Planowanie jakości w Hydroforce: co jest ustalane, zanim powstanie pierwsza część

Raport z kontroli mówi, czy jedna część jest dobra. To, czy dobre będzie kolejny tysiąc części, rozstrzyga się znacznie wcześniej, przy planowaniu zlecenia. Ten artykuł wyjaśnia, jak planujemy jakość dla każdego zlecenia i każdej technologii: plan kontroli, zatwierdzenie pierwszej próbki, kontrole w trakcie serii i sprzężenie zwrotne, które utrzymuje proces tam, gdzie został zwalidowany.

Nasza strona o jakości opisuje trzy etapy kontroli, które prowadzimy: weryfikację materiału wejściowego, nadzór w trakcie procesu i odbiór końcowy. Klienci, którzy przeprowadzają u nas audyty, pytają zwykle o coś innego: skąd wiemy z wyprzedzeniem, że partia przejdzie? Uczciwa odpowiedź brzmi: kontrole zostały zaprojektowane, zanim partia istniała, i właśnie dlatego przechodzi. Ta praca projektowa to planowanie jakości i wygląda inaczej dla cylindra hydraulicznego, odlewanego korpusu, spieczonego koła zębatego i dyszy z węglików spiekanych.

Dlaczego planujemy zamiast sortować

Dostawca, który opiera się na kontroli końcowej, prowadzi w praktyce sortownię. Dobre części trafiają do klienta, wadliwe na złom, a sam proces niczego się nie uczy. Koszt płacony jest podwójnie: raz w brakach i raz w terminie, bo odrzucona partia wychodzi na jaw na końcu, gdy na wyprodukowanie nowej nie ma już czasu.

Planowanie przenosi nakłady na początek. Zanim zlecenie trafi do produkcji, niewielka grupa ludzi siada nad rysunkiem: inżynier procesu, inżynier jakości, a przy częściach wymagających narzędzi także konstruktor narzędzi. Ze spotkania wychodzą z czterema dokumentami: planem przebiegu procesu z każdą operacją w kolejności, analizą ryzyka, która nazywa, co na danej operacji może pójść źle, planem kontroli określającym, co będzie mierzone, gdzie, jak często, czym i co się dzieje, gdy wynik wyjdzie poza zakres, oraz uzgodnionym z klientem protokołem odbioru. Te cztery dokumenty to widok systemu ISO 9001:2015 z poziomu hali produkcyjnej.

Kolejność planowania

1. Przegląd umowy i rysunku

Każde zlecenie zaczyna się od przeglądu rysunku i specyfikacji pod kątem tego, co nasze procesy są w stanie utrzymać. Typowe ustalenia: brakująca tolerancja, odwołanie do wycofanej normy, jakość powierzchni nieosiągalna dla wybranego procesu albo gatunek materiału bez europejskiego odpowiednika. Każdy z tych punktów wyjaśniamy z klientem na piśmie, zanim cokolwiek zostanie cięte lub odlewane. Przegląd porządkuje też cechy. Kilka wymiarów na każdej części decyduje o tym, czy zadziała: średnica otworu, powierzchnia uszczelniająca, gwint, zakres twardości. Stają się cechami krytycznymi i plan kontroli traktuje je inaczej niż fazkę.

2. Projektowanie procesu i pomiaru

Marszrutę technologiczną piszemy operacja po operacji. Dla każdej planista dobiera maszynę, przyrząd, parametry skrawania lub prasowania oraz przyrząd pomiarowy. Przyrząd pomiarowy dobierany jest z taką samą uwagą jak maszyna. Tolerancji 0,02 mm nie da się kontrolować instrumentem o rozdzielczości 0,01 mm, więc metoda pomiaru musi być mniej więcej dziesięć razy dokładniejsza od tolerancji. Program WMP dla tej części powstaje również na tym etapie, na długo przed dotarciem pierwszych sztuk do laboratorium.

3. Analiza ryzyka

Przy każdej operacji zespół pyta, gdzie proces może dryfować i jakie byłyby tego konsekwencje. Odpowiedzi zależą od części. W chromowanym tłoczysku słabym punktem jest grubość powłoki na końcach, w odlewanym korpusie porowatość pod obrabianą powierzchnią uszczelniającą. Spieczone koło zębate może różnić się gęstością na grubym przekroju, a płytka z węglika z nowej partii proszku może skurczyć się o inną wartość niż poprzednia. Każde tak wykryte ryzyko dostaje własny wiersz w planie kontroli. W cylindrach hydraulicznych analiza ma charakter formalny: badanie rodzajów i skutków awarii dla każdej konstrukcji, zasilane naszymi zapisami gwarancyjnymi i eksploatacyjnymi, tak żeby problem zauważony raz nie pojawił się w kolejnej konstrukcji.

