基于六西格瑪管理的汽車助力器螺母安裝工藝研究

徐才錢 周浩

摘要： 本文通過利用六西格瑪質(zhì)量分析方法對(duì)螺母安裝工藝的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用DMAIC改善邏輯，通過因子分析與數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確定了螺母安裝工藝中的工裝、螺紋中徑和螺紋牙型角為影響扭力超上限缺陷的關(guān)鍵因子，并通過優(yōu)化工裝安裝方式，改進(jìn)螺紋中徑和螺紋牙型角，大幅降低了扭力超上限導(dǎo)致的產(chǎn)品不良率。

Abstract： This paper analyzes the data of the nut installation process by using the Six Sigma quality analysis method， uses DMAIC to improve the logic， and through factor analysis and data verification， it is determined that the tooling， the thread pitch diameter and the thread profile angle in the nut installation process are the influencing torques. The key factor of exceeding the upper limit defect， and by optimizing the tooling installation method， improving the thread pitch and thread profile angle， greatly reducing the product defect rate caused by the torque exceeding the upper limit.

關(guān)鍵詞： 六西格瑪;質(zhì)量管理;安裝工藝;扭力超差

Key words： Six Sigma;quality management;installation process;torque tolerance

中圖分類號(hào)：U463.217? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）17-0033-02

0? 引言

六西格瑪管理[1]是一種系統(tǒng)的過程改進(jìn)方法，它通過對(duì)現(xiàn)有過程進(jìn)行界定、測(cè)量、分析、改進(jìn)和控制（簡(jiǎn)稱DMAIC流程），消除過程缺陷和無價(jià)值作業(yè)，從而提高質(zhì)量、降低成本、縮短周期時(shí)間，最終達(dá)到顧客完全滿意。六西格瑪管理其本質(zhì)上是一種全新的管理方式，但六西格瑪管理離不開統(tǒng)計(jì)技術(shù)，在DMAIC流程中，測(cè)量、分析、改進(jìn)和控制各階段都涉及統(tǒng)計(jì)工具的使用。文獻(xiàn)[2]詳細(xì)介紹了六西格瑪管理工具的使用方法。文獻(xiàn)[3]介紹了六西格瑪在公司質(zhì)量管理體系中的總體應(yīng)用，文獻(xiàn)[4-6]六西格瑪質(zhì)量分析方法在控制某一典型產(chǎn)品或工藝中的具體應(yīng)用。

助力器是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，具體裝配方式為：下軸（圖2）與助力器殼體通過兩個(gè)軸承連接，而軸承游隙由螺母（圖3）與下軸旋轉(zhuǎn)擰緊程度決定。螺母本體沿圓周方向均勻分布六個(gè)鉚點(diǎn)，以達(dá)到防松目的，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致螺母與下軸的螺紋在旋轉(zhuǎn)擰緊過程中產(chǎn)生扭力，正常安裝時(shí)該扭力要求在設(shè)定的范圍內(nèi)。文獻(xiàn)[7]詳細(xì)介紹了螺紋配合的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本文將六西格瑪管理方法用于汽車助力器安裝的缺陷分析中，試圖通過六西格瑪質(zhì)量分析方法改善安裝的不良率。

1? 汽車助力器缺陷數(shù)據(jù)分析

本項(xiàng)目首先整理和統(tǒng)計(jì)了2020年R公司第一季度汽車助力器裝配單元的各工位FTQ（First time quality）數(shù)據(jù)，從而得到相應(yīng)報(bào)廢成本數(shù)據(jù)，通過柏拉圖分析發(fā)現(xiàn)在助力器裝配單元十五個(gè)工位的所有缺陷中，螺母安裝工位的扭力超上限缺陷是最重要的缺陷形式，分析結(jié)果如圖4及圖5所示。對(duì)該工位通過是非矩陣圖工具（圖6）分析缺陷產(chǎn)生的背景，并通過SIPOC（供應(yīng)者、輸入、流程、輸出、客戶）模型對(duì)其過程進(jìn)一步解析，為后續(xù)質(zhì)量分析做準(zhǔn)備。

2? 六西格瑪管理在降低螺母安裝不良率的應(yīng)用

2.1 六西格瑪改進(jìn)的模式—DMAIC? DMAIC代表了六西格瑪改進(jìn)活動(dòng)中的五個(gè)階段，是目前使用最多的一種方法和程序，也是六西格瑪最成熟的一種方法和程序，主要用于改進(jìn)現(xiàn)有過程。DMAIC每個(gè)階段的主要工作內(nèi)容如表1所示。

2.2 六西格瑪方法的應(yīng)用

2.2.1 界定階段? 本文第2節(jié)中通過對(duì)汽車助力器裝配單元的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定了螺母安裝工位的扭力超上限是最重要的缺陷形式，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：從第十周開始此缺陷不良率逐步上升，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢成本逐漸升高;團(tuán)隊(duì)成員對(duì)該工位通過是非矩陣圖工具分析缺陷產(chǎn)生的背景，并通過SIPOC（供應(yīng)者、輸入、流程、輸出、客戶）模型進(jìn)一步鎖定項(xiàng)目范圍;最后通過對(duì)不良品和良品的曲線和實(shí)物進(jìn)行對(duì)比，清楚的展示出扭力超上限失效模式（Y）的特點(diǎn)。

