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目 录

目 录对策实施5标准化7课题选择1设定目标2效果检查6总结及下一步打算8提出并确定最佳方案3制定对策42/5/20232法兰变送器充灌设备的研制

小组概况

小组概况2005年QC成果《降低法兰变送器零点温度附加误差》曾获国优称号获奖情况15次活动次数7人小组人数2007年1月至2007年12月活动时间创新型课题类型QC\Y0706注册编号法兰变送器充灌设备的研制课题名称2002年1月成立时间装校一班QC小组小组名称小组概况表 2/5/20233法兰变送器充灌设备的研制

小组概况

小组概况杨xx组内分工: 组长文化程度: 大学年龄: 45职务:副总工张xx组内分工: 操作实施文化程度: 大学年龄: 25职称:助工李xx组内分工: 组织协调文化程度: 大专年龄: 45职务:主任王xx组内分工: 操作实施文化程度: 大专年龄: 37职称:助工王xx组内分工: 操作记录文化程度: 大学年龄: 30职务:班长李xx组内分工: 操作记录文化程度: 大专年龄: 37职务:班员xx组内分工: 活动支持文化程度: 大专年龄: 35职务:班员2/5/20234法兰变送器充灌设备的研制

选择课题

选择课题真空准备4.03小时工件装夹1.12小时充灌时间1小时定量时间1.66小时一次充灌合格率70%选题理由2、随着原设备的逐年老化，法兰变送器充灌定量抽查一次合格率降低，只有70%，不能满足分厂85%的合格率指标要求。1、原充灌生产的设备已使用20年，功效严重下降,其充灌环节真空准备、装夹、充灌、定量累计时间接近8小时，在目前产量增大到1500台/年的情况下,已不能满足用户提出的交货期需要。2/5/20235法兰变送器充灌设备的研制

充灌设备是仪表充灌工序的关键环节。要改变目前充灌设备不能满足大批量生产的现状，必须从设备上着手解决。我们小组成员集思广益提出了3个课题：

选择课题

选择课题三个课题课题一改进原有充灌设备课题二引进充灌设备

课题三自主研制充灌设备

2/5/20236法兰变送器充灌设备的研制不影响生产，成本50万元左右，多次维修原有设备,可以在研制时改进设计缺陷，针对我厂产品优化设计周期长存在一定风险不影响生产成本适中适用性强维护经验丰富有利于自主研发不影响生产，但成本太高，1988引进的原设备花费187万元，目前购置估计300万元，且不一定能够购得成本太高周期长维修运行成本高关键技术受制于人不影响生产节省人力进行改进必须停产，预计成本在5万元左右，但改进后技术指标提升不高，且稳定性不能保证

不能解决根本问题无法保证设备长期运行稳定性指标提升空间小

成本低已进行过多次修理对设备熟悉周期短课题一改进原有充灌设备

优点 缺点 分析优点 缺点 分析课题二引进充灌设备

优点 缺点 分析课题三自主研制充灌设备

选择课题

选择课题2/5/20237法兰变送器充灌设备的研制课题项目改进原有充灌设备引进充灌设备自主研制充灌设备有效性可实施性经济性可靠性综合得分有效性是否选用△◎◎△12不选◎△△○10不选◎○○◎16选取表中：◎：5分○：3分△：1分

通过小组成员的充分讨论、分析和评估，小组确定本次活动课题为：自主研制充灌设备。

选择课题

选择课题2/5/20238法兰变送器充灌设备的研制提出方案设定目标总结标准化效果确认对策实施制定对策选择课题ACDP12月11月10月9月8月7月6月5月4月3月2月1月时 间活动计划阶 段活动计划

