六西格瑪管理在提高鋁合金鍍銀質(zhì)量中的應(yīng)用

沈曉，路亞娟，王永，陳曉麗

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

六西格瑪管理在提高鋁合金鍍銀質(zhì)量中的應(yīng)用

沈曉*，路亞娟，王永，陳曉麗

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

應(yīng)用六西格瑪管理工具對高壓開關(guān)鋁及鋁合金導(dǎo)體鍍銀的工藝過程進(jìn)行研究，通過柏拉圖、趨勢圖和二項(xiàng)過程能力分析對一次終檢合格率進(jìn)行分析，用因果圖、因子矩陣分析、假設(shè)檢驗(yàn)、失效模式分析對影響外觀和結(jié)合力的因子進(jìn)行區(qū)分，并對確定的關(guān)鍵因子采取改進(jìn)措施，制定管理計(jì)劃，修訂工藝文件并標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過10個(gè)月的持續(xù)改進(jìn)，鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率穩(wěn)定在95%以上，大大節(jié)約了制造成本。

鋁合金；鍍銀；外觀；結(jié)合力；六西格瑪；過程能力分析；失效模式分析；一次終檢合格率

1 前言

在輸變電及高壓開關(guān)制造行業(yè)，鋁合金作為導(dǎo)體材料得到了大量的應(yīng)用，為了使開關(guān)設(shè)備回路電阻減小，減少因接觸電阻增大而引起的設(shè)備發(fā)熱等缺陷，需要在導(dǎo)體的連接部位進(jìn)行鍍銀處理[1]。

鋁合金由于化學(xué)性質(zhì)活潑，其表面在自然條件下很容易生成一層致密的氧化膜，因此鋁合金鍍銀工序復(fù)雜，控制要點(diǎn)多。而不同材料的鋁合金由于合金組織中其他元素分布差異很大，造成鋁合金鍍銀合格率不高，返工量大。在銀價(jià)日益飛漲的今天，提高鋁合金鍍銀的一次終檢合格率，降低銀料的消耗，是降低高壓開關(guān)行業(yè)電鍍制造成本的首要選擇。

2 鋁及鋁合金鍍銀質(zhì)量現(xiàn)狀分析、缺陷定義及目標(biāo)確定

2. 1 鋁及鋁合金鍍銀質(zhì)量的現(xiàn)狀

電鍍廠共有3條鋁件鍍銀線，鋁合金鍍銀的一次終檢合格率(按照工件鍍銀后下掛的合格率統(tǒng)計(jì))一直在80% ～ 95%之間波動。高壓開關(guān)行業(yè)所用鋁合金的牌號紛雜，不同材質(zhì)的鋁合金鍍銀的一次終檢合格率差異很大。另外，鋁合金鍍銀一次終檢合格率與工件的結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系，個(gè)別種類工件的一次終檢合格率甚至低至 30%。合格率低不但影響了工件成套，造成生產(chǎn)進(jìn)度拖期，而且因多次返工，造成鍍銀成本升高，增大了經(jīng)營壓力。

2. 2 缺陷定義

通過對鋁及鋁合金鍍銀的不合格率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的鍍銀層附著力、鍍銀層厚度和鍍銀層外觀3個(gè)質(zhì)量指標(biāo)中，鍍銀層附著力和鍍銀層外觀為關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)，其不合格率占總的一次終檢不合格率的 99%以上，因此確定鍍銀層附著力和鍍銀層外觀為本次提高鋁及鋁合金鍍銀質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。

對關(guān)鍵指標(biāo)的缺陷進(jìn)行定義：鍍銀層的起泡、起皮脫落為鍍銀層附著力不合格；鍍銀層的腐蝕、砂眼、露底、粗糙、色澤不均勻、花斑、流痕統(tǒng)稱為鍍銀層外觀不合格。

2. 3 確定項(xiàng)目范圍和完成目標(biāo)

根據(jù)工件在公司內(nèi)流轉(zhuǎn)路線，按照SIPOC(即供應(yīng)商─輸入─鍍銀過程─輸出─顧客)確定了改進(jìn)項(xiàng)目的研究范圍。依據(jù)某些鋁件鍍銀的合格率為100%確定本次研究改善率要大于70%以上，即本次提高鋁及鋁合金鍍銀質(zhì)量的目標(biāo)為：鋁鍍銀一次終檢合格率大于95%。

