航天企業(yè)六西格瑪管理實(shí)踐與應(yīng)用

么健 劉焱 邢斌 王彥卿 郭世雄

（首都航天機(jī)械有限公司，北京，100076）

質(zhì)量是航天事業(yè)的生命，決定著航天型號的成敗，關(guān)系著航天事業(yè)的發(fā)展。作為我國成立最早和規(guī)模最大的運(yùn)載火箭總裝集成企業(yè)，公司一直非常重視產(chǎn)品質(zhì)量，積極創(chuàng)新質(zhì)量管理模式，持續(xù)加強(qiáng)質(zhì)量管理體系建設(shè)，促進(jìn)質(zhì)量管理水平不斷提升。近年來，面對航天型號快速研制和高可靠性研制及批產(chǎn)需求，首都航天機(jī)械公司 （以下簡稱公司）經(jīng)過研究，決定推行六西格瑪（6σ）管理，旨在通過運(yùn)用先進(jìn)的質(zhì)量管理工具與理念，解決生產(chǎn)中的問題，進(jìn)一步強(qiáng)化全員的質(zhì)量意識等，不斷提升產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量，逐步形成具有一定航天特色的質(zhì)量管理模式，為今后質(zhì)量管理工作的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 開展6σ系統(tǒng)策劃與組織

六西格瑪 （6σ）是一套系統(tǒng)的、集成的業(yè)務(wù)改進(jìn)方法體系，是旨在持續(xù)改進(jìn)組織業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)顧客滿意的管理方法。它通過系統(tǒng)地、集成地采用業(yè)務(wù)改進(jìn)流程，實(shí)現(xiàn)無缺陷的6σ設(shè)計(jì)（DFSS），并對現(xiàn)有過程進(jìn)行過程界定、測量、分析、改進(jìn)和控制 （簡稱DMAIC流程），消除過程缺陷和無價值作業(yè)，從而提高質(zhì)量與服務(wù)、降低成本、縮短運(yùn)轉(zhuǎn)周期，達(dá)到顧客完全滿意，增強(qiáng)組織競爭力。

黑帶是6σ管理中最為重要的一個角色，他們從事6σ改進(jìn)項(xiàng)目，是成功完成6σ項(xiàng)目的技術(shù)骨干，是6σ組織的核心力量。綠帶是黑帶項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的成員或較小項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，他們接受6σ技術(shù)培訓(xùn)的項(xiàng)目與黑帶類似，但內(nèi)容層次略低。在6σ管理中，綠帶是人數(shù)最多，也是最基本的力量[1]。

1.1 系統(tǒng)策劃

結(jié)合航天制造業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)及質(zhì)量管理的實(shí)際情況，公司制定了推行6σ管理工作總體目標(biāo)及計(jì)劃，并與知名咨詢公司簽訂合作協(xié)議，將推行6σ工作分為導(dǎo)入期、加速期、成長期和成熟期，制定了具體工作內(nèi)容和計(jì)劃，見表1。

為確保6σ推進(jìn)工作有效開展，公司成立了6σ管理推進(jìn)委員會，作為6σ管理推行的組織機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)策劃年度6σ管理實(shí)施方案，組織評審、實(shí)施培訓(xùn)等。推進(jìn)委員會下設(shè)推進(jìn)工作組，由質(zhì)量部門負(fù)責(zé)組織運(yùn)營，其他相關(guān)部門設(shè)置專人參與，負(fù)責(zé)推進(jìn)工作的具體實(shí)施。推進(jìn)工作組定期向推進(jìn)委員會匯報工作的進(jìn)展和推進(jìn)中遇到的問題。同時，公司將推行6σ工作活動經(jīng)費(fèi)列入年度財(cái)務(wù)預(yù)算，在經(jīng)濟(jì)上給予大力支持。

