基于六西格瑪管理的某型飛機機身機翼對接質量改進

潘 悅，曾 天，周 磊，胡輝艷，周 彤

（航空工業洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

機身機翼對接是飛機裝配過程中的關鍵環節，其對接質量直接影響飛機性能參數。隨著現代飛機對飛機對稱性等性能參數的不斷提高，機身機翼對接已經成為困擾飛機批產交付的主要瓶頸之一。以某型飛機為例，在批產過程中，大量出現機身機翼對接超差的技術問題，產生大量審理，影響飛機質量。裝配現場不得不通過擴孔配鉸等方式保證機身機翼順利對接，這會造成工序返工，嚴重拖延了生產進度，無法滿足設計要求，也不能滿足機翼互換性的要求。為有效控制飛機機身機翼對接質量，減少故障的發生，應用六西格瑪管理的方法進行分析，并制定有效的控制措施。六西格瑪管理是基于數據分析的過程改進方法，旨在消除工作流程中的缺陷和浪費，從而提高工作效率，滿足顧客需求。本文以機身機翼對接工序為例，簡要介紹通過六西格瑪的DMAIC五步分析法提升機身機翼對接工序合格率的全過程[1]。

1 定義機身機翼對接工序中的改進項目

1.1 機身機翼對接工序改進項目的選定

統計全年該型飛機機身機翼對接工序中，各種缺陷發生的頻次、數量并進行比較，根據“關鍵的少數，次要的多數”的原則，通過排列圖將機身機翼對接工序中缺陷類型從最重要到最次要進行排列，區分最重要項目，用最少的投入獲得最大的改進效果。如圖1所示，對接接頭同軸度超差是主要的不良項目，占總數的55.6%，應作為重點問題進行解決[2]。

圖1 機身機翼對接缺陷類型的排列圖

1.2 機身機翼對接改進項目的范圍界定

通過SIPOC圖界定項目應關注的重要環節，首先識別過程的起始和終止點，梳理流程的輸入和輸出，在機身機翼對接工序中，輸入為機身、機翼、機翼安裝車、工藝指令、螺栓、螺母、檢驗銷、千分尺。顧客為檢驗，合格的機身機翼對接工序作為輸出，進而確定過程的流程：確認工藝指令；對接前的準備；進行機身機翼對接；對同軸度和間隙要求進行測量；安裝螺栓、螺母；完工保險，清理現場；交檢。

2 確定同軸度的測量方法

2.1 同軸度的測量方法及測量系統分析

采用檢驗銷對機身機翼各個對接接頭的同軸度Y進行測量，根據設計數模圖中的裝配要求，若其中有一個對接接頭同軸度大于0.3mm即判斷為缺陷。

因為同軸度Y為非連續型數據，故此次測量系統分析采用專家法進行評價，通過對每個操作者的測量結果與權威評價結果對比來確定該測量系統的有效性。

專家法的有效性評估：正確性——與真值符合的測量樣件數與總樣件數之比，評判標準：≥90%。

測量系統正確性（有效性）計算方法:測量系統有效性=與真值符合的測量數/總數。檢驗員A=17/18=94%,檢驗員B=17/18=94%，測量系統正確性=38/40=94%。

