В Andy Marine мы считаем, что практические производственные знания являются одним из наиболее ценных активов, накопленных с течением времени.
В нашей мастерской работают инженеры, специалисты по производству и опытные специалисты, которые много лет работали с судовым оборудованием из нержавеющей стали — от выбора материала и процессов литья до отделки и контроля качества.
Многие из этих идей познаются в ходе ежедневного производственного опыта: понимание того, почему компонент выходит из строя, как различные материалы ведут себя в морской среде и какие детали действительно важны при разработке надежного оборудования.
Однако эти практические знания часто распространяются только внутри мастерской и редко доходят до клиентов, которые принимают решения о закупках и проектировании.
ИНЖЕНЕРНЫЕ РАЗГОВОРЫ — это наша попытка организовать эти беседы и поделиться опытом производства морского оборудования.
В этой серии мы обсуждаем материалы, производственные процессы, аспекты проектирования и практические уроки с точки зрения производителя морского оборудования.
Сегодняшняя серия ENGINEER TALKS Ep.27 представлена инженером Чжаном, написанная мной, редактором.
Почему образец подходит, а партия все еще нуждается в доработке
В качестве образца поставляется индивидуальный кронштейн, петля или защелка. На верстаке собирается чисто: штифт проскальзывает, створка качается, застежка без борьбы затягивает стык. Оно подписано. Затем первая производственная партия попадает на тот же стол, и ее часть нужно прикоснуть напильником, постучать молотком или затянуть крепеж, чтобы выровнять две грани.
Ничего не изменилось ни в чертеже, ни в поставщике. Что изменилось, так это количество оцениваемых частей. Образец был цельным, и его очень часто собирал человек, который держал в руках ответную часть и регулировал ее до тех пор, пока она не подошла. Партия — это не одна штука; это разброс деталей, и человек, подгонявший образец, не стоит у производственной линии.
Этот разрыв — между «этот подходит» и «любой подходит» — не является проблемой темперамента поставщика. Это проблема рисования, обработки и принятия, и это тема этого эпизода. Эта статья написана для покупателя или инженера-проектировщика, который должен решить, что на самом деле означает «нестандартное подходящее оборудование», прежде чем будет отправлен заказ на поставку, потому что это самое дешевое место для его ремонта.
Один образец подтверждает одну деталь, а не процесс
Каждый производственный процесс порождает вариации. Выборка — это одно наблюдение, полученное из этого разброса.
| Образец | Партия | |
|---|---|---|
| Что это такое | одна единица измерения | каждая единица, которую создает процесс |
| Что это показывает | одна точка, между LSL и USL | спред, из которого взяты единицы, в тех же пределах |
| Что он может поддерживать | заявление об одной части | заявление обо всем населении |
Более сильное утверждение — от которого зависят как линия серийного производства, так и полевая цепочка запасных частей — это взаимозаменяемость: деталь является взаимозаменяемой, когда она изготовлена по спецификации, настолько почти идентичной другим, что она подходит к любой сборке того же типа и может свободно заменять другую деталь без специальной подгонки, такой как опиловка. Это утверждение касается всей популяции, и одна измеренная выборка не может его подтвердить.
Стендовая примерка особым образом сужает зазор, и назвать технику стоит честно. Когда две половинки измеряются и сортируются так, что свободная половина соединяется с плотной половиной, отклонение компенсируется в точке сборки, а не устраняется из процесса; это выборочная сборка. Когда деталь напиливается, постукивается или устанавливается на место вручную, это установка вручную. Это разные технологии, и их объединяет важная часть: ни одна из них не ужесточает производственный процесс и ни одна не доказывает, что произвольная пара деталей подойдет. Они гарантируют пару перед вами и ничего сверх этого.
Проверка первой статьи имеет реальную, отдельную ценность. Это подтверждает правильность настройки и понимание чертежа — правильная программа, правильное смещение, правильный материал. Ошибка настройки является систематической, поэтому она повторяется на каждом устройстве, а одна тщательная проверка в начале защищает весь цикл от ошибки, которая в противном случае была бы клонирована тысячи раз. Чего не может сделать первая статья, так это доказать, что процесс останется центрированным. Износ инструмента, постепенный температурный рост и ослабление крепления - все это происходит после первой детали, и первая деталь была действительно правильной при измерении. Ожидание продолжения производства из-за того, что первая статья была принята, является одним из наиболее распространенных предположений при поиске заказного оборудования, и именно это предположение приводит к доработке второй партии.
