Сокращение брака при литье под давлением: причины по Парето, истинная стоимость бракованной детали и план на 30-60-90 дней
Большинство заводов по литью под давлением знают свой процент брака. Очень немногие знают свою стоимость брака на деталь, и почти никто не знает распределения причин по стоимости, а не по количеству. Вот почему программы сокращения брака застаиваются: команда атакует наибольшее количество, а деньги находятся где-то в другом месте. Эта статья дает реалистичное распределение Парето, сопоставляет каждую причину с переменной, которую кто-то действительно контролирует, присваивает реальную стоимость бракованной детали и излагает план на 30-60-90 дней с указанием ответственных и метрик.
Распределение причин брака по Парето на типичной алюминиевой ячейке
Приведенные ниже проценты представляют собой диапазоны для алюминиевых деталей средней сложности, изготовленных в холодной камере, измеренные в точке обнаружения. Ваш ассортимент будет отличаться, но ранжирование достаточно стабильно для планирования, и ключевой момент находится в последнем столбце: точка обнаружения, а не тип дефекта, определяет стоимость.
| Причина | Типичная доля брака | Точка обнаружения | Стоимость, потерянная при обнаружении |
|---|---|---|---|
| Пористость, газовые включения и усадка | 20-30 процентов | Механическая обработка, тест на герметичность, рентген, иногда полировка | Высокий |
| Непровар и поверхностные дефекты, связанные с потоком | 15-25 процентов | Обрезка, визуальный осмотр, полировка | Средняя или высокая |
| Облой и брызги смазки | 10-15 процентов | Обрезка, снятие заусенцев | Низкий до средний |
| Недолив и неполное заполнение | 8-12 процентов | Машина, обрезка | Низкая |
| Отбраковка при отделке, пробивка, линии полировки, неровный край | 10-20 процентов | Финальная проверка | Очень высокий |
| Повреждения при транспортировке, вмятины, царапины, изогнутые детали | 5-10 процентов | В любом месте после обрезки | От среднего до очень высокого |
| Размерные, искажения, дрейф Cpk | 3-8 процентов | ККМ, сборка | Высокий |
Обратите внимание, что две позиции с самой высокой стоимостью на единицу брака, отбраковка при отделке и повреждения при транспортировке, также являются двумя наименее изученными. Пористость получает все металлургическое внимание, а отделка — никакого, однако деталь, достигшая финальной полировки, уже поглотила полную стоимость процесса и даже больше.
Сопоставление каждой причины с управляемой переменной
Причина брака полезна только в том случае, если она указывает на ручку управления. Таблица ниже представляет собой сопоставление, которое мы используем при аудите первого дня: причина, переменная, которая фактически ею управляет, и измерение, которое показывает, что переменная изменилась.
| Причина | Основная управляемая переменная | Вторичная переменная | Опережающий индикатор |
|---|---|---|---|
| Газовая пористость | Уровень вакуума и герметизация штампа, профиль ускорения медленного хода | Практика разливки, объем смазки | Диаграмма давления в полости, вакуумметр в конце впрыска |
| Усадочная пористость | Местная толщина стенки, давление интенсификации и его время | Температура пресс-формы в горячей точке | Тепловое изображение, секционированные детали |
| Недолив | Температура металла у литниковой воронки, температура поверхности пресс-формы, время заполнения | Зона литниковой воронки, вентиляция | Время заполнения в мс, термопара поверхности пресс-формы |
| Облой | Усилие смыкания в зависимости от расчетного давления, состояние разъема пресс-формы | Износ гильзы и поршня, температура пресс-формы | Толщина облоя, измеренная в фиксированной точке |
| Выброс смазки, пористость, вызванная смазкой | Объем смазки на цикл и степень разбавления | Форма распыления и время продувки | Измеренный объем на цикл |
| Недолив | Постоянство веса заливки, толщина отходов | Смазка поршня, температура гильзы | Вес заливки SPC |
| Отбраковка отделки | Стабильность процесса отделки, сила контакта и среда | Навыки оператора, повторяемость представления детали | Высота заусенцев до отделки, журнал смены абразива |
| Повреждения при транспортировке | Количество передач и конструкция контейнера | Шаг стеллажа, контакт детали с деталью | Количество передач, количество вмятин на контейнер |
| Дрейф размеров | Стабильность температуры штампа, контроль закалки и старения | Метод правки | Тенденция Cpk по критическим характеристикам |
Два практических замечания. Во-первых, несколько причин связаны с одной переменной: стабильность температуры штампа проявляется в холодных затеках, дрейфе размеров и усадке. Стабилизируйте ее, и вы получите три улучшения за одно вложение, поэтому мы обычно рекомендуем именно это в первую очередь. Во-вторых, вес заливки — самая недооцененная переменная во всем процессе. Диапазон веса заливки плюс-минус 3 процента напрямую определяет толщину бисквита, которая напрямую определяет, достигает ли интенсификация полости. Большинство заводов никогда не взвешивают заливку.
