摘要：由于航空发动机机匣的复杂结构与超精密形位要求，在科研试制过程中常出现复杂、随机的综合性质量问题。本文围绕机匣制造质量改进工作，在“8D问题求解法”为主线的流程中联合多种质量管控工具与方法，形成适用于机匣制造质量改进的标准化8D解决流程。并以某机匣斜孔位置度超差问题为例进行质量改进应用研究，结果表明多工具联合型8D法能够有效地解决机匣制造中综合性质量问题，为开展同类质量改进工作提供思路。

关键词：8D 质量改进；航空发动机；机匣制造；位置度超差

前言

长期以来，在航空发动机科研制造工作中多以常规质量工具和方法引导超差分析与开展质量改进，其应用效果大程度地取决于个人能力与经验积累。因此，常规质量工具和方法在遇到复杂、随机、综合性的质量问题时表现出极大的局限性：（1）遵循PDCA环，但系统性不足，难以有序指导各环节执行；（2）根源性不足，低维度分析难以剖析深层次原因；（3）共享性不足，信息隔离难以实施全局性改进和综合决策[1]。8D问题求解法（Eight Disciplines Problem Solving）的出现，系统全局性地为解决复杂疑难问题提供了新思路[2]。在航空发动机结构设计与制造要求在日益复杂趋势下，机匣制造质量改进工作对8D法应用有迫切需求。本文在“8D问题求解法”整体流程基础上，分布结合多项常规质量管控工具与改进措施，旨在形成与应用一套适用于机匣制造质量改进的标准化8D解决流程，以支撑和实现航空发动机机匣高质量、高可靠性制造。

1.机匣制造背景与问题描述

航空发动机机匣由于复杂的结构设计以及高精度要求与高性能难加工材料应用，导致机匣制造工艺过程复杂，工艺因素繁多，在加工过程中不可避免地出现复杂、随机的综合性质量超差问题。如图1所示，在基体材料为镍基高温合金的某环形机匣科研试制中，要求在直径约700 mm的环形曲面上加工孔径为Φ5.2355±0.0375 mm的双角度空间斜孔，频繁出现随机性、无规律性地斜孔位置度超差。由于斜孔为双角度空间斜孔，孔深且孔轴线与零件表面倾角大，零件又为易变形大直径环形结构，导致工艺过程复杂以及加工方法苛刻，出现复杂疑难位置度超差后，难以直接定性超差根本原因致使质量改进工作难以开展。

2 基于多工具联合型8D问题解决法

机匣制造质量问题是复杂工艺过程因素引起的综合性问题，对此施以8D法可有效剖析深层次原因实现根源性质量改进。8D法作为通用性法则可以融合不同行业的需求与特点，并形成行业问题的标准化解决方法[3，4]。根据机机匣制造领域特点与质量改进需求，可将航空航天制造常用质量分析工具与改进方法融合在“8D 问题解决法”为逻辑的整体流程中，形成多工具联合型8D问题解决法，以实现机匣制造改进过程中质量围堵、原因分析、改进实施和提前预防的标准化流程。

3 8D问题解决法实施质量改进过程

3.1 D0征兆紧急反应措施

由于机匣制造属于连续性切除材料工艺过程，因此在机匣制造质量问题解决过程中具备实施D0紧急反应环节的必要性。不确定性质量问题出现时需结合企业应急管理措施（ERA），对当前工序实施暂停加工、围堵等应急措施，避免时态进一步扩大[5]。并根据质量问题严重程度判断是否启动8D。在某机匣斜孔位置度超差问题中，根据位置度超差出现随机性和不确定的特性，要立即实施当前工序紧急反应措施并启动8D流程改进。

3.2 D1团队成立

启动8D流程改进的第一步是建立协同团队，“8D问题解决法”核心在于团队导向问题解决，核心是依靠团队优势全面分析原因和决策措施[6]。针对某机匣斜孔位置度超差问题中，成立了与斜孔与之相关的设计、工艺、质量、操作、检验角色的专业改进团队。

3.3 D2问题描述及定位

其次，是对某机匣斜孔位置度超差特定事件的快速定位和问题描述。此过程可结合七问分析法（W5H2），实施有效调查和超差描述，具体为：

（1）零件信息（Who）：零件号XX14813，材料属性为镍基高温合金；

（2）加工设备及工序（Where）：五轴数控加工中心-NO75钻斜孔工序；

（3）发生时间（When）：机加时间为2022.11.8，检测时间为2022.11.14；

（4）超差特性（What）：批量首件NO75钻斜孔工序后位置度检验合格，其余批次在成品检验时发现零件周向同类型4形体均出现不同程度的无规律超差，超差值范围为0.0611～0.3906；

