持續(xù)的產品質量改進是制造業(yè)企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件之一。傳統(tǒng)的質量改進方式直接對產品的高低表現(xiàn)做出回應, 難以對過程整體的關鍵輸入變量進行控制，容易導致改進效果不佳。六西格瑪管理則是從界定問題開始，經過測量績效、分析原因、實施改進、控制改進成效這四個方面入手，將整個改善過程都建立在對統(tǒng)計分析的技術基礎上，可以幫助企業(yè)以科學的方式認識問題、解決問題，以實現(xiàn)更佳的質量、更高的效率和更低的成本目標。本文以某一大型顯示器制造業(yè)降低生產過程中不良率的項目為例，介紹了六西格瑪改進模式的實施過程，驗證了六西格瑪方法在降低生產線不良中的有效應用。

 

一、六西格瑪管理方法簡介

 

      六西格瑪?shù)馁|量管理策略由摩托羅拉公司于1987年創(chuàng)立。通用電氣公司從1996年起將六西格瑪作為其首要的管理戰(zhàn)略，成功地將六西格瑪從一種質量管理方法演變成為高度有效的企業(yè)流程設計、改造和優(yōu)化的方法體系。六西格瑪管理以產品、流程持續(xù)改進為基本策略，通過理念、文化和方法體系的系統(tǒng)集成，最大限度地消除缺陷和消除無增值作業(yè)，降低成本，為客戶創(chuàng)造完美的價值，以追求卓越績效和客戶完全滿意，綜合提高企業(yè)的競爭力和盈利水平。與其他績效改進工具(如全面質量管理、業(yè)務流程再造、精益生產)相比，六西格瑪有其明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1)以顧客為中心。關注所有業(yè)務流程的整合，由外向內以顧客的標準為真正標準。

2)持續(xù)改進。漸進式改進方式讓過程穩(wěn)步優(yōu)化，不會引起過程波動。

3)實行項目管理。有清晰的目標，通過數(shù)據(jù)揭示問題，運用統(tǒng)計方法提出解決問題的方案。

4)以專家為龍頭，發(fā)揮團隊作用。六西格瑪組織是學習型組織，最終目的是改變每個人的行為方式，以主動的管理方式取代被動的工作習慣。

 

 

1.1　六西格瑪改進模式

 

在實際應用過程中，六西格瑪有一套全面而系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的方法和步驟， 這就是DMAIC改進模式，即，D (Define) 為項目定義階段；M (Measure)為數(shù)據(jù)收集階段； A ( Analysis) 為數(shù)據(jù)分析階段；I(Improve)為改善階段；C (Control)為控制階段。六西格瑪?shù)腄MAIC改進模式是在PDCA(計劃、執(zhí)行、檢查、處理)循環(huán)理論的基礎上形成的，具有六西格瑪特色的質量改進方法，它是基于對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析與預測，確保改進項目在關鍵質量因子上達到六西格瑪?shù)目冃剑慈毕萋什怀^百萬分之三點四。

 

 1.2　六西格瑪管理工具

 

        六西格瑪管理的DMAIC改進模式是基于各式各樣的管理工具展開工作的，在改進過程的不同階段所運用的工具不盡相同。六西格瑪管理工具按照類型可以大致分為五類：

 

      1)產生構想，即選擇六西格瑪管理實施項目的工具，如頭腦風暴法、基準管理、親和圖、多次投票、結構樹等；

 

      2)數(shù)據(jù)和信息收集工具，如抽樣、作業(yè)定義、顧客之聲法、正式化的投訴系統(tǒng)、顧客“審計”或供應商“審計”法、檢查表和電子數(shù)據(jù)表等；

 

      3) 數(shù)據(jù)和信息整理工具，如質量功能展開(DFD)、測量系統(tǒng)分析(MSA)、高層次過程圖、流程圖、因果圖等；

 

      4)數(shù)據(jù)和過程分析工具，如流程程序分析、價值流分析、圖表和曲線圖、排列圖、直方圖、趨勢圖、相關圖以及統(tǒng)計分析工具，包括統(tǒng)計顯著性檢驗、相關與回歸、試驗設計(DOE)等；

 

      5)實施六西格瑪項目工具，如項目管理方法、潛在的問題分析與失效模式和后果分析法、相關分析法、立場圖等。

 

      本文運用六西格瑪DMAIC改進模式，降低某大型電子制造企業(yè)生產不良率中所使用到的主要六西格瑪管理工具有：

 

      1)C&E因果矩陣。因果關系矩陣是劃分需求的重要程度以及過程的每個步驟與需求的相關程度等級的矩陣表。它根據(jù)對顧客的重要程度為每個輸出變量Y分配一個1～10的權重，將其寫在對應的輸出變量上，然后評價每個輸入變量X與輸出變量Y之間的相關程度，將這種相關程度用[0,1,3,9]或[1,3,6,9]進行賦值并填在矩陣中。最后將每一單元的相關程度的分值乘以該列對應輸出變量的權重，將每一行的乘積進行加和，分數(shù)最高的行對應的輸入變量X就是對輸出變量Y影響最大的變量。通過因果矩陣可以很好地縮減潛在影響因子，讓改善著眼于那些關鍵影響因子上。

