六西格瑪在變速箱殼體質(zhì)量改進(jìn)中的應(yīng)用

羅陽

陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限公司 陜西寶雞 722409

某系列殼體是影響變速箱性能的關(guān)鍵部件，由于其具有薄壁、形狀復(fù)雜、易變形等特點(diǎn)，加工廢品率高，效率低下，成為制約產(chǎn)能和質(zhì)量的瓶頸，所以必須采取積極有效的措施降低該系列產(chǎn)品加工不合格率；六西格瑪是一套系統(tǒng)的業(yè)務(wù)改進(jìn)方法體系和管理模式，最初由摩托羅拉公司比爾.史密斯在八十年代中期提出[1]。本文采用六西格瑪質(zhì)量改進(jìn)的DMAIC模型出發(fā)，對(duì)該系列變速箱殼體質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)，以期提高加工合格率。

1 定義階段（D階段）

定義階段是六西格瑪DMAIC方法中的第一步，需要在定義階段明確顧客關(guān)鍵需求、改進(jìn)目標(biāo)、項(xiàng)目范圍、主要流程、組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和預(yù)算項(xiàng)目收益等。

本羨慕問題陳述：統(tǒng)計(jì)2017年10月-2018年3月加工現(xiàn)場(chǎng)總體不良率和某系列不良率狀況，得出該系列不良率占總不良率第1位，占比47.6%。統(tǒng)計(jì)該系列殼體不良TOP3問題為：①軸承孔位置度不良；②G面止口跳動(dòng)不良率；③加工表面外觀不良率，TOP3故障占比81.9%，故對(duì)Y定義為：某系列殼體加工不良率；改進(jìn)目標(biāo)：以該系列產(chǎn)品不良率11.2%現(xiàn)狀為基線，確立了該系列殼體加工不良率5%的剛性目標(biāo)和3%的卓越目標(biāo)；其主要工藝流程：毛坯檢驗(yàn)→Q面加工→G面加工→窗口面加工→清洗→中間檢驗(yàn)→安裝螺套→氣密→浸滲→最終檢驗(yàn)→包裝入庫。

2 測(cè)量階段（M階段）

測(cè)量階段的任務(wù)是對(duì)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和評(píng)估，測(cè)量階段的主要任務(wù)是通過對(duì)現(xiàn)有加工過程的測(cè)量和評(píng)估，制定期望達(dá)到的目標(biāo)及績(jī)效衡量標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別影響過程輸出y值的輸入x值，并驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的有效性。

2.1 測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）

項(xiàng)目組人員對(duì)Y的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，分別對(duì)軸承孔位置度測(cè)量，止口跳動(dòng)測(cè)量，加工表面外觀不良判斷進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析，分別用GR&R和KAPPA分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)后，Y的測(cè)量系統(tǒng)可信賴，應(yīng)著手于工程能力的研究。

2.2 流程能力分析

收集歷史數(shù)據(jù)，記錄每天加工的某系列殼體數(shù)量與報(bào)廢數(shù)量，并對(duì)該期間流程能力作分析，如圖1所示，P控制圖表明過程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，缺陷率直方圖表明過程輸出數(shù)據(jù)服從二項(xiàng)分布，得出該流程的短期Sigma水平為1.22，不良率為11.2%，工程能力不夠充分還有很大的提升空間，下一步我們先通過Process mapping找出關(guān)鍵“X”。

圖1 改進(jìn)前的二項(xiàng)過程能力報(bào)告

2.3 C&E矩陣及FMEA分析

通過P-MAP進(jìn)行了流程相關(guān)環(huán)節(jié)分析，找出54個(gè)輸入因素，通過C&E矩陣對(duì)輸入因素進(jìn)行篩選，通過C&E矩陣從54個(gè)輸入因子中篩選出了19個(gè)影響顧客不良的輸入因子，并對(duì)“80”分以上輸入因子進(jìn)行FMEA，通過快贏改善并2次FMEA找出8個(gè)關(guān)鍵的輸入因子。

3 分析階段（A階段）

分析階段的主要任務(wù)是對(duì)上階段所不能識(shí)別的因子進(jìn)一步運(yùn)用科學(xué)的分析統(tǒng)計(jì)工具進(jìn)行確認(rèn)。在這個(gè)階段中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)詳細(xì)研究各種數(shù)據(jù)資料，正確運(yùn)用各種分析統(tǒng)計(jì)的方法，更客觀準(zhǔn)確地識(shí)別問題的原因，通過數(shù)據(jù)分析確定影響輸出Y的關(guān)鍵X，尋找“問題根源”所在。