（5）原因（Why）：其余批次钻斜孔工序后未检验，导致超差问题流出；

（6）措施（How）：对零件位置度超差问题复现，结果仍是超差；

（7）数量及批次（How many）：同批次5件中，1件合格，4件涉及超差。

改进团队通过汇总上述机匣斜孔位置度超差描述，可初步分析锁定超差为NO75钻斜孔过程失控所致。

3.4 D3实施围堵措施

机匣斜孔位置度超差过程定位后，团队需在D0环节的基础上实施当前工序与之涉及所有活动的进一步围堵，包括：追溯围堵在制、库存及出库的零件状态；评估与跟踪加工过程风险；以及为了不造成设备停线，对加工设备、辅助工具等进行了管控与检测，围堵共用设备工具对其他产品信息的零件影响等系列措施。

3.5 D4确定问题根本原因

由前文可知，机匣斜孔五轴加工是多因素影响过程，因此改进团队首先需要全面梳理所有潜在因素。此过程，改进团队可充分结合5M1E法的“人、机、料、法、环、测”，并根据工艺流程与问题描述，联合5M1E法与鱼骨图充分发挥头脑风暴，识别统计位置度超差的所有潜在原因。并经FMEA分析对各项潜在原因的重要程度进行评估衡量，推导出主要原因、次要原因和无关原因。此外，改进团队还可以采用5WHY法针对潜在主、次要原因进一步深层次剖析直至超差的根本原因。根据位置度超差的因果关系：位置度超差可能是刀具未在零件斜孔理论位置钻孔或者是刀具实际运动路径未到达理论位置，分别进行5WHY分析后推导出根本原因为：工艺过程性无变形控制要求、锪孔面不平以及刀具-刀柄系统刚性不足以及机床存在热变形误差。

3.6 D5制定和验证改进措施

改进团队推导出某机匣斜孔位置度超差根本原因与分类后，制定相应改进措施并进行试验验证，在此过程可采用比较或正交试验法验证超差过程是否为单一或者多因素影响过程，并以此对超差过程进行综合对症下药进而达到彻底改善，以下根据原因分类制定的相应措施与验证结果：

措施1#：开工前预热机床，减小热变形误差，其结果与原有数据相比，位置度超差最大不超过0.2 mm，表明有轻微改善；

措施2#：工艺规定钻斜孔前释放应力，减小前面加工内容引起的零件应力变形，其结果与原有数据相比，斜孔位置度改善很大，大部分斜孔位置度合格，个别孔仍有0.01～0.08mm的超差；

措施3#：刀柄更换为热缩刀柄，提高“刀柄-刀具”系统刚性，其结果与原有数据相比，位置度超差最大不超过0.2 mm，表明有轻微改善；

措施4#：锪孔次数增加至2次和3次，其结果与原有数据相比，位置度无明显改善。

3.7 D6固化改进措施

根据试验验证结果可知，某机匣斜孔位置度超差为综合性多因素过程超差，改进团队经综合排列出最优改进措施并完成固化，包括：完善设备使用以及零件送检的管理制度；变更刀柄为热缩刀柄与零件变形控制的工艺文件；制定标准作业书（SOP）等。改进措施固化后，实行监督机制以及对改进后的零件批量状态进行跟踪与统计过程控制（SPC），以实现质量改进的技术、管理双归零。

3.8D7制定预防措施

在固化改进措施后，改进团队需进一步巩固改进成果和扩大改进效益，制定相应预防措施，包括同类零件举一反三、控制计划、防错程序、更新PFAMA以及制作相应的质量警示学习文件，防止后续零件再次发生超差以及同类超差，实现以预防为主的质量改进与控制。

3.9 D8问题关闭及团队祝贺

改进团队在完成D0～D7阶段后，经后续25件在制品斜孔位置度跟踪可知无超差发生，合格率从25%提升至100%，表明改进团队成功关闭质量问题，企业对质量改进团队给予肯定和祝贺。

4 结束语

本文围绕机匣制造质量改进的业务场景，通过联合机匣制造领域中常用质量分析工具与改进方法，形成了“8D问题解决法”为主线的质量围堵、原因分析、改进实施和提前预防的质量改进标准化流程。并以问题导向、团队协同推进的核心思维，为解决机匣复杂综合的质量问题提供新思路。同时，本文并基于该流程对某机匣位置度无规律随机性超差的问题进行了分析与改进，结果表明该流程能够系统性、全局性的特点快速有效锁定原因和决策措施，有序指导质量改进工作的开展。

参考文献：

[1]易君谓，汪旭，匡芬.基于质量工具融合的电源监控芯片8D分析[J]，轨道交通装备与技术，2022（05）：62-64.

[2]叶森，金执，段玉龙等.基于8D分析方法的试制质量问题解析探究[J].汽车科技，2022（04）：26-31.

[3]韦江，邹亚学.将“双归零”管理要求融入8D问题解决法的研究与实践[J].船舶标准化与质量，2021（01）：48-53.