将结合工艺策划的职 责和组织结构设置,统一慎重地探讨调整方案,这样做的结果还可能导致对锻、冲等工艺管理的改进,因为它们的管理学特征都是一 样的。

                  8、铸造模具的统一管理
                     从模具验证进而扩展到工装模具的管理问题, 在APQP的培训曾多次提到。铸造车间从平时的生产实践中体会到模具管理的重要性,率先设立了模具管理员专职岗位,自行编制的模 具管理软件也正在试用。管理层经常对模具管理的程序化进程加以鼓励,将此管理程的策划纳入APQP小组的一项任务,并归口到新成 立的铸造技术科的日常管理职能中。

                  ISO/TS16949中7.5.1.5生产工装的管理条款的以下要求可以为模具管 理程序提供指南:

                  必须为工具和量具的设计、制造和验证活动提供资源。
                          必须建立和实施生产工装管理的系统,包括:
                  --维护 及修理的设施与人员,
                  --贮存与修复,
                  --工装准备,
                  --易损工具的更换计划,
                  --工具设计的变更文件化,包括工程更改等级,
                  --适当时,工具的调整及其文件的修订,
                  --工装标识,明确其状态,如生产、修理或报废。

                  如果任何一项工作被外包,则必须实施监视这些 活动的系统。

                  9、建立铸造技术科
                     APQP课题组实施流程再造、PFMEA活动时, 所分析结果多次披露了铸造工艺策划责任缺位、失控现状。在专家一再建议下,广州海鸥8月底及时决定建立铸造技术科,体现了公司 领导对于铸造生产先期质量策划成果的认可,为进一步提高产品的质量和效率,狠抓工艺突破口,实现全公司铸件产品技术要素的一 元化管理提供了组织保证,也为即将在日常工作中启动APQP活动做好了准备。铸造技术科将尽快地完善工作职能,在今后对承担归口 过程的职责、权限、与其他部门之间关系等制度建设上向公司提供建议性方案和咨询意见。

                  10、《铸造 APQP计划书》
                     顾问组在8月底的现场结束之前,专门辅导了APQP小组成员对铜合金铸造水嘴产品的整个APQP 活动进行标准化的阶段和过程划分,即《铸造APQP计划书》的策划和编制。

                  计划书以6A08XXCP为典型产品 ,把重力铸造水嘴新产品的开发特别是对于铸造工艺设计阶段的所有活动都逐一列出,同时注明了形成的文件资料及其格式。这也是 即将启动日常APQP即新产品开发的程序化提纲。由顾问师参加研讨,对传统过程顺序作了较大更改,并组织研讨加以确认。然后设法 按照《铸造APQP计划书》中规定的时间、文档形式,收集整理所有的文档资料,形成一个文件包加以保存。最后的APQP小组意见较为 成熟一致时,得到高层管理者的签字批准,成为今后标准化的活动程序。

                  11、对原砂供应商的第二方审核
                     开展APQP活动所暴露的生产现场最大问题是混砂制芯模块中从原砂、树脂的接收到芯砂、砂芯的性能指标 都没有验收准则、检验数据,如果从ISO9001的要求来讲,应该说是一个局部系统的严重不合格项,即系统失效。对此,海鸥公司展开 管理评审活动,决定落实以下两个纠正措施:
                  --由广州海鸥委托北京辛格玛公司,前往XX省XX县原砂供应商的生产现 场,进行一次第2方审核,以完善海鸥对供应商的真实了解和专业的考察评价。
                  --课题组向海鸥公司领导提交先行实 现对接收原砂进行监测的建议,并且提供震动式标准筛(检验粒度分布)、洗砂机(检验含泥量)等监测仪器的牌号和生产厂家,以 及检验规程和标准。

                  12、铜合金烧损参数的试验研究
                    海鸥开展APQP的活动结 果,使一些平常忽视的问题"浮出水面",其中之一是铜合金熔炼配料的规律性数据还没有完全被掌握,现场加料的控制是 依据上一次的化验数据,靠经验判断来确定加料配方,还没有做到"炉前"化验后进行及时调整的控制,铸造技术人员很少 有人能够说出铜合金中各种元素的烧损等熔炼参数,从而影响着更加前移的预防性控制水平的提高。此问题已列入新成立的铸造技术 科近期议事日程。

                  13、APQP与其他国际标准化管理体系相融合
                    当APQP培训、 辅导和推进活动接近尾声时,我们有意识地将此活动与海鸥贯彻运行的其他标准化管理有机地融合起来。海鸥公司是多年的ISO9001、 ISO14001、OHSAS18001三标一体的认证单位,国际标准化管理已经构成海鸥企业文化的一部分,而且领导层非常重视体系的持续改进 和完善。在启动APQP项目之初,海鸥公司正在进行大规模的ISO深化轮训。因此,课题组认为虽然只是为铸造方面开展APQP培训和辅导 ,但海鸥公司能够举一反三,获得比其他企业更大的增值,当前,由首批受训骨干向其他层次的员工进行传播培训正在策划中。

                    课题组围绕以铸造生产所接触涉及的人员、活动、场所,都会将APQP活动程序最终纳入到海鸥公司的三标一体 之内,使之在日常的产品开发和生产控制中与体系的其他过程一样也能得到沟通、评审、日常督察、内部审核。与一般体系审核不同 的是,APQP必须采用过程方法的审核,而不是条款方法,这主要体现为现场的制造过程审核,以及对开发过程的审核,有着特殊的、 细化的审核方法和技巧。
                   
                  五、课题结论--
                    当前,APQP在广大的非汽车 铸造企业管理和技术人员中并非都是天方夜谭,许多人所听到的关于APQP的评价,基本上都停留在“太麻烦、太罗嗦、理解不了 ”,或者说“那是针对机加工的,与铸造生产流程对不上号,况且客户不是汽车业,他们既不要求,我们也不能认证 ”,甚至也有人告知:“我们已经试过了,只能是为了应付认证,产生不了什么经济效益!”

                  广州海鸥铸造件的APQP质量改善课题研究的实践充分证明:
                  --无论是不是汽车铸件,都能比机械加工更加 有必要、更加有效果地开展APQP程序活动;
                  --不以认证为目的的APQP活动,可以有效地预防铸造缺陷,把问题消灭在 铸造生产之前;

                  APQP的成功运行,致使广州海鸥卫浴的铸造生产现场发生了可喜的变化:
                  --铸造技术科、铸造生产科和模具科之间的分工协作相互关系、职责划分经过科学调整而更加明确;
                  --铸造新产品 的模具(含外模和芯盒)试模次数明显减少;
                  --铸造生产现场的问题解决周期明显缩短;
                  --据不完 全数据统计,全面启动APQP后,第一个月的铸件良品率比上个月上升了4个百分点!

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