師懷江

(長征機(jī)械廠，四川 萬源 636371)

精益六西格瑪在橢球底焊接中的應(yīng)用

師懷江

(長征機(jī)械廠，四川 萬源 636371)

介紹了長征機(jī)械廠采用精益六西格瑪方法和工具對橢球底焊接質(zhì)量問題的研究狀況，找出了影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因子，針對各關(guān)鍵因子探索了控制措施，在某批產(chǎn)品生產(chǎn)中進(jìn)行了運(yùn)用，效果明顯。該研究方法具有很好的推廣價(jià)值。

鋁合金；焊接缺陷；精益六西格瑪

0 前言

市場競爭日益激烈，顧客更為苛刻的質(zhì)量要求和交貨期要求以及工廠對降低生產(chǎn)成本的要求，提升產(chǎn)品的質(zhì)量已成為工廠生存發(fā)展的重要前提。

精益六西格瑪是將解決“缺陷”和“波動”問題的六西格瑪管理和解決“浪費(fèi)”和“速度”問題的精益生產(chǎn)管理有機(jī)結(jié)合起來而形成的一種綜合方法論。它同時(shí)關(guān)注消除浪費(fèi)和降低變異。精益與六西格瑪結(jié)合是突破性改善最好的方法論和工具。

精益六西格瑪基于數(shù)據(jù)，以客戶要求為驅(qū)動的管理方法，是當(dāng)今可持續(xù)性價(jià)值創(chuàng)造的最強(qiáng)勁引擎，但精益六西格瑪在焊接行業(yè)的應(yīng)用卻非常少。因此，推廣和推進(jìn)精益六西格瑪?shù)膽?yīng)用，對降低焊縫單位缺陷和提升核心競爭力具有很好的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。

1 應(yīng)用背景

貯箱是液體戰(zhàn)略型號和運(yùn)載型號所必須的大部段，而橢球底是貯箱上的重要組件。整個(gè)貯箱的質(zhì)量焦點(diǎn)在焊縫上，橢球底焊縫屬手工焊接，焊縫多，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，焊接難度大。通過對以前產(chǎn)品焊接情況的統(tǒng)計(jì)，橢球底焊縫單位缺陷數(shù)一直徘徊在0.43個(gè)／張左右。焊縫內(nèi)部缺陷過多，不但影響產(chǎn)品本身質(zhì)量(缺陷的挖排過多，會造成箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，變形增多，形位尺寸保證困難)，無法保證生產(chǎn)進(jìn)度，而且增加制造成本。出于對顧客、工廠雙方利益和成本的考慮，決定采用精益六西格瑪?shù)乃枷牒头椒▽档秃缚p的單位缺陷數(shù)進(jìn)行研究，同時(shí)請精益六西格瑪咨詢公司指導(dǎo)項(xiàng)目的開展。

2 項(xiàng)目展開DMAIC

按照精益六西格瑪?shù)耐黄颇Ｊ?，?xiàng)目通過D(定義)、M(測量)、A(分析)、I(改善)、C(控制)的模式進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

2.1 定義階段，即D階段

首先對橢球底焊接中存在的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析。以往橢球底焊縫單位缺陷數(shù)一直徘徊在0.43個(gè)／張左右，存在的主要缺陷有：氣孔、夾雜和夾鎢。以往解決這類問題都是通過優(yōu)化工藝參數(shù)來控制產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。而長征機(jī)械廠的產(chǎn)品焊接工藝早已定型，其優(yōu)化空間十分狹小，為此決定另辟新徑，采用當(dāng)今最先進(jìn)的質(zhì)量管理工具——精益六西格瑪對橢球底的焊接缺陷進(jìn)行研究。

精益6σ管理的一大特點(diǎn)是要創(chuàng)建一流的基礎(chǔ)設(shè)施，確保項(xiàng)目開展過程中具有足夠的資源。為此組建了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，制定了團(tuán)隊(duì)章程和運(yùn)作方式，并請咨詢有關(guān)公司對項(xiàng)目黑帶和綠帶進(jìn)行了四期培訓(xùn)。另外在車間內(nèi)部建立精益6σ學(xué)習(xí)培訓(xùn)制度，對車間職工進(jìn)行培訓(xùn)，使項(xiàng)目的開展建立在職工對精益6σ有一定的認(rèn)識基礎(chǔ)之上。這些措施為項(xiàng)目的順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)。

