基于六西格瑪方法的客車側(cè)蒙皮平整度提升研究

胡查輝

基于六西格瑪方法的客車側(cè)蒙皮平整度提升研究

胡查輝

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建 廈門 361000）

客車側(cè)蒙皮是車身表觀質(zhì)量展示的重要部件，各生產(chǎn)廠家與客戶都極為關(guān)注。文章以A客車廠客車側(cè)蒙皮平整度改善為研究載體，按照六西格瑪DMAIC的步驟，應(yīng)用高級過程流程圖、測量系統(tǒng)分析、變量流程圖、因果矩陣、回歸分析等六西格瑪工具與方法，對客車側(cè)蒙皮制作過程中平整度相關(guān)的主要問題進(jìn)行改善，使客車側(cè)蒙皮平整度從改善前的3.25 mm下降至2.11 mm，達(dá)成設(shè)定目標(biāo)。從結(jié)果來看，類似的問題應(yīng)用六西格瑪步驟與方法可以得到有效改善。

六西格瑪；客車；側(cè)蒙皮平整度；平整度提升

客車側(cè)蒙皮是車身表觀質(zhì)量展示的重要部件，對于多品種小批量生產(chǎn)的客車行業(yè)，以目前國內(nèi)外的制作工藝水平暫時無法實(shí)現(xiàn)側(cè)蒙皮不進(jìn)行補(bǔ)土修整就能直接油漆。為了使側(cè)蒙皮油漆表觀平整好看，時常通過補(bǔ)原子灰的方式填補(bǔ)不平整的側(cè)蒙皮，從而提高油漆后的側(cè)蒙皮表觀質(zhì)量。但過厚的補(bǔ)土不僅造成原子灰用量及補(bǔ)土人工成本的增加，還會造成油漆開裂質(zhì)量隱患。提升側(cè)蒙皮平整度，減少補(bǔ)土已成為行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

1 六西格瑪架構(gòu)概述

六西格瑪是20世紀(jì)80年代由摩托羅拉公司提出的概念，并應(yīng)用于企業(yè)管理的各方面，取得了巨大成效。本文對客車側(cè)蒙皮制作平整度進(jìn)行改善，采用DMAIC五步循環(huán)改善法[1]。定義（Define）階段需要確定待改善的對象及所需的資源，明確要解決的問題、目標(biāo)、流程、計劃等；測量（Measure）、分析（Analyze）、改善（Improve）、控制（Control）階段就像漏斗一樣，先放入許多的因子，然后再通過這些階段識別出關(guān)鍵因子，并制定改善對策與控制計劃，如圖1所示。

圖1 關(guān)鍵因子識別漏斗

2 六西格瑪方法用于改善客車側(cè)蒙皮平整度

2.1 定義階段

清晰的定義問題是解決問題的開始，這一階段主要要明確項(xiàng)目的問題背景、團(tuán)隊(duì)、目標(biāo)、范圍、預(yù)期收益等。

通過對A客車廠2021年原子灰用量及開裂次數(shù)統(tǒng)計，原子灰平均單車用量達(dá)27.7 kg，油漆開裂達(dá)4.5次/月，這些問題都與蒙皮平整度有直接關(guān)系。為明確重點(diǎn)改善區(qū)域，把側(cè)蒙皮劃分為11個區(qū)域，通過隨機(jī)統(tǒng)計130臺客車的11個區(qū)域蒙皮平整度，用柏拉圖進(jìn)行分析，得出75%側(cè)蒙皮平整度問題聚焦在三個區(qū)域：進(jìn)氣口周邊、安全門周邊、中門前后，如圖2所示，其平均平整度為3.25 mm。

