基于6Sigma策略的設備故障診斷

李曉明　秦健

摘要：大件一車間Henschel機械手經過長年的運行，出現了多種不能解決的影響工作效率的現象，盡管沒有造成故障停機，但是加大了操作人員的工作強度，增加了維護人員的工作負擔，提高了維護成本。通過運用六西格瑪（6Sigma）的精細策略，在不停機的狀態下，有效提升了Henschel機械手的工作效率。

關鍵詞：6Sigma;停機;工作效率

0 ?引言

大件一車間Henschel機械手經過長年的運行，出現了一些影響工作效率但未造成停機的 “小毛病”。為了減少設備維護工作對廠家的依賴和降低維護成本，我們決定采用6Sigma方法分析解決大件一車間Henschel機械手抖動等一系列問題。

1 ?六西格瑪（6Sigma）概述

六西格瑪（Six Sigma/6Sigma）是一種在上世紀80年代誕生于美國的管理優化策略，這種策略主要強調收集和分析大量數據，以求達到比較完美的目標。

6Sigma過程主要包括兩個流程：DMAIC和DMADV。DMAIC是對當前目標低于6Sigma標準的一系列項目進行定義（D）、度量（M）、分析（A）、改善（I）以及控制（V）的過程。DMADV則是對準備或者試圖達到6Sigma質量目標的新產品或者新項目進行定義（D）、度量（M）、分析（A）、設計（D）和驗證（V）的過程。

結合實際我們決定選用DMAIC流程。其中定義部分我們需要對課題定義及選題背景分析、項目范圍等界定，測量部分我們需要制定及時有效的數據收集計劃、過程能力分析等，分析部分我們需要識別潛在因子，篩選和驗證關鍵因子，改善部分我們需要試驗優化和驗證等，控制部分我們需要制定詳細的控制計劃、項目移交等措施。

2 ?6Sigma在提高Henschel機械手工作效率中的具體應用

2.1 項目定義（Define）

2.1.1 問題陳述

大件一車間Henschel機械手經過長年的運行，出現了顫抖、間歇性漏油、信號誤觸發等多種不能解決的影響工作效率的現象，機械手運行效率已經無法達到當初設計要求。

2.1.2 缺陷定義

我們把目前Henschel機械手存在的主要問題定義為缺陷，分為：

大臂抖動（Y1）：機械手出現的機械抖動現象;

夾力不足（Y2）：機械手出現的鑄件抓不穩現象;

控制不穩（Y3）：機械手電氣信號的輸入與輸出不符。

2.1.3 目標定義

大件一車間Henschel機械手前期一直按照原設計標準進行生產，通過項目組成員的討論決定把Henschel機械手的運行效率100%作為目標水平。

機械手運行效率（Y）=當前打箱的數量/工作臺時/原設計每小時打箱的數量

2.1.4 項目收益

項目直接收益：

如果需求原廠家解決，廠家報價170余萬元。

項目間接收益：

降低了操作工人的勞動強度，降低了維護的成本，提高了維護人員的維護水平。

2.2 項目測量（Measure）

2.2.1 測量系統分析（Y-MSA）

用來對被測指標定量測量或定性評價的儀器儀表、標準、操作、夾具、軟件、人員、環境燈的集合，用來獲得測量結果的整個過程我們稱為測量過程或測量系統。

6Sigma管理的成敗在很大程度上決定于所使用數據的質量。為了獲得高質量的數據，必須對產生數據的測量系統要有充分的理解和深入的分析。由于我們的測量系統來源于設備原始文件（技術協議）和實時監控系統，同時我們會定期送檢測量儀表等，所以我們的測量系統是真實有效的。

2.2.2 流程圖及C&E矩陣分析

通過分解設備主體和維護過程，我們將設備各個部分分解為多個因子，按照動作順序對因子排序構成流程圖;然后根據每個因子對缺陷的影響程度不同進行不同的賦值，形成C&E矩陣。

通過分解設備主體和維護過程，我們對所有參數建立相應的微觀流程圖。

通過微觀流程圖和C&E矩陣分析，我們從119個因子篩選出26個分值較高（影響較大）的關鍵因子，進行FMEA分析。

2.2.3 FMEA分析

由于設備各部件及人員等方面都有可能失效，為了有效地分析這種過程中的失效給缺陷帶來的影響，我們決定采用結構化的分析方法——失效模式與效果分析（FMEA）。

由于嚴重度（潛在失效對客戶的嚴重程度）、頻度（造成失效的原因發生頻率）、檢測度（失效模式可檢測的概率）的影響不同，我們對上述因子進行FMEA賦值，綜合運算以后，我們從26個因子中篩選出9個分值較高的關鍵因子，來進一步分析改進。針對這九個因子我們制定了相應的因子分析和改進計劃，如表1所示。

2.3 項目分析（Analyze）

2.3.1 數據收集計劃

上述過程中我們已經找出4個主要因子，為了更好的分析因子對缺陷的影響程度，我們需要對4個因子制定更為詳盡的數據采集計劃，如表2所示。

2.3.2 X影響分析

假設檢驗用于確定所觀測的差異是確實存在，還是偶然發生。我們需要設定兩個假設H0和Ha，兩者是完全對立的假設，通過P-value來確定哪一方成立，如果p<0.05，后者就會成立，相反，前者成立。

我們需要逐一對四個因子做X影響分析-雙樣本T檢驗，通過雙樣本T試驗，我們發現三個因子（電線電纜、夾爪、電位計）影響Henschel機械手效果顯著，需要進一步改進。

2.4 項目改進（Improve）

我們對Vital Few X’S因子的特性進行了分析，按照因子的重要性我們排列了因子解決的先后順序，針對每一個因子我們采用不同的方案，經過四個月的努力，順利恢復了Henschel機械手的運行效率。

2.5 項目控制（Control）

為了鞏固現有的成果，我們需要修改相應的控制文件，比如Henschel機械手日常工作點檢卡、設備日常點檢卡，設備維護點檢卡等，同時需要制定詳盡的過程控制計劃。

3 ?結論

6Sigma策略的有效運用，實現了在不停機狀態下Henschel機械手故障的診斷和運轉效率的恢復。在生產線和大型設備的故障診斷和排查中運用6Sigma策略不失為一種行之有效的好方法。

參考文獻：

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作者簡介：李曉明（1985-），男，山東壽光人，碩士，助教，研究方向為控制系統;秦健（1977-），男，吉林九臺人，本科，副教授，研究方向為自動監測與自動化裝置。