2.2.2 測(cè)量階段? ①校驗(yàn)設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)：安裝好校驗(yàn)工裝，運(yùn)行設(shè)備，在設(shè)備顯示不同扭力值處同時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)工裝對(duì)應(yīng)的顯示值，然后通過運(yùn)用Minitab配對(duì)檢驗(yàn)方法（設(shè)定此檢驗(yàn)的置信度為95%，如果P值大于0.05，表示原假設(shè)成立，反之原假設(shè)不成立），得出P值大于0.05，原假設(shè)成立，即設(shè)備值與校驗(yàn)工裝顯示值一致，也即設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)正常。②找出工藝流程圖：通過畫出此項(xiàng)目涉及的工藝流程圖，列出各工位的輸入輸出項(xiàng)，鎖定間隙調(diào)整工位是失效發(fā)生的工位。③列出間隙調(diào)整工位所有影響扭力失效的潛在影響因子（X），并對(duì)各因子根據(jù)影響程度進(jìn)行打分，依據(jù)評(píng)分做出柏拉圖，根據(jù)2/8原則，前五個(gè)影響因子占比超80%，因此重點(diǎn)分析前五項(xiàng)影響因子。

2.2.3 分析階段? ①隨機(jī)連續(xù)挑選規(guī)定數(shù)量的產(chǎn)品，計(jì)算當(dāng)前扭力的CPK（過程能力）值，得出當(dāng)前工位的過程能力。以便與改善后的CPK值進(jìn)行比較。②針對(duì)篩選出的前五項(xiàng)因子，逐一分析。挑選相同數(shù)量的正常因子水平和經(jīng)過篩選后的因子水平產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差檢驗(yàn)和均值檢驗(yàn)，通過P值與0.05對(duì)比，判斷該因子對(duì)最終扭力超上限的失效是有顯著影響還是無影響。本項(xiàng)目中最終分析出對(duì)扭力失效有顯著影響的因子有三個(gè)，工裝安裝方式、螺紋中徑和螺紋牙型角，也即這三個(gè)影響因子是關(guān)鍵影響因子。

2.2.4 改進(jìn)階段? ①經(jīng)過團(tuán)隊(duì)小組成員的討論，針對(duì)這三項(xiàng)關(guān)鍵影響因子列出改善計(jì)劃表，清晰展示出行動(dòng)措施，實(shí)施責(zé)任人以及預(yù)期完成日期。②挑選相同數(shù)量的改善前因子水平和改善后的因子水平的產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差檢驗(yàn)和均值檢驗(yàn)，通過P值與0.05比較，判斷該改善措施對(duì)最終的扭力失效是否有顯著影響，是否能顯著降低扭力超上限不良缺陷（Y）的發(fā)生率。反復(fù)試驗(yàn)，直到找到最佳改善方案，達(dá)到顯著降低不良品發(fā)生率的目的。③確認(rèn)最佳改善方案并實(shí)施后，跟蹤一定數(shù)量產(chǎn)品的扭力值，列出扭力值的單值圖（圖7），觀察其在不同改善措施實(shí)施前后階段的變化趨勢(shì)。通過單值圖可以發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)改善措施實(shí)施后，扭力均值都有一定程度的下降，且最終的扭力值也更穩(wěn)定，達(dá)到改善扭力超上限不良品發(fā)生率的效果。④連續(xù)搜集一定數(shù)量產(chǎn)品的扭力值，對(duì)比改善前和改善后的CPK（過程能力）值，發(fā)現(xiàn)CPK值由0.99提升至2.00，也進(jìn)一步證明相關(guān)改善措施是有效的。

2.2.5 控制階段? ①針對(duì)每一項(xiàng)改善措施，發(fā)生在公司內(nèi)部的需更新相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書和過程記錄表，明確規(guī)定定期檢查的標(biāo)準(zhǔn)以及頻次，培訓(xùn)相關(guān)操作人員，并要求員工按規(guī)定做好記錄。發(fā)生在供應(yīng)商端的原材料問題，我們要求相關(guān)供應(yīng)商提供明確的控制方法和檢查記錄表。讓所有改善措施得到長(zhǎng)期實(shí)施和管控。②通過持續(xù)跟蹤扭力值的變化趨勢(shì)，統(tǒng)計(jì)間隙調(diào)整工位的過程記錄數(shù)據(jù)，確認(rèn)改善后扭力不良（Y）率處于穩(wěn)定可控狀態(tài)。

3? 總結(jié)

在對(duì)汽車助力器的螺母安裝工藝實(shí)施了六西格瑪管理并進(jìn)行質(zhì)量分析后，通過持續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)，螺母安裝的扭力值趨于穩(wěn)定并保持在上限以下，改善前后不良品發(fā)生率由0.97%降低為0.25%，同時(shí)經(jīng)財(cái)務(wù)部們確認(rèn)，本次六西格瑪管理最終為公司每年節(jié)省約8.6萬人民幣的報(bào)廢成本。本項(xiàng)目的相關(guān)改善經(jīng)驗(yàn)已成功分享到公司同類型工藝的生產(chǎn)線，也能為其他公司類似工藝提供一下借鑒。

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