从六个维度谈谈影响机床产品质量的因素

写在前面的话

中国机床工具工业协会自2001年起，连续开展“机床工具行业先进会员(十佳)“表彰活动，至今已届二十年，主要目的是宣传先进典型，树立正确导向，促进和推动行业企业高质量发展。表彰活动共设“自主创新十佳”、“产品质量十佳”、“综合经济效益十佳”、“产品出口十佳”四个奖项，并于中国国际机床展览会(CIMT)或中国数控机床展览会(CCMT)期间公布评定结果，在行业内外有较大的影响力。
 
在2020年度“产品质量十佳”中，笔者注意到，企业在保证和提升产品质量方面各有其独特的措施和手段，取得了很好的效果，得到了用户的肯定。同时也注意到，在用户的反馈信息里，仍然存在诸如“操作维护不便”、“精度保持性和可靠性不好”等不足之处，以及“加强防护”、“减少占地面积”、“优化人机界面”等使用诉求，有待于产品的持续改进与提高。鉴于此，笔者萌生了写一点自己对产品质量的认识与大家分享的念头。

产品质量是企业的生命，以高品质产品服务用户是企业永恒的目标。对于企业而言，产品质量己经成为提高综合竞争力的决定性因素，并且很大程度上影响着企业的经营绩效，也同时影响着员工的切身利益。

对数控机床产品而言，反映用户使用需要的质量特性主要包括：性能、寿命、实用性、适应性、安全性、可信性、可用性、可靠性、维修性、经济性、环保性、友好性和美观性等等诸多方面，可基本归纳为：设计质量、过程质量、符合性质量、服务质量、环境质量和外观质量等六个维度。本文从以上六个维度，结合作者以往的工作经验，梳理了影响产品质量的一些因素，与大家交流探讨，希望对我国机床企业在产品质量改进方面能有提示作用。偏颇之处，敬请指正。

1 关乎成本的设计质量

产品设计几乎影响着所有的质量特性，对产品固有质量的形成也起着决定性作用。数控机床产品设计，主要是针对用户合同要求或根据企业发展需要而确定的设计目标进行设计完善和目标实现。设计过程一般包括总体方案设计、部件设计、零件设计以及最终的总装图设计，分为机械设计、气液设计、电气设计等。每一步设计过程都会有设计计算、设计验算和外购件选型计算等，并根据需要对零部件和整机进行有限元分析，以保证设计有足够的刚度、强度及良好的动静态特性等等。产品的安全性、节省能源消耗、可循环利用、使用便利性、外观美化等都是设计需要关注的要点。
 
产品设计的目的是为了满足市场不断变化的需求，以获得更好的经济效益。众所周知，数控机床产品的设计开发成本占总体成本的比例并不高，特别是在数字信息技术蓬勃发展之下，设计开发的效率大幅提升，设计周期相应缩短，成本也不同程度地有所降低。但产品设计却决定了机床总成本的70%甚至以上，主要因为材料及外购件的选择在设计阶段已经确定，而对制造过程的人、机、料、法、环的要求也已明确，因此，总体成本基本确定。此外，设计质量对成本的影响也很明显。比如，设计图面是否正确规范，如果图纸不正确，那么将对产品的质量性能造成不同程度的影响甚至出现废品；如果图面表达不规范，在后续工艺编排和制造过程中都有可能产生理解偏差，造成沟通成本高甚至延长产品生产周期等不良影响。即便是已经量产的产品，如果存在某些设计缺陷或瑕疵，其对质量的稳定性和成本的控制都是不确定因素，易造成隐性损失。
 
另外，材料的选择、外购件的选用、对零部件制造精度的合理要求以及设计中对加工和装配工艺性的考虑等都将影响最终的产品质量，同时也会影响产品的成本和研发周期。这里需要特别提出的是，因为数控机床(包括功能部件)对材料的需求量相对少，因此在原材料性能和质量控制方面缺乏话语权，在价格和交期上处于被动和弱势的地位，间接也影响了机床的质量、性能和成本。

