六西格瑪管理在8030鋁合金導(dǎo)體開發(fā)中的應(yīng)用

柳堯裕， 徐 靜

(遠(yuǎn)東電纜有限公司，江蘇宜興214257)

0 引言

六西格瑪設(shè)計是一個廣義概念，其思想是把關(guān)鍵顧客需求設(shè)計到產(chǎn)品中，采用統(tǒng)計方法量化系統(tǒng)性能和相關(guān)設(shè)計參數(shù)、過程參數(shù)。

傳統(tǒng)的新產(chǎn)品開發(fā)模式，先進(jìn)行市場調(diào)研，然后進(jìn)行產(chǎn)品試制，最后進(jìn)行工業(yè)化批量試制。這種開發(fā)模式存在開發(fā)可靠性低、成本高、周期長、試驗結(jié)果偏差大等缺點(diǎn)。而六西格瑪管理方法是從界定問題開始，經(jīng)過測量績效、分析原因、實施改進(jìn)、控制改進(jìn)成效五個階段，將整個過程都建立在統(tǒng)計分析的技術(shù)基礎(chǔ)上，并且應(yīng)用六西格瑪管理中的田口分析，可以通過少量的試驗次數(shù)就能找到配方中最佳成分和最佳含量。

本文以電纜用8030鋁合金導(dǎo)體開發(fā)為例，介紹了六西格瑪管理方法在8030鋁合金導(dǎo)體配方開發(fā)中的應(yīng)用，驗證了六西格瑪方法在配方改進(jìn)中的有效性。

1 8030鋁合金導(dǎo)體六西格瑪改進(jìn)

目前我們生產(chǎn)的8030鋁合金導(dǎo)體存在著性能不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等問題，現(xiàn)決定對鋁合金導(dǎo)體生產(chǎn)工藝進(jìn)行六西格瑪改進(jìn)，提高產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率，使鋁合金電纜快速投入市場，給企業(yè)帶來新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

根據(jù)六西格瑪改進(jìn)的特點(diǎn)，選用了適合產(chǎn)品改進(jìn)的“DMAIC”改進(jìn)模型，即定義、測量、分析、改進(jìn)、控制五個階段。

1.1 定義階段

定義階段根據(jù)關(guān)鍵客戶要求確定了關(guān)鍵質(zhì)量特性(CTQ)，鋁合金線抗拉強(qiáng)度≥103 MPa、20℃時導(dǎo)體電阻率≤0.028 170 Ω·mm2/m、伸長率≥10%。

使用宏觀流程圖確定項目流程(見圖1)，制定項目總體計劃和日程安排表，選擇各角色人員并分配工作職責(zé)，正式組建項目團(tuán)隊，完成項目授權(quán)。

1.2 測量階段

對CTQ進(jìn)行因果矩陣分析，初步確定鋁合金導(dǎo)體性能的影響因素，并且通過性能指標(biāo)的過程能力分析，分析現(xiàn)階段鋁合金導(dǎo)體性能所處的水平。

1.3 分析階段

對CTQ進(jìn)行過程失效模式及后果分析(PFMEA)，對鋁合金導(dǎo)體性能的影響因素進(jìn)行篩選，分析后確定鋁合金桿電阻率、抗拉強(qiáng)度、伸長率、擠壓轉(zhuǎn)速、壓縮比是鋁合金導(dǎo)體性能的主要影響因素。將鋁合金桿的性能對鋁合金線的性能影響做回歸分析，通過分析可知，鋁合金桿的性能決定合金線的性能，并且建立了桿與線性能的回歸方程。通過回歸方程和鋁合金線的CTQ推導(dǎo)出合金桿的性能指標(biāo)，性能指標(biāo)為:鋁合金桿強(qiáng)度110～130 MPa、20℃時導(dǎo)體電阻率≤0.028592Ω·mm2/m、伸長率≥15%。

圖1 宏觀流程圖

鋁合金桿的主要成分是 Cu、Fe、Si和Re，通過連鑄連軋工藝生產(chǎn)鋁合金桿，連鑄連軋工藝較復(fù)雜、關(guān)鍵控制點(diǎn)較多，因此需通過分析階段找出影響鋁合金桿性能的關(guān)鍵因素，分析結(jié)果為Cu和Fe含量，澆鑄機(jī)速度、乳化液溫度和乳化液壓力影響鋁合金桿的強(qiáng)度，Cu和Re含量、澆鑄機(jī)速度影響鋁合金桿的電阻率，Cu和Fe的含量、澆鑄機(jī)速度、乳化液壓力影響鋁合金桿伸長率。

1.4 改進(jìn)階段

(1)鋁合金桿成分改進(jìn)