PDCAPDCA循环计划进度实际进度

选择课题

选择课题2/5/20239法兰变送器充灌设备的研制目标自主研制出法兰变送器充灌设备目标值一充灌流程时间减少至7小时目标值二一次充灌合格率大于85%

设定目标

设定目标2/5/202310法兰变送器充灌设备的研制

2、自主研制法兰变送器充灌设备较原有设备可靠性提高，原有设备系统老化，密封性变差，而新设备采用新的材质和密封件，密封性能得到提高，同时只要设法保证定量结果的一致性，排除人为误差，就可以提高充灌定量的合格率。因此我们认为能实现分厂充灌合格率指标要求的85%。

1、现充灌生产流程整个耗时接近8小时，原设备最初引进时充灌流程时间为7小时，我们即以此确定我们的目标值一。我们认为，设法缩短工件装夹、精确定量，两个时间压缩空间较大环节的工作时间，即可完成目标之一。

设定目标

设定目标完成目标及目标值可行目标值的可行性分析

分析一分析二2/5/202311法兰变送器充灌设备的研制方案四夹具与硅油循环分离的三循环结构方案三夹具与硅油循环分离的双循环结构提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案一、提出方案1、初步设想方案的提出：方案二夹具与硅油循环一体化的三循环结构方案一夹具与硅油循环一体化的双循环结构课题自主研发充灌设备

我们以小组会议的形式围绕确定的课题，运用头脑风暴法，调动大家的积极性，充分提出自己的设想，整理成以下四个具体候选方案，并进行分析、对比。2/5/202312法兰变送器充灌设备的研制工作效率高，但风险大，多出一个回路增加成本，稳定性降低。设计复杂，成本高，控制复杂，稳定性低。一套设备可以完成三种硅油介质充灌成本低，且高温硅油充灌产品少，通过清洗可更换充灌介质，稳定性好，工作效率较高设计稍复杂，只能充灌两种硅油介质。成本低，稳定性好，控制简单优点 缺点 分析方案一夹具与硅油循环一体化的双循环结构优点 缺点 分析方案二夹具与硅油循环一体化的三循环结构2、初步设想方案的选取：提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202313法兰变送器充灌设备的研制与原设备最为接近的设计方式，但其工作效率低下，且控制系统较复杂，稳定性较差。分离式设计，工作效率低下，控制系统最复杂，稳定性欠佳。设计较简单，充灌介质适应性最佳。设计最为简单，但是其工作效率也最为低下，预计对降低充灌时间不利。分离式设计，工作效率低下，只能充灌两种介质。设计简单，成本低，稳定性好。优点 缺点 分析方案三夹具与硅油循环分离的双循环结构优点 缺点 分析方案四夹具与硅油循环分离的三循环结构提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案

小组成员对提出的四个方案进行全面分析、优选后，大家一致认为方案一最佳。因此决定采用“夹具与硅油循环一体化的双循环结构”的设计方案。2/5/202314法兰变送器充灌设备的研制3、方案的二级分解：方案夹具与硅油循环一体化的双循环结构方案的第一级分解方案的第二级分解机械结构控制结构1.硅油脱气脱水系统2.法兰夹具系统1.电气控制系统2.精确定量控制系统3.硅油充灌流程提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202315法兰变送器充灌设备的研制4、具体分解方案的选择：(1)、硅油脱气脱水系统的分析1.硅油脱气脱水系统1采用磁力加热搅拌器对硅油脱气脱水速度快，硅油由磁力加热搅拌器加热能达到150℃，搅拌也有助于硅油脱气脱水。1.需要定期清理，增加维护工作1.受热均匀2.加热温度高3.搅拌有助于脱气脱水磁力加热搅拌器脱气脱水分析缺点优点方案二加热棒加热硅油进行脱气脱水速度慢，原有设备采用此种方法需要4小时硅油真空度才能达到1.33Pa。1.受热不均匀2.加热温度低效果差1.加热棒无需清理加热棒加热脱气脱水分析缺点优点方案一提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202316法兰变送器充灌设备的研制提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案硅油脱气脱水时间实验统计表

