Zagotavljanje kakovosti v procesu izdelave hermeticnega kompresorja Zmago KOZINA, Petar JANČAN, Marijan MARŠIČ, Matija ABSEC Povzetek: Hermetični kompresor za vgradnjo v zamrzovalne aparate je plod velikoserijske proizvodnje. V podjetju Danfoss Compressors, d. o. o., Črnomelj, letno izdelamo 5 mio. kompresorjev in s tem pokrivamo 5 % svetovnih potreb. Povpraševanje na trgu teži k energetsko optimiranim proizvodom, katerih uporaba strmo narašča. Trg narekuje tudi zahteve glede kakovosti, ki je postala samoumeven pojem. Danfoss je zaradi specifične proizvodnje korakoma razvil lasten model zagotavljanja kakovosti. Ta sistem se je izkazal kot učinkovit in zaokrožuje kakovost od nastanka proizvoda preko vseh faz proizvodnje do uporabe pri končnem kupcu. Predstavljamo ga na primeru procesa montaže hermetičnega kompresorja. Ključne besede: hermetični kompresor, energetsko optimiranje, model zagotavljanja kakovosti, krogi kakovosti, proces montaže kompresorja, ■ 1 Uvod Hermetični kompresor, ki se vgrajuje v gospodinjske hladilnike in zamrzovalnike, mora brezhibno opravljati svojo funkcijo do izteka predvidene življenjske dobe, ki je med 10 in 15 let (slika 7). Dejansko to pomeni 4 do 5 let neprekinjenega obratovanja ali v povprečju 10-krat več delovnih ur, kot jih opravi motor osebnega avtomobila. Proizvajalci hladilnih in zamrzovalnih aparatov pa po drugi strani zahtevajo ustrezno visok nivo kakovosti ob vgradnji. Meja 200-300 ppm (število defektnih kompresorjev na milijon vgrajenih) se hitro spušča proti 100 ppm, kar je tudi naš interni Zahtevano kakovost lahko doseže le izdelek, ki je skrbno sestavljen iz komponent vrhunske kakovosti in s procesom montaže, ki je skrbno načrtovan, izvajan in nadzorovan. Za doseganje ustrezne kakovosti je podjetje Danfoss Zmago Kozina, dipl. inž., Petar Jančan, inž., Marijan Maršic, dipl. inž., Matija Absec, dipl. inž.; vsi Danfoss Compressors, d. o. o., Črnomelj Slika 1. Hermetični kompresor za vgradnjo HC (ang. Household Compressors) razvilo lasten model zagotavljanja kakovosti v proizvodnem procesu, ki ima osnovo v tako imenovanih petih krogih kakovosti (angl. Quality Control Circle - QCC) [1]. ■ 2 Model zagotavljanja kakovosti Model zagotavljanja kakovosti, ki bazira na tako imenovanih petih krogih kakovosti (slika 2), je bil razvit v prika- zani obliki v podjetju Danfoss HC, oprt je tudi na načela ISO 9000, poudarja ključne vloge sodelujočih v procesu zagotavljanja kakovosti in se izvaja: • v osnovni proizvodni celici, ki jo imenujemo temeljna enota dela -TED, • v strokovnih oddelkih, ki so dolžni zagotoviti tehnično- tehnološke rešitve (postopki dela, oprema, material) za kakovostno delo, in • v vodstvu posameznih enot, ki naj zagotovijo ustrezne organizacij-sko-kadrovske pogoje. V proces zagotavljanja kakovosti je vključen širok krog ljudi. Ključni del so prvi trije krogi, ki so neposredno vezani na proizvodni proces. Celoten sistem je strokovno voden preko 4. in 5. kroga. V tem modelu ni zajeto področje zagotavljanja kakovosti kupljenih izdelkov in razvoja dobaviteljev, saj je to organizirano vzporedno in prav tako koordinirano s 4. in 5. ravnjo. Pristop je v skladu z dejstvom, da imamo znotraj kom-presorske skupine skupni prodajni in nabavni trg. V Danfossu velja načelo, da je dolžnost vsakega posameznika, ne glede na vsebino