Сколько на самом деле стоит бракованная деталь
Цена за единицу — это не стоимость за единицу. Стоимость брака — это сумма всего, что в него вложено, плюс стоимость вытесненного им машинного времени.
| Статья затрат | Как вычислить | Пример, кронштейн из алюминия весом 1,2 кг |
|---|---|---|
| Металл | Вес детали плюс возвратный ранер и бисквит, умножить на цену металла и потери при плавке | 1,2 кг умножить на USD 2,40 = USD 2,88 |
| Энергия плавления и поддержания | кВт·ч на кг умножить на цену энергии, обычно 0,6–1,0 кВт·ч/кг | 1,2 кВт⋅ч * 0,11 USD = 0,13 USD |
| Время работы станка | Время цикла * ставка машино-часа при полной загрузке | 55 с при 90 USD/ч = 1,38 USD |
| Прямой труд | Время цикла и коэффициент обслуживания * ставка загруженного труда | 55 с при 22 USD/ч, 1 оператор на 2 станка = 0,17 USD |
| Обрезка и дробеструйная обработка | Распределено на деталь | 0,35 USD |
| Расходные материалы | Смазочные материалы, смазка плунжера, доля амортизации инструмента | 0,20 USD |
| Обработка брака | Внутренняя транспортировка, потери при переплавке, хранение | 0,15 USD |
| Альтернативные издержки | Время работы станка, которое могло бы быть использовано для изготовления годной детали | 1,38 USD, подсчитано снова, если ячейка ограничена по мощности |
| Итого на стадии литья | Примерно 5,26 USD, или 6,64 USD, если ограничена по мощности |
Теперь продлим ту же деталь дальше по технологической цепочке. Добавим механическую обработку на станке с ЧПУ за 90 секунд при ставке 70 USD в час: 1,75 USD. Добавим снятие заусенцев и шлифовку за 40 секунд ручного труда: 0,24 USD на труд плюс 0,10 USD на абразив. Добавим полировку за 60 секунд: 0,37 USD на труд плюс 0,18 USD на расходные материалы. Добавим контроль и упаковку: 0,30 USD. Теперь деталь несет около 8,20 USD понесенных затрат к моменту достижения окончательного контроля, и если она будет отклонена на этом этапе, вся сумма будет потеряна, плюс стоимость изготовления запасной детали с нуля.
Это арифметика, которая имеет значение. Уровень брака в 3 процента, измеренный на станке, может стоить 0,16 долларов США за каждую отправленную деталь. Тот же самый уровень в 3 процента, измеренный на финальной проверке, стоит примерно от 0,25 до 0,90 долларов США в зависимости от того, сколько ценности было добавлено, а для высококачественной детали, такой как корпус крана или декоративная дверная ручка, эта цифра находится в верхней части этого диапазона.
