エンジニアトーク Ep.27: カスタム船舶用ハードウェア DFM: 重要な寸法、仕上げ、バッチフィット

サンプルは適合しているのにバッチの再作業が必要な理由

カスタム ブラケット、ヒンジ、またはラッチがサンプルとして届きます。ベンチでは、それはきれいに組み合わされます。ピンが滑り、葉が揺れ、留め具が争うことなくジョイントを引っ張って閉じます。サインオフされます。次に、最初の生産バッチが同じベンチに着地し、その一部はヤスリで触れるか、木槌で叩くか、または締め具をトルクダウンして 2 つの面を平らに引っ張る必要があります。

図面については何も変更されず、サプライヤーについても変更はありませんでした。変わったのは審査するパーツの数です。サンプルは 1 つのピースであり、嵌合部品を手に持った人がぴったり合うまで調整することで組み立てられることが非常に多かったです。バッチは 1 つのピースではありません。それは断片の広がりであり、サンプルを取り付けた人は生産ラインに立っていません。

「これが合う」と「どれも合う」との間のギャップは、サプライヤー側の気質の問題ではありません。これは描画、プロセス、受け入れの問題であり、それがこのエピソードの主題です。この記事は、注文書が発行される前に「適合するカスタム ハードウェア」が実際に何を意味するのかを判断する必要がある購入者またはプロジェクト エンジニア向けに書かれています。なぜなら、それが最も安価に修理できる場所だからです。

1 つのサンプルはプロセスではなく 1 つの部分を証明します

製造プロセスごとにばらつきが生じます。サンプルは、その広がりから抽出された単一の観測値です。

バッチ生産ラインと現場のスペアパーツチェーンの両方が依存している主張の方が強いのは互換性です。つまり、部品が他の部品とほぼ同一の仕様に従って作られている場合に交換可能であり、同じタイプのどのアセンブリにも適合し、ヤスリなどのカスタムフィッティングを行わずに別の部品を自由に交換できます。これは母集団全体に関する記述であり、測定された 1 つのサンプルではそれを裏付けることはできません。

ベンチ フィッティングは特定の方法でギャップを狭めるため、このテクニックに正直に名前を付ける価値があります。 2 つの半分を測定して分類し、緩い半分をしっかりした半分と組み合わせると、偏差はプロセスから削除されるのではなく、組み立て時点で吸収されます。それが選択的アセンブリです。部品を手でやすりをかけたり、叩いたり、引っ張ったりして所定の位置に取り付ける場合、それは手動取り付けです。これらは異なる技術であり、共通しているのは重要な部分です。どちらも製造プロセスを厳格化するものではなく、任意のパーツのペアが適合することを証明するものでもありません。彼らはあなたの目の前にあるペアを保証し、それ以上のものは何も保証しません。

初品検査には、実際の個別の価値があります。セットアップが正しく、正しいプログラム、正しいオフセット、正しい材料などの図面が理解されているかどうかを検証します。セットアップ エラーは体系的であるため、すべてのユニットで繰り返されます。最初に 1 回徹底的にチェックすることで、実行全体をミスから保護できます。そうでなければ、何千回もクローンが作成されることになります。最初の記事でできないことは、プロセスが中心にあり続けることを証明することです。工具の磨耗、徐々に熱が増加し、固定具が緩んでいる状態はすべて最初のピースの後に到着し、最初のピースは測定時に本当に正確でした。最初の製品が合格したため実行が保持されると期待することは、カスタム ハードウェアの調達で最も一般的な前提条件の 1 つであり、この前提条件が 2 番目のバッチの手直しを生成します。

寸法ではなくフィットから始める

「クリティカルディメンション」という言葉は、機能と結び付けられるまでは何の意味も持ちません。嵌合コンポーネントでは、機能は、すきま、しめしろ、シール圧縮、位置合わせ、停止位置、ラッチ係合などのはめあいです。重要な寸法は、そのギャップを埋める最短の物理パス上の寸法、つまり寸法チェーンです。実際の作業は、図面上のすべての数字を丸で囲むのではなく、そのチェーンをたどることです。

2 つのパーツがそれぞれの公差内に快適に収まっても、干渉したりガタガタしたりすることがあります。これは、フィット感が単一の寸法ではなくチェーンの合計によって決まるためです。これが、「すべてに同じ公差を保持する」がフィット問題の答えではない理由です。公差内の複数の寸法を組み合わせた場合でも、本来埋めるべきギャップを超える可能性があります。

したがって、DFM の最初の質問は、「どれくらい強く保持できるか?」ということではありません。それは、「どのギャップを守り、どの次元がそれを埋めるのか」ということです。見積依頼の際にこれに答えることができるバイヤーは、図面を送って良い部品を要求するバイヤーとはまったく異なる、そして通常はより有益な答えを得ることができます。