njegovega dela, da znotraj svojega področja opravlja delo kakovostno in tudi preverja njegove rezultate. Glede na to, da se vloge in naloge po različnih nivojih med seboj prepletajo, je vsakdo v podjetju kakor koli vključen v posamezne kroge kakovosti. parametri in karakteristike izdelka, ki se izvajajo v celoti - 100-odstotno. Pri svojem delu ima stalno podporo s strani vodje TED-a, tako s tehnične kakor tudi organizacijske plati. Ker noben sistem ni brezhiben, je potrebno tudi v tem modelu zagotoviti nadzorni mehanizem. V Danfosso-vem modelu je to izvedeno s pomočjo 2. kroga - nadzornika kakovosti. Njegova glavna naloga je skrbništvo za pravilnost funkcioniranja 1. kroga in ukrepanje v primeru, ko neskladni proizvodi zaobidejo nadzor s strani 1. QCC-ja, ne glede na nastali vzrok. Iz tega sledi, da so področje nadzora: osebje, postopki, oprema, material in status kakovosti. Načrt. & Razvoj Dobavitelji Obdelava delov 1.QCC Štancanje 1.QCC Proizvodnja statorjev 1.QCC & Montaža kompresorjev 1.QCC 2.QCC 2.QCC 2.QCC 2.QCC 3.QCC Nadzor kakovosti (končna kontrola izdelka, laboratorijska testiranja, analza) 4.QCC Produkt-Inženiring 1 [ Kupci ] Slika 2. Shematski prikaz modela kakovosti ladnostz ustreznimi specifikacijami. Tu se pokaže nuja po vzpostavitvi učinkovitega sistema zagotavljanja kakovosti ter skrbništva za njegovo nenehno izboljševanje. Zavedajoč se dejstva, da je proces, katerega stabilnost je v veliki meri odvisna od usposobljenosti sodelujočih, se zaradi nenehnega preverjanja nivoja kakovosti zbirajo podatki v različnih oblikah, tako zvezni kot atributivni. Te obravnavamo na dnevni bazi na tako imenovanih Q24 (Q-Quality; 24 ur) sestankih. ■ 3 Montažni sistem in vključitev zagotavljanja kakovosti Proizvodnja kompresorjev je razdeljena na izdelavo oziroma obdelavo sestavnih delov (skupno jih je več kot 80) in na montažo končnega izdelka - kompresorja. Montaža kompresorja vključuje različne proi-zvodno-kontrolne korake in tehnološke postopke. Ker izdelujemo med 150 in 200 različnih izvedenk končnega izdelka, je oprema koncipirana tako, da je možen hiter prehod na nov tip izdelka, kar nam povečuje fleksibilnost. Izdelke sestavljamo na treh montažnih linijah. Proizvodne serije so velike od nekaj tisoč do nekaj deset tisoč kosov. Z vidika kakovosti je to tako prednost kot pomanjkljivost. Prednost se kaže v lažjem vzdrževanju predpisanih procesnih parametrov. Slaba stran pa je večje tveganje za nastanek sistemskih napak, posebno pri hitrih spremembah izdelkov zaradi uvajanja novih konstrukcijskih rešitev, tehnoloških postopkov in materialov. V proizvodnem procesu izdelave her-metičnega kompresorja je vsekakor odločilna vloga 1. QCC-ja, katerega najpomembnejši člen oziroma nosilec je operater avtokontrolor. Ta »vgrajuje kakovost v izdelek« ob upoštevanju delovnih in kontrolnih postopkov. Njegova osnovna naloga in odgovornost je izdelava izdelka skladno z njegovimi specifikacijami. Pri tem je dolžan upoštevati načrte, navodila in splošno veljavne standarde. Predmet nadzora so procesni Vloga tretjega kroga kakovosti je dodeljena vodji nadzora kakovosti v proizvodnji. Medtem ko sta prva dva kroga kakovosti vezana le na proizvodni proces, pa 3. QCC »komunicira« tudi izven proizvodnega procesa, tako z razvojem kakor tudi posredno preko 4. kroga s kupcem in dobaviteljem. Poglavitna