基于六西格瑪理論的白車身前車架尺寸合格率提升研究

龐明君

【摘 要】文章以六西格瑪DMAIC理論方法為依據，選擇S企業過往車型的白車身前車架合格率達不到要求的質量問題為研究對象，對該問題進行了定義、測量與分析，繼而針對影響因素提出了質量問題的改進方案。通過改進方案的實施，最終實現了新車型前車架合格率的提升，達到了項目開展前期的設定目標。在遵循六西格瑪DMIAC循環改進法過程中，運用了SIPOC系統模型、魚骨圖、熱圖和FMEA等質量管理方法對問題進行定義、分析及驗證。

【關鍵詞】DMAIC;白車身;合格率;六西格瑪;FMEA

【中圖分類號】U463 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）12-0050-04

0 引言

隨著消費者對汽車品質需求的升級，汽車的外觀質量越來越受到廣泛的關注。因此，汽車外觀品質在很大程度上決定了汽車產品在消費市場中競爭力的強弱。要想獲得消費者的青睞，必須提高汽車外觀匹配質量。而車身制造尺寸質量對整車外觀給予了至關重要的本質屬性。汽車車身尺寸偏差累積問題，直接影響整車的外觀、裝配及性能，是汽車制造企業共同研究的重點問題[1]。如何控制和提高車身制造尺寸質量成為各汽車企業研究的核心內容，也是實現工藝精細化、提升品牌形象的必要前提。

為了實現車身高精度的尺寸要求，在全球整車制造企業內，大力推進整車“2 mm工程”車身尺寸工程控制策略，進而推動車身制造尺寸質量提升，滿足各項車身尺寸控制指標要求[2]。質量控制與尺寸工程相輔相成，貫穿了汽車制造的整個過程。隨著車身尺寸控制體系的不斷完善和各種評價工具日益成熟，采用單一統計過程控制手段完成尺寸質量控制目標，已不能適應現行汽車制造全過程需求。依照尺寸工程理念，采用科學的統計手段和方法，對需要重點管控的車身區域和關鍵控制點，開展先期質量預防工作，通過設計階段優化零部件尺寸、結構和工藝設備等資源，是最有效的協助改善過程質量問題的分析與改進方法。

其中，六西格瑪管理方法是質量問題預防及改善的優秀工具之一，在各行業領域具有廣泛應用及成功案例[3]。本文以某車型汽車白車身尺寸質量為改善對象，采用六西格瑪DMIAC 五步循環改進法的思路，結合多種六西格瑪的分析工具，提供科學合理的數據支持，開展車身先期尺寸質量預防工作，從而實現車身質量問題改善及白車身合格率的提升。

1 DMAIC介紹

DMAIC過程改進方法是由定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyse）、改進（Improve）、控制（Control）5個階段構成[4]。通常情況下，首先，在定義階段采用基于過程分析的SIPOC系統模型（如圖1所示）中找出與客戶需求相關的供方、輸入、過程和輸出，確定六西格瑪項目的改進目標[5]。然后，在測量階段采用六西格瑪中各種質量工具通過數據整理找出真正影響問題的關鍵問題。通過運用各種分析工具，對關鍵問題的逐層剖析，在分析階段確定出影響關鍵問題的核心因素。針對篩選出的核心因素，組織改善小組成員，共同制訂相應的整改方案，在改進階段實施預定的措施。最后，通過對過程數據的監控和分析，在控制階段明確實施的改進方案是否有效，并評估這些措施對結果的影響是否達到預期的目標。這便是DMAIC五步循環改進法。

2 基于DMAIC模型的白車身前車架區域合格率提升步驟

白車身的前車體部分位于整車最前端的部位，其基本功能是滿足整車動力系統布置功能和實現碰撞能量的傳遞功能，在整車中處于核心的地位。其中，前車架是白車身前車體的重要基礎部分，主要由前大梁焊合總成、前圍板焊合總成、輪罩焊合總成、前橫梁焊合總成等零部件構成。這些分總成上提供各種安裝點，用于裝配發動機、變速箱、前懸系統、水箱和電瓶等。一旦白車身上的這些安裝點和匹配面偏差較大時，就會影響這些功能件的安裝，進而直接影響這些重要零部件的功能，造成極大的汽車質量問題。因此，研究白車身前車架偏差的影響是至關重要和不可或缺的。

2.1 白車身前車架區域問題的定義

根據S企業車身車間對過往3款量產車型的白車身數據進行統計后發現，3款車型的白車身前車架區域的合格率偏低（見表1），達不到S企業要求的合格率為90%的目標。針對目前車身這一現狀，需要成立一個專題攻關小組，解決新車型白車身前車架區域合格率低的問題。專題小組利用六西格瑪管理方法，根據SIPOC系統模型，對白車身前車架問題進行了問題結構樹的剖析，并對涉及零件范圍進行了確定（如圖2所示）。因此，本課題的目標設定為新車型N白車身前車架合格率達到90%。

2.2 白車身前車架區域問題的測量

根據以上對問題的定義，為了能實現新車型N白車身前車架合格率達到90%的目標，需要通過過往幾個車型前車架區域數據的匯總，找出過往車型共同關鍵問題的所在，為后續進一步的改進提供理論基礎。而測量階段就是為保證項目數據統計分析的準確性和可視化，進而為找到問題的根源提供數據基礎。

