從六個維度談談影響機床產品質量的因素
2021-9-15 來源：機床協會 作者：-
寫在前面的話
中國機床工具工業協會自2001年起，連續開展“機床工具行業先進會員（十佳）“表彰活動，至今已屆二十年，主要目的是宣傳先進典型，樹立正確導向，促進和推動行業企業高質量發展。表彰活動共設“自主創新十佳”、“產品質量十佳”、“綜合經濟效益十佳”、“產品出口十佳”四個獎項，并于中國國際機床展覽會（CIMT）或中國數控機床展覽會（CCMT）期間公布評定結果，在行業內外有較大的影響力。
在2020年度“產品質量十佳”中，筆者注意到，企業在保證和提升產品質量方面各有其獨特的措施和手段，取得了很好的效果，得到了用戶的肯定。同時也注意到，在用戶的反饋信息里，仍然存在諸如“操作維護不便”、“精度保持性和可靠性不好”等不足之處，以及“加強防護”、“減少占地面積”、“優化人機界面”等使用訴求，有待于產品的持續改進與提高。鑒于此，筆者萌生了寫一點自己對產品質量的認識與大家分享的念頭。
產品質量是企業的生命，以高品質產品服務用戶是企業永恒的目標。對于企業而言，產品質量己經成為提高綜合競爭力的決定性因素，并且很大程度上影響著企業的經營績效，也同時影響著員工的切身利益。
無論對于企業管理者，還是對于企業員工，這些道理都顯得淺顯易懂，橫幅標語掛在工廠醒目的位置，企業也始終踐行著重視質量的管理理念，許多企業通過了ISO9001質量管理體系認證等等。那么，這是否表明我們的產品質量得到了很好的保證，用戶對產品質量已經滿意了呢？答案顯然不那么肯定。
對數控機床產品而言，反映用戶使用需要的質量特性主要包括：性能、壽命、實用性、適應性、安全性、可信性、可用性、可靠性、維修性、經濟性、環保性、友好性和美觀性等等諸多方面，可基本歸納為：設計質量、過程質量、符合性質量、服務質量、環境質量和外觀質量等六個維度。本文從以上六個維度，結合作者以往的工作經驗，梳理了影響產品質量的一些因素，與大家交流探討，希望對我國機床企業在產品質量改進方面能有提示作用。偏頗之處，敬請指正。
1.關乎成本的設計質量
產品設計幾乎影響著所有的質量特性，對產品固有質量的形成也起著決定性作用。數控機床產品設計，主要是針對用戶合同要求或根據企業發展需要而確定的設計目標進行設計完善和目標實現。設計過程一般包括總體方案設計、部件設計、零件設計以及最終的總裝圖設計，分為機械設計、氣液設計、電氣設計等。每一步設計過程都會有設計計算、設計驗算和外購件選型計算等，并根據需要對零部件和整機進行有限元分析，以保證設計有足夠的剛度、強度及良好的動靜態特性等等。產品的安全性、節省能源消耗、可循環利用、使用便利性、外觀美化等都是設計需要關注的要點。
產品設計的目的是為了滿足市場不斷變化的需求，以獲得更好的經濟效益。眾所周知，數控機床產品的設計開發成本占總體成本的比例并不高，特別是在數字信息技術蓬勃發展之下，設計開發的效率大幅提升，設計周期相應縮短，成本也不同程度地有所降低。但產品設計卻決定了機床總成本的70%甚至以上，主要因為材料及外購件的選擇在設計階段已經確定，而對制造過程的人、機、料、法、環的要求也已明確，因此，總體成本基本確定。此外，設計質量對成本的影響也很明顯。比如，設計圖面是否正確規范，如果圖紙不正確，那么將對產品的質量性能造成不同程度的影響甚至出現廢品；如果圖面表達不規范，在后續工藝編排和制造過程中都有可能產生理解偏差，造成溝通成本高甚至延長產品生產周期等不良影響。即便是已經量產的產品，如果存在某些設計缺陷或瑕疵，其對質量的穩定性和成本的控制都是不確定因素，易造成隱性損失。
另外，材料的選擇、外購件的選用、對零部件制造精度的合理要求以及設計中對加工和裝配工藝性的考慮等都將影響最終的產品質量，同時也會影響產品的成本和研發周期。這里需要特別提出的是，因為數控機床（包括功能部件）對材料的需求量相對少，因此在原材料性能和質量控制方面缺乏話語權，在價格和交期上處于被動和弱勢的地位，間接也影響了機床的質量、性能和成本。
2.影響價值內涵的過程質量