圖2 各部位蒙皮平整度不合格率

目標(biāo)的設(shè)定主要按SMART原則，即明確性（Specific）、可衡量性（Measurable）、可實(shí)現(xiàn)性（Attainable）、相關(guān)性（Relevant）、有時限的（Time-based），設(shè)定蒙皮平整度值下降30%，即由3.25 mm下降至2.26 mm。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)按照跨部門的方式組建，其成員主要包括設(shè)計、工藝、焊裝車間、涂裝車間、來料檢驗(yàn)、制程檢驗(yàn)等相關(guān)人員，同時結(jié)合各部門職責(zé)及項(xiàng)目的需要明確各相關(guān)人員在項(xiàng)目上的職責(zé)。如對于制程檢驗(yàn)人員主要負(fù)責(zé)制程檢驗(yàn)數(shù)據(jù)收集、分析與整理，改善前后效果的確認(rèn)。

項(xiàng)目計劃結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮DMAIC五個階段各項(xiàng)任務(wù)需求時間，盡量采用并行開展的形式設(shè)定8個月的項(xiàng)目期。

項(xiàng)目范圍采用高級過程流程圖SIPOC[2]，包含蒙皮制作相關(guān)的主要流程：蒙皮輥壓、骨架下料、骨架焊接、檢驗(yàn)、運(yùn)輸配送、裝配、補(bǔ)土噴涂等，及這些流程的供應(yīng)者（Supplier），輸入（Input），流程（Process），輸出（Output），客戶（Customer），從總體上把握研究范圍，明確輸入輸出核心要素，進(jìn)一步明確項(xiàng)目研究涉及的相關(guān)人員。

預(yù)期項(xiàng)目收益分財務(wù)收益與無形收益，財務(wù)收益主要有3個方面，原子灰用量的下降，按照平整度值下降對應(yīng)面積的原子灰用量來測算，預(yù)計單車下降3 kg×10.5元/kg=31.5元，工時預(yù)計減少共0.9小時：調(diào)灰0.2 h+補(bǔ)土0.5 h+打磨0.3 h，工時成本減少：0.9 h×45元/小時=45元；開裂售后成本預(yù)估下降50%，單車平均約下降18元。無形收益主要為提升品質(zhì)，穩(wěn)固品牌，提高客戶滿意度，減少客訴。

2.2 測量階段

首先建立測量系統(tǒng)[3]，再制定數(shù)據(jù)收集計劃，最后對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選并聚集問題點(diǎn)。

蒙皮平整度的測量在初測時出現(xiàn)不少不同人測定得出不同的值的情況，為了避免這種情況的再次發(fā)生，對測量方法進(jìn)行完善并明確以下主要要點(diǎn)：

（1）用1 m長的型材作為標(biāo)準(zhǔn)靠尺；

（2）將靠尺沿著車頭前后方向，靠著同一平面的蒙皮上；

（3）用眼光初步判定蒙皮與靠尺出現(xiàn)間隙的最大區(qū)域，并用塞尺測量間隙的值；

（4）如果判定的不明確，可以用鋼板尺多測量幾個不同間隙，取最大值并保留1位小數(shù)；

（5）直徑小于50 mm或同等面積的凹點(diǎn)不作為平整度取值點(diǎn)。

再用Minitable軟件進(jìn)行測量一致性評估：隨機(jī)挑選3名檢驗(yàn)員、各自檢驗(yàn)6個樣件，并將18份數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性評估，從研究變異=3.71%< 30%、公差=6.94%<30%，可區(qū)分類別數(shù)=37>5，得出測量方法合格的結(jié)論。

A公司在制車型多達(dá)上百個，每種車都收集數(shù)據(jù)會帶來巨大的工作量，因此在制定計劃前先把車輛按車型結(jié)構(gòu)相似度進(jìn)行歸類，如捷冠MC系列包括6759、6802、6859、6879、6898等車型，并按公司2021年產(chǎn)量數(shù)據(jù)聚焦于占比81%的10個主要待整改車型系列，一個月時間，每個系列收集不少于20臺車平整度值數(shù)據(jù)。

問題的聚焦采用具體部位來聚焦車型，通過收集的10個聚焦的車型數(shù)據(jù)，采用箱線圖的方式進(jìn)行分析，聚焦3個區(qū)域的主要問題車型系列作為分析與改善的重點(diǎn)。當(dāng)然，在分析與改善的過程中其它車型系列有類似問題也會一并改善。