批次方案12345平均用时方案一4.14.03.84.344.04方案二1.51.61.41.51.61.52实验地点装校一班实验人张xx2007-3单位：小时/批次

结论：经实验分析，方案二平均用时1.52小时，优于方案一，因此小组确定“硅油脱气脱水系统”采用“磁力加热搅拌器脱气脱水”。2/5/202317法兰变送器充灌设备的研制(2)、法兰夹具系统的分析:2.法兰夹具系统

固定形式夹具结构简单，但是适用性不好，需要针对每种规格形式的法兰设计夹具。1.适用性差1.结构简单稳定性好固定型法兰夹具分析缺点优点方案一

独立式法兰夹具装夹困难，需要多人配合装夹，且工作现场会比较零乱。1.结构复杂2.装配麻烦1.通用性较好组合型法兰夹具分析缺点优点方案二

旋转式法兰夹具设计能够满足目前我厂生产的绝大部分变送器法兰的装夹，且装夹法兰方便，工作现场也比较整齐。 1组装调校耗时较长1.通用性好2.装配方便旋转组合型法兰夹具分析缺点优点方案三提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202318法兰变送器充灌设备的研制提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案法兰夹具种类及所需操作人数实验统计表项目方案所需夹具种类操作人员数量方案一6种1人方案二3种2人方案三1种1人法兰装夹时间实验统计表 台次方案12345平均用时备注方案一0.160.180.160.170.160.17需1人方案二0.200.200.180.200.170.19需2人方案三0.10.080.080.10.090.09需1人实验地点装校一班实验人王xx2007-3单位：小时/台结论：经实验分析，方案三所需夹具种类最少，人员最少，装夹平均用时0.09小时，优于其它方案，因此小组确定“法兰夹具系统系统”采用“旋转组合型法兰夹具”。2/5/202319法兰变送器充灌设备的研制(3)、电气控制系统的分析:3.电气控制系统

仅采用PLC控制成本低，但处理突发问题能力差，无法进行人为处理，影响运转连续性。1.突发问题无法处理2.控制范围窄1.控制简单稳定性好2.成本低PLC控制分析缺点优点方案一

工控机控制成本高，虽然控制的范围大，但仍然无法处理突发问题，且稳定性不如PLC。1.操作者技能要求较高2.成本高1.控制全面2.自动化程度高工控机控制分析缺点优点方案二

采用PLC控制为主，手动控制为辅，成本低，出现突发问题切换至手动控制可及时处理问题，保证生产的顺利进行。1.设计较复杂1.控制方式全面可靠2.突发问题处理方便3.稳定性较好PLC＋手动切换控制分析缺点优点方案三提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202320法兰变送器充灌设备的研制提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案结论：经实验分析，方案三综合优势优于其它方案，因此小组确定“电气控制系统”采用“PLC＋手动切换控制”。电气控制系统实验结果表项目方案实验结果PLC设计控制电路模拟设备运行情况：出现突发问题时，无法人工干预处理。工控机操作复杂，难度大，对操作者素质要求高，易出现误操作。PLC+手动控制PLC控制简单，同时可进行人工控制，能够处理突发问题。2/5/202321法兰变送器充灌设备的研制(4)、精确定量控制系统的分析:4.精确定量控制系统

人工控制可靠性较高，但每个人的定量结果有差异，一致性差，精度低。1.控制精度低1.可靠性好2.控制简单人工控制定量分析缺点优点方案一

自动控制一致性好,精度高，省时省力。1.控制复杂1.控制精度高2速度快自动控制定量分析缺点优点方案二提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202322法兰变送器充灌设备的研制提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案结论：经实验分析，方案二平均定量用时0.51小时，合格率优于方案一，因此小组确定“精确定量控制系统”采用“自动控制定量”。定量时间及充灌一次合格率实验统计表项目方案批次平均用时一次充灌合格率12345方案一1.701.661.581.651.721.6673%方案二0.500.550.550.460.480.5192%实验地点检测中心实验人xx2007-4单位：小时/批次2/5/202323法兰变送器充灌设备的研制

