基于ＩＳＭ模型的汽车内饰紧固件生产系统失效
因素分析
孙㊀爽
摘㊀要：目前国内汽车零部件企业的风险管控水平参差不齐ꎬ对于产品生产线的风险识别ꎬ很多中小型企业做的还不够ꎮ同时由于资金㊁人员投入不足ꎬ改善也往往不到位ꎬ企业内部仍存在很多的资源浪费ꎮ文章将ＩＳＭ模型运用到紧固件生产系统失效的分析中ꎬ对失效的各原因进行层次划分ꎬ出根本原因ꎬ并提出相应的改善措施ꎬ提高生产效率和产品质量ꎬ为生产该类产品的企业提供建议ꎮ
关键词：内饰紧固件ꎻ失效因素分析ꎻ解释结构模型
一㊁引言
随着我国汽车工业的蓬勃发展ꎬ与整车企业配套的各类零部件供应商也得到了迅速发展ꎬ但是在高速发展的同时ꎬ我国汽车零部件公司整体质量水平偏低ꎬ风险易发ꎮ在快节奏㊁大批量的生产过程中ꎬ产品整个
生产过程受着多重因素的制约和影响ꎬ这些因素包括人㊁机㊁料㊁法㊁环和管理等ꎮ降低这些因素带来的不良影响十分重要ꎮ很多中小型企业的资源和资金有限ꎬ其不能针对所有的失效起因全部进行根本的改善ꎬ因此降低风险的对策往往浮于表面甚至具有 一次性 的特点ꎮ深入分析失效原因可以发现ꎬ有的失效起因往往只是表象ꎬ其产生可能是由其他因素引起的ꎬ因此出它们之间的关系就尤为重要ꎮ出根本原因ꎬ企业就可以加大资源和资金的投入解决根本原因ꎬ从根本上降低不良影响的发生ꎮ
二㊁汽车紧固件生产系统
(一)汽车内饰紧固件
汽车内饰紧固件是汽车用标准件的一种ꎬ材质一般为聚甲醛ꎮ这类产品可以替代原本的螺栓类金属材质标准件ꎬ是实现汽车轻量化的关键元件ꎬ一般用在车门内饰板与钣金件的连接处ꎮ这类产品具有体积小㊁产量大的特点ꎮ汽车上市后ꎬ该产品供货数量和批次相对稳定ꎬ且其在应用环境和性能要求等方面具有共通性ꎮ因此可以将这类产品进行统一分析ꎬ得到共同性的结论ꎬ对更好地开发与应用此类紧固件具有指导意义ꎮ
(二)生产系统描述
汽车内饰紧固件生产加工工艺流程呈直线型布局ꎮ整个生产过程可以看作是一个系统ꎬ原材料运输至工
厂作为输入ꎬ将合格的产品运送至客户端作为输出ꎮ生产加工技术较为简单ꎬ但由于其需求量大的特性ꎬ其生产节拍很快ꎮ生产过程一般大致分为：材料受入ң材料保管ң注塑成型ң过程检查ң成型集中检查ң计量ң完成品检查ң保管ң出货检查ң捆包ң出货ꎮ
三㊁研究方法
解释结构模型(ＩｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｖｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭｏｄｅｌｉｎｇꎬＩＳＭ)作为分析复杂系统的有力工具ꎬ能将复杂系统分解为若干个子系统ꎬ进而构成一个多级递解的结构模型ꎬ出各要素之间的相互关系ꎬ将模糊化㊁复杂化的系统清晰化㊁结构化ꎮ文章应用解释结构模型基于六大因素对生产流程进行失效模式分析并出失效原因ꎬ将潜在失效原因进行层次化分解ꎬ出根本原因ꎮ
四㊁汽车内饰紧固件失效影响分析
(一)生产过程失效模式和失效起因分析
从生产活动的全过程来看ꎬ应该充分考虑人㊁机㊁环境㊁管理㊁工艺㊁材料等各方面的影响因素对作业场所风险进行分析ꎮ企业内部形成ＣＦＴ(多功能)小组ꎬ即由各个生产相关部门指派一名本部门专家ꎬ组成专家组ꎬ中高层领导者为组长ꎮ由组长领导ꎬＣＦＴ(多功能)小组需对生产过程进行充分的调查ꎬ根据过往不良履历ꎬ结合经验对可能产生的失效模式进行讨论剖析ꎬ制订风险影响因素表ꎮ