smernica je zaščita kupca pred neskladnimi proizvodi. Področje nadzora so končni izdelek in njegove karakteristike ter proizvodni procesi in njihova sk- Značilnost obstoječega načina proizvodnje je tudi to, da je delovno intenzivna. Ob nekaterih avtomatiziranih in robotiziranih postopkih obstajajo še proizvodno-kontrolne operacije, ki jih opravlja izključno človek. To narekuje ustrezen pristop pri zagotavljanju kakovosti, katerega osnova sta samokontrola in nadzorni sistem, poimenovan »pet kontrolnih krogov«. Montažni sistem vključuje pred- montažo, ki je razdeljena v dva dela: KARE 1 in KARE 2, in končno montažo, razdeljeno v: EMO1 in EMO 2. Za vsak del montažnega sistema je bil izdelan potek zagotavljanja kakovosti. 3.1 Predmontaža V prvem delu predmontaže (Kare 1) se na krožnem avtomatu sestavijo stator, blok in nosilci vzmeti (slika 3 in 4). Sestav se premesti z montažnega mesta na krožnem avtomatu na paleto na paletnem prenosnem sistemu, kjer se sestavljajo še drugi sestavni deli rotorja. Montažno gnezdo, ki je na paleti, nosi tudi podatke o opravljeni montaži (slika 5). V tem delu predmontaže sta dve kontrolni mesti s 100-odstotno kontrolo. Na prvem je kontrola zračnosti v statorju in na drugem kontrola aksialne zračnosti v sklopu. Nepravilni sestavi gredo v popravilo. KARE 1 vtis puše odses ventilske površine merjenje izstopa bata -^ontrola^ aksialne not OK popravilo 0,42% prenos v ohišje 98,78% / r Slika 3. Shematski prikaz procesa sestavljanja črpalne enote - KARE 1 merilnikom izmeri premer cilindra ter na osnovi te meritve izbere ustrezen premer bata, ki se vgradi v obstoječi sklop. Bati so razvrščeni po premerih v štiri razrede, z odstopki v premeru po 1,5 pm. Podatek o razredu bata je odtisnjen na njegovem vrhu in mora pri vgradnji sovpadati z meritvijo premera cilindra. Izbira bata je ročna. Pred vgradnjo bata in kolenaste gredi se vse drsne površine naoljijo z esterskim oljem. Sledi vtiskovanje puše. Sila vtiskovanjaje krmiljena, da se prepreči poškodba ojnice. Slika 4. Krožni avtomat za sestavljanje statorja Po prenosu sestava na paleto se z valjastim kontrolnim trnom preveri zračnost med statorjem in rotorjem. Paleta z nepravilnim sestavom potuje brez vmesnega ustavljanja na mesto za popravilo, kjer se informacija o napaki prikaže na kontrolni plošči. Operater na osnovi informacije o napaki to odpravi oziroma razdre sklop. Paleta z dobrim sestavom potuje na naslednjo operacijo, kjer se na naslednji postaji s posebnim pnevmatskim Pred montažo ventilskega sistema se samodejno izvede meritev izstopa bata. Rezultat meritve je določitev in izbira tesnila v drugem delu Slika 5. Kompresorska enota na paleti Slika 6. Palete na montažnem mestu - bati, gredi in puše Z montažo in lotanjem tlačne cevke se vzpostavi povezava med črpalno enoto in tlačnim priključkom na zunanjem delu ohišja. Tej operaciji sledi funkcijski test, kjer se preverijo karakteristike, pomembne za delovanje sklopa. To so poraba temperatura je pogoj za uparitev vlage, saj prevelika vsebnost škodno vpliva na delovanje hladilnika. Operacija sušenja predstavlja zaključek predmontaže kompresorja. Kontrola vsebnosti vlage na kompresorjih se meri pred odpremo. Sam postopek merjenja vlage zahteva stabilno stanje kompresorja, ki se doseže po štiriindvajsetih urah, ko se temperatura kompresorja