(5)、硅油充灌流程的分析:5.硅油充灌流程采用此种工艺流程时间长，效率低。充灌生产时间长符合原有工艺流程，操作人员习惯分析缺点优点方案一装夹法兰硅油脱气脱水法兰变送器抽真空硅油降温充油精确定量回收管路内硅油整理此工艺流程能减少工作时间，提高效率，实施效果预计比较好。改变工艺，操作人员初期不习惯缩短充灌生产时间分析缺点优点方案二装夹法兰硅油脱气脱水法兰变送器抽真空硅油降温精确定量回收管路内硅油加压充油整理提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案2/5/202324法兰变送器充灌设备的研制（一）、“磁力加热搅拌器脱气脱水”的实施

对于硅油脱水脱气系统我们进行了如下设计：在玻璃质油罐底部设置磁力加热搅拌器，通过加热搅拌使空气和水分悬浮于硅油上部，这些轻组分用真空泵抽走，实现硅油的脱气脱水。图纸设计完毕后，待所有零部件到齐后，在装校一班由小组成员共同总装完成。

实施对策

实施对策2/5/202325法兰变送器充灌设备的研制提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案结论：经实验分析，方案二“加压充油”用时0.50小时，优于方案一。因此，小组确定“硅油充灌流程”采用“方案二流程”。硅油充灌时间实验统计表批次方案12345平均用时方案一1.080.961.01.00.981.00方案二0.500.480.500.530.50.50实验地点装校一班实验人王xx2007-4单位：小时/批次2/5/202326法兰变送器充灌设备的研制选定的新硅油充灌流程充灌方式改为加压充灌充灌时间缩短至1小时以下。1、给系统设计添加充灌加压管路。2、修订工艺流程。

王xx装校一班2007-85自动控制定量采用蠕动泵精确定量、PLC控制定量合格率提高到85%以上，时间缩短至0.83小时以下。1、对蠕动泵进行市场调研、选型，采购。2、设计蠕动泵与整个系统，工装的安装连接。xx

装校一班2007-7

4PLC＋手动切换控制选型订购PLC部件、各部位电磁阀。实现自动加手动双重控制功能。1、制定自动控制时的电子部件动作顺序，编写PLC程序。2、设计手动控制电路。张xx装校一班2007-6

3旋转组合型法兰夹具设计组合通用型夹具。保证夹具的通用性，同时，装夹时间减少至0.5小时以下。1、设计基础法兰过度法兰，夹具旋转机构，保证通用性。2、简化设计夹紧机构，缩短装夹时间。王xx装校一班2007-5

2磁力加热搅拌器脱气脱水

对硅油采用磁力加热并搅拌。真空度达到1.33Pa时,脱气、脱水时间减少至4小时以下。1、确定磁力加热搅拌器规格型号。2、进行油罐设计。3、磁力加热搅拌器与油罐及管路的配合设计。张xx

装校一班2007-5

1时间负责人措施目标对策地点序号

方案

制定对策

制定对策针对我们小组确定的方案，制定对策计划表，明确目标，落实责任人和完成时间。我们小组活动的最终目标值是：充灌流程时间减少至7小时，一次充灌合格率大于85%。GAQ2/5/202327法兰变送器充灌设备的研制方案一实施后达到极限真空度所需时间抽查统计批次12345678910所需时间（小时）1.51.431.381.481.411.381.331.521.471.41净化真空度（Pa）1.33平均耗时（小时）1.43措施实施后，检测真空度能够达到0.1Pa。我们于2007年5月份抽查了硅油脱气脱水的情况如表22。采用磁力加热搅拌器，硅油净化的效率明显提高，达到净化真空度1.33Pa所需时间仅为1.43小时，比对策目标的4小时也大为减少。实施后与目标值时间对比对策目标4实施后1.43“磁力加热搅拌器脱气脱水”的实施效果