Начинайте с подгонки, а не с размера
Фраза «критическое измерение» ничего не значит, пока она не связана с функцией. На сопрягаемом компоненте функция посадки: зазор, натяг, сжатие уплотнения, соосность, положение упора, зацепление защелки. Важным является измерение, находящееся на кратчайшем физическом пути, который закрывает этот разрыв — цепочка измерений — и настоящая работа состоит в том, чтобы проследить эту цепочку, а не обводить каждую цифру на чертеже.
Каждая из двух частей может удобно сидеть в пределах своих допусков и при этом мешать друг другу или греметь, потому что подгонка определяется суммой цепи, а не каким-либо одним размером. Вот почему фраза «мы придерживаемся одинакового допуска ко всему» не является ответом на проблему соответствия: совокупность нескольких недопустимых размеров все равно может превысить разрыв, который они призваны закрыть.
Итак, первый вопрос DFM не в том, «насколько крепко вы сможете его удержать?» Вопрос в том, «какую брешь мы защищаем и какие измерения ее закрывают?» Покупатель, который может ответить на этот вопрос в запросе котировок, получает совсем другой и обычно более полезный ответ от того, кто отправляет чертеж и просит хорошую деталь.
Измерение без исходной точки — это разное измерение для каждого
Критическая функция должна иметь четкую ссылку на исходные данные, определенное состояние измерения — свободное или ограниченное — и установленный метод проверки. ASME Y14.5 — это стандарт, на который указывает большинство чертежей, для передачи замысла проекта, чтобы детали имели заданную форму, посадку, функцию и взаимозаменяемость; ISO 5459 охватывает системы отсчета и системы отсчета. Последствия закупок непримечательны, но решительны: без согласованных исходных данных отчет поставщика о размерах и ваша собственная проверка могут быть грамотно выполнены и при этом не совпадать, поскольку они измерялись по разным эталонам, или в разных состояниях, или с другой настройкой.
Измерение также несет в себе условия. Стандартная эталонная температура составляет 20 °C, а измерения при другой температуре добавляют неопределенности, что особенно важно для самых жестких характеристик. Это не бюрократические детали, которые нужно урегулировать в конце; это соглашение, которое делает «терпимость» общей величиной вместо двух частных мнений.
Литье, обработка и чистовая обработка не перемещают одни и те же поверхности
К тому времени, когда нестандартная деталь готова, ее поверхности находятся под двумя разными системами допусков, и их путаница является распространенным источником того, что «она была в допуске, но все равно не подошла».
На литые поверхности распространяются общие допуски на литье. ISO 8062-3 обеспечивает основу для размерных и геометрических допусков при литье, а также припусков на механическую обработку. На обработанные поверхности распространяются допуски, указанные на чертеже индивидуально. Это две системы, а не одна, и размер, проходящий от незавершенной отлитой поверхности до готовой обработанной поверхности, не просто наследует более жесткий допуск на обработку на другом конце. Если посадочный интерфейс приземляется на необработанную отлитую поверхность, его достижимая точность не соответствует допуску обработки, который может быть указан на чертеже в другом месте. Общие допуски на размеры, которые не имеют индивидуальных указаний (структура ISO 2768-1), заполняют остальную часть молчания, и они более свободны, чем может предположить проектировщик.
Вторая поправка касается того, что на самом деле происходит с деталью при механической обработке и чистовой обработке. Ошибочно представлять удаление материала как равномерное сжатие всех размеров. Удаление материала может уменьшить внешний размер, но может увеличить отверстие или зазор, а также изменить края, плоские грани и геометрию контакта. Финишная обработка — механическая полировка или электрополировка — удаляет реальный материал с поверхности в количествах, которые зависят от процесса и его назначения. Следствие простое, и в нем легко ошибиться: если размер сопряжения соответствует его готовому размеру, а деталь все еще представляет собой неполированную заготовку, на этапе окончательной обработки она переместится после измерения, которое должно было это подтвердить.
Ответ заключается в том, чтобы не обрабатывать каждую деталь с превышением размера, а затем отполировать ее обратно. Допуск должен распределяться по каждому объекту и по конечному состоянию. Сначала решите, каким состоянием будет управлять чертеж — готовым состоянием — и позвольте машинисту учитывать только те элементы, которые фактически будут перемещены на этапе отделки. Также обратите внимание, что разделение литых и обработанных деталей зависит от того, какая система допусков применяется, а не от того, какая поверхность имеет значение. Литая поверхность может быть функционально важной, а обработанная поверхность не является автоматически единственной функциональной. В дизайне указано, какие функции имеют решающее значение, какой процесс их создает и как они принимаются — а там, где чертеж умалчивает, покупатель в конечном итоге обнаружит пробел.