表1 6σ各階段工作內(nèi)容

1.2 精心組織

a）培養(yǎng)6σ管理人才。公司選取試點(diǎn)單位及種子學(xué)員，從各單位上報的項(xiàng)目中精選出最適合運(yùn)用6σ管理方法改進(jìn)的項(xiàng)目，采用邊學(xué)習(xí)、邊摸索、邊開展項(xiàng)目的方式推行6σ管理，形成航天特色的6σ管理文化。經(jīng)過近幾年的實(shí)踐，公司已經(jīng)從最初的能夠運(yùn)用6σ工具分析、發(fā)現(xiàn)、改進(jìn)生產(chǎn)問題，逐步過渡到能夠培訓(xùn)和指導(dǎo)其他員工開展6σ項(xiàng)目，順利完成從綠帶到黑帶，再到內(nèi)訓(xùn)師的成長過程。

b）建立6σ管理制度。制度建設(shè)是提高管理規(guī)范化與有效性的重要手段。公司結(jié)合現(xiàn)有的質(zhì)量改進(jìn)體系，制定了6σ管理辦法，對6σ項(xiàng)目申報、項(xiàng)目實(shí)施、成果申報和成果發(fā)表等工作流程以及6σ監(jiān)督機(jī)制、考核與獎勵給予明確規(guī)定。2015年，公司又下發(fā)了 《質(zhì)量改進(jìn)項(xiàng)目管理辦法 （試行）》文件，完善獎勵機(jī)制，加大獎勵力度，激勵更多的員工學(xué)習(xí)質(zhì)量管理知識，積極參與質(zhì)量改進(jìn)。

c）加大6σ宣傳力度。為提高公司員工對6σ管理方法的認(rèn)識和深入了解，公司不斷加大6σ管理推行工作宣傳力度，利用廣告機(jī)、制作宣傳看板等形式，對6σ管理工作推行歷程和各優(yōu)秀項(xiàng)目成果進(jìn)行解讀，宣傳6σ管理的先進(jìn)理念，擴(kuò)大6σ管理的知悉范圍，并在公司網(wǎng)站及各單位進(jìn)行循環(huán)展示。

d）搭建6σ學(xué)習(xí)交流平臺。利用信息化手段，公司建立了6σ管理信息系統(tǒng)，此系統(tǒng)除了可以實(shí)現(xiàn)6σ項(xiàng)目申報、過程監(jiān)控、信息交流和考核評價等功能，還有獨(dú)立的學(xué)習(xí)、交流分享模塊，可以通過系統(tǒng)上傳6σ學(xué)習(xí)資料、優(yōu)秀項(xiàng)目等，供全體員工學(xué)習(xí)、分享。此外，公司建立了6σ微信交流平臺，6σ培訓(xùn)老師、內(nèi)訓(xùn)師及6σ項(xiàng)目組成員可以通過微信實(shí)現(xiàn)實(shí)時溝通，及時溝通解決項(xiàng)目開展過程中遇到的問題，交流一些經(jīng)驗(yàn)和心得體會。

e）提供6σ成果展示機(jī)會。為進(jìn)一步推進(jìn)6σ的應(yīng)用，提高運(yùn)用6σ持續(xù)改進(jìn)的水平，公司多次組織6σ項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參加中國質(zhì)量協(xié)會舉辦的全國6σ項(xiàng)目評比。通過參加比賽，在展示自我成績的同時，學(xué)習(xí)到了其他單位開展6σ管理的寶貴經(jīng)驗(yàn)，更好地促進(jìn)了公司6σ管理工作的有效開展。

2 選擇項(xiàng)目實(shí)施6σ管理

根據(jù)科研生產(chǎn)任務(wù)及質(zhì)量形勢，圍繞提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)及管理成本等，選取急待解決的、目標(biāo)可量化的、能帶來較大經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目開展6σ項(xiàng)目改進(jìn)活動。公司各部門領(lǐng)導(dǎo)、骨干人員及6σ老師共同參與項(xiàng)目的選擇。

2.1 項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施按照DMAIC的技術(shù)路線推進(jìn)，要求各階段輸入和輸出明確具體，選用恰當(dāng)、適宜的工具有效解決項(xiàng)目問題，具體實(shí)施流程及常用工具與方法見表2[2]。在項(xiàng)目實(shí)施的各階段，組織6σ專家、管理人才對項(xiàng)目進(jìn)行階段評審，評審?fù)ㄟ^的項(xiàng)目才允許轉(zhuǎn)到下一階段工作。

表2 6σ項(xiàng)目實(shí)施流程及常用工具與方法

圖1 焊縫示意圖

2.2 成果申報

項(xiàng)目達(dá)成或超過設(shè)定目標(biāo)，且項(xiàng)目成果至申報時已穩(wěn)定3個月以上的可申報成果，并由所在部門開具項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益證明，公司將組織有關(guān)單位相關(guān)人員組成評審組對項(xiàng)目進(jìn)行評審，并確認(rèn)項(xiàng)目評價等級。同時，根據(jù)評審結(jié)果，擇優(yōu)推薦其參加院級、部級和國家級優(yōu)秀項(xiàng)目的評選。