（1）進(jìn)氣口周邊6125BY/6115AY、6125AY/ 6125HY、6128Y的平整度值大，且中位數(shù)大，平整度差，如圖3所示；

（2）安全門周邊6125BY/6115AY的蒙皮平整度值大，且中位數(shù)大，平整度差；

（3）中門前后6112AY、6128Y蒙皮平整度值較高，平整度差。

圖3 進(jìn)氣口周邊箱線圖

2.3 分析階段

本階段需要對數(shù)據(jù)收集階段的主要問題進(jìn)行原因分析，找出可能的原因，使用C&E（因果）矩陣，潛在失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）等工具對可能的原因進(jìn)行篩選與聚焦，驗(yàn)證與確定根本原因。

圖4 變量流程圖

本項(xiàng)目應(yīng)用頭腦風(fēng)暴法從SIPOC的P流程范圍開始，在每一主要步驟下增加活動，并列出主要輸出、輸入變量，按4M1E，即人（Man），機(jī)器（Machine），物（Material），方法（Method），環(huán)境（Environments）進(jìn)行因素挖掘，繪制影響蒙皮平整度主要因素的變量流程圖，找出34條可能的原因，如圖4所示，對于可控的及關(guān)鍵輸入變量，還可增加可操作性的規(guī)范及變量目標(biāo)。

從34條可能的原因中對其進(jìn)行篩選與聚焦，本項(xiàng)目利用C&E矩陣篩選關(guān)鍵因子，對通過變量流程圖中梳理出的34項(xiàng)影響因素進(jìn)行C&E矩陣打分[4]，篩選出12項(xiàng)得分在100分以上的關(guān)鍵因素如表1所示，關(guān)鍵質(zhì)量特性相關(guān)性評估：0=無關(guān)聯(lián)，1=輕微關(guān)聯(lián)，5=中等關(guān)聯(lián)，9=強(qiáng)關(guān)聯(lián)。

表1 C&E矩陣評分表

對顧客重要性權(quán)重5789總分 關(guān)鍵質(zhì)量特性殘留應(yīng)力骨架平整度蒙皮弧度熱變形 工序輸入變量 進(jìn)氣止口搭接進(jìn)氣止口弧度1995185 中門蒙皮切割切割電流、弧壓、速度等9059166 安全門框焊接骨架定位尺寸1955153 側(cè)圍骨架焊接中門立柱弧度1955153 進(jìn)氣止口焊接搭接焊1991149 蒙皮漲拉漲拉溫度9155137 四圍合裝車架外伸梁直線度5950128 蒙皮漲拉漲拉量5950128 安全門包邊角鐵焊接包邊角鐵弧度與平整度1095122 安全門框焊接框焊接到側(cè)圍骨架安全門框弧度1591121 側(cè)圍骨架焊接進(jìn)氣口骨架高低差1951117 蒙皮漲拉漲拉力9151101

為進(jìn)一步聚焦因子，利用FMEA對C&E矩陣中篩選出的關(guān)鍵因子再次進(jìn)行分析[3]，根據(jù)FMEA嚴(yán)重度（SEV）、發(fā)生頻率（OCC）、探測性（DET）三項(xiàng)評分乘積進(jìn)行排序，最后得出7項(xiàng)風(fēng)險優(yōu)先序數(shù)（Risk Priority Number, PRN）大于200的關(guān)鍵因子如表2所示。

表2 FMEA因子篩選

工序輸入變量潛在失效模式潛在失效影響SEV潛在要因OCC當(dāng)前控制DETPRN 進(jìn)氣止口焊接進(jìn)氣止口弧度進(jìn)氣止口上下高于蒙皮蒙皮弧度10進(jìn)氣止口未設(shè)計弧度10敲擊修整4400 中門蒙皮切割切割電流電壓與速度切割周邊蒙皮變形熱變形7等離子切割熱變形8火烤反變形修整7392 安全門框焊接側(cè)圍骨架定位尺寸安全門立柱與腰梁錯位骨架平整度9側(cè)圍胎具校核不到位8骨架校正5360 安全門框焊接包邊角鐵弧度與平整度包邊角鐵弧度蒙皮弧度8未用靠模比較焊接7敲擊修整6336 進(jìn)氣止口焊接搭接焊進(jìn)氣止口高于蒙皮蒙皮弧度10搭接焊工藝10無3300 蒙皮漲拉漲拉溫度蒙皮變形熱變形6漲拉溫度控制不到位9無5270 側(cè)圍骨架焊接中門立柱弧度中門立柱弧度與腰梁不一致骨架平整度7中門立柱來料弧度不合格5骨架校正6210

