利用六西格瑪方法對A公司某型產品合格率的改善

摘要：從A公司某型產品出現不良出發，基于六西格瑪DMAIC流程，采用Pareto分析、因果分析法、PFMEA等方法，對某型號注塑輪片在制造生產流程進行了全面的分析，確定了影響生產良率的主要因素，包括注塑溫度，注塑壓力以及保壓時間。再結合原材料物性表和實際生產經驗，運用Minitab設計DOE試驗計劃，對影響良率的生產工藝參數的不同組合進行生產試驗。獲取實際的試驗數據，通過Minitab軟件對試驗數據的運算，逐步找出了影響良率的關鍵因素以及它們之間的相互關系，從而確定了注塑生產工藝的最佳生產工藝參數組合，提高了注塑件的產品良率。

關鍵詞：注塑；質量改善；六西格瑪；DOE；試驗設計

中圖分類號：TP39文獻標志碼：A文章編號：1009-9492 （ 2022 ） S1-0042-04

Improvement of the Qualified Rate of a Type of Product in a Company by Six Sigma

Luo Xinke

（Atotech （China） Chemicals Ltd.， Guangzhou 511356 ， China）

Abstract： Starting from the defect of a certain type of product of Company A， based on the Six Sigma DMAIC process， Pareto analysis， causal analysis， PFMEA and other methods were used to conduct a comprehensive analysis of the manufacturing process of a certain type of injection wheel， and determine the main factors affecting the production yield， including injection temperature， injection pressure and holding time. Combined with the physical property table of raw materials and actual production experience， Minitab was used to design DOE test plan， conduct production tests on different combinations of production process parameters that affect the yield， obtain actual test data， and gradually find out the key factors that affect the yield and their interrelationships through the calculation of test data by Minitab software， so as to determine the best combination of production process parameters for injection molding production process， the yield of injection molded parts was improved.

Key words： injection molding； quality improvement； Six Sigma； DOE； experimental design

0引言

A公司從事電鍍設備的研發與制造，設備基于模塊化設計和制造，其中的驅動模塊使用的某型注塑輪片不良率一直居高不下，為此本文采用數據統計方法和六西格瑪進行精益改善，提高良品率。

1界定

六西格瑪的第一步工作為界定，這個階段需要明確問題以確認項目的輸出Y及其測量，決定改進項目所需要進行的測量、分析、改進和控制等活動。A公司某型輪片是自行設計開模的產品，如圖1所示。注塑生產過程中需要經過加溫、射膠、保溫以及冷卻，煮水以及穿軸裝配等工序，且采用的材料為ETFE特氟龍，收縮變形量大，涉及的變量多，容易在制程中出現不良，2022年度某生產批次檢驗數據如表1所示。

由表可知，2022年度某型輪片某批次的良率為84.43%，統計各不良項進行Pareto分析，外徑D尺寸超差占比最大，該不良嚴重影響產品質量，因此此次六西格瑪改善項目的Y定義為：某型輪片外徑D不良占產量的百分數（圖2）。

2測量

DMAIC第二個階段為測量，該階段項目組將通過數據收集以及對數據的評估，評估的方法可以多種多樣，從而對問題產生的原因獲得深層次的理解，在此階段可以發現并且排除部分干擾項。本案例中的關鍵測量量為輪片的外徑D，外協生產廠根據經驗定義的注塑件公差范圍為31.90～31.98，輪片煮水裝配后尺寸為31.95～32.05（組件的要求）。測量的過程如下：按當前制程參數制作一批試樣，按腔號對產品進行編號，分別測量外徑D，由指定的測量操作員采用相同的量具和手法進行測量。測量統計如表2所示，統計發現1號和3號腔產品的不良率很高，為了減少不確定因素，項目組決定在后續生產排除1號和3號腔，只生產2號和4號腔。

3分析

六西格瑪的第三步工作為分析，項目組詳細研究制程中可能產生不良的原因。首先，從影響外徑D公差的因素，從人機料法環測6個方面，找出產生外徑D不良的因素，完成因果圖分析，如圖3所示。

其次，通過因果圖，進一步對影響外徑D的因子進行PFMEA分析，如表3所示。最終得出結論，影響Y即外徑D公差不良的主要因子為加熱溫度、壓力和保壓時間。

4改進

DMAIC第4個階段為改進。由上個階段分析得出了產生問題的主要因子，但是其組合理論上有無窮多種，項目組借助Minitab軟件進行實驗設計DOE，安排一批實驗，按照在設定的條件下進行實驗，獲得數據并進行軟件運算，從而獲得因子的最佳搭配。由PFMEA分析可知影響輪片外徑D的顯著因子為：加熱溫度，壓力和保壓時間，結合ETFE塑膠粒子的物性表以及根據過往的生產記錄設定三因子的水平，如表4所示。使用Minitab設計全因子實驗，安排4個中心點（即2^3+4）的實驗，生成的實驗計劃如表5所示，一共做12組實驗，記錄各組實驗條件下外徑D的合格率。響應為“外徑D的合格率”，分別考察3個因子以及它們之間交互作用對輸出的影響。

Minitab運行擬合結果顯示模型總的效果顯著有效。從顯著性看來，因子A（溫度）、B（壓力）以及AB（溫度X壓力）對應的P值都小于顯著水平0.05，因此可以判斷，這3項效應是顯著的，其余的因子或者交互作用項并不顯著，舍去后再次進行擬合，如圖4、5所示。從第二次擬合的結果可以看出R-Sq（調整）為90.07%，回歸效果良好。Minitab軟件輸出的回歸方程為：

合格率Y = 87.0 - 2.75*溫度+ 6.50 *壓力

實現最優化，研究目標是達到最高的合格率；容易得到：當因子A（溫度）取最小值-1（即335℃），B（壓力）取最大值1（即90Psi），合格率獲得最大值96.25%。

5控制

控制是六西格瑪DMAIC實施流程中的最后一個階段，需要通過流程管理，對生產管理人員以及技術人員的工作方式形成長期影響并加以保持，避免回到改善前的操作習慣。項目組將改進中找到的最佳生產工藝參數組合更新到作業指導書和生產臺賬表格中，完善了過程控制。

6結束語

六西格瑪管理作為當前質量管理的研究熱點之一，已逐漸被廣大企業界認同為取得效益的有效途徑，并發展為戰略改進、業務變革和解決問題的最佳實踐。本文通過應用六西格瑪DMAIC改進模式以及相關六西格瑪管理工具的應用，對A公司某型產品出現高不良率的原因進行分析，利用多種方法如Pareto法、因果分析法、PFMEA以及借助Minitab進行DOE試驗設計和運算，結合原材料特性和實際生產經驗，針對主要因子溫度、壓力和保壓時間進行研究，找到了最優配置的因子組合，提高了A公司該型產品的合格率，提升了公司效益。

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作者簡介：羅新科（1981-），男，助理工程師，碩士，研究領域為機械制造、新產品開發和質量改善，已發表論文1篇。

（編輯：王智圣）