DMAIC 方法在提高汽車起重機鋼絲繩質量中的應用*

王漢敏 ，鮑小衛 ，王 琳

（安徽信息工程學院，安徽 蕪湖 241000）

隨著市場經濟的發展，人們對產品的質量有了更高的要求。六西格瑪作為一種有效的質量管理戰略，于20 世紀80年代末在摩托羅拉公司應用并取得了令人矚目的成績。自此之后，許多全球500強制造型企業都開始加入到六西格瑪的行列。21世紀初，我國的部分企業也開始關注這種先進的質量管理方法，為企業的發展注入巨大的活力。六西格瑪管理是提高顧客滿意程度、降低經營成本、縮短運作周期的一種管理模式[1]，指導企業采用“正確的方法”來做“正確的事”，所謂“正確的方法”是它將重點放在產生缺陷的根本原因上，認為質量是靠流程的優化，而不是通過嚴格檢驗最終產品的方法來實現的[2]。其中一種方法形式是對現有流程進行改進的DMAIC模型，它由界定（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）、控制（Control）等五個階段構成的，每個階段都有具體的內容和目標。

1 DMAIC 方法的應用

1.1 界定（Def ne）

某企業是國內最大的研制、生產、銷售汽車起重機、全地面起重機的專業化制造企業，擁有行業內最具領先水平的精、大、稀重點設備。公司已經連續11 年位居中國工程起重機行業第一位，主機國內市場占有率近60%。但隨著企業規模的不斷擴大，產品質量反饋率有所增加。QY25K5是該企業中小噸位汽車起重機的主打產品，通過企業客戶關系管理系統（CRM）統計了該型號2019年產品質量反饋情況發現，鋼絲繩的反饋率居高不下。特別是出廠三個月的產品占了總反饋的85%左右，所以本文以出廠3 個月產品反饋情況為衡量指標。鋼絲繩的主要故障為斷絲、銹蝕、打絞等，占總反饋的70%以上。本文主要研究鋼絲繩斷絲問題。產品制造過程是產品質量形成的關鍵，六西格瑪是一門關注過程的科學。因此，我們必須對鋼絲繩的生產過程做深入了解。鋼絲繩生產流程涉及從原材料進廠、拉絲、熱處理直至包裝出廠，其SIPOC流程圖[3]如圖1所示。

圖1 鋼絲繩生產SIPOC 流程圖

1.2 測量（Measure）

在測量驗證階段主要通過建立質量數據，去收集更多的可靠信息[4]。通過對宏觀流程圖中8 大主要工序進行微觀流程中輸入和輸出分析導出影響因子，尋找改進的方向。失效模式與影響分析（Failure Mode and Effects Analysis，簡稱FMEA）是在產品設計階段和過程設計階段分析篩選影響因子的重要手段，通過FMEA 對鋼絲繩生產過程中70 個影響因子進行，共篩選出20 個關鍵影響因子。其中影響鋼絲繩斷絲的關鍵因子主要有：鋼絲直徑、對接電流（大、小）、對接電壓（大、小）、鋼繩結構等。因此在M、A、I 三個階段對上述因子進行分析并制定改進措施。

1.3 分析（Analyze）和改進（Improve）

1.3.1 鋼絲直徑影響斷裂假設檢驗

通過假設檢驗來研究研究鋼絲直徑對鋼絲繩破斷拉力有無相關性。為此首先進行數據收集，本次試驗共收集20 組數據并進行分析。

建立假設：

H0：鋼絲直徑對鋼絲繩破斷拉力沒有影響。

Ha：鋼絲直徑對鋼絲繩破斷拉力有影響。

通過 Minitab 軟件對過程采集數據進行分析，如圖2所示，鋼絲直徑對破斷拉力的影響P值大于0.05，鋼絲直徑對破斷拉力無顯著影響。

1.3.2 對接電流拉絲強度影響分析

以不同的焊接檔位：二檔焊接四檔回火，不同的焊接人員，對接后做破斷最大拉力實驗，得到的拉力進行單因子方差分析。根據圖3可知P值大于0.05，說明在上述條件下，對破壞壓力無顯著影響。

改變因子條件進行實驗，對接電流電壓拉絲強度的影響分析總結：不同的焊接檔位，不同回火檔位，對鋼絲繩的拉力有明顯差異。

圖2 鋼絲繩破壞拉力等方差檢驗

圖3 破壞拉力單因子方差分析

1.3.3 焊接參數DOE試驗

試驗設計（Design of Experiments，DOE）是一種安排試驗和分析實驗數據的數理統計方法[5]，其目的就是通過試驗來了解因素和指標（響應）之間的關系，找出最佳關鍵影響因素。DOE 能夠通過較少的試驗次數得到較為滿意的結果，并得到最佳的工藝參數組合。本試驗的目的是優化對絲焊接回火檔位選擇。本試驗涉及二因子三水平，如圖4所示，可采用全因子試驗設計。DOE 數據采集對接及回火檔位選擇的90個實驗數據進全因子DOE實驗分析。

圖4 DOE 試驗因子水平

利用Minitab 軟件對試驗結果進行分析，生成破壞拉力主效應圖5，通過DOE實驗分析，三檔焊接四檔回火的對接方式得到的破斷拉力值最大。

圖5 破壞拉力主效應圖

1.4 驗證改善效果及控制措施

項目實施之前鋼絲繩出廠3 個月內反饋數478，反饋率為0.75%，目標反饋率0.4%，改善后，統計3 個月內反饋率為0.35%，完成預計目標。為防止改進效果反彈，需要把改進方案標準化，對相關改進下發程序文件，并完善操作流程及作業指導書。

2 結語

六西格瑪是注重過程管理和過程改進，數據和事實是基礎，質量改善工具是關鍵。只有深入了解六西格瑪管理的內涵，才能夠實現產品質量的改進。本文以汽車起重機的鋼絲繩為研究對象，利用SIPOC 流程圖分析了起重機鋼絲繩構件生產過程，依據六西格瑪管理實施步驟，運用CE矩陣、FMEA分析等相關工具確定造成鋼絲繩質量問題的關鍵影響因子，通過DOE試驗設計優化鋼絲繩生產制造過程，從而降低鋼絲繩的質量反饋率，不斷提高鋼絲繩的使用壽命，對起重機的吊裝安全性具有重要意義。