2 影响价值内涵的过程质量

过程质量这里主要指生产制造过程的质量。生产制造的目标是低成本高质量地实现设计要求。制定清楚规范的操作管理程序和作业指导书，有益于过程质量的控制。工艺编制是开始生产制造的第一步，工艺人员要以现有的工厂生产条件为基础，合理设计工序，针对各加工设备不同特性制定合适的装卡方案和切削参数，利用有效的工夹量具来高效率地保证每一道工序稳定的加工精度，在不增加成本的前提下，向“零公差”加工和“零缺陷”生产的目标努力。零缺陷是指“第一次就把事情做正确”，避免事后补救产生的成本增加和导致产品的不完美。从产品设计、制造到应用服务都遵循零缺陷质量管理理念，可以有效提升产品的价值内涵和降低成本。零件的热处理和基础件的时效处理，需要引起企业高度重视，这与机床的寿命和精度保持性有很大关联。
 
重庆机床制定的工艺文件《技术中心工艺编制细则》，对保证零件加工质量起到很好的指导作用；武汉重型对基础铸铁件均采用多次焖火或长期自然时效处理，消除内应力，以确保良好的吸振性和精度保持性，这些都对产品质量起到很好的支撑作用。
 
如果说设计过程已经考虑了人、机、料、法、环等因素对产品质量的影响，那么制造过程中又增加了检测这一重要因素，这六个方面是影响过程质量的关键要素。工艺人员、操作者及检验员都要准确理解设计思想和要求，对重要配合面和结合面要尽量将加工尺寸控制在公差中值，这样在装配和调试的时候将大有裨益，对产品内在质量的提高有积极作用。制造过程的自检、互检和专检环节不能省略，必要时还可增加抽检。对于外观零件，应注重加工的美观性，此时，尺寸精度则不是最重要的因素了。
 
旋转零部件的动静平衡检验、各动作的准确可靠性测试、部件及整机的功能和性能试验，包括新产品的型式试验等等，都是制造过程不可或缺的步骤，在检验和试验项目没有完成或者没有结论之前，不应进入下一道工序以避免产品状态不明造成质量隐患。
 
常言道，产品质量是制造出来的，不是检验出来的。因此操作者要主动学习操作技能，提升作业水平，特别是使用数控机床，编程质量成为影响加工精度和生产效率的关键，要多观察、勤思考，不断优化程序，既要避免不合格品产生，又要提高效率稳定生产。质量监督工作不可忽视，要层层把关，环环相扣，减少不良品损失，从而提高产品质量，提升产品竞争力。
 
外购件和外协加工件一直以来是制约机床产品质量和可靠性的重要因素之一。要在技术协议、质量保证协议、供货合同等文件中，明确质量控制要求和验收方式，严格进厂检验和质量把关，尽量消除影响产品质量的不稳定因素。
 
浙江海德曼3N原则(不制造不良、不传递不良、不接受不良)，浙江金火对不合格品的“四不放过”原则(不查清不合格原因不放过；不查清责任者不放过；不落实改进措施不放过；改进措施不验证不放过)，都是不断完善和提高质量控制体系及质量指标体系，持续改进和提高产品质量的有效措施。

3 符合性质量是产品竞争力的基础

符合性质量一般指产品符合标准的情况。我国数控机床行业标准体系相对比较健全，几乎所有的产品均有对应标准参照。但是，无论国际标准、国家标准还是行业标准，都是低门槛标准，企业不能仅仅满足于符合这些标准，而应把符合顾客需要放在首位，追求未来潜在的竞争力。
 
随着经济全球化及科技进步，那些引领技术、引领标准的企业更具竞争力，而技术和标准在某些情况下，是来源于市场和用户的需求。企业要生产优于对手的产品，应当制定各自的企业标准和规范，在符合甚至高于国家标准及行业标准的基础上，将用户的特殊要求和市场的新变化反映到标准或规范中，并融入创新性的技术和解决方案，提出独到的质量控制要求和技术控制指标，使企业标准更好地适应市场，生产出的产品更具竞争力。企业在保护知识产权的同时，也可在时机成熟时将企业标准转化为行业标准甚至国际标准，强化产品在市场上的话语权，这是提升产品附加值和影响力的关键所在。
 
比如，秦川机床出厂检验进行“96小时空运转”试验、山东蒂德出厂前进行“48小时高速全行程载荷加工测试”，都大大高于门槛标准指标，可排除早期故障并提高产品的可靠性。
 
设计阶段的符合性质量，是指设计达到产品的技术标准，满足用户要求；制造过程的符合性质量，就是符合产品的设计要求；而当产品交付给用户后，应严格按照使用手册进行操作和维护，也就是要符合使用要求。