為了能充分挖掘出影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因子，為改進(jìn)方向提供指導(dǎo)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)詳細(xì)分析了橢球底的焊接流程，其子流程如圖1所示。

2.2 測量階段，即M階段

由于本項(xiàng)目關(guān)注的是如何降低橢球底焊縫的單位缺陷數(shù)，為確保項(xiàng)目順利開展，以及驗(yàn)證收集的樣本數(shù)據(jù)量是否充足，采用MiniTab中的U控制圖進(jìn)行了過程穩(wěn)定性分析，采用MiniTab中的泊松分布進(jìn)行了過程能力分析。結(jié)果表明：整個(gè)產(chǎn)品焊接過程穩(wěn)定，但過程能力較低，很有必要進(jìn)行改善。通過MiniTab對其過程的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定了過程能力穩(wěn)定受控，并獲得了其歷史過程能力，進(jìn)一步證明改善的必要性。

2.3 分析階段，即A階段

項(xiàng)目小組通過對歷史數(shù)據(jù)缺陷分布的位置和類別分別進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)缺陷主要分布在：瓜瓣縱縫、叉型環(huán)與瓜瓣環(huán)縫、頂蓋與法蘭環(huán)縫、瓜瓣與錐段環(huán)縫、法蘭與瓜瓣環(huán)縫五個(gè)位置。產(chǎn)生的主要不良缺陷有：夾雜、氣孔、夾鎢。

對橢球底焊接的各工序又進(jìn)行了IPO圖分析，對輸入的可控因素和不可控因素進(jìn)行了分析。根據(jù)IPO圖，羅列影響Y值的X因子，采用因果矩陣分析整個(gè)焊接流程，全面挖掘影響焊接質(zhì)量的輸入因素。對挖掘出的因子又進(jìn)行了過程失效模式(FMEA)分析，進(jìn)一步篩選輸入因素X，最終查找出以下5個(gè)主要影響因素：(1)X1焊接技能。通過對各焊工的焊接技能采用缺陷比率的假設(shè)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)操作者之間的技能水平有顯著差異。同時(shí)也能看出人員的技能水平排序。(2)X2鎢極—對鎢極分焊縫位置。國產(chǎn)鎢極和日產(chǎn)鎢極分別進(jìn)行雙樣本泊松假設(shè)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在瓜瓣縱縫、瓜瓣與錐段環(huán)縫上，使用國產(chǎn)鎢極和進(jìn)口鎢極兩者無顯著差異，故認(rèn)為在這兩條焊縫上鎢極不是關(guān)鍵因素。在叉型環(huán)與瓜瓣環(huán)縫、頂蓋與法蘭環(huán)縫、瓜瓣與法蘭環(huán)縫上，使用國產(chǎn)鎢極和日產(chǎn)鎢極，兩者有顯著差異，故認(rèn)為在這三條焊縫上鎢極是關(guān)鍵因素。(3)X3間隙的調(diào)整。通過假設(shè)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)焊縫間隙的調(diào)整和均勻性無顯著差異，故認(rèn)為間隙的調(diào)整不是關(guān)鍵因素。(4)X4焊接區(qū)打磨、工裝夾具的清理。由于鋁合金的焊接對焊前的清理要求嚴(yán)格，故認(rèn)為是X4明顯的關(guān)鍵因子。(5)X5濕度。通過對夏季和其他季節(jié)的焊接缺陷進(jìn)行假如檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)夏季與春、秋、冬三個(gè)季節(jié)有顯著差異，故認(rèn)為夏季濕度是關(guān)鍵因素。

2.4 改善階段，即I階段

(1)針對X1焊接技能，改變原來只能對橢球底質(zhì)量采用一次焊接合格率的粗略評價(jià)管理模式，現(xiàn)根據(jù)人員的技能水平進(jìn)行精細(xì)分工，并界定焊接權(quán)限，制定了詳細(xì)的焊工定崗表，建立焊縫質(zhì)量個(gè)人評價(jià)體系，營造了人人參與過程控制的氛圍，對質(zhì)量的評價(jià)更加精細(xì)。