实施对策

实施对策2/5/202328法兰变送器充灌设备的研制(二)、“旋转组合型法兰夹具”的实施

为了缩短仪表的装夹时间和保持通用性，我们简化设计了夹具锁紧机构，并根据目前我厂生产的变送器法兰尺寸，为工作台夹具系统配套设计了基础法兰和夹具法兰，绘制了夹具配合结构图和零件图，零件加工完毕后由小组成员完成了总装。

实施对策

实施对策基础法兰夹具法兰锁紧机构2/5/202329法兰变送器充灌设备的研制

同时我们也设计了夹具的旋转机构，使夹具能够平放也能够立放，保证所有型号的变送器法兰充灌口都能向上，避免硅油流出。下图是平放和立放时的情况。

实施对策

实施对策夹具立放夹具平放旋转轴2/5/202330法兰变送器充灌设备的研制

措施实施后，我厂生产的法兰变送器都能在这套夹具上装夹进行充灌，夹具的通用性相当好，同时装夹的时间较以前也缩短了很多，装夹时间目前能控制在0.5小时以内。实施前后时间对比对策目标0.5实施后0.5“旋转组合型法兰夹具”的实施效果方案二实施后工作时间（装夹）抽查统计批次12345678910变送器数量（台）912158106128510时间（小时）0.520.620.650.470.50.370.580.50.330.53平均耗时（小时/次）0.5小时/次

实施对策

实施对策2/5/202331法兰变送器充灌设备的研制(三)、“PLC＋手动切换控制”的实施

实施对策

实施对策操作机构控制机构驱动机构执行机构采集机构PLC控制系统中间继电器接触器变频器阀门、蠕动泵水泵、真空泵油泵操作面板信息显示真空计真空规管

我们根据生产实际要求，规划设计了电动部件的逻辑动作顺序，设计了配套的控制电路方案，反复编写修改了相关的PLC程序，同时在电路中增加了自动控制和手动控制的切换按钮。之后，我们进行了PLC的模拟运行，经过多次的完善，完成了控制系统的设计并组建控制系统。2/5/202332法兰变送器充灌设备的研制

措施实施后，经检验自动运行的流程顺利可靠，同时自动控制与手动控制的切换也十分顺畅，出现突发问题时可以及时进行人工控制，便于解决问题和避免问题扩大。

“PLC＋手动切换控制”的实施效果自动控制手动控制

实施对策

实施对策2/5/202333法兰变送器充灌设备的研制（四）、“自动控制定量”的实施

实施对策

实施对策阀门、蠕动泵蠕动泵实物硅油油罐我们采用了蠕动泵控制定量，代替手动控制定量，采用PLC设定蠕动泵的工作状态，实现自动控制定量，以排除定量时的人为操作误差，达到提高定量合格率的目标。定量时变送器传感法兰由夹具装夹固定，在法兰与夹具间有间隙。首先水充满法兰与夹具间的间隙，仪表法兰的膜片被压在仪表法兰基座上，当蠕动泵抽出水时，硅油进入膜片与基座的间隙，抽出的水量与进入的硅油量是线性关系，通过蠕动泵控制排水量来实现仪表传感器硅油的精确进入量。夹具法兰仪表法兰2/5/202334法兰变送器充灌设备的研制方案四实施后精确定量抽查统计批次12345678910标准（ml）1.7±0.2实际量1.721.721.721.721.721.701.681.721.721.68是否合格是是是是是是是是是是合格率100%实施后与目标值定量合格率对比对策目标85%实施后100%“自动控制定量”的实施效果

措施实施后，控制精度由原来的0.1ml提高到0.02ml，我们于2007年11月进行了充灌定量合格率抽查统计，合格率达100%.。

实施对策

实施对策2/5/202335法兰变送器充灌设备的研制方案四实施后工作时间（定量）抽查统计批次12345678910变送器数量912158106128510时间（小时）0.470.580.670.470.520.420.550.480.480.53平均耗时（小时/次）0.52小时/次实施后与目标值定量时间对比对策目标0.83实施后0.52