為確認(rèn)篩選后的因子是否影響結(jié)果（聚焦問題），以及如何影響，即=()，需要對因子進(jìn)行驗(yàn)證，如表3所示，通過驗(yàn)證得出5個因子為真因。

表3 因子驗(yàn)證表

序號因子驗(yàn)證方法驗(yàn)證結(jié)果位置 1進(jìn)氣止口未設(shè)計弧度圖紙與現(xiàn)場實(shí)物比對進(jìn)氣止口無弧度，蒙皮有弧度，為真因進(jìn)氣口周邊 2進(jìn)氣止口搭接焊工藝作業(yè)指導(dǎo)與現(xiàn)場操作確認(rèn)搭接焊止口高于蒙皮，為真因進(jìn)氣口周邊

表3 （續(xù)）

3安全門包邊未用靠模比較焊接現(xiàn)場確認(rèn)現(xiàn)場有用靠模，問題的根因?yàn)閭?cè)圍胎具校核不到位導(dǎo)致側(cè)圍立柱與安全門框弧度不匹配，使得包邊難以焊接平整，非真因安全門周邊 4側(cè)圍胎具校核不到位現(xiàn)場核查未及時校驗(yàn)，部分物料無法放置到位，部分已變形，為真因安全門周邊 5漲拉溫度控制不到位現(xiàn)場試驗(yàn)不同溫度會造成不同的平整度，為真因中門前后蒙皮 6等離子切割熱變形現(xiàn)場試驗(yàn)切割后熱變形，為真因中門前后蒙皮 7中門立柱來料弧度不合格現(xiàn)場確認(rèn)經(jīng)抽查檢驗(yàn)弧桿合格率為96%，但合格弧桿焊接后還是會有問題，經(jīng)查問題的根因?yàn)閭?cè)圍胎具校核不到位導(dǎo)致側(cè)圍立柱與安全門框弧度不匹配，使得包邊難以焊接平整，非真因中門前后蒙皮

2.4 改善階段

主要是對關(guān)鍵因子的根本原因進(jìn)行改善。提出改善對策，可用樹圖、頭腦風(fēng)暴法、親和圖等工具。

針對多個改善對策進(jìn)行評估與選定，可用方案選擇矩陣、多重投票法等，本項(xiàng)目等離子切割熱變形的因子，采用選擇矩陣1、3、5評分法，如表4所示，選出總分最高的氣動剪方案。

表4 蒙皮切割方案選擇矩陣

有效性可能性成本周期總得分 氣動剪3555375 沙輪切割3355225 金屬鋸135575 激光割551125

對于連續(xù)型因子改善步驟，主要是針對因子進(jìn)行參數(shù)最佳區(qū)間抓取，本項(xiàng)目應(yīng)用回歸分析中的擬合線圖[5]，如圖5所示，對漲拉溫度進(jìn)行分析得出最佳區(qū)域?yàn)?05 ℃～115 ℃，以此作漲拉控制溫度。

圖5 漲拉溫度回歸擬合分析圖

對于根本原因較明確清晰的因子，可直接用快速改善。本項(xiàng)目經(jīng)核實(shí)進(jìn)氣止口未設(shè)計弧度，而蒙皮有弧度，導(dǎo)致進(jìn)行止口與蒙皮弧度不匹配、不平整問題，改善對策為協(xié)調(diào)技術(shù)按側(cè)圍弧度設(shè)計，并督促供應(yīng)商改模調(diào)整。