4 服务质量可以成为新的利润点

服务质量是企业在竞争中致胜的法宝。好的服务质量不一定各方面都达到最高水平，但顾客满意度的高低，是衡量企业及产品服务质量的金标准。
 
现阶段，售后服务仍是影响机床企业服务质量的很大因素。服务的连贯性和服务标准的一致性是用户非常在意的特性，企业应在任何时候、任何地方都保持同样优良的服务水准，保持对顾客的一视同仁。不应以忙不过来为由，对用户的诉求不理会或服务不及时到位，这将快速失去后续订单并严重影响企业形象和口碑。比订单与合同更重要的是信誉和信任，而及时、准时并省时的服务，将会为企业商誉加分。遗憾的是，笔者在CIMT2021展会上还是听到了用户对企业服务不及时的抱怨。
 
数控机床产品与其他消费品不同，其优良性能的发挥与使用者有很大关系，这就格外体现出服务的重要性。做好培训，指导用户用好产品，与用户一道进行工艺攻关，将使机床使用价值最大化，也是企业利润的一个增长点。
 
服务质量还有一个重要作用就是助力用户成功。当企业提供整体解决方案时，要充分考虑对用户所生产产品的增值效应，与用户在知识、信息、能力和技术等方面进行深度沟通和交流，最终交付出对用户来讲具有最优价值的产品及服务，将有利于提高客户满意度，增加客户粘性，最终实现双赢。
 
准确可靠地履行服务承诺是机床企业必须坚守的底线。企业要在提高服务效率的前提下，尽可能地避免在服务过程中出现差错，即便当服务时间有所延迟的时候，迅速正确地解决问题也会给用户体验带来积极的影响。反之，不仅会直接造成经济损失，而且可能会失去潜在的客户。

5 可持续发展的环境质量

因为数控机床产业链较长，影响环境质量的因素很多，笼统来讲主要的是资源的占用、能源的消耗以及废弃物排放的污染等方面。数控机床在设计时，要充分考虑环保要求，比如整机紧凑设计以减少占地面积，节约运输成本；采用人造花岗岩、复合材料等环保材料以节省资源；轻型化高刚性设计、采用变频技术等以削减电力消耗，甚至可增加电机制动能量回收系统，提高能源利用率；用凸轮机构等纯机械传动替代液压驱动机构以提高使用寿命和可靠性；制冷设备采用环保的冷却介质；少切削液加工、运动部件使用长寿命环保脂润滑来实现自润滑以减少油污排放，等等。另外，管路设计尺寸的合理性与准确性，也是不易被注意的引起材料浪费的因素之一。在制造过程中，要有主动保护环境的意识，减少浪费，消除污染。我国已有很多机床企业取得了ISO9000管理体系认证，在 ISO14000环境管理体系认证方面也应引起足够的重视。
 
众所周知，在零件加工车间里，切屑粉尘、冷却液飞溅和油水汽化等造成的污染不可避免，这不仅对员工身体健康有极大危害，而且也会对设备的维护保养和加工零件的质量造成一定影响。漂浮在空气中的油雾和尘埃，不仅气味会引起人的不良情绪，而且长期吸入会对人体呼吸道产生损害；还会造成机床电气系统故障而不易被察觉；沉积到地面上，又会使工作区、地板、走道变得油滑，有摔伤风险。企业要对车间加工设备尽量全封闭防护，并配置符合国家相关标准的负压油雾收集等处理装置；加强车间通风，确保排风设备完好有效并符合环保要求；对废弃冷却液集中处理并达标排放，必要时委托有资质的单位进行统一处置；对生产过程中产生的切屑、边角料及报废零件等，进行有效回收和循环再利用。机床各阶段的喷漆，也是严重污染源之一。这些方面看起来都是非常琐碎的一些细节，真正要做好需要花许多心思。
 
环境质量的优劣，涉及方方面面的要素，要关注机床在整个产品的设计、制造、包装、运输、使用、直至回收处理的整个生命周期每一环节对环境的影响，实现对资源和能源有效利用的最大化和对环境污染破坏的最小化，使经济效益与社会效益协调优化，共同实现可持续发展。DMG MORI在展会中宣布所有机床达到了碳中和，就是环境质量好的具体体现之一。

6 外观质量是高端产品的代言

机床外观造型精美，比例合适，色彩搭配和谐，将给用户留下美好的第一印象，从而增强产品竞争力。现在许多企业对机床的外观都逐渐重视起来，有些企业专门聘请专业设计公司为产品做外观设计。外观质量好的产品，会给人更高级和更值钱的感觉，用户使用时也会倍加爱护，自然延长了使用寿命，因此更能提高产品的口碑，这方面与国外机床产品相比，我们还有不小的差距。要想做好，需要下很大功夫去提高。
 