 

      2)試驗設計(DOE)。試驗設計是一種用于控制過程輸入，以便更好地理解對過程輸出的影響的試驗技術。DOE是以概率論與數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎，通過合理科學的安排試驗，并應用Minitab等軟件對關鍵影響因子進行實驗設計，建立擬合模型和優(yōu)化模型，取得數(shù)據(jù)并對實驗數(shù)據(jù)進行綜合分析，從而盡快獲得最優(yōu)組合方案或對關鍵影響因子提供合理的改善對策。在進行DOE實驗設計之前需要應用因果矩陣表篩選關鍵影響因子，將關鍵影響因子作為試驗因子帶入試驗設計中，通過同一因子的不同水平狀態(tài)進一步確定關鍵影響因子需要朝哪一個水平方向進行改進。

 

二、問題的界定階段

 

 

       G公司是一家大型的電子制造型企業(yè)，負責自主品牌顯示器的生產以及其他知名品牌顯示器的代理加工生產。該公司顯示器裝配線主要作業(yè)內容可以分為三塊，分別是前段組裝、中段測試以及后段包裝。自去年10月份以來，由于六角螺絲鎖付時斷裂而造成的不良一直位居榜首，嚴重影響了該公司裝配線的生產效率，并造成了一定的市場隱患，如圖1與圖2所示。供應商已多次提出改善對策，但是改善效果并不顯著，不良率仍居高不下。六角螺絲是顯示器裝配階段所必需的小料之一，為降低顯示器裝配過程的不良率，該公司決定聯(lián)合螺絲供應商對六角螺絲的品質進行徹底改善，要求將六角螺絲的不良率降為10 ppm。

 

三、測量與分析階段

 

       影響六角螺絲品質的關鍵質量特性是由六角螺絲所能承受的最大扭力決定的，扭力越大則說明該六角螺絲的品質越優(yōu)。根據(jù)公司規(guī)定，六角螺絲的扭力需要大于6.5 kgf/cm，因此確定該項目輸出的關鍵質量特性Y的目標為：Y≥6.5 kgf/cm。通過從人、機、料、法、環(huán)這幾個元素分析影響質量特性Y的因子X，經過分析得出造成螺絲鎖付斷裂的因果圖如圖3：

 

       得出影響關鍵質量輸出Y的潛在影響因子X之后，需要對影響因子以及輸出質量特性Y進行量化處理，以判定他們對不良的影響程度以及相關性程度。運用因果矩陣對輸出特性Y實行1～9分的重要度評分，對各輸入影響因子對輸出質量特性的相關程度實行[0,1,3,9]的相關度評分，得出如表1的C&E矩陣表：

 

        通過C&E矩陣分析得出，影響六角螺絲扭力的主要因素為螺桿外徑、銅成分含量以及鎳成分含量。因此選取螺桿外徑、銅含量以及鎳含量作為DOE實驗因子，進一步判定三個因子對六角螺絲扭力的影響狀況。

 

        在實驗中選用游標卡尺對六角螺絲的外徑進行測量，對測量結果取平均值進行記錄；用扭力起子自5.0 kg開始對六角螺絲進行旋緊，每次增加0.1 kg的扭力直至螺絲斷裂，記錄螺絲斷裂是扭力起子的扭力值，即螺絲被破壞的最小扭力值；利用螺絲底材成分分析機取斷面點進行測試，記錄螺絲材質的銅與鎳的含量。根據(jù)前面分析所得到的影響扭力大小的三個因素進行一個三因子二水準的全因子實驗，即23水平實驗。

 

        將該實驗設計輸入Minitab軟件中，軟件自動生成三因子二水準的交叉實驗方案，如表3所示，在軟件的默認情況下低水準用-1表示，高水準用1表示，在得出實驗方案后，按照上述實驗步驟將實驗所得出的六角螺絲扭力破壞值輸入到表3中。

        由于關鍵質量特性Y所表示的六角螺絲的扭力值越大越好，從實驗數(shù)據(jù)表可以看出第三組實驗得出的扭力結果值6.46是其他七組實驗值中最大的，從第三組實驗的三個因子系數(shù)[1,1,-1]可以初步判斷，要想提高六角螺絲的扭力承受力，則螺絲直徑越大，銅含量越高，鎳含量越少則越好。將試驗結果輸入Minitab軟件中進行因子效應分析，得到如圖4所示的輸出結果。

 