(二)失效起因分类
ＣＦＴ小组讨论结果将产品不良的表象可以归类为几种类型：原材料受入异常ꎬ原材料功能失效ꎬ注塑成型过程异常ꎬ制品外观异常ꎬ制品超差ꎬ纳入数量不足ꎬ纳入产品错误ꎬ捆包方式错误ꎬ物流异常ꎮ这些异常都会导致产品生产过程中不良品会流入下一个工序以及客户端ꎮ失效模式在层次结构模型中作为第一层ꎬ是产品失效表象ꎮ下文将失效原因进行层次划分后ꎬ再与失效模式建立联系ꎬ形成完整的层次模型图ꎮ对失效起因进行归类ꎬ如表１所示:
８４１
技术与检测Һ㊀表１　失效因素分类
序号分类潜在失效原因含义符号内饰
１
２３管理
供应商控制失效
对材料供应商的品质㊁物流管控失
效ꎬ使不良品流入工厂
Ｓ１订单管理失效
产品订单管理出现问题ꎬ导致供货
错误
Ｓ２仓储管理失效
管理性问题导致产品库存位置不正
确而造成备货错误
Ｓ３
４物料原材料异常原材料在生产前出现受潮等情况无
法使用
Ｓ４
５
６环境保管环境不到位仓储环境恶劣Ｓ５生产环境不到位
模具㊁生产线未及时清理ꎬ生产环境
恶劣
Ｓ６
７
８９１０设备
注塑设备异常
注塑设备出现渐发性故障或突发性
故障
Ｓ７模具不良
导致产品出现不良的模具故障ꎬ包括
分模线错位㊁排气不良等
Ｓ８电子秤误差
能够导致产品计数错误的电子秤
误差
Ｓ９检测设备损坏
导致产品测量出现非偏差的检测设
备损坏
Ｓ１０
１１
１２１３１４人员
设备未及时
维护或点检
人员未按照点检表规定和操作要求
进行维护或点检包括模具㊁注塑机㊁
传送带和检测仪器
Ｓ１１装箱作业异常
产品包装方式或数量与系统中记录
数据不符或运输过程中由于捆包失
误造成的装箱松散
Ｓ１２
标签错误或账㊁
卡㊁物不符
人员操作失误导致出货产品标签㊁账
票㊁卡片㊁产品出现两两不符
Ｓ１３
专业检测
技能不足
产品检查技能不到位ꎬ致使不良品从
检查作业工序中流入到下一工序
Ｓ１４
１５
１６１７
工艺
参数设定不良
注塑机内记录的产品工艺参数出现
异常
Ｓ１５成形条件超差
生产过程中成型工艺参数超出设定
范围
Ｓ１６
特斯拉否认16万新车生产线工艺
设计问题
生产线工艺流程存在问题导致产品
掉落或掉落品混入合格品中
Ｓ１７
高速免费是按入口还是出口五㊁汽车内饰紧固件失效的层次结构分析(一)建立邻接矩阵和可达矩阵
将上面１７种失效起因运用解释结构模型进行层次划
分ꎬ首先建立邻接矩阵ꎮ标准件生产流程产品失效因素的邻接矩阵中的各元素取值都为０和１ꎬ用来表示两元素之间是否存在直接联系ꎮ按照解释结构模型的要求ꎬ用Ｓｉ表示行ꎬ用Ｓｊ表示为列ꎬ则有以下关系:
ａｉｊ＝
１ꎬＳｉ对Ｓｊ有某种二元关系０ꎬＳｉ对Ｓｊ没有某种二元关系{
分析因素间相互作用关系ꎬ建立邻接矩阵ꎮ可达矩阵Ｍ是指用矩阵的形式来描述有向连接图各节点之间ꎬ经过一定长度的通路后可能达到的程度ꎮ用１表示两个要素之间能够建立起通路ꎬ用０表示不能建立通路ꎮ运用布尔代数运算ꎬ当邻接矩阵Ａ满足(Ａ＋Ｉ)ｒ－１ʂ(Ａ＋Ｉ)ｒ＝(Ａ＋Ｉ)ｒ＋１＝Ｍ时ꎬ矩阵Ｍ为邻接矩阵Ａ的可达矩阵ꎬ其中Ｅ为单位矩阵ꎮ则最终可达矩阵Ｍ为:
Ｓ１Ｓ２Ｓ３Ｓ４Ｓ５Ｓ６Ｓ７Ｓ８Ｓ９Ｓ１０Ｓ１１Ｓ１２Ｓ１３Ｓ１４Ｓ１５Ｓ１６Ｓ１７Ｍ＝
Ｓ１
Ｓ２