Существует второй множитель, который пропускают большинство моделей затрат: бракованная деталь не просто занимает один слот, она занимает слот и замену. Если ячейка ограничена по мощности, каждый брак на финальной проверке фактически стоит два производственных слота: один — впустую, и один — на повторное изготовление, при этом повторно изготовленная деталь также имеет свою вероятность отказа.
Почему брак на этапе отделки является самым дорогим
Четыре причины, в порядке финансового воздействия.
- Накопление стоимости. Каждая операция после литья добавляет стоимость, которая полностью теряется при отказе. К тому времени, когда деталь достигает шлифовальной машины, она несет большую часть своей общей стоимости.
- Задержка обнаружения. Недостаток, обнаруженный на финальной проверке, мог быть создан за 40 минут и шесть операций ранее. Если процесс сбился на шлифовальной машине в 09:00, а проверка выявила это в 11:30, все, что произошло между ними, вызывает подозрение, и исправление не показывает, какая часть промежуточного продукта затронута.
- Переделка редко восстанавливает полную ценность. Отшлифованный край иногда можно переработать, но переработанная деталь имеет другую толщину пленки, другую геометрию края и измеримую вероятность повторного отказа. Коэффициент выхода при втором проходе обычно составляет 50-70 процентов, поэтому фактическая стоимость переработанной детали — это стоимость переработки плюс вероятность потери детали, взвешенная по вероятности.
- Она скрывает причину на более ранних этапах. Брак на этапе отделки часто является проблемой литья, которая проявилась поздно. Подповерхностная пористость, которая никогда не образовала пузырьков в матрице, открывается под шлифовальной лентой. Заусенец по линии разъема, выросший за 40 000 выстрелов, в конце концов становится неустранимым на шлифовке. Если брак зафиксирован на этапе отделки, процесс литья никогда не исправляется, и уровень брака возвращается.
Эффективная схема исправления — переместить обнаружение на более ранние этапы там, где стоимость обнаружения позволяет. Тест на утечку после обработки, а не в конце. Высота заусенца, измеренная при обрезке, а не оцененная при полировке. Тепловое изображение матрицы раз в смену, а не при встрече с браком раз в неделю.
Где автоматизация устраняет брак: удаление ворот, удаление заусенцев и полировка
Это раздел, в котором мы непосредственно заинтересованы, потому что именно здесь находятся деньги. Ручная отделка вызывает два вида потерь: потери при переделке, когда отделка выполнена неправильно, и потери при обращении, когда деталь повреждается при перемещении между ручными станциями. Роботизированные ячейки DZ Machinery решают обе задачи, и механизм у них специфический.
- Постоянное контактное усилие. Контролируемая силой плавающая шпиндель держит контактное усилие в узком диапазоне независимо от вариаций детали, поэтому количество материала, удаляемого за проход, повторяемо. Ручная шлифовка варьируется в зависимости от усталости оператора, и эта вариация проявляется как пробитие на тонких участках и неполное разрушение края на других. В производстве мы обычно наблюдаем улучшение однородности разрушения края с диапазона 0,3-0,8 мм вручную до 0,45-0,55 мм с помощью робота.
- Повторяемый путь и задержка. Время задержки в конкретной точке — главный фактор локального нагрева и потери геометрии на углах. Робот задерживается одинаково на детали 1 и детали 10 000.
- Меньше ручных переносов. Объединение удаления ворот, удаления заусенцев и предварительной полировки в одну ячейку с многостаночным поворотным столом устраняет большинство ручных операций по перемещению, где возникают вмятины и царапины. Каждый перенос — это возможность повреждения; ячейка, которая устраняет три переноса, устраняет три из них.
- Повторяемость представления детали. Специальные приспособления фиксируют литую деталь в определенном положении относительно инструмента. Ручная отделка допускает колебания детали; автоматизация — нет, и именно приспособление создает разницу. Это также означает, что при появлении дефекта он появляется в одном и том же месте на каждой детали, что делает его диагностируемым, а не случайным.
- Управление средой. Автоматическая смена и доводка абразива по заданному количеству, а не по заметке оператора, поддерживают постоянное действие резания в течение смены. Абразив, прошедший 40 процентов сверх срока службы, обжигает поверхность и закаливает край.