過程質量這里主要指生產制造過程的質量。生產制造的目標是低成本高質量地實現設計要求。制定清楚規范的操作管理程序和作業指導書，有益于過程質量的控制。工藝編制是開始生產制造的第一步，工藝人員要以現有的工廠生產條件為基礎，合理設計工序，針對各加工設備不同特性制定合適的裝卡方案和切削參數，利用有效的工夾量具來高效率地保證每一道工序穩定的加工精度，在不增加成本的前提下，向“零公差”加工和“零缺陷”生產的目標努力。零缺陷是指“第一次就把事情做正確”，避免事后補救產生的成本增加和導致產品的不完美。從產品設計、制造到應用服務都遵循零缺陷質量管理理念，可以有效提升產品的價值內涵和降低成本。零件的熱處理和基礎件的時效處理，需要引起企業高度重視，這與機床的壽命和精度保持性有很大關聯。
重慶機床制定的工藝文件《技術中心工藝編制細則》，對保證零件加工質量起到很好的指導作用；武漢重型對基礎鑄鐵件均采用多次燜火或長期自然時效處理，消除內應力，以確保良好的吸振性和精度保持性，這些都對產品質量起到很好的支撐作用。
如果說設計過程已經考慮了人、機、料、法、環等因素對產品質量的影響，那么制造過程中又增加了檢測這一重要因素，這六個方面是影響過程質量的關鍵要素。工藝人員、操作者及檢驗員都要準確理解設計思想和要求，對重要配合面和結合面要盡量將加工尺寸控制在公差中值，這樣在裝配和調試的時候將大有裨益，對產品內在質量的提高有積極作用。制造過程的自檢、互檢和專檢環節不能省略，必要時還可增加抽檢。對于外觀零件，應注重加工的美觀性，此時，尺寸精度則不是最重要的因素了。
旋轉零部件的動靜平衡檢驗、各動作的準確可靠性測試、部件及整機的功能和性能試驗，包括新產品的型式試驗等等，都是制造過程不可或缺的步驟，在檢驗和試驗項目沒有完成或者沒有結論之前，不應進入下一道工序以避免產品狀態不明造成質量隱患。
常言道，產品質量是制造出來的，不是檢驗出來的。因此操作者要主動學習操作技能，提升作業水平，特別是使用數控機床，編程質量成為影響加工精度和生產效率的關鍵，要多觀察、勤思考，不斷優化程序，既要避免不合格品產生，又要提高效率穩定生產。質量監督工作不可忽視，要層層把關，環環相扣，減少不良品損失，從而提高產品質量，提升產品競爭力。
外購件和外協加工件一直以來是制約機床產品質量和可靠性的重要因素之一。要在技術協議、質量保證協議、供貨合同等文件中，明確質量控制要求和驗收方式，嚴格進廠檢驗和質量把關，盡量消除影響產品質量的不穩定因素。
浙江海德曼3N原則（不制造不良、不傳遞不良、不接受不良），浙江金火對不合格品的“四不放過”原則（不查清不合格原因不放過；不查清責任者不放過；不落實改進措施不放過；改進措施不驗證不放過），都是不斷完善和提高質量控制體系及質量指標體系，持續改進和提高產品質量的有效措施。
3.符合性質量是產品競爭力的基礎
符合性質量一般指產品符合標準的情況。我國數控機床行業標準體系相對比較健全，幾乎所有的產品均有對應標準參照。但是，無論國際標準、國家標準還是行業標準，都是低門檻標準，企業不能僅僅滿足于符合這些標準，而應把符合顧客需要放在首位，追求未來潛在的競爭力。
隨著經濟全球化及科技進步，那些引領技術、引領標準的企業更具競爭力，而技術和標準在某些情況下，是來源于市場和用戶的需求。企業要生產優于對手的產品，應當制定各自的企業標準和規范，在符合甚至高于國家標準及行業標準的基礎上，將用戶的特殊要求和市場的新變化反映到標準或規范中，并融入創新性的技術和解決方案，提出獨到的質量控制要求和技術控制指標，使企業標準更好地適應市場，生產出的產品更具競爭力。企業在保護知識產權的同時，也可在時機成熟時將企業標準轉化為行業標準甚至國際標準，強化產品在市場上的話語權，這是提升產品附加值和影響力的關鍵所在。
比如，秦川機床出廠檢驗進行“96小時空運轉”試驗、山東蒂德出廠前進行“48小時高速全行程載荷加工測試”，都大大高于門檻標準指標，可排除早期故障并提高產品的可靠性。
設計階段的符合性質量，是指設計達到產品的技術標準，滿足用戶要求；制造過程的符合性質量，就是符合產品的設計要求；而當產品交付給用戶后，應嚴格按照使用手冊進行操作和維護，也就是要符合使用要求。
