航天企業六西格瑪管理實踐與應用

么健 劉焱 邢斌 王彥卿 郭世雄

（首都航天機械有限公司，北京，100076）

質量是航天事業的生命，決定著航天型號的成敗，關系著航天事業的發展。作為我國成立最早和規模最大的運載火箭總裝集成企業，公司一直非常重視產品質量，積極創新質量管理模式，持續加強質量管理體系建設，促進質量管理水平不斷提升。近年來，面對航天型號快速研制和高可靠性研制及批產需求，首都航天機械公司 （以下簡稱公司）經過研究，決定推行六西格瑪（6σ）管理，旨在通過運用先進的質量管理工具與理念，解決生產中的問題，進一步強化全員的質量意識等，不斷提升產品和服務質量，逐步形成具有一定航天特色的質量管理模式，為今后質量管理工作的長遠發展奠定基礎。

1 開展6σ系統策劃與組織

六西格瑪 （6σ）是一套系統的、集成的業務改進方法體系，是旨在持續改進組織業務流程，實現顧客滿意的管理方法。它通過系統地、集成地采用業務改進流程，實現無缺陷的6σ設計（DFSS），并對現有過程進行過程界定、測量、分析、改進和控制 （簡稱DMAIC流程），消除過程缺陷和無價值作業，從而提高質量與服務、降低成本、縮短運轉周期，達到顧客完全滿意，增強組織競爭力。

黑帶是6σ管理中最為重要的一個角色，他們從事6σ改進項目，是成功完成6σ項目的技術骨干，是6σ組織的核心力量。綠帶是黑帶項目團隊的成員或較小項目的團隊負責人，他們接受6σ技術培訓的項目與黑帶類似，但內容層次略低。在6σ管理中，綠帶是人數最多，也是最基本的力量[1]。

1.1 系統策劃

結合航天制造業的生產特點及質量管理的實際情況，公司制定了推行6σ管理工作總體目標及計劃，并與知名咨詢公司簽訂合作協議，將推行6σ工作分為導入期、加速期、成長期和成熟期，制定了具體工作內容和計劃，見表1。

為確保6σ推進工作有效開展，公司成立了6σ管理推進委員會，作為6σ管理推行的組織機構，負責策劃年度6σ管理實施方案，組織評審、實施培訓等。推進委員會下設推進工作組，由質量部門負責組織運營，其他相關部門設置專人參與，負責推進工作的具體實施。推進工作組定期向推進委員會匯報工作的進展和推進中遇到的問題。同時，公司將推行6σ工作活動經費列入年度財務預算，在經濟上給予大力支持。

表1 6σ各階段工作內容

1.2 精心組織

a）培養6σ管理人才。公司選取試點單位及種子學員，從各單位上報的項目中精選出最適合運用6σ管理方法改進的項目，采用邊學習、邊摸索、邊開展項目的方式推行6σ管理，形成航天特色的6σ管理文化。經過近幾年的實踐，公司已經從最初的能夠運用6σ工具分析、發現、改進生產問題，逐步過渡到能夠培訓和指導其他員工開展6σ項目，順利完成從綠帶到黑帶，再到內訓師的成長過程。

b）建立6σ管理制度。制度建設是提高管理規范化與有效性的重要手段。公司結合現有的質量改進體系，制定了6σ管理辦法，對6σ項目申報、項目實施、成果申報和成果發表等工作流程以及6σ監督機制、考核與獎勵給予明確規定。2015年，公司又下發了 《質量改進項目管理辦法 （試行）》文件，完善獎勵機制，加大獎勵力度，激勵更多的員工學習質量管理知識，積極參與質量改進。

c）加大6σ宣傳力度。為提高公司員工對6σ管理方法的認識和深入了解，公司不斷加大6σ管理推行工作宣傳力度，利用廣告機、制作宣傳看板等形式，對6σ管理工作推行歷程和各優秀項目成果進行解讀，宣傳6σ管理的先進理念，擴大6σ管理的知悉范圍，并在公司網站及各單位進行循環展示。