- Данные. Подсчет циклов, следы силы и срок службы расходных материалов регистрируются. Когда у клиента уровень брака при полировке растет, первым делом мы проверяем, не сдвинулся ли интервал смены абразива, и журнал дает ответ за минуты.
Измеримые результаты, которые мы обычно предоставляем клиентам, и диапазоны, которые мы готовы защищать:
| Метрика | Базовая линия ручной работы | Роботизированная ячейка | Комментарий |
|---|---|---|---|
| Процент брака на финальной стадии | 4-8 процентов | 0,8-2 процента | Сильно зависит от стабильности входящего литья |
| Разброс фаски | 0,3-0,8 мм | Плюс или минус 0,05 мм | Требует соответствующего приспособления |
| Повреждения при транспортировке на 1000 деталей | 15-40 | 2-6 | Обусловлено сокращением передач |
| Разброс времени цикла | Плюс или минус 20 процентов | Плюс или минус 3 процента | Делает планирование производственных мощностей на последующих этапах реальным |
| Стоимость абразива на деталь | Базовое значение | На 10-25 процентов ниже | Лучшее использование материала |
| Процент повторной обработки | 3-6 процентов | Менее 1 процента |
Честное предостережение заключается в том, что автоматизация усиливает входные данные. Если поступающие отливки варьируются больше, чем ячейка может поглотить по высоте заусенцев, размеру остатка литника или толщине облоя, робот будет добросовестно воспроизводить эти вариации в отделке. Первый шаг в любом проекте автоматизации отделки — это измерение вариации поступающей детали, а не подбор робота. Мы рассматриваем взаимодействие между состоянием отливки и отделкой в как автоматизировать удаление заусенцев с алюминиевых литых деталей, а прямое сравнение ручной и роботизированной отделки в роботизированное удаление заусенцев против ручного удаления заусенцев.
Повреждения при транспортировке: скрытая статья расходов
Повреждения при транспортировке недооцениваются, потому что они приписываются любой станции, которая их обнаружила. Включите их в Парето как отдельную статью, и обычно они составляют от 5 до 10 процентов.
- Подсчитайте передачи. Отливка в ящик, ящик в обрезку, обрезка в ящик, ящик в шлифовку, шлифовка в ящик, ящик в полировку. Каждая передача — это событие повреждения с определенной вероятностью. При шести передачах с 1% повреждений на передачу более 6% деталей прибывают поврежденными.
- Дизайн контейнера — самое дешевое решение. Детали не должны касаться друг друга. Карманы, разделители и определенный шаг стоят недорого и устраняют большинство контактных повреждений.
- Падения с высоты имеют значение. Детали, упавшие на 300 мм на стальное дно ящика, деформируются. Ящики с резиновым или полимерным покрытием и малая высота падения немедленно меняют процент повреждений.
- Заусенцы режут следующую деталь. Удаление заусенцев на ранней стадии снижает повреждения на последующих этапах, что является аргументом в пользу более ранней отделки.
- Необходимо назначить ответственного. Если никто не несет ответственность за повреждения между станциями, все приписывают их последней станции, а последней станцией обычно является отделка.
План сокращения брака на 30-60-90 дней
Это план, который мы реализуем с клиентами. Он намеренно ориентирован на измерения в первые 30 дней, потому что программы, которые начинаются с изменения параметров процесса без базовой линии, не могут ничего доказать и обычно отменяются при первом производственном давлении.