4.服務質量可以成為新的利潤點
服務質量是企業在競爭中致勝的法寶。好的服務質量不一定各方面都達到最高水平，但顧客滿意度的高低，是衡量企業及產品服務質量的金標準。
現階段，售后服務仍是影響機床企業服務質量的很大因素。服務的連貫性和服務標準的一致性是用戶非常在意的特性，企業應在任何時候、任何地方都保持同樣優良的服務水準，保持對顧客的一視同仁。不應以忙不過來為由，對用戶的訴求不理會或服務不及時到位，這將快速失去后續訂單并嚴重影響企業形象和口碑。比訂單與合同更重要的是信譽和信任，而及時、準時并省時的服務，將會為企業商譽加分。遺憾的是，筆者在CIMT2021展會上還是聽到了用戶對企業服務不及時的抱怨。
數控機床產品與其他消費品不同，其優良性能的發揮與使用者有很大關系，這就格外體現出服務的重要性。做好培訓，指導用戶用好產品，與用戶一道進行工藝攻關，將使機床使用價值最大化，也是企業利潤的一個增長點。
服務質量還有一個重要作用就是助力用戶成功。當企業提供整體解決方案時，要充分考慮對用戶所生產產品的增值效應，與用戶在知識、信息、能力和技術等方面進行深度溝通和交流，最終交付出對用戶來講具有最優價值的產品及服務，將有利于提高客戶滿意度，增加客戶粘性，最終實現雙贏。
準確可靠地履行服務承諾是機床企業必須堅守的底線。企業要在提高服務效率的前提下，盡可能地避免在服務過程中出現差錯，即便當服務時間有所延遲的時候，迅速正確地解決問題也會給用戶體驗帶來積極的影響。反之，不僅會直接造成經濟損失，而且可能會失去潛在的客戶。
5.可持續發展的環境質量
因為數控機床產業鏈較長，影響環境質量的因素很多，籠統來講主要的是資源的占用、能源的消耗以及廢棄物排放的污染等方面。數控機床在設計時，要充分考慮環保要求，比如整機緊湊設計以減少占地面積，節約運輸成本；采用人造花崗巖、復合材料等環保材料以節省資源；輕型化高剛性設計、采用變頻技術等以削減電力消耗，甚至可增加電機制動能量回收系統，提高能源利用率；用凸輪機構等純機械傳動替代液壓驅動機構以提高使用壽命和可靠性；制冷設備采用環保的冷卻介質；少切削液加工、運動部件使用長壽命環保脂潤滑來實現自潤滑以減少油污排放，等等。另外，管路設計尺寸的合理性與準確性，也是不易被注意的引起材料浪費的因素之一。在制造過程中，要有主動保護環境的意識，減少浪費，消除污染。我國已有很多機床企業取得了ISO9000管理體系認證，在 ISO14000環境管理體系認證方面也應引起足夠的重視。
眾所周知，在零件加工車間里，切屑粉塵、冷卻液飛濺和油水汽化等造成的污染不可避免，這不僅對員工身體健康有極大危害，而且也會對設備的維護保養和加工零件的質量造成一定影響。漂浮在空氣中的油霧和塵埃，不僅氣味會引起人的不良情緒，而且長期吸入會對人體呼吸道產生損害；還會造成機床電氣系統故障而不易被察覺；沉積到地面上，又會使工作區、地板、走道變得油滑，有摔傷風險。企業要對車間加工設備盡量全封閉防護，并配置符合國家相關標準的負壓油霧收集等處理裝置；加強車間通風，確保排風設備完好有效并符合環保要求；對廢棄冷卻液集中處理并達標排放，必要時委托有資質的單位進行統一處置；對生產過程中產生的切屑、邊角料及報廢零件等，進行有效回收和循環再利用。機床各階段的噴漆，也是嚴重污染源之一。這些方面看起來都是非常瑣碎的一些細節，真正要做好需要花許多心思。
環境質量的優劣，涉及方方面面的要素，要關注機床在整個產品的設計、制造、包裝、運輸、使用、直至回收處理的整個生命周期每一環節對環境的影響，實現對資源和能源有效利用的最大化和對環境污染破壞的最小化，使經濟效益與社會效益協調優化，共同實現可持續發展。DMG MORI在展會中宣布所有機床達到了碳中和，就是環境質量好的具體體現之一。
6.外觀質量是高端產品的代言
機床外觀造型精美，比例合適，色彩搭配和諧，將給用戶留下美好的第一印象，從而增強產品競爭力。現在許多企業對機床的外觀都逐漸重視起來，有些企業專門聘請專業設計公司為產品做外觀設計。外觀質量好的產品，會給人更高級和更值錢的感覺，用戶使用時也會倍加愛護，自然延長了使用壽命，因此更能提高產品的口碑，這方面與國外機床產品相比，我們還有不小的差距。要想做好，需要下很大功夫去提高。