2.3 成果案例

噴管是運(yùn)載火箭氫氧發(fā)動機(jī)的重要組件之一，由數(shù)百根變截面薄壁螺旋方管裝配焊接而成。作為國內(nèi)唯一的運(yùn)載火箭氫氧發(fā)動機(jī)制造單位，公司經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了噴管產(chǎn)品的自動化焊接生產(chǎn)，提升了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。但自動焊接生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品交付周期過長，無法滿足客戶的實(shí)際使用需求。針對這一問題，公司專門成立項(xiàng)目小組，嘗試運(yùn)用6σ管理方法來解決管束組件自動焊生產(chǎn)效率過低的問題。項(xiàng)目從定義、測量、分析、改進(jìn)和控制等5個階段開展。

2.3.1 定義階段

兩根對接的管子之間經(jīng)過焊接形成焊縫，產(chǎn)品自動焊接采用分段整周焊接方式進(jìn)行，焊縫外觀如圖1所示。

由于單個產(chǎn)品生產(chǎn)周期較長，結(jié)合實(shí)際，將本項(xiàng)目指標(biāo)定為每小時焊接的產(chǎn)品焊縫條數(shù)。對以往生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該型號管束組件自動焊接生產(chǎn)效率平均值為12.4條/h，設(shè)為項(xiàng)目的基線；根據(jù)能夠滿足相關(guān)方交付要求的產(chǎn)能，計(jì)算出年產(chǎn)4臺產(chǎn)品的焊接效率，即項(xiàng)目指標(biāo)的目標(biāo)線為16.5條/h。

2.3.2 測量階段

收集數(shù)據(jù)，使用Minitab軟件進(jìn)行測量系統(tǒng)分析、過程能力分析，得出結(jié)論：該測量系統(tǒng)一致性滿足要求，過程能力有待改善。從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”六方面對管束組件產(chǎn)品加工流程進(jìn)行梳理，共梳理出16項(xiàng)影響產(chǎn)品焊接效率的因子。對16項(xiàng)影響產(chǎn)品焊接效率的因子使用因果矩陣的方式進(jìn)行打分，再按照Pareto圖“80/20原則”對這些因素進(jìn)行篩選，獲得了10個 “潛在關(guān)鍵過程輸入變量 （KPIV）”。 之后對獲得的10個KPIV進(jìn)行過程失效模式與影響分析 （PFMEA）。確定關(guān)鍵影響因子為：單次焊接長度、焊接速度、編程方法本身效率低、焊槍升起幅度設(shè)定、焊槍運(yùn)動速度設(shè)定、焊接胎具轉(zhuǎn)動速度設(shè)定和焊接胎具轉(zhuǎn)動幅度設(shè)定。其中“編程方法本身效率低”可以進(jìn)行快速改善。通過改變編程方法，由傳統(tǒng)的示教編程變?yōu)殡x線編程，使編程時間由原來的50min縮短為30min。

2.3.3 分析階段

由于上一階段篩選出的焊槍升起幅度、焊槍運(yùn)動速度、胎具轉(zhuǎn)動速度、胎具轉(zhuǎn)動幅度等單一因子對生產(chǎn)效率的影響不大，為降低試驗(yàn)成本，將上述因子中屬性相似的進(jìn)行合并，形成 “機(jī)械系統(tǒng)動作速度”和 “機(jī)械系統(tǒng)動作幅度”兩個因子。使用“單因子回歸和雙樣本T”的方法對 “單次焊接長度、焊接速度、機(jī)械系統(tǒng)動作速度和機(jī)械系統(tǒng)動作幅度”4個因子進(jìn)行了篩選和檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：單次焊接長度對焊接同樣長度焊縫需要的時間有顯著影響，單次焊接長度越長，焊接效率越高；焊接速度對焊接效率有顯著影響，焊接速度越快，焊接效率越高；機(jī)械系統(tǒng)動作速度和機(jī)械系統(tǒng)動作幅度對每小時焊接焊縫數(shù)量的影響不顯著。因此，單次焊接長度和焊接速度兩個因子進(jìn)入改善階段。

