精益六西格瑪在橢球底焊接中的應用

師懷江

(長征機械廠，四川 萬源 636371)

精益六西格瑪在橢球底焊接中的應用

師懷江

(長征機械廠，四川 萬源 636371)

介紹了長征機械廠采用精益六西格瑪方法和工具對橢球底焊接質量問題的研究狀況，找出了影響焊接質量的關鍵因子，針對各關鍵因子探索了控制措施，在某批產品生產中進行了運用，效果明顯。該研究方法具有很好的推廣價值。

鋁合金；焊接缺陷；精益六西格瑪

0 前言

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

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”和“速度”問題的精益生產管理有機結合起來而形成的一種綜合方法論。它同時關注消除浪費和降低變異。精益與六西格瑪結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據，以客戶要求為驅動的管理方法，是當今可持續性價值創造的最強勁引擎，但精益六西格瑪在焊接行業的應用卻非常少。因此，推廣和推進精益六西格瑪的應用，對降低焊縫單位缺陷和提升核心競爭力具有很好的現實和長遠意義。

1 應用背景

貯箱是液體戰略型號和運載型號所必須的大部段，而橢球底是貯箱上的重要組件。整個貯箱的質量焦點在焊縫上，橢球底焊縫屬手工焊接，焊縫多，結構相對復雜，焊接難度大。通過對以前產品焊接情況的統計，橢球底焊縫單位缺陷數一直徘徊在0.43個／張左右。焊縫內部缺陷過多，不但影響產品本身質量(缺陷的挖排過多，會造成箱體結構強度降低，變形增多，形位尺寸保證困難)，無法保證生產進度，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的思想和方法對降低焊縫的單位缺陷數進行研究，同時請精益六西格瑪咨詢公司指導項目的開展。

2 項目展開DMAIC

按照精益六西格瑪的突破模式，項目通過D(定義)、M(測量)、A(分析)、I(改善)、C(控制)的模式進行持續改進。

2.1 定義階段，即D階段

首先對橢球底焊接中存在的關鍵問題進行了分析。以往橢球底焊縫單位缺陷數一直徘徊在0.43個／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化工藝參數來控制產品的焊接質量。而長征機械廠的產品焊接工藝早已定型，其優化空間十分狹小，為此決定另辟新徑，采用當今最先進的質量管理工具——精益六西格瑪對橢球底的焊接缺陷進行研究。

精益6σ管理的一大特點是要創建一流的基礎設施，確保項目開展過程中具有足夠的資源。為此組建了項目團隊，制定了團隊章程和運作方式，并請咨詢有關公司對項目黑帶和綠帶進行了四期培訓。另外在車間內部建立精益6σ學習培訓制度，對車間職工進行培訓，使項目的開展建立在職工對精益6σ有一定的認識基礎之上。這些措施為項目的順利開展奠定了良好的基礎。

為了能充分挖掘出影響焊接質量的關鍵因子，為改進方向提供指導，項目團隊詳細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

由于本項目關注的是如何降低橢球底焊縫的單位缺陷數，為確保項目順利開展，以及驗證收集的樣本數據量是否充足，采用MiniTab中的U控制圖進行了過程穩定性分析，采用MiniTab中的泊松分布進行了過程能力分析。結果表明：整個產品焊接過程穩定，但過程能力較低，很有必要進行改善。通過MiniTab對其過程的歷史數據進行分析，確定了過程能力穩定受控，并獲得了其歷史過程能力，進一步證明改善的必要性。

2.3 分析階段，即A階段

項目小組通過對歷史數據缺陷分布的位置和類別分別進行了統計分析，發現缺陷主要分布在：瓜瓣縱縫、叉型環與瓜瓣環縫、頂蓋與法蘭環縫、瓜瓣與錐段環縫、法蘭與瓜瓣環縫五個位置。產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行了IPO圖分析，對輸入的可控因素和不可控因素進行了分析。根據IPO圖，羅列影響Y值的X因子，采用因果矩陣分析整個焊接流程，全面挖掘影響焊接質量的輸入因素。對挖掘出的因子又進行了過程失效模式(FMEA)分析，進一步篩選輸入因素X，最終查找出以下5個主要影響因素：(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檢驗，發現操作者之間的技能水平有顯著差異。同時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。國產鎢極和日產鎢極分別進行雙樣本泊松假設檢驗，發現在瓜瓣縱縫、瓜瓣與錐段環縫上，使用國產鎢極和進口鎢極兩者無顯著差異，故認為在這兩條焊縫上鎢極不是關鍵因素。在叉型環與瓜瓣環縫、頂蓋與法蘭環縫、瓜瓣與法蘭環縫上，使用國產鎢極和日產鎢極，兩者有顯著差異，故認為在這三條焊縫上鎢極是關鍵因素。(3)X3間隙的調整。通過假設檢驗發現焊縫間隙的調整和均勻性無顯著差異，故認為間隙的調整不是關鍵因素。(4)X4焊接區打磨、工裝夾具的清理。由于鋁合金的焊接對焊前的清理要求嚴格，故認為是X4明顯的關鍵因子。(5)X5濕度。通過對夏季和其他季節的焊接缺陷進行假如檢驗，發現夏季與春、秋、冬三個季節有顯著差異，故認為夏季濕度是關鍵因素。

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量采用一次焊接合格率的粗略評價管理模式，現根據人員的技能水平進行精細分工，并界定焊接權限，制定了詳細的焊工定崗表，建立焊縫質量個人評價體系，營造了人人參與過程控制的氛圍，對質量的評價更加精細。

(2)X2鎢極。經實際驗證，在叉型環與瓜瓣環縫、頂蓋與法蘭環縫、瓜瓣與法蘭環縫焊接時使用進口鎢極產生的夾鎢缺陷明顯低于使用國產鎢極。

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

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

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》分發到相關部門，由現場檢驗、工藝人員監督，軍代室和質量部門抽查。對焊接人員建立個人質量檔案及評價體系，如圖2所示，并以看板的形式公布。

圖2 個人質量檔案及評價

(2)叉型環與瓜瓣環縫、頂蓋與法蘭環縫、瓜瓣與法蘭環縫焊接時使用進口鎢極，并由使用單位提供相關數據，每年度對供方評價一次，將結果納入《合格供方目錄》。

(3)將對焊接區打磨、工裝夾具的清理納入工序控制，并經確認，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

通過本項目的實施，從圖5可以明顯看出，改善前的平均缺陷比率為0.43個／張，改善后的平均缺陷比率為0.21個／張。缺陷的減少使得橢球底的返修費用(能耗、物耗、人工成本)大大降低，當前收益2萬余元，預期一年內收益將超過25萬元。

3 結論

精益六西格瑪是一種基于數據的決策方法，適用于企業經營管理的各個環節。本項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，要想通過優化工藝參數等來降低焊縫的缺陷，已相當困難。而采用精益六西格瑪方法，系統理清了焊縫缺陷的目前狀態，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%。精益六西格瑪的理念，有助于降低生產成本，不斷提升產品質量。

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，學士，主要從事焊接工藝的研究工作。