izenači s temperaturo okolice. Vlaga v kompresorju ne sme presegati vrednosti 125 ppm. predmontaže (KARE 2), kar zagotavlja optimalni škodljivi prostor med vrhom bata in ventilsko ploščico. Sklop ventilskega sistema se zaradi kompleksnosti operacije ročno pred-nastavi na ventilsko površino bloka. Vijačenje se izvede z avtomatskimi vijačniki v treh stopnjah, kar onemogoči deformacije. Pri vijačenju se v posameznih stopnjah avtomatično kontrolirata moment in kot zasuka. Montaži ventilskega sistema sledita nakrčevanje rotorja in natis oljne črpalke v spodnji del rotorja. Po izvedbi vtiskovanja črpalke se opravi 100-odstotna kontrola aksialne zračnosti med rotorjem in kolenasto gredjo ter kontrola globine vtisa oljne črpalke. V drugem delu predmontaže - KARE 2 - se vgradijo še tesnila, cevke, tlačni pokrovi, sklop se označi in pošlje na sušenje (slika 7). Ta del predmontaže je povezan z varilno linijo, ki oskrbuje predmontažo z okrovi. Pred vstavljanjem sestava v ohišje se na njem predhodno zakrivijo priključki in vanj vstavijo tlačne vzmeti. Naloga vzmeti je dušenje vibracij, ki nastajajo pri zagonu, delovanju in ustavljanju kompresorja. Sledi avtomatična kontrola prisotnosti tujkov in tipa vzmeti. Tesnila so razporejena v 14 razredov in so shranjena v namenskih zalo-govnikih. Razlika debeline posameznih razredov tesnil je 23 pm. Pri montaži tesnilk se nad izbranim tesnilom zasveti lučka in odpre zapora. Na ta način je zagotovljena vgradnja le izbranega tesnila. KARE 2 r kontrola tuJkov~>^OK>- 97,63% montaža tesnil in tlačnega pokrova not OK popravilo 1,15% graviranje žiga ♦OK^ 96,07% sušenje v sušilni peči ____________________ Slika 7. Potek sestavljanja črpalne enote - KARE 2 moči, volumski pretok, tlačni padec in prevodnost navitja motorja. Po uspešni izvedbi funkcionalnega preizkusa potuje sklop v tunelsko sušilno peč. Ta je ogrevana s pomočjo električnih grelcev, ki vzdržujejo temperaturo 165 oC. Ta 3.2. Končna montaža Končna montaža je razdeljena v dva dela. V prvem delu - EMO 1 - potekajo montaža pokrova, varjenje, zapiranje priključkov, natikanje kon-vejerjev in lakiranje. V tem delu sta dve kontrolni mesti - kontrola višine EM01 r zapiranje priključkov •4 C02 varjenje < montaža pokrova <0K-< 96,06% T not OK OK^ 94,89% natikanje na konvejer popravilo 0,01% lakiranje ___________t_______________ Slika 8. Diagram poteka končne montaže - EMO 1 Slika 9. Preskus tesnosti (več tipov pokrovov) in kontrola tesnosti (slika 8). Varjenju sledi zapiranje tlačnega in sesalnega priključka z aluminijastimi kapicami (kapsoluti), v katerih je nameščena tesnilna guma. Tesnost zvara med ohišjem in pokrovom in zvarnih spojev se kontrolira s posebno napravo (helij). Naprava kontrolira uhajanje medija iz kompresorja (slika 9). Zgornja dovoljena meja predstavlja puščanje 1 g hladiva v obdobju enega leta. Na testu izločene kompresorje operater ročno popravi. Vsi popravljeni kompresorji morajo iti v ponovno testiranje. Po uspešno opravljenem testu kompresor napolnimo s suhim zrakom (2 bar). Naloga suhega zraka je preprečiti vdor vode in laka med postopkom lakiranja v notranjost kompresorja. Prva operacija po lakiranju na drugem delu končne montaže - EMO-2 - je iztikanje sklopov iz konvejerja lakirnice in prelaganje na trak končne montaže (slika 10). Sledi kontrola nadtlaka, s katero se