綜上可知：該測量系統的正確性≥90%，故該測量系統是有效的，可以使用此測量系統進行分析研究。

2.2 同軸度超差的影響因素分析

用因果圖對“人機料法環測”等影響同軸度超差的原因進行分析，可能性大、容易測量的因素為耳片與耳槽干涉、工藝方法合理性、工裝磨損，如圖2所示。

圖2 因果圖分析

通過因果圖確定的3個需要關注的X因素記錄數據。

X1-耳片與耳槽干涉:對接接頭耳片頭部與耳槽底部是否倒角。

X2-對接工藝方法:對接時采用的不同安裝基準。

X3-加工工裝磨損:按檢修時間點對比對接同軸度。

2.3 制定數據收集計劃

制定數據收集計劃，明確如何對變量Y及因果圖識別的耳片與耳槽干涉（X1）、對接工藝方法（X2）、加工工裝磨損（X3）進行數據收集。

1）同軸度測量值（Y）：取樣間隔為每架，測量地點為總裝現場，測量方法為用檢驗銷，測量時機為裝配后，測量者為檢驗員，記錄測量結果。

2）耳片與耳槽干涉（X1）：取樣間隔為每架，測量地點為總裝現場，測量方法為目視檢查，測量時機為裝配后，測量者為操作工，記錄是否干涉。

3）對接工藝方法（X2）：取樣間隔為每架，測量地點為總裝現場，測量方法為查看工藝指令，測量時機為裝配過程中，測量者為操作工，記錄相應的工藝方法。

4）加工工裝磨損（X3）：取樣間隔為每架，測量地點為部裝現場，測量方法為查看檢修記錄，測量時機為對接接頭加工前，測量者為檢驗員，記錄工裝是否檢修。

3 分析影響同軸度超差的因素

3.1 影響因素的圖形分析

用MinTab的圖形分析工具對X進行分析，通過箱線圖可以看出，耳片與耳槽位置是否干涉對同軸度影響很大。由箱線圖可以看出，對接工藝方法對同軸度影響很大。（工藝方法A：采用了以27框上下接頭斷面和孔為安裝基準，調整其他各框的方法和對接順序。工藝方法B：即采用了以27框下接頭端面及26框上接頭孔、29框處上接頭孔為基準的工藝方法。）由箱線圖可以看出，加工工裝是否檢修對同軸度影響不大。如圖3所示。

圖3 3個影響因素圖形分析

3.2 關鍵因素的分析結論

“耳槽與耳片位置干涉”：從機身機翼結構數模上分析發現，對接處下部4組接頭配合位置的機身接頭配合位置的機身耳片頭部與機翼耳槽底部倒角處間隙小，給出的理論間隙不足1.5mm。由于機身機翼對接接頭為保證同軸度的要求需要進行精加工，而精加工就會帶來孔中心相對耳片位置偏差，導致孔中心到耳片外緣的距離加長。在機身機翼對接時，容易發生頂死或干涉現象，機翼無法安裝到位，導致同軸度超差。

“對接工藝方法”：從對接工藝方法分析，其流程不合理。采用了以27框上下接頭斷面和孔為安裝基準，調整其他各框的方法和對接順序。此法將基準集中在27框上下接頭一處，導致機翼無法進行適當的調整，造成對其他各框定位誤差累積的疊加，容易造成同軸度超差。

4 改進階段

4.1 改進方案的技術分析

通過前面的分析，項目團隊找出同軸度不合格的關鍵因素是：耳槽與耳片位置干涉、對接工藝方法。針對上述兩個關鍵因素，工藝人員根據現場反饋的情況進行分析總結，制定最優方案：

1）對接接頭耳片頭部與耳槽底部倒角設計優化:與設計協調，將存在干涉處的理論間隙進行放大，1肋中段各框耳槽底部加深1.5mm，耳片頭部增加R2倒角，加大了對接時叉耳配合倒角處的設計補償量。

2）對工藝方法進行改進：針對安裝基準選取不合理問題，工藝上調整對接工藝方法和流程。即采用了以27框下接頭端面及26框上接頭孔、29框處上接頭孔為基準的工藝方法。此方法仍以27框下接頭為定位基準，把原有的以27框上接頭為輔助基準改為以26、29框上接頭為輔助基準。更改后的定位方法更符合多交點對接基準選擇原則。

4.2 關鍵X的改進控制

關鍵X的過程改進控制方案：

1）耳槽與耳片位置干涉：設計發出設計更改單；

2）對接工藝方法：工藝發出工藝處理單。

5 控制階段

5.1 控制方案及計劃

以改進過程為控制對象，以對關鍵的X及其改進方案的FMEA分析為基礎，確定有效的控制方法和相應的控制信號，制定控制計劃。控制方案及計劃如圖4所示。

圖4 控制方案及計劃

5.2 改進方案的風險評估

改進方案的風險分析可避免由改進方案帶來的失效風險，在確定改進方案時，對改進方法應用FMEA工具進行存在的潛在失效風險評估，評估結果表明可采用改進后的方法，如圖5所示。

圖5 改進后的風險評估

5.3 改進方案的文件化

改進方案的文件化：

1）設計發出更改單，對接接頭耳片頭部與耳槽底部倒角設計優化。

2）工藝發出工藝處理單，改進工藝方法。

5.4 改進效果

推廣改進方案：對2年的方案改進后同軸度測量數據進行統計和分析，在MiniTab的過程能力分析后，計算短期西格瑪水平Zst=5.35，長期西格瑪水平Zlt=5.35，短期與長期Z值之差Zshift=0，如圖6所示，改進成果較明顯[3]。

圖6 改進后的控制與技術圖

6 結語

以某型飛機機身機翼對接工序作為研究對象,基于DMAIC實施流程的具體實踐，在DMAIC流程實施過程中運用了SIPOC分析、測量系統分析(MSA)、因果圖、FMEA分析等,使問題得到具體的量化分析,其改善過程及效果得到有效控制,并對取得的效果進行評估分析,達成了預期目標。通過總結實施六西格瑪過程中所取得的成功經驗與存在的不足,得出實施該類項目的有效方法和流程，可為六西格瑪管理方法在制造企業裝配生產上的應用提供借鑒。