3 鋁及鋁合金鍍銀合格率的測量系統(tǒng)分析

首先對鋁及鋁合金一次終檢合格率的測量過程和測量系統(tǒng)進(jìn)行描述，確定了鍍銀工件不合格數(shù)據(jù)的收集流程，然后對檢驗(yàn)測量系統(tǒng)進(jìn)行描述和分析評價(jià)。通過數(shù)據(jù)計(jì)算，測量系統(tǒng)的有效性大于 90%，錯(cuò)誤拒絕概率和錯(cuò)誤接收概率都小于 5%，證明測量系統(tǒng)良好，可以進(jìn)行鋁及鋁合金鍍銀不合格率的檢驗(yàn)測量。

用MINITAB軟件根據(jù)2009年12月至2010年5月鋁合金鍍銀一次終檢合格率的趨勢變化(見圖 1)對其過程能力進(jìn)行分析(見圖2)，發(fā)現(xiàn)期間鋁件鍍銀一次終檢合格率僅為 83.12%，鋁件鍍銀的西格瑪水平為2.4589。

圖1 2009年12月至2010年5月鋁件鍍銀一次終檢合格率的趨勢圖Figure 1 Trend plot of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece from December, 2009 to May, 2010

4 初步查找影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的關(guān)鍵因子及部分改進(jìn)

4. 1 初步查找影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的因子

畫出鋁及鋁合金鍍銀的詳細(xì)微觀流程圖，按照工序和外觀缺陷類別分別制作出鋁鍍銀附著力不合格和鋁鍍銀外觀不合格的因果圖(分別見圖3和圖4)，對因果圖上列出的因子進(jìn)行 Camp;E(原因及效果)矩陣的分析，即對各因子的重要度和相關(guān)度打分，然后相乘，按照得分高低進(jìn)行排序，從而初步篩選出 62個(gè)影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的重要因子。

圖2 2009年12月至2010年5月鋁件鍍銀一次終檢合格率的過程能力分析Figure 2 Process capacity analysis on final inspection pass rate of silver plating on aluminum workpiece from December, 2009 to May, 2010

圖3 鋁件鍍銀結(jié)合力不良因果圖分析Figure 3 Cause-and-effect diagram for poor adhesion of silver coating on aluminum workpiece

圖4 鋁件鍍銀層外觀不合格因果圖分析Figure 4 Cause-and-effect diagram for poor appearance of silver coating on aluminum workpiece

4. 2 重要因子的失效模式分析

對初步篩選出的62個(gè)重要因子用FMEA(失效模式與效果分析)進(jìn)行打分評價(jià)，共篩選出28個(gè)影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的關(guān)鍵因子，其中21個(gè)因子可以采取措施進(jìn)行先期改進(jìn)，另外 7個(gè)關(guān)鍵因子需要進(jìn)一步的分析，以采取有效措施改進(jìn)。

4. 3 先期改善措施

對 21個(gè)可以先期改善的因子制定改善措施(經(jīng)同類合并后有9項(xiàng))，見表1。

4. 4 先期改善后的效果

部分改善措施實(shí)施后，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率有了很大提高，收集了2010年5月14日至7月29日共計(jì)11周的數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)過程能力分析，一次終檢合格率為94.19%，較改善前提高了11.07個(gè)百分點(diǎn)，見圖5；西格瑪水平為3.0707，較之前提高了0.6118，見圖6。

表1 先期改善措施Table 1 Measures for improvement at initial stage

圖5 先期改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率趨勢圖Figure 5 Trend plot of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after early-stage improvement

5 其余關(guān)鍵因子的分析與改進(jìn)

經(jīng)過先期部分改善，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率有了較大的改善，已經(jīng)達(dá)到 94%以上，但是還有7個(gè)關(guān)鍵因子需要進(jìn)一步分析以確定改進(jìn)辦法。這7個(gè)關(guān)鍵因子分別是：(1)工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致清洗不干凈；(2)工件加工量大，酸洗液提前老化；(3)工件加工量大，堿洗液提前老化；(4)堿洗液的溫度控制；(5)6063鋁合金棒材的材質(zhì)異常；(6)工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；(7)鑄造鋁合金工件材質(zhì)疏松。