d）搭建6σ學習交流平臺。利用信息化手段，公司建立了6σ管理信息系統，此系統除了可以實現6σ項目申報、過程監控、信息交流和考核評價等功能，還有獨立的學習、交流分享模塊，可以通過系統上傳6σ學習資料、優秀項目等，供全體員工學習、分享。此外，公司建立了6σ微信交流平臺，6σ培訓老師、內訓師及6σ項目組成員可以通過微信實現實時溝通，及時溝通解決項目開展過程中遇到的問題，交流一些經驗和心得體會。

e）提供6σ成果展示機會。為進一步推進6σ的應用，提高運用6σ持續改進的水平，公司多次組織6σ項目團隊參加中國質量協會舉辦的全國6σ項目評比。通過參加比賽，在展示自我成績的同時，學習到了其他單位開展6σ管理的寶貴經驗，更好地促進了公司6σ管理工作的有效開展。

2 選擇項目實施6σ管理

根據科研生產任務及質量形勢，圍繞提升產品質量、提高生產效率、降低生產及管理成本等，選取急待解決的、目標可量化的、能帶來較大經濟效益的項目開展6σ項目改進活動。公司各部門領導、骨干人員及6σ老師共同參與項目的選擇。

2.1 項目實施

項目實施按照DMAIC的技術路線推進，要求各階段輸入和輸出明確具體，選用恰當、適宜的工具有效解決項目問題，具體實施流程及常用工具與方法見表2[2]。在項目實施的各階段，組織6σ專家、管理人才對項目進行階段評審，評審通過的項目才允許轉到下一階段工作。

表2 6σ項目實施流程及常用工具與方法

圖1 焊縫示意圖

2.2 成果申報

項目達成或超過設定目標，且項目成果至申報時已穩定3個月以上的可申報成果，并由所在部門開具項目財務收益證明，公司將組織有關單位相關人員組成評審組對項目進行評審，并確認項目評價等級。同時，根據評審結果，擇優推薦其參加院級、部級和國家級優秀項目的評選。

2.3 成果案例

噴管是運載火箭氫氧發動機的重要組件之一，由數百根變截面薄壁螺旋方管裝配焊接而成。作為國內唯一的運載火箭氫氧發動機制造單位，公司經過多年的技術攻關，實現了噴管產品的自動化焊接生產，提升了焊接質量的穩定性和一致性。但自動焊接生產效率較低，產品交付周期過長，無法滿足客戶的實際使用需求。針對這一問題，公司專門成立項目小組，嘗試運用6σ管理方法來解決管束組件自動焊生產效率過低的問題。項目從定義、測量、分析、改進和控制等5個階段開展。

2.3.1 定義階段

兩根對接的管子之間經過焊接形成焊縫，產品自動焊接采用分段整周焊接方式進行，焊縫外觀如圖1所示。

由于單個產品生產周期較長，結合實際，將本項目指標定為每小時焊接的產品焊縫條數。對以往生產數據進行統計，該型號管束組件自動焊接生產效率平均值為12.4條/h，設為項目的基線；根據能夠滿足相關方交付要求的產能，計算出年產4臺產品的焊接效率，即項目指標的目標線為16.5條/h。

2.3.2 測量階段

收集數據，使用Minitab軟件進行測量系統分析、過程能力分析，得出結論：該測量系統一致性滿足要求，過程能力有待改善。從“人、機、料、法、環、測”六方面對管束組件產品加工流程進行梳理，共梳理出16項影響產品焊接效率的因子。對16項影響產品焊接效率的因子使用因果矩陣的方式進行打分，再按照Pareto圖“80/20原則”對這些因素進行篩選，獲得了10個 “潛在關鍵過程輸入變量 （KPIV）”。 之后對獲得的10個KPIV進行過程失效模式與影響分析 （PFMEA）。確定關鍵影響因子為：單次焊接長度、焊接速度、編程方法本身效率低、焊槍升起幅度設定、焊槍運動速度設定、焊接胎具轉動速度設定和焊接胎具轉動幅度設定。其中“編程方法本身效率低”可以進行快速改善。通過改變編程方法，由傳統的示教編程變為離線編程，使編程時間由原來的50min縮短為30min。