Ｓ３
Ｓ４
Ｓ５
Ｓ６
Ｓ７
Ｓ８
Ｓ９
Ｓ１０
Ｓ１１
07款雅阁Ｓ１２
Ｓ１３
Ｓ１４
Ｓ１５
Ｓ１６
Ｓ１７
１００１０００００００００００００
０１１００００００００００００００
００１００００００００００００００
０００１０００１００００００１１０
００１１１００００００００００００
０００００１０００００００００００
００００００１０００００００１１０
０００００００１０００００００１０
００００００００１００００００００
０００００００００１０００１０００
００００００１１１１１００００００
０００００００００００１１００００
０１００００００００００１００００
０００００００００００００１０００
００００００００００００００１１０
００００００００００００００１１０
０００００１００００００００００１
é
ë
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
êê
ù
五菱宏光二手车û
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
海马汽车ú
ú
ú
úú(二)层级划分
对可达矩阵进行层级划分ꎬ系统要素Ｓｉ的可达集是在可达矩阵或有向图中由Ｓｉ可到达的诸要素所构成的集合ꎬ记为Ｒ(Ｓｉ)ꎮ系统要素Ｓｉ的先行集是在可达矩阵或有向图中到达Ｓｉ的诸要素所构成的集合ꎬ记为Ａ(Ｓｉ)ꎮＳｉ在可达集Ｒ(Ｓｉ)与先行集Ａ(Ｓｉ)的共同部分为共同集Ｃ(Ｓｉ)ꎬ即交集ꎮ当Ｒ(Ｓｉ)＝Ｃ(Ｓｉ)时ꎬＳｉ即为最上级因素ꎬ将Ｓｉ所在的行与列去掉即可得到新的可达矩阵ꎬ以此类推划分出各个层级ꎮ经计算ꎬ该模型应具备四个层级ꎬ根据要素之间的关系进行优化ꎬ将１７个要素根据其先行集中仅存在自身的要素原则提取出来ꎬ在层次结构图中定义为最底层元素ꎮ优化后的层级划分为:Ｌ１＝{Ｓ３ꎬＳ６ꎬＳ９ꎬＳ１４ꎬＳ１５ꎬＳ１６}ꎬ２级要素集合为Ｌ２＝{Ｓ２ꎬＳ７ꎬＳ８ꎬＳ１０}ꎬ３级要素集合为Ｌ３＝{Ｓ４ꎬＳ１３}ꎬ４级要素集合为Ｌ４＝{Ｓ１ꎬＳ５ꎬＳ１１ꎬＳ１２ꎬＳ１７}ꎮ由此建立产品生产系统风险因素的ＩＳＭ模型ꎮ再由前面分析可知ꎬ这里做的是产品失效原因的内因分析ꎬ再加入失效模式作为直接影响因素ꎬ可以构成整体模型ꎬ如图１所示:
(三)ＩＳＭ模型分析
由图１可知ꎬ产品生产过程失效影响因素体系是一个具有多层递阶结构的复杂系统ꎬ风险影响因素主要分为４个层次:
表层直接影响因素包括了：仓储管理失效㊁生产环境不到位㊁检测设备损坏㊁标签错误或帐㊁卡㊁物不符㊁专业检测技能不足㊁参数设定不良㊁成形条件超差㊁生产线工艺设计问题ꎬ说明仓储管理机制不健全ꎬ产品仓储区域划分不合理ꎬ会从捆包作业工序使不良流入客户端ꎬ进而受到投诉ꎮ参数设定不良与成型参数超差这两个因素互相影响ꎬ因此当生产出现故障ꎬ产品出现异常时ꎬ可以同时考虑这二者表层因素对
９４１
图１　汽车内饰紧固件生产失效因素表
异常的直接影响ꎮ备货错误的直接原因与人员和管理有很强的直接联系ꎮ因为这一步工序主要依靠人为的装载和归类ꎬ作为首要影响因素ꎬ后续分析可以从人员方面深层挖掘ꎮ间接影响因素是对生产过程失效造成间接风险ꎬ包括：原材料异常㊁注塑设备异常㊁模具不良㊁检测设备损坏ꎮ没有状态良好的设备必然会导致生产线上出现异常ꎮ检测设备的损坏直接导致不合格品混入流向客户端ꎬ引起客户端产品组装异常ꎮ进一步挖掘生产线设备异常的原因ꎬ可以看出原材料的异常往往是导致其失效的直接原因ꎮ
