国六柴油机后处理催化器生产工艺中的防错应用分析

刘广鹏

摘  要：随着工业和信息化部装备工业发展中心网站发布《关于重型柴油车国六排放产品确认工作的通知》，通知中明确自2021年7月1日起停止生产、销售不符合国六标准要求的重型柴油车产品，自此，我国柴油机正式进入“国六”时代，重型车国六标准要求进一步加严，氮氧化物（NOx）和颗粒物限值分别减低77%和67%，排放要求持续升级，对国内后处理厂家而言，是机会也是挑战，面对挑战成本控制和质量控制重要性突显，生产过程中的防错是质量控制的一种有效手段，降低质量成本提高市场竞争力。本文阐述了后处理催化器在生产过程中的防错工艺应用，期望有更好的防错手段促进催化器的生产工艺。

关键词：后处理;催化器;质量;防错工艺

1B公司后处理催化器主要生产工艺简要

和大部分汽车零部件生产一样，催化器生产为工序多、批量大，主要生产工艺为制筒、封装、焊接、装配等，工序进行过程中，仍然会存在一系列質量问题，错装漏装屡见不鲜，造成的质量问题不计其数。

2催化器生产过程无防错或防错失效的典型问题

2.1.产品上用了错误的零件，相似件混用;

2.2.制造过程中，员工因疏忽、遗漏正常的生产工序，或误装、重复装;

2.3.员工职业素养欠缺、技能不满足和指导书理解偏差等，不能完全按照设计工艺操作，造成施工不规范;

2.4.原材料不合格，到了制造现场未被发现;

2.5.使用了错误的工装模具或设备，及设备有异常没有及时发现;

2.6.使用了错误的量检具，或测试方法;

以上都会导致一系列问题，轻则返工返修，重则影响整车安全，人身安全，造成不利影响。

3催化器生产防错工艺实施后解决问题实例解析

3.1设计之初连同DFMEA考虑制造过程中的防错问题，虽然DFMEA不是依靠过程控制来克服设计中的缺陷，但其可以考虑制造过程中技术的客观限制，从而为过程控制提供了良好的基础。通过设计，尽可能的考虑到防错问题，从而减少后期批量生产的检验频次，降低成本也提高效率。为保证在制造过程中，端口整形工序不会出现两端头端口整形错误，设计时将同一个DPF封装组件两端设计为同样的端口，制造过程中无需对端口防错，若设计无法避免时，同一个DPF封装组件上有公端口也有母端口，在制造过程中需做防错措施，否则将有端口整错的质量隐患。

3.2制造过程中，若发现更优的生产工艺，需不断的优化，可以是颠覆式的结构优化。如DOC封装组件，设计时已考虑到在焊接时的方向防错，在DOC筒体的一侧增加缺口，实际制造时，发现防错探测失效，利用焊接夹具上定位销钉无法认向。于是测试，在自动缩颈工序中，通过增加PLC缩口次数程序段，在工艺参数中设定是否使用及缩颈尺寸和范围，再利用缩颈后筒体端边变形喇叭口的特性，进气端和出气端连接封装组件，从而达到DOC封装组件方向防错（如图3.1示意）。

3.3同为封装组件焊接防错，验证另一种防错方式，在制筒下线处或封装上筒体前，增加筒体任意一端粘贴色标工序（经验证未占用时间实际生产时间），上封装线时（封装工序前），利用视觉扫描系统（基恩士IV500）识别筒体放向，若识别通过方可进入封装工序，反之设备报错，该筒体进入NG通道，待正确的筒体完成封装工序后，在焊接工装上增加色标传感器（松下色标传感器lx101），将色标信号作为启动焊接的先决条件，避免装错方向仍然可以焊接，经批量验证，该防错方式具备可行性，且成本投入较少。

3.4利用自动化设备的集成性防错（如图3.2），封装工序前的一系列原材料验证，通过确认，流入下个工序，任何原材料的有偏差，即入NG通道。

衬垫防错，根据衬垫性能，一般衬垫可以分为对称和非对称设计（部分衬垫不分正反），这里主要分析需区分正反的，根据衬垫的缺口位置的差异，使用可调整尺寸的衬垫料箱，尺寸调整摇杆上增加编码器（考虑成本及使用频次，顾设计为手摇式，可选择伺服驱动），调整的位置值记录在设备工艺程序上，位置偏差时，通过PLC程序让设备报错且让该动作不能启动。利用衬垫的不对称性，放入料箱时只能为正确的方式，使得错误的衬垫或错误的方式无法装入料箱，此为机械防错;为避免正确的衬垫中有不合格品，再利用梅特勒托利多电子称称重，重量筛选通过后待用，此为电气防错，否则进入衬垫NG通道。