2.3.3 分析階段

由于上一階段篩選出的焊槍升起幅度、焊槍運動速度、胎具轉動速度、胎具轉動幅度等單一因子對生產效率的影響不大，為降低試驗成本，將上述因子中屬性相似的進行合并，形成 “機械系統動作速度”和 “機械系統動作幅度”兩個因子。使用“單因子回歸和雙樣本T”的方法對 “單次焊接長度、焊接速度、機械系統動作速度和機械系統動作幅度”4個因子進行了篩選和檢驗，發現：單次焊接長度對焊接同樣長度焊縫需要的時間有顯著影響，單次焊接長度越長，焊接效率越高；焊接速度對焊接效率有顯著影響，焊接速度越快，焊接效率越高；機械系統動作速度和機械系統動作幅度對每小時焊接焊縫數量的影響不顯著。因此，單次焊接長度和焊接速度兩個因子進入改善階段。

2.3.4 改進階段

a）單次焊接長度的改善。使用單因子回歸的方法檢驗單次焊接長度對每小時焊接焊縫數量的影響，因子水平為110mm、115mm、120mm和125mm，樣本數量為3條焊縫。利用MINITAB軟件可得到每小時產能與焊接長度的回歸方程見公式 （1），對應的擬合線圖如圖2所示。

式中，Y為每小時產能 （條），X為焊接長度 （mm）。

由圖2可以看出，焊接長度在120mm左右時，每小時焊接的焊縫數量達到最大值，約為14.2條。

圖2 每小時產能與焊接長度的擬合線

圖3 每小時產能與焊接速度的擬合線圖

對改善后的效果進行了驗證，發現焊接長度改善至120mm之后，Cpk（過程能力指數）由0.504提高到3.892，且生產過程更加穩定，改善措施有效。

b）焊接速度的改善。使用單因子回歸的方法檢驗焊接速度對每小時焊接焊縫數量的影響，因子水平為 3.0mm/s、3.3mm/s、3.5mm/s和3.8mm/s，樣本數量為3條焊縫。利用MINITAB軟件可得到每小時產能與焊接速度的回歸方程見公式 （2），對應的擬合線圖如圖3所示。

式中，Y為每小時產能 （條），V為焊接速度 （mm/s）。

由圖3可以看出，焊接速度在3.6mm/s左右時，每小時焊接的焊縫數量達到最大值，約為14.2條。

對改善后的效果進行了驗證，焊接速度改善至3.6mm/s之后，Cpk由 0.504提高到4.258，且生產過程更加穩定，改善措施有效。

2.3.5 控制階段

制定控制計劃，將單次焊縫長度120mm、焊接速度3.6mm/s納入標準的工藝文件及質量控制記錄卡中。對管束組件產品自動焊接效率情況進行了持續跟蹤，每小時焊接焊縫條數達到了項目目標要求。項目改善成功后，對相關人員進行了培訓，完成項目移交，確保將成果應用到實際產品中，并持續追蹤成果應用情況，確定項目年收益。

本項目屬于公司試點推行的第一批6σ黑帶項目，開展后取得了良好的應用效果，在公司內起到了較好的示范作用，并榮獲了中國質量協會6σ優秀項目獎。

3 成效

2013年至2015年，公司在6個試點單位開展了三期6σ管理應用實踐活動，共完成6σ項目13個。通過13項6σ項目的實施，改善了公司的管理方式，提升了產品一次合格率，降低了不良質量成本，合計節約成本上千萬元。目前，13個6σ項目中有7個項目在中國質量協會舉辦的全國6σ項目評比中獲獎，見表3。

表3 公司優秀6σ項目改進效果

2016年，公司開展了第四期6σ管理實踐活動，改變了以往6σ顧問全程輔導的模式，采用內訓師主導、6σ顧問階段輔導的形式在全公司范圍推廣6σ管理，完成6σ項目22個，初步實現了公司6σ管理活動的自主開展。

在6σ管理推行過程中，通過系統策劃、精心組織、開展項目，建立了6σ人才團隊，形成了獨具特色的6σ質量文化，并取得了較大的經濟效益。后續，將繼續完善6σ管理推行機制，總結經驗，深入推進6σ管理在全公司范圍的推廣與應用。

［1］何楨.六西格瑪管理 （第三版）［M］.北京：中國人民大學出版社，2014-06.

［2］楊躍進.六西格瑪管理DMAIC方法操作實務［M］.北京：國防工業出版社，2011-09.