項(xiàng)目小組利用雙比率檢驗(yàn)、卡方檢驗(yàn)、多變異圖等工具對(duì)X進(jìn)行分析，驗(yàn)證了M階段8個(gè)X影響Y的輸出。

4 改進(jìn)階段（I階段）

改進(jìn)階段的任務(wù)是尋找最優(yōu)改進(jìn)方案，優(yōu)化過程輸出y值，并消除或減少關(guān)鍵X。值的影響，使變異降至最低[2]；針對(duì)分析階段驗(yàn)證的8個(gè)關(guān)鍵因子，由攻關(guān)小組進(jìn)行討論，逐一制定相應(yīng)的改進(jìn)方案。

4.1 工藝質(zhì)量改善

通過對(duì)定位面和定位孔質(zhì)量、鉆頭因子、卡具輔助支撐因子進(jìn)行改善，解決了因定位問題而導(dǎo)致的質(zhì)量問題[3]。

4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE

根據(jù)FMEA確定的另外四個(gè)潛在的影響因素為：切削液濃度X1、主軸轉(zhuǎn)速X2、進(jìn)給量X3、液壓卡緊力X4。根據(jù)A階段分析，因子存在影響及交互作用，我們將通過部分因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）來確定因子的影響程度及最佳工藝參數(shù)方程，如表1；X1高水平和低水平分別為2.50%和3.00%、X2高水平和低水平分別為4000和3500r/min、X3高水平和低水平分別為3500和3000r/min、X4高水平和低水平分別為3.5Mpa和3.0Mpa。

表1 部分因子試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過Minitab進(jìn)行分析，R-Sq=99.83%，R-Sq（調(diào)整）=99.37%，s=0.0052，說明回歸效果的度量較好，模型P=0.000說明模型總效果是顯著的：主效應(yīng)項(xiàng)p值=0.000；2因子交互主效應(yīng)項(xiàng)p值=0.001，因子X2、X3、X4、X2*X3效應(yīng)顯著；因子X1及其它交互效應(yīng)效應(yīng)不顯著，殘差診斷中看出，模型基本上是好的；對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)，刪除不顯著項(xiàng)后，模型確實(shí)得到了改進(jìn)，R-Sq（調(diào)整）=99.46%，S=0.0048。對(duì)改進(jìn)模型進(jìn)行殘差診斷，各殘差圖都正常，如圖2。并對(duì)選定模型進(jìn)行分析，如圖3，由等值線圖可以得出，原試驗(yàn)范圍可以實(shí)現(xiàn)最大值。

圖2 殘差診斷四合一圖

圖3 跳動(dòng)量的等值線圖

實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化：通過響應(yīng)優(yōu)化和工藝參數(shù)優(yōu)化，我們得到：X2主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min，X3進(jìn)給量為3000mm/min，X4夾緊壓力為2.11Mpa，止口跳動(dòng)量達(dá)到工藝0.05要求，如圖4所示，此條件有利于保證跳動(dòng)量。并利用新的主軸轉(zhuǎn)速、夾緊力和進(jìn)給量工藝進(jìn)行加工驗(yàn)證，該系列殼體G面止口跳動(dòng)明顯降低達(dá)到了目標(biāo)值。

圖4 響應(yīng)優(yōu)化結(jié)果圖

5 控制階段（C階段）

控制階段是主要任務(wù)是對(duì)改進(jìn)成果進(jìn)行固化，保持過程改進(jìn)的成果。為了有效控制影響響應(yīng)輸出的關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性控制，對(duì)改進(jìn)方案流程標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集，分析了項(xiàng)目改進(jìn)前后不合格合格率對(duì)比情況和過程能力指數(shù)及流程Sigma水平，如圖5、6所示。

圖5 改進(jìn)后的二項(xiàng)過程能力報(bào)告

圖6 改進(jìn)前后P控制圖趨勢(shì)

從圖可以看出：通過分析階段快贏措施導(dǎo)入和改進(jìn)階段顯著因子X改善措施的試運(yùn)行，目前該系列殼體不良率指標(biāo)平均為3.88%，比基線（11.2%）降幅65.36%，達(dá)成剛性目標(biāo)，取得了較好的效果，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

6 結(jié)語

通過運(yùn)用六西格瑪方法，找到了影響主要缺陷的關(guān)鍵因子，并對(duì)關(guān)鍵因子進(jìn)行了驗(yàn)證，綜合使用了六西格瑪?shù)亩喾N工具加以解決，制定了相應(yīng)的改進(jìn)方案并標(biāo)準(zhǔn)化并加以管理控制，大大節(jié)約了制造成本，取得了良好的效果，同時(shí)為六西格瑪在企業(yè)的推行應(yīng)用提供一定的借鑒指導(dǎo)作用。