“C-S-O”法获取最优变量 质量创新赢得效益提升

企业所属行业：橡胶和塑料制品业  行业代码：C29

一、企业简介

浙江启泰生物材料有限公司，成立于2015年2月，注册资金1000万元。公司坐落于浙江省台州市路桥区，总占地面积1400多平方米，具有设计、开模、生产、销售一条龙服务，致力于生产各类生物降解塑料产品，拥有国际ISO9000认证、QS生产许可及多项国家发明专利。凭借绿色、环保、优质的产品，公司成功入选由美团外卖联合中华环境保护基金会发起设立的“青山计划”首批降解塑料类外卖包装推荐名录企业。

二、公司急需解决的质量管理问题

公司目前主要生产工艺流程是吸塑机模压、吸塑成型和裁剪（图1），产品生产工艺受到多个参数的影响，以往在实际的生产过程中，各个参数的调节主要依靠操作工人的经验，缺乏科学统一的参数设置方法，主要控制难点在于吸塑机加压预热、冷却机系统冷却过程中的最优温度、压力、时间和气流量等核心变量数据，导致产品一次成型合格率低，外观表现不符合客户订单要求，从而产生大量的退货和客户投诉。

图1  生产工艺流程

三、提升行动主要做法

公司与质量帮扶专家共同对现存问题进行了成因分析，对主要质量问题的表现归纳为2类，一是加热温控导致图案模糊、边角收缩和穿孔等外观成型问题;二是真空压力和时间设置不准等导致的表面不平粗糙问题。

表1  质量问题及成因分析

公司在实际生产经验的基础上，针对几个关键工艺参数进行分析，设置不同工艺参数记录产品质量情况，摸索出一套“C-S-O”最优变量获取方法，即关键分析（Critical analysis）-模拟设置（Simulation settings）-获取最优（Optimal）的控制变量途径，取不同的工艺参数，探究该参数对产品质量是否有较大的影响，从而确定最优工艺参数。根据方法，公司采取了以下措施：

（一）运用“C-S-O”方法实现最优变量获取

1. 最优加热温度的获取

对于吸塑机模压、吸塑成型过程，制品质量很大程度上取决于加热温度对片材的物理性能和热机械性能的影响，在这一阶段，需要将片材加热到足够柔软且状态足够均匀。如果片材的不同区域接收的能量流有明显的偏差，制品成型质量就会受到影响。公司通过设置三种不同范围的加热温度集合，分别为[100℃，140℃]、 [150℃，200℃]、 [200℃，250℃]，每种温度情况下记录10 次片材接收加热能量的标准差值，来建立温度优化设置。得到的片材温度分布如图2所示。 

图2  温度分布比较

2.最优加热时间的获取

在加热温度确定后，加热时间也决定了片材成型的质量，加热时间过短会使真空时成型不到位，加热时间过长会产生过拉伸造成破损。分别取加热时间为12s、14s、16s，在三种不同加热时间情况下测量制品十个测量点的壁厚，测量点如图3所示，得到壁厚平均值，其壁厚分布曲线如图4所示，从而得到最优加热时间。

图3  测试点位置分布                图4  不同加热时间下的壁厚分布

3.最优真空压力和真空时间的获取

真空压力的大小与片材的加热温度有关，真空时间与产品的体积和成型的方式有关，要保证产品壁厚均匀，真空过程至关重要。测量点如图3所示，分别取真空压力0.2Mpa、0.4Mpa和0.6Mpa进行比较，得到不同压力下壁厚分布曲线如图5所示；以6.5s的真空时间为参考，分别取真空时间5s、6.5s和8s进行比较，得到壁厚随真空时间变化的曲线如图6所示。由图5和图6可以得出最优真空压力和时间值。

图5  不同真空压力下的壁厚分布曲线     图6  不同真空同真空时间下的壁厚分布曲线

（二）发布变量获取程序文件，固化持续改进机制

通过详尽的的技术分析和实践公司发布了《核心变量数据控制要求（C-S-O）》，并加入现行程序文件中。并通过不断的运行实践形成了发现问题、解决问题的持续改进机制和方法路径，通过数据归集分析发现问题，归纳总结不良成因，实施总结固化从而实现持续改进，逐步将每个工艺环节的核心变量控制点都纳入了作业指导文件。

图7  CSO作业指导文件

同时，公司还开展了工艺控制培训和技能实操培训，将变量控制方法进行了全员推广掌握。

图7  CSO工艺控制全员现场培训

四、企业质量提升成效

（一）外观不良率显著降低

在吸塑机模压、吸塑成型过程中，依此得到的最优参数组合设定，连续生产一周验证改善方案的有效后，再持续实施生产一个月，进行产品外观抽样检查，收集质量问题的类型和数量并记录。外观改善变化如图9所示，产品不平起泡现象大幅改善，边角收缩、膜穿孔不良率改善前后对比 P Chart如图9所示，所有数据点都落在管制上下限之内，表明改善后的制程水准稳定。同时图案模糊、边角浮起、表面不平的不良率也从1.13%降低到0.81%。

图8  外观改善前后对比

图9  边角收缩、膜穿孔不良率改善前后对比

（二）效益提升

经过公司财务部门的审核确认，以近一年的产能需求计算，每年可减少损失金额=年需求×（改善前不良率-改善后不良率）×产品成本=475.2万人民币/年。通过降低产品的不良率，提升质量和降低制造成本，确保产品无客诉抱怨且外部客户所要求之订单量及交货日期需求100%满足，提高了客户满意度。同时增加了产品利润，提升了产品竞争力。

五、启示

随着塑料制品的应用领域不断扩展，在建筑、市政给排水、燃气、供热及农业领域的应用比例不断提高，在新兴的通讯、交通、化工、核电等领域也有很大突破。小微在多重困难情况下，新产品质量的稳定很大程度上得益于工艺技术的创新。浙江启泰生物材料有限公司“C-S-O”最优变量方法对吸塑机模压、吸塑成型影响较大的几个主要工艺参数进行了有效组合，有效降低了产品不良率，提高了企业效益，为塑料加工行业企业的持续发展提供了思路。

六、主要起草单位

路桥区市场监督管理局

方圆标志认证集团浙江有限公司

浙江启泰生物材料有限公司