基于六西格瑪理論解決現(xiàn)場缸蓋螺栓擰緊問題

張宏偉

摘要：運(yùn)用六西格瑪質(zhì)量工具，對發(fā)動機(jī)制造生產(chǎn)現(xiàn)場中缸蓋螺栓擰緊的問題進(jìn)行改進(jìn)。在定義、測量、分析、改進(jìn)、控制各階段的工作中，運(yùn)用minitab軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，通過過程能力分析判斷過程是否受控，并通過假設(shè)檢驗(yàn)的雙樣本檢驗(yàn)對比改進(jìn)前后項(xiàng)目效果，最終使生產(chǎn)現(xiàn)場缸蓋螺栓擰緊報(bào)警問題顯著改善，計(jì)劃一次性合格率從98.03%提升至99.5%。

Abstract： The six sigma quality tools are used to improve the problem of tightening the cylinder head bolts in the engine manufacturing production site. In the work of defining， measuring， analyzing， improving and controlling the various stages， the data processing analysis is carried out by minitab software， the process is judged to be controlled by process capability analysis， and the project effect is improved by the double sample test comparison of hypothesis test， which finally improves the problem of tightening alarm of the cylinder head bolts in the production site， and the planned one-time pass rate is increased from 98.03% to 99.5%.

關(guān)鍵詞：螺栓;六西格瑪;minitab;擰緊問題

Key words： bolts;six sigma;minitab;tightening problems

中圖分類號：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）19-0175-03

0? 引言

運(yùn)動六西格瑪DMAIC改進(jìn)方法，幫助G公司對其發(fā)動機(jī)缸蓋螺栓擰緊一次性合格率不高進(jìn)行改進(jìn)研究。其中使用測量系統(tǒng)分析、過程能力分析、Minitab等軟件工具，強(qiáng)調(diào)了DMAIC在質(zhì)量管理中的應(yīng)用和效果。

1? D定義階段

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，根據(jù)G公司2020年8月份停線問題統(tǒng)計(jì)，STN350工位累計(jì)報(bào)警停線288min，屬于裝配線停線TOP3的問題。根據(jù)擰緊曲線分析報(bào)警曲線最終扭矩偏低，低于70Nm（最終扭矩控制范圍是70-160Nm）。而且一次性合格率僅為98.03%。

利用高階流程圖（SIPOC）梳理流程，S供應(yīng)商是某螺栓供應(yīng)商及ATLAS公司。I輸入包括螺栓、半成品發(fā)動機(jī)、操作工、擰緊程序等。P過程是放置螺栓，設(shè)備自動擰緊。O輸出將螺栓擰緊至最終扭矩。C客戶是生產(chǎn)基地。

VOC轉(zhuǎn)化為CTQ，就是工位擰緊報(bào)警，原因是擰緊最終扭矩低于70Nm。先制定目標(biāo)，現(xiàn)階段終擰緊一次性合格率為98.03%，目標(biāo)為終擰緊一次合格率為99.5%，考慮停線工時費(fèi)、電費(fèi)、螺栓成本的浪費(fèi)，按照年產(chǎn)量20萬臺發(fā)動機(jī)計(jì)算，預(yù)估節(jié)省收益為27.6萬元，項(xiàng)目計(jì)劃半年完成改善。

2? M測量階段

公司會對擰緊設(shè)備進(jìn)行定期標(biāo)定，擰緊傳感器讀數(shù)與擰緊機(jī)讀數(shù)可靠，滿足擰緊軸擰緊精度≤3%的要求，因此設(shè)備測量系統(tǒng)滿足要求。

3? A分析階段

通過整理現(xiàn)場缸蓋螺栓擰緊過程，從人機(jī)料法環(huán)測六個方面分析確認(rèn)問題的影響因子，如圖1所示。

首先可以進(jìn)行快速排查如下：

X1-STN340員工資質(zhì)，從現(xiàn)場人員技能矩陣可以看出，該崗位的員工均滿足三級上崗資質(zhì)，X2-STN350工位是自動工位，無人員參與。因此人為非關(guān)鍵因子。

X3-設(shè)備導(dǎo)向機(jī)構(gòu)確認(rèn)，通過檢查設(shè)備日常點(diǎn)檢表，確認(rèn)導(dǎo)向定位工裝，缸體上導(dǎo)向銷限位工裝尺寸滿足使用要求，因此，此為非關(guān)鍵因子。

X4-擰緊軸精度，通過擰緊皺標(biāo)定記錄，精度滿足3%要求，此為非關(guān)鍵銀子。X5-套筒精度，通過設(shè)備日常點(diǎn)檢表，確認(rèn)滿足檢測要求，因此X4和X5為非關(guān)鍵因子。

X6-缸蓋螺紋孔位置度排查，通過隨機(jī)抓取24組螺栓孔位置度的變量數(shù)據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)為Φ0.6），利用mintab，計(jì)算的位置度Cpk=1.93>1.33，即缸蓋螺栓孔位置度非關(guān)鍵因子。