對于相對較為復(fù)雜的因子改善，需要進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證。本項(xiàng)目進(jìn)氣止口搭接焊導(dǎo)致整個止口高于側(cè)蒙皮，改為對接焊后雖然平整度有明顯提升，此改善涉及較大的工藝方法改變，對接處未處理好可能導(dǎo)致油漆開裂問題，通過技術(shù)驗(yàn)證識別出蒙皮進(jìn)氣止口處開口難以保證精度會導(dǎo)致5 mm～8 mm的縫隙，孔開大了對于蒙皮與進(jìn)氣止口都需要施焊，增加工時還有油漆開裂風(fēng)險，解決辦法為設(shè)計并制作樣板，使用樣板開口，把縫隙控制在0 mm～3 mm，焊接時蒙皮與進(jìn)氣止口可同施一道焊縫焊接于骨架上，提升效率的同時，避免因縫隙過大造成油漆開裂問題。

針對側(cè)圍胎具校核不到位的問題，則通過調(diào)整校驗(yàn)周期，由原每半年校驗(yàn)，更改為半年或累計制作200臺（以先到者為準(zhǔn)）校驗(yàn)，對于日常點(diǎn)檢增加方鋼定位塊焊渣檢查與清理要求，使胎具始終處于有效狀態(tài)。

2.5 控制階段

本階段需要制定控制措施，設(shè)計結(jié)構(gòu)的改善需要把圖紙升級定版，工藝操作類的改善寫入作業(yè)指導(dǎo)書，使其文檔化、標(biāo)準(zhǔn)化和制度化。再對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)交底，確保改善措施的有效實(shí)施，并制定相應(yīng)的獎懲制度，提升員工工藝紀(jì)律的執(zhí)行性。過程的管控需要制定控制計劃，并對改善數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控管理，如圖6所示，發(fā)現(xiàn)異常及時糾偏。

經(jīng)過各項(xiàng)目小組成員約8個月的努力及對改善過程數(shù)據(jù)監(jiān)控，達(dá)成期初設(shè)定的目標(biāo)，并在改善后連續(xù)3個月平整度值好于目標(biāo)2.26；單車財務(wù)收益102元：原子灰用量下降33元，補(bǔ)土工時成本減少51元，開裂售后成本減少18元；無形效益方面，提升了品質(zhì)，穩(wěn)固了品牌；客戶滿意度有所提高，客訴減少。

圖6 蒙皮平整度數(shù)據(jù)監(jiān)控

3 結(jié)論

本文以客車側(cè)蒙皮制作的主要工序?yàn)槔浞謶?yīng)用六西格瑪?shù)母纳乒ぞ?，對現(xiàn)況進(jìn)行分析把握后，通過多層因子的篩選與聚焦，找出關(guān)鍵因子，針對不同類型的因子，采用適合的改善方式并制定與實(shí)施最優(yōu)改善方案，顯著提升了蒙皮平整度。該項(xiàng)目的改善思路與方法對于類似問題的分析與解決具有顯著成效。

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Research on the Flatness of Coach Side Skin Based on Six Sigma Method

HU Chahui

( Xiamen King Long United Automotive Industry Company Limited, Xiamen 361000, China )

The coach side skin is an important part of the apparent quality display of the car body, which is very concerned by manufacturers and customers.This paper takes the improvement of flatness of coach side skin of A coach factory as the research carrier, according to the steps of Six Sigma DMAIC, using Six Sigma tools and methods such as high-level process flowchart, measurement system analysis, variable flow chart, cause-effect matrix, regression analysis to improve the main problems related to flatness in the process of making coach side skin.The flatness of coach side skin was reduced from 3.25 mm to 2.11 mm before improvement, which achieved the target.According to the results, similar problems can be effectively improved by applying Six Sigma steps and methods.

Six sigma; Coach; Flatness of coach side skin;Flatness improvement

U466;F273

A

1671-7988(2022)21-151-06

U466；F273

A

1671-7988(2022)21-151-06

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.021.028

胡查輝（1982—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)镋RP實(shí)施、制造業(yè)管理信息化，E-mal:16274098@qq.com。