载体防错，先利用两个漫反射光电开关，默认通过条件一个为值为1，一个值为0，利用两个开关的上下间隙，确认载体高度正确（如图3.3），双条件满足后利用基恩士激光测量传感器，测量载体直径，旋转机构带动载体测量的过程中，二维码扫码枪识别载体防错码，确认直径并匹配物料信息是否正确，以上流程全部放行后，载体通过待用，反之进入载体NG通道。

筒体防错，利用基恩士IV500图像识别传感器，对输送线上的每个筒体进行拍照扫描，识别高度和特定特征（孔位、轮廓等），比对正确的筒体后待用，或识别错误后进入筒体NG通道。

值得注意的是，设备不是不会出错，只是概率低，制造过程中，本着“宁可杀错，不可放过”的质量原则，所有防错做了加严处理，且封装作为催化器生产的关键工序，使用多重防错方式叠加，大大增加防错的可靠性。通过设备对该工序成品的百检，也避免了不合格流到下工序，通过NG通道流出。

3.5当工序检查不出来，可退而求其次，选择在后道序上线时筛选出，把工艺流化繁为简，或直接跳过容易错的环节。由于国六催化器上传感器较多且相对状态复杂，不易统一且实现自动化困难。经一番试验证明，把原本线体散装的线束及传感器集成到线下预装，不仅天然的增加了一道上线检查工序，螺柱漏打等人员参加较多的工序，也可以到装配线上（后道序）检查出，大大降低不合格品流入市场的风险，更提高了生产力。

3.6不能完全避免，可以加强提醒，缓和错误的影响力。保温壳实例，利用生产制造辅助系统，开发手机二维码扫码APP，在保温壳上刻印二维码，包壳工序时，使得壳体二维码和封装组件二维码相关联，且分别对二维码做正确性匹配，正确扫描后，绿色通过，反之提醒，声光报错，且可以作为设备启动的条件（实际生产中只做了声光报警的提醒）。与此同时，将所有工序的扫码收集汇总，为全流程追溯和全生命周期追溯提供了数据源，从原材料料到成品，从供应商到客户。

螺柱螺丝防错，以螺柱为例。B公司现有螺柱4种规格的螺柱，外形只有长度差异，用错常态化，遂增加4种不同颜色区分，螺柱物料盒、螺柱工装定位口、螺柱焊枪三位一色，提高分辨率降低用错的概率，即便有少量焊错，通过线下预装线束，到了装配线仍会被识别出。此方式也是加强提醒防错的一种。当然利用设备会增加可靠度，比如机器人+螺柱送钉机构。

3.7针对制造过程中会出现没有合适的防错工艺，但失效后仍会造成严重的不良后果，“四眼原则”是个不错的方式，通过至少两个人的人为筛选，可降低出错的概率。

3.8工装模具的使用防错，使用二进制的原理由4个或多个接近开关构成，在工装模具上增加特定的识别感应块，PLC程序识别正确的工模后允许进入下个步序，俗称“8421防错法”，适用于成本要求高，模具数量相对较少的场景。经实际使用情况看，工装模具数量较多时，RFID射频识别技术更有优势。

3.9利用工装模具防错，如国六催化器的传感器接头的防错，针对每个传感器座子，使用不同的定位头，在配合定位机构上接近开关，做到一个工装只能使用一种传感器接头，从而有效的防错。

3.10安全光栅、双手按钮不仅对人员安全有防护作用，在日常生产过程中对设备、产品也有防错作用。如利用安全光栅或双手按钮，都可以避免装件时人为干预的错误（双手按钮不单纯的是两个开关，以三菱PLC为例，程序参照图3.4）。

4防错的一般检查方式和确定需要防错的工序

4.1识别相似的零件，再模拟混用的情况，若该工序成功混用，即确认该工序需做防错，做到事前识别。

4.2通过PFMEA巡检、分层审核、质量体系内审、过程审核等多种渠道检查出需要防错的工序，通过合理化建议找出更优的防错方式，有更优的防错方式后，更新防错一览表，通过培训，员工实际操作，再合理化，再培训操作，形成螺旋式提升。

4.3分析产品一次下线合格率和过程质量问题清单，筛选出发生频次高的问题，再从中挖掘防错实施的可能性。

4.4开班前的作业准备验证，需涵盖所有防错验证。一种是验证正确，一种是验证错误，两种验证方式一般都要进行，正常作法为先验证错误的方式，不能通过后验證正确的方式，正常通过后作为首件进行检验，上料时确认正确性，测试完成后留有记录，可上传信息系统，也可以留有纸质记录，由班组长二次审核，确认后放行生产。

5结论

同个工序，可能会有多种防错方式，同一种防错方式也可以在不同场景得到发挥，只有更好的，没有最好的，需要不同探索专研，才能有更合适的防错方式，目的就是通过一系列防错手段，降低成本和对人员的依赖，提高质量和效率。防错方式，可以为机械结构，电气自动化，或软件系统，不仅可以减少问题发生，也可以提高效率。