(2)X2鎢極。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，在叉型環(huán)與瓜瓣環(huán)縫、頂蓋與法蘭環(huán)縫、瓜瓣與法蘭環(huán)縫焊接時(shí)使用進(jìn)口鎢極產(chǎn)生的夾鎢缺陷明顯低于使用國產(chǎn)鎢極。

(3)X4焊接區(qū)打磨、工裝夾具的清理。焊前對所用工裝進(jìn)行清理，避免因表面灰塵、油脂、銹等雜物進(jìn)入焊縫產(chǎn)生缺陷。對未去包鋁層的零件(如法蘭環(huán)縫)采用刮削方式，避免因表面氧化物對焊縫質(zhì)量的影響。

(4)X5濕度。在夏季(6、7、8、9月份)焊接區(qū)的濕度一直在65%～75%(設(shè)計(jì)要求小于75%)，焊后的單位缺陷比率高達(dá)0.34個(gè)／張。將夏季焊接的環(huán)境濕度值調(diào)整到小于65%，但出于對能耗的考慮，不能將該值調(diào)整得過低。

2.5 控制階段，即C階段

為了能保證改善效果，對各關(guān)鍵因子的改善方案采取了控制措施。將修改后的《定員定崗表》分發(fā)到相關(guān)部門，由現(xiàn)場檢驗(yàn)、工藝人員監(jiān)督，軍代室和質(zhì)量部門抽查。對焊接人員建立個(gè)人質(zhì)量檔案及評價(jià)體系，如圖2所示，并以看板的形式公布。

圖2 個(gè)人質(zhì)量檔案及評價(jià)

(2)叉型環(huán)與瓜瓣環(huán)縫、頂蓋與法蘭環(huán)縫、瓜瓣與法蘭環(huán)縫焊接時(shí)使用進(jìn)口鎢極，并由使用單位提供相關(guān)數(shù)據(jù)，每年度對供方評價(jià)一次，將結(jié)果納入《合格供方目錄》。

(3)將對焊接區(qū)打磨、工裝夾具的清理納入工序控制，并經(jīng)確認(rèn)，如圖3所示。

(4)將濕度控制納入工藝文件(夏季濕度小于65%)，如圖4所示。

圖4 濕度控制的工藝文件

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，從圖5可以明顯看出，改善前的平均缺陷比率為0.43個(gè)／張，改善后的平均缺陷比率為0.21個(gè)／張。缺陷的減少使得橢球底的返修費(fèi)用(能耗、物耗、人工成本)大大降低，當(dāng)前收益2萬余元，預(yù)期一年內(nèi)收益將超過25萬元。

3 結(jié)論

精益六西格瑪是一種基于數(shù)據(jù)的決策方法，適用于企業(yè)經(jīng)營管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目要解決的問題是如何降低貯箱橢球底焊縫的單位缺陷，對于定型的工藝，要想通過優(yōu)化工藝參數(shù)等來降低焊縫的缺陷，已相當(dāng)困難。而采用精益六西格瑪方法，系統(tǒng)理清了焊縫缺陷的目前狀態(tài)，徹底找出了影響橢球底焊縫缺陷的因子。并對各因子采取有效控制措施，目前橢球底焊縫缺陷下降超過50%。精益六西格瑪?shù)睦砟?，有助于降低生產(chǎn)成本，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量。

Lean six sigma used in welding of ellipsoid base

SHI Huai-jiang
(Changzheng Machinery Factory，Wanyuan 636371，China)

Introduced Changzheng Machinery Factory used with lean six sigma methods and tools to the research condition of ellipsoid base welding quality problems.Found out the key factor of influence for welding quality，investigated control measure to each key factor，used it in a certain production，obtained obvious result.Its research approach have good worthy for recommendation.

aluminium alloy；welding defects；lean six sigma

TG47

C

1001-2303(2010)01-0012-03

2008-08-31；

2009-09-02

師懷江(1981—)，男，陜西寶雞人，學(xué)士，主要從事焊接工藝的研究工作。