prepričamo, da v postopku lakiranja v ohišje ni prišla vlaga. Naslednja operacija je visokonapetostni preskus. Pri tem se izločijo vsi sestavi, ki nimajo povezave z elektromotorjem, ter vsi sklopi s prebojem napetosti na ohišje. Polnjenje olja je povezano s podatkovno bazo, kjer so shranjeni podatki o tipu in količini olja, ki je predpisana za posamezen tip kompresorja. Identifikacija sklopa je s črtno kodo. Polnitev je nadzorovana z merilniki pretoka. Olje se mora pred uporabo razpliniti, saj v nasprotnem primeru vlaga preide v kompresor in kasneje v hladilno tekočino in s tem onemogoči pravilno delovanje hladilnega sistema. Vsebnost vlage v olju se izmeri po vsaki menjavi tipa in vsaj enkrat dnevno na vsaki montažni liniji. Končni test uporabnosti kompresorja predstavlja test šumnosti (slika 11). Osnova testa šumnosti je v primerjavi zvoka delovanja kompresorja na liniji z etalonskimi kompresorji z znano napako. Test šumnosti še vedno temelji na slušnih sposobnostih operaterjev na liniji. Operaterji so posebej izurjeni in testirani. Operater na testu šumnosti se menja vsaki dve uri. S tem se izognemo preutrujenosti in napačnemu zaznavanju napak. Kompresorji brez napak se zložijo na palete in odpremijo v skladišče. Ustreznost izdelkov in s tem proces montaže nadzorujemo z vzorčnimi meritvami kompresorjev na končni kontroli. Vsakemu 80. kompresorju preverimo funkcionalne karakteristike. Slika 10. Potek končne montaže - EMO 2 Slika 11. Test šumnosti ■ 4 Zaključek V podjetju Danfoss temelji proces montaže kompresorja na 100-odstotni kontroli vsake izvedene operacije. Quality assurance in the compressor-assembly process Abstract: Producing hermeti-cal compressors for household appliances involves large-scale production. Danfoss Compressors d.o.o. produces 5 million compressors per year and covers 5% of the needs of the global market. Customer demands results in highly energy-optimised products, where the number of orders is rapidly increasing. Global players are setting the rules for quality - it has become a synonym without the need to say anything. Danfoss has developed his own Quality Assurance Module, which is rounding up all the production processes, including the final customer. The efficiency of such a module is represented by the assembly process for the hermetic compressor. Key words: Hermetical Compressor, Energy optimisation, Quality Assurance Module, Quality Circles, Assembly process, Žal ni mogoča avtomatizacija vseh montažnih operacij in je kakovost še vedno odvisna od sposobnosti operaterjev. Danfossov model zagotavljanja kakovosti skuša najti optimalno pot med avtomatiziranimi procesi in samokontrolo. V tem primeru predstavljajo zaposleni ključ do uspeha. Pri analizi pretočnosti montažne linije opažamo, da je tukaj še precej neizkoriščenega potenciala. Za dosego začrtanih ciljev se moramo osredotočiti na izboljšanje kakovosti vhodnih komponent, sposobnosti in stabilnosti dela proizvodne opreme ter postopoma zamenjati tiste kontrole, ki so izključno odvisne od sposobnosti in zbranosti operaterja, kot je to na primer test šumnosti. Glede na tehnične karakteristike in zanesljivost je Danfoss dosegel in ohranja status svojih izdelkov v srednjem oziroma zgornjem kakovostnem razredu. Literatura [1 ] Quality Control Circles, Danfoss HC Standard 502G011, 2007.