由于蠕动泵控制精确定量，现在定量是所有变送器同时进行，而原来是每台变送器逐一定量，同时定量工作效率大为提高，我们于2007年11月进行了充灌定量工作时间抽查，时间缩短至0.52小时，比对策目标0.83小时还有所降低。

实施对策

实施对策2/5/202336法兰变送器充灌设备的研制（五）、“选定的新硅油充灌流程”的实施我们的新工艺增加“通大气加压”加快充灌速度，油罐顶部设计了放气阀用于通大气，如图所示。当硅油脱气脱水完成后进行充灌时，在打开充油阀5分钟后打开放气阀，硅油借助大气的压力可以迅速充灌法兰。我们设计改进工艺，新工艺流程是：装夹法兰硅油脱气脱水法兰变送器抽真空硅油降温精确定量回收管路内硅油加压充油整理

实施对策

实施对策放气阀截止阀充油阀2/5/202337法兰变送器充灌设备的研制实施后与目标值充灌时间对比对策目标1实施后0.52“选定的新硅油充灌流程”的实施效果

措施实施后，充灌用时较原来平均节约30分钟，我们于2007年7月进行了充灌工作时间抽查，平均耗时由对策目标1小时缩短为0.52小时。方案一实施后达到极限真空度所需时间抽查统计批次12345678910变送器数量912158106128510时间（小时）0.520.500.550.520.550.420.600.520.420.58平均耗时（小时/次）0.52小时/次

实施对策

实施对策2/5/202338法兰变送器充灌设备的研制

效果检查

效果检查

五个分系统措施在全部实施完毕，充灌设备完成总装以后，小组对设备进行了试运行。初期问题整改结束，设备全系统能正常运转后，小组成员对两个目标值的完成情况，按对策表制定的要求进行了效果检查：2/5/202339法兰变送器充灌设备的研制（一）、目标值完成情况1、通过各分系统时间的减少,充灌工作总用时由8小时以上缩短至4小时（其中充灌条件准备需3小时，充灌0.52小时，定量0.52小时），比原旧设备减少4小时，比目标值减少3小时，目标值一实现。对策措施实施后与目标值一对比实施前8实施后4目标值7

效果检查

效果检查2/5/202340法兰变送器充灌设备的研制2、小组通过对50台仪表充灌一次合格率统计，其中符合标准植1.7±0.2ml的仪表有47台，不合格仪表3台，定量一次合格率由70%提高到了94%，比目标值提高9%，目标值二实现。对策措施实施后与目标值二对比实施前70%实施后94%目标值85%

效果检查

效果检查2/5/202341法兰变送器充灌设备的研制（二）、巩固期情况：

为了确认小组活动最终成功，我们在2007年9-11月进行了为期3个月的巩固期验证生产，由于自动化程度的提高，充灌时间能控制在4小时以内，并随操作熟练程度的提高有进一步缩短的趋势；目标实现巩固期小组目标

效果检查

效果检查2/5/202342法兰变送器充灌设备的研制

充灌合格率经统计，始终能保持在小组目标值85%以上，证明我们研制的充灌设备关键指标达到了目标值的要求。目标实现巩固期小组目标

效果检查

效果检查2/5/202343法兰变送器充灌设备的研制（三）、经济效益：

效果检查

效果检查

原设备同FC变送器技术一同引进花费187万元人民币，目前若单独引进费用估计需要300万。新设备直接材料费用35万元，实验费用8万元，差旅费3万元，动力费1万元，其他费用3万元，共计50万元，比引进原进口设备节省137万元。新充灌设备旧充灌设备2/5/202344法兰变送器充灌设备的研制（四）、社会效益：

效