2.3.4 改進(jìn)階段

a）單次焊接長度的改善。使用單因子回歸的方法檢驗(yàn)單次焊接長度對每小時焊接焊縫數(shù)量的影響，因子水平為110mm、115mm、120mm和125mm，樣本數(shù)量為3條焊縫。利用MINITAB軟件可得到每小時產(chǎn)能與焊接長度的回歸方程見公式 （1），對應(yīng)的擬合線圖如圖2所示。

式中，Y為每小時產(chǎn)能 （條），X為焊接長度 （mm）。

由圖2可以看出，焊接長度在120mm左右時，每小時焊接的焊縫數(shù)量達(dá)到最大值，約為14.2條。

圖2 每小時產(chǎn)能與焊接長度的擬合線

圖3 每小時產(chǎn)能與焊接速度的擬合線圖

對改善后的效果進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)焊接長度改善至120mm之后，Cpk（過程能力指數(shù)）由0.504提高到3.892，且生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定，改善措施有效。

b）焊接速度的改善。使用單因子回歸的方法檢驗(yàn)焊接速度對每小時焊接焊縫數(shù)量的影響，因子水平為 3.0mm/s、3.3mm/s、3.5mm/s和3.8mm/s，樣本數(shù)量為3條焊縫。利用MINITAB軟件可得到每小時產(chǎn)能與焊接速度的回歸方程見公式 （2），對應(yīng)的擬合線圖如圖3所示。

式中，Y為每小時產(chǎn)能 （條），V為焊接速度 （mm/s）。

由圖3可以看出，焊接速度在3.6mm/s左右時，每小時焊接的焊縫數(shù)量達(dá)到最大值，約為14.2條。

對改善后的效果進(jìn)行了驗(yàn)證，焊接速度改善至3.6mm/s之后，Cpk由 0.504提高到4.258，且生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定，改善措施有效。

2.3.5 控制階段

制定控制計(jì)劃，將單次焊縫長度120mm、焊接速度3.6mm/s納入標(biāo)準(zhǔn)的工藝文件及質(zhì)量控制記錄卡中。對管束組件產(chǎn)品自動焊接效率情況進(jìn)行了持續(xù)跟蹤，每小時焊接焊縫條數(shù)達(dá)到了項(xiàng)目目標(biāo)要求。項(xiàng)目改善成功后，對相關(guān)人員進(jìn)行了培訓(xùn)，完成項(xiàng)目移交，確保將成果應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品中，并持續(xù)追蹤成果應(yīng)用情況，確定項(xiàng)目年收益。

本項(xiàng)目屬于公司試點(diǎn)推行的第一批6σ黑帶項(xiàng)目，開展后取得了良好的應(yīng)用效果，在公司內(nèi)起到了較好的示范作用，并榮獲了中國質(zhì)量協(xié)會6σ優(yōu)秀項(xiàng)目獎。

3 成效

2013年至2015年，公司在6個試點(diǎn)單位開展了三期6σ管理應(yīng)用實(shí)踐活動，共完成6σ項(xiàng)目13個。通過13項(xiàng)6σ項(xiàng)目的實(shí)施，改善了公司的管理方式，提升了產(chǎn)品一次合格率，降低了不良質(zhì)量成本，合計(jì)節(jié)約成本上千萬元。目前，13個6σ項(xiàng)目中有7個項(xiàng)目在中國質(zhì)量協(xié)會舉辦的全國6σ項(xiàng)目評比中獲獎，見表3。

表3 公司優(yōu)秀6σ項(xiàng)目改進(jìn)效果

2016年，公司開展了第四期6σ管理實(shí)踐活動，改變了以往6σ顧問全程輔導(dǎo)的模式，采用內(nèi)訓(xùn)師主導(dǎo)、6σ顧問階段輔導(dǎo)的形式在全公司范圍推廣6σ管理，完成6σ項(xiàng)目22個，初步實(shí)現(xiàn)了公司6σ管理活動的自主開展。

在6σ管理推行過程中，通過系統(tǒng)策劃、精心組織、開展項(xiàng)目，建立了6σ人才團(tuán)隊(duì)，形成了獨(dú)具特色的6σ質(zhì)量文化，并取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。后續(xù)，將繼續(xù)完善6σ管理推行機(jī)制，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，深入推進(jìn)6σ管理在全公司范圍的推廣與應(yīng)用。

［1］何楨.六西格瑪管理 （第三版）［M］.北京：中國人民大學(xué)出版社，2014-06.

［2］楊躍進(jìn).六西格瑪管理DMAIC方法操作實(shí)務(wù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2011-09.