圖6 先期改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率過程能力分析Figure 6 Process capacity analysis of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after early-stage improvement

5. 1 7個(gè)關(guān)鍵因子的項(xiàng)目數(shù)據(jù)分析

通過不合格數(shù)據(jù)的柏拉圖分析，合格率變化和溶液更換日期關(guān)聯(lián)分析，假設(shè)檢驗(yàn)分析等方法分析驗(yàn)證，證明 7個(gè)關(guān)鍵因子確實(shí)對鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率有重大影響。

5. 2 7個(gè)關(guān)鍵因子的改進(jìn)措施

對 7個(gè)關(guān)鍵因子(同類因子進(jìn)行合并)制定改進(jìn)措施，改進(jìn)前后對比見表2。

5. 3 改善效果

先期改善后，對7個(gè)關(guān)鍵因子持續(xù)改進(jìn)。2010年 7月30日至10月7日二次改善后，鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率提高到 96.3%，比先期改善后提高了2.11個(gè)百分點(diǎn)，比先期改善前提高了 13.18個(gè)百分點(diǎn)(見圖7)。鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的西格瑪水平為3.2872，較先期改善前提高了0.8283(見圖8)。

表2 7個(gè)關(guān)鍵因子的改進(jìn)措施Table 2 Improvement measures for seven key factors

圖7 二次改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率趨勢圖Figure 7 Trend plot of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after second-stage improvement

6 制定關(guān)鍵因子的控制計(jì)劃

為了保持關(guān)鍵因子的改善成果，制定控制措施和控制計(jì)劃，將項(xiàng)目的因子改善措施進(jìn)行固化，轉(zhuǎn)化為公司內(nèi)13個(gè)工藝文件。經(jīng)過4個(gè)月的持續(xù)改進(jìn)和保持，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率連續(xù) 5個(gè)月穩(wěn)定在96%以上，改善措施固化后的鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率趨勢見圖9，過程能力分析見圖10。

7 結(jié)論

圖8 二次改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率的過程能力分析Figure 8 Process capacity analysis on final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after second-stage improvement

應(yīng)用六西格瑪管理方法對鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率低而進(jìn)行項(xiàng)目定義、測量系統(tǒng)分析、關(guān)鍵因子分析、持續(xù)改進(jìn)并加以管理控制，系統(tǒng)、全面地解決了高壓開關(guān)用鋁合金鍍銀質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率穩(wěn)定在 95%以上，達(dá)到了96.94%，西格瑪水平提高到3.3725。每年可為公司創(chuàng)造效益132萬元，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

[1] 沈曉. 鋁合金電鍍厚銀工藝的研究[J]. 電鍍與環(huán)保, 2004, 24 (6): 17-19.

圖10 改善措施固化后鋁件鍍銀一次終檢合格率過程能力分析Figure 10 Process capacity analysis on final inspection pass rate of silver plating on aluminum workpiece when all improvement measures were settled

[ 編輯：溫靖邦 ]

Improvement of silver plating quality on aluminum alloy by six sigma management //

SHEN Xiao*, LU Ya-juan, WANG Yong, CHEN Xiao-li

The process of silver plating on aluminum and aluminum alloy conductors used for high-voltage switchgears was studied by application of six sigma management kit. The final inspection pass rate was analyzed by Pareto chart, trend plot, and binomial process capability analysis. The factors affecting the appearance and adhesion were discriminated by cause-and-effect diagram, factor analysis matrix, hypothesis testing, and failure mode analysis. The measures for improvement of key factors were determined. The management plan was developed and the process documents were revised and standardized. The final inspection pass rate is maintained at least 95% and the manufacturing cost greatly reduced after a 10-month continuous improvement.

aluminum alloy; silver plating; appearance; adhesion; six sigma; process capability analysis; failure mode analysis; final inspection pass rate

Henan Pinggao Electric Co., Ltd., Pingdingshan 467001, China

TQ153.16

A

1004 – 227X (2012) 03 – 0018 – 05

2011–09–05

2011–11–19

沈曉（1972–），男，河南葉縣人，碩士，高級工程師，公司工藝部副部長，負(fù)責(zé)表面處理、電鍍與涂裝的研究與應(yīng)用。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) alan-shen@163.com。