4. Plan kontroli

Plan kontroli to jedyny dokument, który czytają operator, kontroler i audytor klienta. Krótki wyciąg dla obrabianej rury cylindra pokazuje format.

Największy ciężar mają dwie kolumny. Częstotliwość ustala koszt kontroli, a przy cechach krytycznych jest negocjowana z klientem. Reakcja zmienia pomiar w sterowanie: bez reguły reakcji ten sam pomiar daje jedynie raport.

5. Walidacja narzędzia i pierwsza próbka

Przy każdej części zależnej od formy, matrycy lub narzędzia prasującego narzędzie jest walidowane przed podpisaniem planu. Pierwsze odlania lub pierwsze tłoczenia mierzy się w całości, każdy wymiar z rysunku, i porównuje z modelem CAD. Po korekcie narzędzia próbkę mierzy się ponownie. Do produkcji dopuszcza się tylko narzędzie, które dało zatwierdzoną pierwszą próbkę, a raport z pierwszej próbki staje się punktem odniesienia dla każdej kolejnej partii. Przy częściach obrabianych ta sama logika dotyczy pierwszej sztuki z nowego programu lub nowego przyrządu.

Co planujemy dla każdej technologii

Powyższa kolejność jest taka sama dla każdego zlecenia, zmienia się natomiast treść planu kontroli wraz z technologią. Poniższa lista pokazuje decyzje planistyczne o największym ciężarze w każdym z naszych obszarów produkcyjnych.

Cylindry hydrauliczne

Plan zaczyna się od materiału: rura honowana i chromowany pręt przychodzą ze świadectwami, które sprawdzamy względem rysunku przed zwolnieniem partii. Spawanie prowadzi się według pisemnych procedur, a spoiny nośne objęte są badaniami nieniszczącymi z częstotliwością określoną w planie. Montaż planujemy wokół czystości i obchodzenia się z uszczelkami, bo większość wczesnych wycieków sprowadza się do uszkodzonej uszczelki albo zanieczyszczonego otworu, rzadziej do błędu obróbki. Badania końcowe obejmują każdą jednostkę. Każdy cylinder przechodzi próbę ciśnieniową przy ciśnieniu roboczym i przy nadciśnieniu, kontrolę wycieków zewnętrznych i wewnętrznych, a zapis zostaje przypisany do numeru seryjnego. Dokumentację planujemy od początku, gdy klient potrzebuje jej do klasyfikacji: pakiety ISO, DIN, DNV, ABS lub API z obliczeniami wytrzymałościowymi i protokołami badań.

Obróbka CNC i koła zębate

Części precyzyjne planujemy wokół klas tolerancji IT6 do IT7 i ogólnych norm tolerancji z rysunku: ISO 2768, ISO 286 dla pasowań, ISO 1101 dla geometrii. Program WMP jest pisany i sprawdzany na pierwszej sztuce. W trakcie serii wymiary krytyczne mierzymy w stałych odstępach, z planowaną kontrolą co 45 godzin maszynowych i kartą kontrolną dla wymiarów, gdzie zużycie narzędzia jest znanym źródłem dryfu. Dla kół zębatych plan obejmuje pomiar profilu, linii zęba i podziałki wg ISO 1328 na maszynie do pomiaru uzębień oraz kontrolę twardości i głębokości warstwy po obróbce cieplnej. Duże elementy do 16 metrów planujemy inaczej: laser tracker lub skaner 3D zastępuje WMP, a układ pomiarowy projektuje się razem z przyrządem, zanim część zostanie załadowana.

Odlewanie ciśnieniowe

Tu jakość planuje się już w narzędziu. Konstrukcję formy, wlew i chłodzenie sprawdza się pod kątem ryzyka porowatości w strefach, które później będą obrabiane lub uszczelniane, a strefy te oznacza się w planie jako krytyczne. Próby narzędzia dają pierwszą próbkę. W serii parametry procesu maszyny są monitorowane w czasie rzeczywistym i rejestrowane, bo komórka odlewnicza, która trzyma parametry, trzyma też wymiary. Tolerancje wymiarowe ±0,1 do 0,3 mm i chropowatość Ra 1,6 do 6,3 µm weryfikuje się na WMP i pomiarami powierzchni. Gdzie część ma być szczelna ciśnieniowo lub konstrukcyjna, plan uzupełnia rentgenowska kontrola stref krytycznych z uzgodnioną częstotliwością.