        通過對圖4輸出圖形的解讀可以得出，鎳含量的斜率絕對值最大，銅含量斜率絕對值較小，螺絲外徑的斜率幾乎為零，說明六角螺絲中鎳成分含量對于螺絲扭力的影響最大，銅含量的大小對于扭力影響的作用其次，螺絲外徑對于扭力的大小幾乎沒影響。從效應柏拉圖可以看出三個因素的交互作用并不顯著。對扭力、螺絲直徑、銅含量，鎳含量進行線性回歸分析得出的結果值如表4所示。

 

 

根據(jù)以上回歸分析表可以得出扭力的回歸線性方程為：

 

       扭力=5.82 0.0113×直徑 0.184Cu%-0.391Ni%

 

       從回歸方程中可以看出，扭力與直徑大小成系數(shù)為0.011 3的正相關，與銅含量大小成系數(shù)為0.184的正相關，與鎳含量大小成系數(shù)為0.391的負相關的特性。以α=0.05的顯著性進行檢驗，直徑因素的P值為0.654，大于0.05，而銅含量與鎳含量的P值分別為0.001與0.000，均小于0.05，因此從數(shù)理統(tǒng)計的角度上可以判定，六角螺絲的銅與鎳的含量對螺絲扭力有非常顯著的影響效果，而螺絲外徑的大小則對扭力的影響不顯著。因此，通過實驗設計得出六角螺絲中銅含量應為高水準600 000 ppm，鎳含量應為低水準40 000 ppm，螺絲外徑水準則不作要求，可以保持現(xiàn)有產品水準。

 

       為了確保所得出的實驗結論的正確性，通過提高銅含量，并降低鎳含量的成分大小進行一次驗證試驗，試驗組設計如表5所示。

 

        通過假設檢驗得出的結果P=0.001<α(α=0.05)以及對比實驗的箱線圖可以得出，通過提高螺絲銅含量減少螺絲鎳含量之后螺絲的扭力有了顯著的提高。說明通過DOE試驗所得出的結論是正確的，需要推動螺絲供應商改變現(xiàn)有螺絲成分以提高螺絲扭力，降低螺絲不良率。

 

四、改進與控制階段

 

 

       通過對影響六角螺絲扭力的三個因子進行DOE實驗設計得出，目前供應商所提供的六角螺絲中銅的含量偏低，原料中鎳成分含量偏高，導致六角螺絲脆性大，拉伸強度降低，出現(xiàn)了在裝配線鎖付時斷裂現(xiàn)象，造成不良的市場后果。因此，根據(jù)測量與分析階段所得出的結論與數(shù)據(jù)，針對關鍵影響因子做出以下兩個方面的改善與控制：

 

       1)改善銅材材質，提高原材料中銅的含量，降低鎳含量。要求供應商在生產中對雜銅進行報廢處理，并在每批螺絲出貨時必須確認銅材化學成分與物理性能，要求所生產的六角螺絲的銅成分含量達58.2%以上，鎳成分含量不超過2.5%，并在出貨時提供相關的產品質量合格保證書。

 

      2)供應商建立螺絲檢驗標準，并執(zhí)行標準控制六角螺絲的出貨不良率，要求對每批產品出貨前進行螺絲扭力測試，要求所測試的螺絲扭力大于等于6.5 kgf/cm。

 

       對于非關鍵因子的改善對策與控制手段有：①對上崗員工進行培訓，增加員工的熟練度，降低不良操作導致的六角螺絲鎖付斷裂；②每天生產前需對所以裝配線上使用的電鎖、氣鎖進行校驗，將電鎖與氣鎖的扭力標準定為6.5 kgf/cm；③對于鎖付過程產生劇烈震動的鎖頭進行修理或更換，防止應為鎖付產生的劇烈震動導致螺絲斷裂。

 

      通過推動供應商對產品質量進行改善并對每批產品進行質量管控后，裝配線六角螺絲第五十周不良率降為8 ppm，第五十一周與第五十周不良率為0，實現(xiàn)了項目的改善目標10 ppm，目標達成率110%。該項目改善的全年經濟效益可達420 708元/年。

 

       六西格瑪管理作為當前的研究熱點之一，已逐漸被廣大企業(yè)界認同為是依靠質量取得效益的有效途徑，并發(fā)展為戰(zhàn)略改進、業(yè)務變革和解決問題的最佳實踐。本文通過應用六西格瑪DMAIC改進模式以及相關六西格瑪管理工具的應用，對G公司裝配線所使用的六角螺絲出現(xiàn)高不良率的原因進行分析，并針對關鍵影響因子推動供應商對螺絲生產質量的改進，使六角螺絲不良率從原來的176 ppm降為0不良，實現(xiàn)了改善目標，提高了G公司顯示器裝配線的生產效率。通過實例應用可以看出，六西格瑪管理方法使工作人員對生產現(xiàn)狀的分析更加科學化、合理化，它以事實數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過定量和定性的分析，提高生產質量，是企業(yè)提高經濟效益十分可靠的系統(tǒng)改善法。