データムのない寸法は、誰にとっても異なる測定値になります

重要な特徴には、明確なデータ参照、定義された測定状態 (自由または拘束)、および明示された検証方法が含まれている必要があります。 ASME Y14.5 は、部品が意図した形状、適合性、機能、互換性を持つように設計意図を伝えるためにほとんどの図面が参照する参照です。 ISO 5459 はデータムとデータム システムをカバーしています。調達の結果は地味ですが決定的です。合意されたデータがない場合、サプライヤーの寸法レポートと独自の検査は両方とも適切に実行されても、異なる基準、異なる状態、または異なる設定で測定されたため、一致しない可能性があります。

測定には条件も伴います。標準の基準温度は 20 °C ですが、別の温度で測定すると不確実性が増大します。これは、最も厳しい形状の場合に最も重要になります。これらは最終的に解決されるべき官僚的な詳細ではありません。それらは、2 つの個人的な意見ではなく、「許容範囲内」を共有量にする合意です。

鋳造、機械加工、仕上げでは同じ表面は移動しません

カスタム パーツが完成するまでに、その表面は 2 つの異なる公差システムの下に収まっており、これらを混同することが「公差内にあったのに適合しない」という一般的な原因になります。

鋳造表面には一般的な鋳造公差が適用されます。 ISO 8062-3 は、鋳造の寸法公差、幾何公差、および機械加工の許容値の枠組みを提供します。機械加工された表面には、図面に個別に示されている公差が適用されます。これらは 1 つではなく 2 つのシステムであり、未仕上げの鋳造表面から完成した機械加工表面までの寸法は、反対側のより厳しい機械加工公差を単純に継承するわけではありません。フィット インターフェイスが生の鋳造表面に着地する場合、その達成可能な精度は、図面が他の場所で示唆する機械加工公差ではありません。個別の指示がない寸法の一般公差 (ISO 2768-1 フレームワーク) が残りの部分を埋めており、設計者が想定するよりも緩いものです。

2 番目の修正は、部品に対して実際にどのような機械加工と仕上げが行われるかについてです。材料の除去をすべての寸法を均一に縮小するものと考えるのは間違いです。材料を除去すると外形寸法は小さくなりますが、穴や隙間が大きくなる可能性があり、エッジ、平面、接触形状も変化します。仕上げ - 機械研磨または電解研磨 - では、プロセスとその目的に応じて、実際の材料を表面から除去します。結果は単純で間違いやすいものです。部品が未研磨のブランクの状態で、嵌合寸法が完成サイズに合わせて寸法決めされている場合、それを証明するはずの測定後に仕上げステップで部品が移動してしまいます。

答えは、すべての機能を大きく加工してから磨き直すことではありません。許容値は、機能ごと、および最終状態ごとに割り当てる必要があります。まず、図面がどの状態を支配するか (完成状態) を決定し、機械工には仕上げステップで実際に移動するフィーチャーのみを考慮させます。また、鋳造と機械加工の区別は、どの表面が重要かではなく、どの公差システムが適用されるかに関するものであることにも注意してください。鋳造表面は機能的に重要である可能性があり、機械加工された表面が自動的に唯一の機能的な表面になるわけではありません。デザインには、どの機能が重要で、どのプロセスで作られ、どのように受け入れられるかが記載されています。そして、図面が沈黙している場合、最終的にそのギャップを発見するのは購入者です。

一致した納品は互換性ではありません

サプライヤーがハードウェアを適合するペアまたはセットとして納入する場合、それぞれの許容差よりも厳密に適合するように、2 つの半分が測定、分類、ペア化されます。同じことが作業台で手作業で取り付けられた部品にも当てはまります。取り付けはその組み立て時点で存続し、それ以上移動することはありません。

互換性はより強力で、それほど寛容ではない要件です。どの部品も、やすりやマッチングなしで、どのようなアセンブリにも適合する必要があり、それは生産ライン上でも、数年後に片方の半分がスペアから交換される場合でも保持されなければなりません。マッチしたペアは、抽象的には悪い製品ではありません。1 回限りの製品、または 2 つの半分が純粋にユニットである複雑なメカニズムの場合、それが正しい答えになる可能性があります。しかし、2 つの配送モードでは、完全に異なる受け入れ方法、スペアパーツ戦略、および現場修理の期待が必要です。

罠は、要件が決して文書化されないことが多いことです。図面や注文書に「任意の互換性」が記載されていない場合、納入されたサンプルがそれを示しているため、サプライヤーは合理的に互いに適合するペアを納入する可能性があります。適合するセットを購入するのか、それとも本当に交換可能な部品を購入するのかは、購入者とサプライヤーが注文前に決済するための確認事項であり、事後に製品ページに読み込むものではありません。

各検証ステップで証明できることと証明できないこと

カスタム ハードウェアは通常、以下の手順を組み合わせてチェックされます。彼らはさまざまな質問に答えますが、どれも別の質問の代わりにはなりません。繰り返される失敗は、あるものを別のものであるかのように読んでしまうことです。