比如外观零部件的防锈喷漆，包括外购外协件，要严格执行相应标准和工艺规范；所有裸露的外观件要美观，清洁，不能有缺陷、损伤、尖角等，铸件要刮平喷漆，其他材料的外露部分要精加工并进行充分的防锈和抗氧化处理，使其看上去显得精美并有价值；管路和电线电缆排列整齐有序，让人感受到专业和安全；宜人化的人机交互，人文与审美的整合，是对使用者的尊重；产品的外观色彩除了有指示功能、警示作用之外，在心理上要有友好的抚慰作用，让人愿意接近和触摸等等。机床的视觉形象如果能和企业形象达成一致，体现出艺术美与产品自身特点的融合，将增加顾客对产品的好感，强化品牌烙印，进而提高市场竞争力。
 
值得注意的是，外观质量不仅指外形美观整洁，更要符合人机工程学原理，把人-机-环境三者有机协调起来，不但在视觉上给人以愉悦的感受，操作时便捷舒适省力，还要在听觉、触觉上给人以舒心和安全的体验。
 
过大的噪声是机床使用过程中的污染源之一，振动大则会直接影响机床性能，这些也是外观质量差的表现。噪声和振动会使工作环境变差，影响操作者情绪和健康，破坏应用体验。国家从保护劳动者的角度，已经制订了各类机床的噪声标准，但机床企业不能仅仅局限于标准中规定的分贝值，还应追求声音的“悦耳”，注重产品的低噪声设计。比如，提高传动系统动刚度；对高速旋转部件进行动平衡处理；使用有限元分析避免系统共振；采用全封闭防护屏蔽噪声；在面积较大的壁板上，合理布置筋板甚至增加吸音材料减少噪音辐射和传播；消除制造误差、提高装配质量；必要时，可在操作者常规工作区域进行降噪和隔振处理，以减少对操作者的影响，等等，这些都是降低噪声和振动的有效方法。低噪声、低振动的机床是提高竞争力的秘密武器，不仅对机床的精度寿命有益，更可增强参与世界竞争的底气。
 
跑冒滴漏现象依然是困扰许多企业的问题，不仅浪费资源污染环境，而且长期影响着国产机床在用户心目中的形象，即便机床的功能和性能与境外产品相当，价格也相对便宜，但因为这些小节，还是会影响用户的购买意愿。

寄语未来

制造高品质产品，以上六个维度缺一不可，虽然不能完全覆盖全部质量要素，但企业如能结合自身情况，制定提升产品质量的战略方针和行动计划，哪怕在某一维度做到极致，对企业经营和产品质量提升都非常有益。比如，DMG MORI机床碳中和的实现得到了越来越多用户的认可，从某种程度上助力了其机床产品的销售。
 
在国家倡导的经济高质量发展的大背景下，各行各业都在下大力气提高产品质量，机床行业也不落后。”产品质量十佳“中，包含数控机床产品、功能部件、附件产品和工具产品等，各企业在提升产品质量方面都有其独到的优势和特点，得到了用户的认可和好评，在行业中起到了模范带头作用。同飞制冷的“首席质量官”的管理方式，全面提升了企业的综合质量管理水平，产品质量保持稳定，被西门子、GF等多家世界知名企业和国内企业列为优秀供应商。北京精雕实施的“μ级管控“技术，管控要点包括机床安装调试、切削过程的让刀变形、加工过程的温度管控、工艺规划和路径质量、切削过程的振动等，通过严格的量化管控，既保证了精度，又提升了生产效率，使机床稳定地实现了“0.1μ进给，1μ切削，纳米级表面效果”的加工，得到了用户长期的信赖和认可。南京工艺等多家企业以《卓越绩效准则》为管理标准，通过推行卓越绩效管理模式，对提升企业综合竞争力、树立良好品牌形象起到积极的作用。
 
在市场竞争由价格竞争转向以质量竞争为主的当下，企业要把赢得和保持质量优势作为发展的重要目标。通过为用户创造价值，给用户带来惊喜和附加价值的提升，增强产品的质量竞争力，实现企业更具韧性、更可持续的成长。企业要积极参与“产品质量十佳”评选活动，从生产优质产品、提供优质服务、打造优秀企业、营造优美环境入手，提高经济发展的质量，以质取胜，进而赢得市场的认可与尊重。

（来源：中国机床工具工业协会）