底层影响因素作为根本影响因素ꎬ应该加以重视ꎬ这里生产过程失效的根本原因为：供应商控制失效㊁订单系统管理失效㊁保管环境不到位㊁设备未及时维护或点检㊁生产线工艺设计问题ꎮ设备生产环境不到位与生产线工艺设计问题是一对独立影响因素ꎮ生产工艺设计不合理作为本质原因导致生产环境不达标ꎬ产品出现异物杂质混入ꎬ引起机能不良ꎮ在供应商管控机制不完善和保管环境不完善的因素作用下ꎬ引起材料失效ꎬ进而导致上层要素异常ꎮ
六㊁降低风险建议
根据上述得出的根本影响因素的结论ꎬ制订相应的措施ꎬ或对已有的措施进行改进ꎮ探究引起风险的本因ꎬ从本因入手ꎬ从源头扼制不良问题产生ꎮ
(一)加强供应商质量管理
试制阶段要求供应商提供样件ꎬ这就产生了对外购件的质量检验不合格品的控制等过程ꎮ量产阶段对原材料的检验频次为：初品时及必要时ꎬ即只对量产第一次供货检验５份ꎬ不良率为０ꎮ后续供货不再检验ꎬ仅留存供应商供货合格凭证ꎮ这样极易导致不良原料流入生产系统ꎮ因此对供应商实行动态管理是十分有必要的ꎮ量产阶段企业应对供货样件进行批次检验ꎬ对于材料关键特性的检验频度提升至每批次３０份ꎬ不良率为０ꎬ同时对样本数据的过程能力指数进行监控ꎬ与供应商提供的供货合格凭证进行比对ꎬ过程能力指数偏差较大的应要求供应商内部自检ꎮ原材料出现超差等严重质量问题的要求供应商制订质量对策和强化质量管理ꎬ杜绝质量问题的再次发生ꎮ
(二)加强５Ｓ管理
５Ｓ是日文ＳＥＩＲＩ(修理)㊁ＳＥＩＴＯＮ(整顿)㊁ＳＥＩ－ＳＯ(清扫)㊁ＳＥＩＫＥＴＳＵ(清洁)㊁ＳＨＩＴＳＵＫＥ(修养)这五个单词ꎬ因其拼写首字母都是 Ｓ ꎬ所以统称为 ５Ｓ ꎮ
企业内部应加大人员投入ꎬ建立５Ｓ管理小组ꎬ在具体实施５Ｓ管理可参考如下的方案：导入期ң实施期ң改进期ң例行期ꎻ此为一个实施周期(视企业具体情况而定ꎬ约需要半年到一年时间)ꎬ完成之后开始新一轮更高标准和要求的５Ｓ实施周期ꎬ类似于ＰＤＣＡ循环ꎮ
(三)加强作业人员培训
大多中小型企业的内饰紧固件的包装出货工序一般为人工装箱捆包ꎬ作为生产工序的最后几步ꎬ往往企业着眼于注塑成型工序的质量管控而忽视了对出货前的管控ꎬ这样不良影响很容易流入客户端ꎮ因此企业相关物流部门应对这一环节加以重视ꎮ对新入职人员在到岗前由生产技术组长进行培训和考核ꎬ考核合格后可以上岗ꎬ管理人员做好培训记录ꎬ建立台账管理ꎬ保留培训相关文件ꎮ同时将员工管理与５Ｓ管理相结合ꎬ逐步培养员工建立自律精神ꎮ对于表现好的员工应提供转正机会和相应的晋升制度ꎬ激励员工提高效率和质量ꎮ
参考文献:
[１]张浩铭.汽车零部件开发过程中项目风险的识别和控制[Ｊ].江苏科技信息ꎬ２０１３(７):４４－４６.
[２]张洪亮ꎬ潘瑞林.基于ＩＳＭ的精益生产实施要素体系结构研究[Ｊ].管理现代化ꎬ２０１３(３):１２０－１２２.
[３]徐耀ꎬ郑皓.５Ｓ管理研究[Ｊ].商业研究ꎬ２００５(１３):５５－５７.
[４]杨宏强.５Ｓ管理的概念㊁特点和实施[Ｊ].科技与管理ꎬ２０１１ꎬ１３(３):１０１－１０４.
作者简介:
孙爽ꎬ天津工业大学ꎮ
０５１