最後の 2 行は、購入者が最も頻繁に過剰請求する行です。能力数値は、1 つの安定したプロセスの 1 つの特性を表します。これらは部品に対する一般的な保証ではありません。そして、これらの手順はいずれもセットアップに費用がかかりません。そのため、DFM での正直な会話は、機能が実際に必要とするのはどれかです。通常、最初の記事と重要なインターフェイスの機能チェック 1 つで、残りはサンプリングします。あらゆる次元ですべての手順を要求するのではありません。

図面のバージョンと再検証を引き起こす変更

図面は生きたドキュメントであり、バッチは作成されたリビジョンによってのみ制御されます。ここでは、規制産業から借用した手法が、海上の必須要件としてではなく、方法として役立ちます。AS9102 などの文書化された第一条要件と、AIAG PPAP フレームワークなどの部分承認プロセスは、どちらも、変更が静かに次元を移動するのを防ぐために存在します。

これらのメソッドのうち保持する価値のある部分は、トリガー リストと記録です。部品の設計または材料の変更、製造プロセスの変更、サプライヤーまたはサブサプライヤーの変更、製造場所の変更、工具の移動、交換、または改修、および長いアイドル期間後の生産の再開はすべて寸法を移動する可能性があるため、それらのいずれかが完全または部分的に第一条契約を再開する必要があります。エンジニアリング変更通知は変更を文書化し、実装後ではなく実装前にレビュー、承認、リリースを推進します。

実際の管理は、サプライヤーがどの変更を通知しなければならないか、そしてそれぞれの後にどのような再検証が行われるかを注文書に書き込むことです。バッチの出荷後に送信された修正図面は、まったく制御しません。

購入者のチェックリスト: RFQ と受諾

カスタム ハードウェアの適合に関する紛争のほとんどは、見積依頼や注文書の記載内容と記載内容に基づいて、製造前に解決されます。以下の項目は、適合するサンプルと適合し続けるバッチの違いを生み出すものです。

• 嵌合部品と組立状態- この部品が何に適合するか、およびその適合がフリーと判断されるか、組み立てられた (ボルト締め、クランプ、固定) と判断されるかどうか。
• 開催される機能— ジョイントが提供しなければならないクリアランス、干渉、シール圧縮、位置合わせ、または停止位置。
• データム付きの機能寸法— その関数を閉じる最短のチェーン上の寸法。それぞれに制御データ、測定状態、および規定された検証方法が含まれます。
• 最終的な表面状態— どの表面が機能的な機械加工面であり、どの表面が鋳放しまたは仕上げ表面であり、それぞれに指定された仕上げ。
• 撤去手当— 仕上げによって材料が除去される場合、図面は仕上げ状態を管理し、仕上げステップで移動するフィーチャー上の許容値を特定する必要があります。
• 配信モード— 一致するペアまたはセット、あるいは任意の交換可能性。仮定ではなく明示的に述べられています。
• 受け入れ計画— 最初の記事の内容、機能ゲージが使用されているかどうか、どのサンプリング計画が適用されているか、およびプロセス能力または測定システムの証拠が要求されているかどうか。さらに、各バッチとともに送信される記録も追加します。
• 変更通知と再検証— どの変更に通知が必要か、またそれぞれの変更によってどのような再検証（完全または部分）がトリガーされるか。
• 記録と逸脱— 検査記録、各バッチが構築された図面の改訂、および逸脱または譲歩がどのように承認されるか。

このリストには 2 つの注意事項が含まれています。まず、図面上のすべての寸法に単純に公差を追加しないでください。機能チェーン上にない寸法を厳しくすると、コストとサイクル タイムが増加し、何も改善されません。許容誤差は関数が存在する場所に属します。第二に、これらはいずれも手戻りゼロを約束するものではありません。これは、プロセスとインターフェイスを制御して検証可能にする方法であり、手戻りが発生した場合、箱の中で説明できない驚きではなく、目に見えて追跡可能な例外になります。

Andy Marine でのアプローチ方法

私たちのカスタマイズページ当社のワークショップでカスタム作業がどのように実行されるかを説明します。つまり、社内ツールを使用した設計レビューです。機能的なプロトタイプは、フィット感、動き、および合意されたアプリケーション要件をチェックされます。次に、承認された要件を本番環境に移行し、その後のバッチを同じ合意基準に照らしてチェックします。同じ規律が私たちにも貫かれていますOEM/ODM 船舶用ハードウェア仕事。このエピソードのロジックは逆に書かれたものです。つまり、サンプルは合意された要件に照らして判断され、本番環境に導入されるのはサンプル自体ではなく要件です。

カスタムの船舶用ハードウェアを調達しており、単一の部品を作成する前に機能寸法、嵌合部品、配送モード、受け入れ計画を検討したい場合は、図面または鮮明な写真、嵌合コンポーネント、およびジョイントが保持する機能を当社に送信してください。 DFM ポイントについて話し合い、引き渡し時に維持される受け入れ基準の設定をお手伝いします。