Согласованная поставка не является взаимозаменяемостью
Когда поставщик поставляет оборудование в виде согласованной пары или комплекта, две половинки были измерены, отсортированы и соединены в пары, чтобы обеспечить более плотное прилегание, чем позволяют их индивидуальные допуски. То же самое относится и к деталям, которые были установлены вручную на верстаке: посадка остается в этой точке сборки и не перемещается дальше.
Взаимозаменяемость является более строгим и менее снисходительным требованием: любая деталь должна подходить к любой сборке, без опилок и сопоставления, и это должно сохраняться как на производственной линии, так и при замене одной половины из запасных частей спустя годы. Подобранная пара не является худшим продуктом в абстрактном плане — для одноразового устройства или для сложного механизма, в котором две половины действительно являются единым целым, это может быть правильным ответом — но два способа поставки требуют совершенно разных методов приемки, стратегий использования запасных частей и ожиданий ремонта на месте.
Ловушка в том, что требования часто никогда не записываются. Если на чертеже и в заказе никогда не указано «произвольная взаимозаменяемость», поставщик может разумно поставить пары, которые подходят друг другу и ничего больше, потому что именно это продемонстрировал поставленный образец. Покупаете ли вы одинаковые комплекты или по-настоящему взаимозаменяемые детали, это вопрос подтверждения, который покупатель и поставщик должны решить перед заказом, а не то, что нужно прочитать на странице продукта постфактум.
Что может и не может доказать каждый этап проверки
Специальное оборудование обычно проверяется с помощью некоторой комбинации шагов, описанных ниже. Они отвечают на разные вопросы, и ни один из них не заменяет другого; повторяющаяся ошибка - чтение одного, как если бы это был другой.
| Шаг | Что он устанавливает | Что не установлено |
|---|---|---|
| Проверка образца/первого изделия | Что настройка и чтение чертежа правильны, поэтому систематическая ошибка настройки обнаруживается до того, как она повторится в ходе цикла. Формализованная документация первой статьи (как в методе AS9102) фиксирует это как запись. | Стабильность или возможности процесса, или то, что более поздний блок подойдет. Смещение в процессе работы — износ инструмента, постепенный нагрев, ослабление крепления — появляется после первой детали. |
| Функциональный индикатор / годен/не годен | Собирается ли интерфейс, как результат атрибута (годен/не работает), построенный на основе функционального назначения чертежа и базовой структуры. Предельные замеры используются для проверки взаимозаменяемости деталей. | Чтение размера; что каждая функция детали хороша; долгосрочная адекватность манометра. Манометр доказывает только то, что контролирует его собственная конструкция и базовая структура, а предельные измерения проводятся на чистых деталях при контролируемой температуре. |
| Выборка партии (приемочная выборка, как в ISO 2859-1, индексированная AQL) | Принимать или отвергать многое по согласованному плану. AQL индексирует план приемки партии; хорошая партия не может содержать фиксированную долю дефектов. | Что каждая часть партии хороша или что процесс работоспособен. Принятая партия может содержать несоответствующие детали. |
| Возможности процесса (как в ISO 22514) | Как стабильный процесс распространяется относительно спецификации и насколько хорошо он центрирован при наличии подходящих данных, стабильных условий процесса и надежной системы измерения. | Что-нибудь о нестабильном процессе или что-нибудь, выходящее за рамки фактически измеряемой характеристики. Он не заменяет правильные пределы чертежа и правильную схему отсчета. Индексы возможностей и производительности не являются взаимозаменяемыми терминами. |
| Анализ системы измерений (как в методе AIAG MSA) | Достаточно ли хороша сама измерительная система (повторяемость и воспроизводимость, R&R манометра), чтобы показаниям можно было доверять. | Это не улучшает деталь. Звуковой датчик процесса дрейфа по-прежнему сообщает о процессе дрейфа. |
Последние две строки — это те, на которые покупатели чаще всего завышают требования. Числа возможностей описывают одну характеристику одного стабильного процесса; они не являются общей гарантией на деталь. И ни один из этих шагов не требует ничего для настройки, поэтому честный разговор DFM заключается в том, какой из них действительно нужен функции — обычно первая статья плюс одна функциональная проверка критического интерфейса с выборкой для остальных — вместо того, чтобы запрашивать их все по каждому измерению.