比如外觀零部件的防銹噴漆，包括外購外協件，要嚴格執行相應標準和工藝規范；所有裸露的外觀件要美觀，清潔，不能有缺陷、損傷、尖角等，鑄件要刮平噴漆，其他材料的外露部分要精加工并進行充分的防銹和抗氧化處理，使其看上去顯得精美并有價值；管路和電線電纜排列整齊有序，讓人感受到專業和安全；宜人化的人機交互，人文與審美的整合，是對使用者的尊重；產品的外觀色彩除了有指示功能、警示作用之外，在心理上要有友好的撫慰作用，讓人愿意接近和觸摸等等。機床的視覺形象如果能和企業形象達成一致，體現出藝術美與產品自身特點的融合，將增加顧客對產品的好感，強化品牌烙印，進而提高市場競爭力。
值得注意的是，外觀質量不僅指外形美觀整潔，更要符合人機工程學原理，把人-機-環境三者有機協調起來，不但在視覺上給人以愉悅的感受，操作時便捷舒適省力，還要在聽覺、觸覺上給人以舒心和安全的體驗。
過大的噪聲是機床使用過程中的污染源之一，振動大則會直接影響機床性能，這些也是外觀質量差的表現。噪聲和振動會使工作環境變差，影響操作者情緒和健康，破壞應用體驗。國家從保護勞動者的角度，已經制訂了各類機床的噪聲標準，但機床企業不能僅僅局限于標準中規定的分貝值，還應追求聲音的“悅耳”，注重產品的低噪聲設計。比如，提高傳動系統動剛度；對高速旋轉部件進行動平衡處理；使用有限元分析避免系統共振；采用全封閉防護屏蔽噪聲；在面積較大的壁板上，合理布置筋板甚至增加吸音材料減少噪音輻射和傳播；消除制造誤差、提高裝配質量；必要時，可在操作者常規工作區域進行降噪和隔振處理，以減少對操作者的影響，等等，這些都是降低噪聲和振動的有效方法。低噪聲、低振動的機床是提高競爭力的秘密武器，不僅對機床的精度壽命有益，更可增強參與世界競爭的底氣。
跑冒滴漏現象依然是困擾許多企業的問題，不僅浪費資源污染環境，而且長期影響著國產機床在用戶心目中的形象，即便機床的功能和性能與境外產品相當，價格也相對便宜，但因為這些小節，還是會影響用戶的購買意愿。
寄語未來
制造高品質產品，以上六個維度缺一不可，雖然不能完全覆蓋全部質量要素，但企業如能結合自身情況，制定提升產品質量的戰略方針和行動計劃，哪怕在某一維度做到極致，對企業經營和產品質量提升都非常有益。比如，DMG MORI機床碳中和的實現得到了越來越多用戶的認可，從某種程度上助力了其機床產品的銷售。
在國家倡導的經濟高質量發展的大背景下，各行各業都在下大力氣提高產品質量，機床行業也不落后。”產品質量十佳“中，包含數控機床產品、功能部件、附件產品和工具產品等，各企業在提升產品質量方面都有其獨到的優勢和特點，得到了用戶的認可和好評，在行業中起到了模范帶頭作用。同飛制冷的“首席質量官”的管理方式，全面提升了企業的綜合質量管理水平，產品質量保持穩定，被西門子、GF等多家世界知名企業和國內企業列為優秀供應商。北京精雕實施的“μ級管控“技術，管控要點包括機床安裝調試、切削過程的讓刀變形、加工過程的溫度管控、工藝規劃和路徑質量、切削過程的振動等，通過嚴格的量化管控，既保證了精度，又提升了生產效率，使機床穩定地實現了“0.1μ進給，1μ切削，納米級表面效果”的加工，得到了用戶長期的信賴和認可。南京工藝等多家企業以《卓越績效準則》為管理標準，通過推行卓越績效管理模式，對提升企業綜合競爭力、樹立良好品牌形象起到積極的作用。
在市場競爭由價格競爭轉向以質量競爭為主的當下，企業要把贏得和保持質量優勢作為發展的重要目標。通過為用戶創造價值，給用戶帶來驚喜和附加價值的提升，增強產品的質量競爭力，實現企業更具韌性、更可持續的成長。企業要積極參與“產品質量十佳”評選活動，從生產優質產品、提供優質服務、打造優秀企業、營造優美環境入手，提高經濟發展的質量，以質取勝，進而贏得市場的認可與尊重。
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