X7-缸體螺紋孔位置度，數(shù)據(jù)通過線上三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行測量并記錄在QDAS數(shù)據(jù)庫中，從QDAS中抓取數(shù)據(jù)讀取其Pok，滿足1.33的能力要求，因此缸體螺紋孔位置度為非關(guān)鍵因子。

X8-螺栓摩擦系數(shù)，采用雙樣本T檢驗(yàn)，從ATLAS系統(tǒng)中對兩種不同摩擦系數(shù)1、2，隨機(jī)抓取48組變量數(shù)據(jù)，通過Mintab計(jì)算，得出P-value<0.05，表明缸蓋螺栓表面摩擦系數(shù)是顯著影響因子。如圖2所示。

X9-缸蓋螺栓外觀尺寸，螺栓入廠會使用螺栓直線度檢具進(jìn)行檢測（標(biāo)準(zhǔn)為？覬0.3），隨機(jī)抽取24組樣本，并利用minitab軟件計(jì)算其過程能力，Cpk=11.3，滿足過程能力要求，此為非關(guān)鍵因子。

X10-缸蓋螺栓抗拉強(qiáng)度，外檢會對各批次螺栓檢測器抗拉強(qiáng)度（標(biāo)準(zhǔn)為≥940MPa），隨機(jī)抽取144組數(shù)據(jù)，使用Minitab進(jìn)行過程能力計(jì)算，得出Cp=1.54，Cpk=1.12，雖然過程能力不高，但出于可接受范圍，后續(xù)根據(jù)改進(jìn)效果考慮是否進(jìn)一步進(jìn)行提升。

X11-擰緊程序，缸蓋螺栓采用扭矩+轉(zhuǎn)角的擰緊工藝分為預(yù)擰緊和終擰緊兩部分如圖3，擰緊工藝所示。根據(jù)程序變更記錄，從2018年SOP開始，程序就沒有發(fā)生變化，而問題是8月發(fā)生，故此為非關(guān)鍵因子。從是否產(chǎn)生變化的角度，確認(rèn)X12工廠環(huán)境的溫度濕度，X13測量系統(tǒng)本身誤差，X14測量方法。此三項(xiàng)影響因子均未發(fā)生變化，因此暫時斷定為非關(guān)鍵因子。

結(jié)論如下，X8缸蓋螺栓表面摩擦系數(shù)為關(guān)鍵因子，X10缸蓋螺栓抗拉強(qiáng)度為根據(jù)結(jié)果改善情況待判因子。下一步就缸蓋螺栓表面摩擦系數(shù)影響因子進(jìn)行分析。

根據(jù)物料追溯8月份問題較多的螺栓為供應(yīng)商4月份生產(chǎn)，而其2月份生產(chǎn)的螺栓在工廠表現(xiàn)較好，針對這兩批次的螺栓進(jìn)行對比分析如表1。

分析對比兩種表面處理標(biāo)準(zhǔn)工藝，如表2，再分析兩種螺栓的過程能力差異，B50處理后螺栓摩擦系數(shù)Cpk=0.15，CP8000處理后螺栓摩擦系數(shù)Cpk=1.65如圖4。最后鎖定原因?yàn)楣?yīng)商表面工藝變更導(dǎo)致。

4? 改進(jìn)階段

六西格瑪改進(jìn)階段就是優(yōu)化解決方案，確認(rèn)能夠滿足改進(jìn)目標(biāo)。供應(yīng)商將表面處理油劑從B50更換成CP8000，生產(chǎn)螺栓進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證?，F(xiàn)場驗(yàn)證結(jié)果如下，將改善的螺栓在現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)證，隨機(jī)搜集2496份變量數(shù)據(jù)，通過Minitab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，樣本均值扭矩為101Nm，過程能力Cpk=2.26，如圖5。改善后，工廠持續(xù)生產(chǎn)2個月發(fā)動機(jī)過程中，其終擰緊一次性合格率為99.7%，改善有效。

5?; 控制階段

控制階段是保證缸蓋螺栓終擰緊一次性合格率得到明顯改善。要求供應(yīng)商針對控制計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，如表3所示;工廠內(nèi)部需保持實(shí)時監(jiān)控，要求外檢、工藝制定每周擰緊日報(bào)，匯報(bào)擰緊工位一次性合格率及原因分析，生產(chǎn)部門利用OEE日報(bào)，整理擰緊的主要問題。

6? 總結(jié)

針對裝配線缸蓋螺栓終擰緊一次性合格率偏低的問題，引入六西格瑪質(zhì)量管理工具，通過定義、測量、分析、改進(jìn)、控制的過程，挖掘根本原因，改進(jìn)優(yōu)化，達(dá)到精益求精的效果、消除了生產(chǎn)浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率。

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