Metalurgia proszków i MIM

Części spiekane kontroluje się materiałem i procesem, obróbka odgrywa tu rolę drugorzędną. Plan zaczyna się od partii proszku: skład i płynność sprawdza się przy odbiorze. Prasowanie projektuje się na gęstość wyprasek powyżej 95 procent, a prasa jest nadzorowana pod kątem nacisku i napełnienia. Piece spiekalnicze pracują w programowanych cyklach z temperaturą utrzymaną z dokładnością ±5 °C w kontrolowanej atmosferze, a zapis cyklu jest częścią dokumentacji partii. Każdą partię sprawdza się pod kątem gęstości, twardości i wymiarów, z badaniami metalograficznymi z częstotliwością ustaloną w planie. Przy częściach MIM kontrola wagowa wyprasek jest wczesnym ostrzeżeniem: zmiana wagi pokazuje dryf wsadu lub wtrysku, zanim ruszą się wymiary. Tolerancje ±0,05 mm po spiekaniu i ±0,02 mm dla MIM to wartości, pod które pisze się plan.

Węgliki spiekane

Węglik spiekany wymaga kroku planistycznego, którego nie potrzebuje żadna inna technologia: próby skurczu. Część kurczy się podczas spiekania liniowo o 15 do 20 procent, a dokładna wartość zależy od gatunku i partii proszku. Zanim matryca zostanie ostatecznie wykonana, próbne spiekanie ustala współczynnik. W produkcji plan obejmuje sam gatunek, wybierany z zakresu ISO 513, i właściwości, które go potwierdzają: gęstość, twardość, a przy gatunkach krytycznych wytrzymałość na zginanie na prętach spiekanych w tym samym cyklu. Tolerancje spiekania ±0,15 mm sprowadza się do ±0,01 mm przez szlifowanie diamentowe, a szlifowane części weryfikuje się na WMP z chropowatością Ra 0,1 do 0,4 µm. Tam, gdzie zastosowanie wymaga pełnej gęstości, do marszruty dodaje się prasowanie izostatyczne na gorąco, potwierdzane pomiarem gęstości.

Silniki hydrauliczne i pompy

Silniki i pompy planujemy jako jednostki testowane. Każda jednostka przechodzi test funkcjonalny, próbę ciśnieniową i sprawdzenie osiągów względem wartości katalogowych, a opuszcza zakład z pakietem dokumentacji.

Sterowanie jakością w trakcie realizacji partii

Plan działa tylko wtedy, gdy ktoś utrzymuje go przy życiu podczas serii. Robią to cztery procedury.

• Gdy wynik pomiaru wychodzi poza tolerancję, operacja się zatrzymuje. Części wykonane od ostatniego dobrego pomiaru odkłada się na bok i mierzy ponownie, a przyczynę znajduje się przed ponownym uruchomieniem. Żadna z tych części nie przechodzi do kolejnego etapu.
• Każdy przyrząd, od klucza dynamometrycznego po WMP, objęty jest harmonogramem kalibracji. Instrument po terminie kalibracji wycofuje się z użytku. Zapisy pomiarowe wskazują użyty instrument, więc wynik kalibracji można prześledzić wstecz do części, które nim zmierzono.
• Wadę wykrytą w warsztacie, u dostawcy lub u klienta rejestruje się, izoluje i analizuje do przyczyny źródłowej. Działanie korygujące zmienia plan, narzędzie lub procedurę, a zmianę weryfikuje się na następnej partii.
• Materiał i operacje podwykonawcze podlegają temu samemu planowi. Dostawcy są audytowani, świadectwa wejściowe sprawdzane względem specyfikacji, a partia dostawcy, która nie przejdzie kontroli wejściowej, zostaje wstrzymana, zanim trafi na maszynę.

Operatorzy uczestniczą we wszystkim powyższym. Są szkoleni w technikach pomiarowych wymaganych przez ich plan kontroli, a kontrole pierwszej sztuki i międzyoperacyjne wykonują i podpisują sami.

O co klient może poprosić

Planowanie daje klientowi wgląd jeszcze przed startem produkcji. Na życzenie udostępniamy plan kontroli części, uzgadniamy cechy krytyczne i częstotliwość kontroli oraz dodajemy badania w obecności świadka lub inspekcję niezależnej strony tam, gdzie wymaga tego zastosowanie. Z dostawą lub na życzenie przekazujemy świadectwa materiałowe, raport pierwszej próbki, zapisy pomiarowe cech z planu, protokoły badań cylindrów, silników i pomp oraz certyfikat zgodności partii. Dokument Acceptance Conditions na naszej stronie o jakości opisuje procedurę odbioru szczegółowo.

W skrócie

Kontrola wyłapuje wadę po tym, jak powstała. Planowanie pracuje nad jej przyczyną. W Hydroforce plan pisze się przed zwolnieniem zlecenia do produkcji, zależy on od technologii wykonania części, a w trakcie serii utrzymują go przy życiu kalibracja, reguły reakcji i działania korygujące. Dlatego możemy zobowiązywać się do tolerancji podawanych na stronach technologicznych i dlatego dziesiąta partia wychodzi jak pierwsza.

Prosimy o przesłanie rysunku i wymagań przez formularz kontaktowy. Odpowiemy propozycją wykonania i zarysem planu kontroli dla danej części.