Версии чертежей и изменения, вызывающие повторную проверку
Чертеж — это живой документ, и партия контролируется ровно настолько, насколько редакция была сделана. Методы, заимствованные из регулируемых отраслей, полезны здесь как метод, а не как обязательные морские требования: документированное требование первой статьи, такое как AS9102, и процесс частичного утверждения, такой как структура AIAG PPAP, существуют для того, чтобы не допустить незаметного изменения измерения.
Частью этих методов, которую стоит сохранить, являются список триггеров и запись. Изменение конструкции или материала детали, изменение производственного процесса, смена поставщика или субпоставщика, изменение места производства, перемещение, замена или ремонт оснастки, а также возобновление производства после длительного периода простоя — все это может привести к изменению размера, поэтому любой из них должен полностью или частично повторно открыть соглашение по первой статье. Уведомление об инженерном изменении документирует изменение и обеспечивает его рассмотрение, утверждение и выпуск до его реализации, а не после.
Практический контроль заключается в том, чтобы прописать в заказе: о каких изменениях должен уведомить поставщик и какая повторная проверка следует за каждым из них. Переработанный чертеж, отправленный после отгрузки партии, вообще ничего не контролирует.
Контрольный список покупателя: запрос цен и приемка
Большинство споров, связанных с подгонкой оборудования по индивидуальному заказу, разрешаются до начала производства, о чем говорится и не говорится в запросе цен и заказе на поставку. Приведенные ниже элементы определяют разницу между подходящим образцом и партией, которая продолжает соответствовать.
- Сопряженная деталь и состояние сборки- к чему прилегает эта деталь и оценивается ли посадка свободная или собранная (привинченная, зажатая, посаженная).
- Функция, которую необходимо провести- зазор, натяг, сжатие уплотнения, выравнивание или положение остановки, которое должно обеспечивать соединение.
- Функциональные размеры с базами- измерения кратчайшей цепи, замыкающие эту функцию, каждое из которых имеет управляющую базу данных, состояние измерения и установленный метод проверки.
- Окончательное состояние поверхности- какие поверхности являются функциональными обработанными поверхностями, а какие - литыми или чистовыми, и для каждой из них указана отделка.
- Пособие на удаление- если при чистовой обработке удаляется материал, чертеж должен определять готовое состояние и определять припуски на элементы, которые будут перемещаться на этапе чистовой обработки.
- Режим доставки- совпадающие пары или наборы, или произвольная взаимозаменяемость, заявленная явно, а не предполагаемая.
- План приемки- что содержится в первой статье, используется ли функциональный датчик, какой план выборки применяется и запрашиваются ли какие-либо доказательства возможностей процесса или системы измерения; плюс запись, которая отправляется с каждой партией.
- Уведомление об изменении и повторная проверка— какие изменения требуют уведомления и какую повторную проверку (полную или частичную) вызывает каждое из них.
- Рекорды и отклонения- протоколы проверок, версия чертежа, по которому была изготовлена каждая партия, а также способы утверждения отклонений или уступок.
К этому списку относятся два предостережения. Во-первых, не следует просто добавлять допуски к каждому размеру на чертеже: затягивание размеров, которые не входят в функциональную цепочку, увеличивает стоимость и время цикла и ничего не улучшает. Допуск принадлежит там, где находится функция. Во-вторых, ничто из этого не обещает нулевых переделок. Это способ сделать процесс и интерфейсы контролируемыми и проверяемыми, чтобы переработка, когда она происходит, была видимым и отслеживаемым исключением, а не необъяснимым сюрпризом в ящике.
Как мы подходим к этому в Andy Marine
Нашстраница настройкиописывает, как в нашей мастерской должны выполняться работы по индивидуальному заказу: обзор конструкции с использованием собственных инструментов; функциональный прототип, проверенный на соответствие, подвижность и соответствие согласованным требованиям применения; затем передача утвержденных требований в производство, а последующие партии проверяются на соответствие тем же согласованным критериям. Та же самая дисциплина проходит через нашуМорское оборудование OEM/ODMработа. Логика этого эпизода написана наоборот: образец оценивается по согласованным требованиям, и именно требования, а не сам образец, переходят в производство.
Если вы закупаете морское оборудование по индивидуальному заказу и хотите проработать функциональные размеры, сопрягаемую деталь, способ поставки и план приемки до того, как будет изготовлена одна деталь, отправьте нам чертеж или четкую фотографию, сопрягаемый компонент и функцию, которую должно выполнять соединение. Мы можем обсудить пункты DFM и помочь вам установить критерии приемки, которые будут действовать при передаче.