| Окно | Действия | Ответственный | Выходной показатель |
|---|---|---|---|
| Дни 1-30 | Установите кодирование дефектов на каждой станции. Взвешивайте каждую отливку. Регистрируйте показания счетчика циклов. Постройте Парето по количеству и по стоимости. Проведите тепловизионное сканирование пресс-формы в установившемся режиме. Измерьте высоту заусенцев и размер остатка литника на 30 деталях. | Инженер-технолог плюс специалист по качеству | Параето существует с учетом веса стоимости и зафиксированной точкой обнаружения для каждого дефекта |
| Дни 1-30 | Заблокировать параметры. Зафиксировать температуру металла, диапазон температуры формы, объем смазки, профиль медленного залития и настройки усиления в листе настройки и требовать подписи для внесения изменений. | Руководитель производства | Нулевые незафиксированные изменения параметров |
| Дни 31-60 | Атакуйте две основные причины по стоимости. Обычно это стабильность температуры и вакуум или вентиляция. Добавьте очистку вентиляции в план сменных профилактических работ. Пересмотрите или добавьте перепуски там, где секционные части показывают газ. Настройте профиль ускорения медленного выстрела. | Инженер по процессам | Основная причина снижается на 30 процентов по сравнению с базовым уровнем |
| Дни 31-60 | Переместите одну точку обнаружения вверх по потоку. Проведите тест на утечку или измерение заусенцев после обработки, а не при финальной проверке. | Менеджер по качеству | Медиана точки обнаружения смещается как минимум на две операции раньше |
| Дни 31-60 | Исправьте контейнеры и передачи на самой массовой группе деталей. | Руководитель производства | Уровень повреждений при обработке зафиксирован и ниже 3 процентов |
| Дни 61-90 | Квалифицируйте участок финишной обработки с учетом измеряемых входных вариаций. Установите интервалы замены абразива по количеству. Определите допустимый излом кромки и оцените его. | Инженер по производству | Критерий Cpk для излома кромки выше 1.33, количество брака при финишной обработке ниже 2 процентов |
| Дни 61-90 | Закройте цикл: еженедельный обзор брака с учетом стоимости, а не количества, и отслеживание корректирующих действий по переменной и дате. | Директор завода | Стоимость брака на отправленный деталь снижается уже три недели подряд |
Метрики, которые должны быть на доске
Брак, подсчитанный по количеству штук, — это показатель тщеславия. На доске должны отображаться:
- Стоимость брака на отправленный деталь в валюте. Это единственное число, которое отражает точку обнаружения.
- Утилизация по причине, по стоимости, еженедельно.
- Распределение точек обнаружения, еженедельно. Цель — сдвиг влево.
- Выход годного первого прохода на литьевой машине и отдельно выход годного после финишной обработки. Смешивание их скрывает все.
- Уровень переделки и процент успешной переделки, отдельно.
- Cpk веса заливки и Cpk толщины отливки.
- Соответствие температурному диапазону пресс-формы, процент отливок в диапазоне.
- Cpk снятия фаски при финишной обработке и соответствие смены абразива.
- Повреждения при транспортировке на 1000 деталей.
- Топ-три открытых корректирующих действия с указанием ответственного и обещанной даты.
Два поведенческих пункта. Считать переделку браком по частичной стоимости, а не как бесплатное решение, иначе отчетность всегда будет выглядеть хорошо. И никогда не оставлять корректирующее действие открытым более двух циклов рассмотрения; если это происходит, значит, действие было неправильным, а не медленным.
Для заводов, закупающих, а не производящих отливки, та же логика применяется к соглашению о поставках: укажите ожидаемый вами код дефектов, требуйте Парето по стоимости и требуйте, чтобы финишная обработка производилась в рамках контролируемого процесса, а не переменного ручного. Наши заметки по закупке литых алюминиевых деталей в Китае охватывают, что следует включить в это соглашение.
DZ Machinery строит роботизированные ячейки для удаления заусенцев, шлифовки и полировки с шпинделями с контролем силы, автоматической сменой инструмента и многопозиционными поворотными столами, а также оснасткой, системой пылеудаления и моделированием тактового времени, которые идут в комплекте. Если вы реализуете программу сокращения брака и измерили входящие заусенцы и разброс литниковых каналов, отправьте нам чертежи деталей и ваши текущие показатели брака, и мы смоделируем ячейку с учетом вашей реальной цели по выходу годного, а не теоретической.