為了能找出前車架合格率低的本質原因，根據S企業數據監測系統，首先需要對某一季度A、B和C 3種車型前車架測點合格率數據進行統計。根據測點的重要程度，我們需要將測點按照非常重要、重要和一般3種不同程度進行劃分，其目的是為了按重要次序對測點進行逐一改善。圖3展示了A、B和C 3種車型白車身前車架不同重要程度測點在不同方向上合格率的情況。從統計反饋的數據顯示來看，3款車型共同存在的問題是發動機懸置安裝孔Y方向合格率低。這個位置測點的合格率未超過80%。可以預測，在車身結構基本相同的情況下，新車型N一旦開發，該位置的測點可能存在合格率偏低的情況。因此，必須找出導致這幾款車型該位置測點合格率偏低的原因。

2.3 白車身前車架區域問題的分析

在測量階段，通過收集系統數據的分析，明確了前車架合格率低主要是因為發動機懸置安裝孔Y向合格率低。但是，造成這一故障發生的原因還未能確定。對此，小組成員運用魚骨圖按“人、機、料、法、環”進行頭腦風暴，逐一排查，總結出9項對發動機懸置安裝孔Y方向有確定影響的原因（如圖4所示），包括員工質量意識不強、未按標準操作流程操作、工裝定位設置不合理、前車體工裝精度不高、前大梁焊合件尺寸不合、零件搭接結構不合理、焊接工藝順序不合理、零件存放無料框、運輸過程零件磕碰變形等。

根據以上分析的結果，導致發動機懸置安裝孔Y方向不滿足合格率要求的因素較多。依照六西格瑪改善原則，需要辨識出對問題的貢獻大且容易改善的因素，從而為后續優先改善這些因素明確主要方向。因此，小組成員對魚骨圖分析的眾多因素采用熱圖分析方法，將有確定影響的原因按難易程度和影響大小進行排序（如圖5所示）。

2.4 白車身前車架區域問題的改進

在問題的改進階段，小組成員引入了過程失效模式與影響分析（PFMEA）的方法，對影響發動機懸置安裝孔Y方向不滿足合格率要求的所有因素進行問題的梳理，鑒別潛在的風險，進行客觀的評價。結合PFMEA流程和由因果圖識別出來的所有因素，按照失效模式預測、失效原因分析、評價失效原因影響的重要程度等步驟，從風險嚴重度、風險發生頻度、風險探測度及最終的風險系數（RPN）按照因素重要度大小進行計分計算。通過表2的PFMEA分析后，按風險系數得分高低排在前3位的依次如下：{1}前大梁焊合件尺寸不合理;{2}前車體工裝設計不合理;{3}前車體工裝精度不夠高。因此，以上影響因素為本項目的具體研究因素，制定相應的改進措施，將以上所有因素展開分析。

2.5 白車身前車架區域問題的控制

在控制階段，需要對改進階段提出的各種措施和方案進行實施和跟蹤，監控方案實施的效果，持續完成運行數據的收集，并逐步形成系統化的標準流程文件。在完成以上措施和方案的實施后的兩個月時間內，我們對前車架區域的合格率再次進行了數據統計（如圖6所示）。很明顯地看出，新項目N的白車身發動機懸置安裝孔Y向的合格率有了明顯的改善，同時白車身前車架的合格率也得到了小幅的提升，滿足了項目要求的90%合格率的目標。

根據以上項目實施的成果，輸出和納入到S企業的技術管理流程和日常監控管理中，形成標準化的流程文件，建立針對操作人員的執行情況制度，明確操作人員必須按照流程執行操作，避免遇到問題時束手無策。同時，在S企業級質量管理程序里增加對零件和工裝監控要求，并同步更新PFMEA、控制計劃、作業指導書及日常監控記錄表。

3 結論

通過運用DMAIC模型，新車型N項目的質量改進取得了成功，證明了六西格瑪方法在問題分析和推進改善實施具有嚴謹的邏輯性，能有效解決過往車型存在的共同質量問題。因此，在開發新項目時，應用DMAIC管理方法總結過往車型的不足，將此經驗和方法推廣到其他類似的問題中，對新產品的開發和質量的提升具有重要的意義。它有利于提高企業的設計和制造質量管理水平，保證企業的精益質量和競爭力。

參 考 文 獻

[1]冉啟洪，湯艷剛，齊瑞霞，等.白車身焊裝過程尺寸控制及數據分析方法研究[J].企業科技與發展，2018（1）：

68-70，74.

[2]王剛毅.2 mm工程在白車身尺寸控制中的應用[J]. 現代商貿工業，2016，37（30）：196.

[3]王敏.淺談六西格瑪管理提高過程質量改進研究[J].汽車實用技術，2019（18）：273-275.

[4]馬明.精益管理的DMAIC模型及其構建[J].企業改革與管理，2018（18）：19-20.

[5]陳言光.SIPOC模型在產品制造策劃的應用[J].裝備制造技術，2018（5）：244-245.

[6]張友國，季鈺榮，張鵬，等.SUV車型側碰分析及白車身下車體優化[J].上海汽車，2016（6）：6-9.