鋁合金線和鋁合金桿的影響因素確定后，根據(jù)影響因素對合金桿的成分和連鑄連軋工藝進(jìn)行改進(jìn)，以提高合金桿的性能。改進(jìn)階段應(yīng)用田口分析進(jìn)行改進(jìn)，分為成分改進(jìn)和工藝改進(jìn)兩部分。

成分改進(jìn)時選用L9(34)正交試驗表，優(yōu)化Fe、Cu和Re含量，提高合金性能。因鋁合金桿強(qiáng)度與電阻率和伸長率是相互制約的性能指標(biāo)，所以選用綜合信噪比來評價合金桿性能的高低，綜合信噪比值越高，表示合金桿的性能越好。正交試驗的因素水平表見表1，田口分析結(jié)果見表2。

表1 鋁合金桿成分改進(jìn)因素水平表

表2 鋁合金桿成分改進(jìn)綜合信噪比分析結(jié)果(n=2)①n=2為每種試驗方案，試驗結(jié)果分析時取兩根鋁合金桿進(jìn)行測試。

從表2可以看出，最佳方案為A2B3C1，即成分為Fe(0.65±0.05)%、Cu(0.045±0.005)%、Re(0.1±0.01)%時，鋁合金桿性能的綜合信噪比值最高，性能最好。

(2)鋁合金桿工藝改進(jìn)

工藝改進(jìn)時選用L9(34)正交試驗表，找出最佳的工藝參數(shù)，使得鋁合金桿的性能達(dá)到最優(yōu)。鋁合金桿工藝改進(jìn)的正交試驗因素水平表見表3，田口分析結(jié)果見表4。

表3 鋁合金桿工藝改進(jìn)因素水平表

表4 鋁合金桿工藝改進(jìn)綜合信噪比分析結(jié)果(n=2)

從表4可以看出，最佳方案為A3B2C1，即連鑄連軋工藝參數(shù)為:澆鑄機(jī)速度(850±5)rpm;乳化液溫度(50±2)℃、乳化液壓力(0.3±0.01)MPa時，生產(chǎn)的鋁合金桿性能綜合信噪比最高，合金桿性能最好。

(3)擠鋁工藝改進(jìn)

應(yīng)用田口分析找出擠鋁工藝的最佳方案。用改進(jìn)階段確定的最佳成分和工藝方案生產(chǎn)的鋁合金桿進(jìn)行擠鋁，鋁合金桿強(qiáng)度為 113.7 MPa、電阻率0.028492 Ω·mm2/m、伸長率21.4%，按照田口設(shè)計方案進(jìn)行擠鋁，選用L9(34)正交試驗表，具體因素水平表見表5，田口分析結(jié)果見表6。

表5 擠鋁工藝正交試驗因素水平表

表6 擠出鋁合金線綜合信噪比試驗結(jié)果(n=10)

從表6可看出，當(dāng)選用A2B3的試驗方案時，鋁合金線性能的綜合信噪比最高，即壓縮比4.0，擠壓轉(zhuǎn)速(13±0.1)rpm時生產(chǎn)的鋁合金線性能最好。

(4)鋁合金線改進(jìn)效果

通過改進(jìn)階段的分析，確定了改進(jìn)措施。用改進(jìn)階段確定的最佳工藝條件生產(chǎn)鋁合金線，改進(jìn)后效果顯著，改進(jìn)結(jié)果見表7。

表7 鋁合金線改進(jìn)后結(jié)果

1.5 控制階段

將改進(jìn)措施納入管理文件，明確新的流程，保證改進(jìn)成果得以保持?？刂朴媱澅硪姳?，表8中控制方法為單值移動極差控制圖(I-MR圖)，判定標(biāo)準(zhǔn)為控制圖判定標(biāo)準(zhǔn)。

表8 控制計劃表

2 項目收益

(1)通過六西格瑪改進(jìn)在“8030鋁合金導(dǎo)體配方開發(fā)”項目中的實踐應(yīng)用，公司生產(chǎn)的8030鋁合金導(dǎo)體合格率由62%提高到100%，自鞏固期起的一年內(nèi)產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1 605.7萬元。

(2)項目實施過程中，通過各部門、各專業(yè)人員之間的溝通協(xié)作，消除了部門間的壁壘障礙，最終實現(xiàn)了跨部門、跨專業(yè)的無邊界合作。

(3)已形成發(fā)明專利一項;提高了團(tuán)隊人員業(yè)務(wù)水平及公司品牌美譽(yù)度。

(4)項目實施后，有效地提高了8030鋁合金電纜的質(zhì)量和銷售量，進(jìn)一步提升了公司在客戶心目中的形象。

3 結(jié)束語

六西格瑪管理應(yīng)用在配方型項目的開發(fā)中，可以縮減試驗次數(shù)，減少試驗成本，高效地找出關(guān)鍵因素和最佳工藝。六西格瑪管理帶給員工的是分析問題和解決問題的方法，可以提高企業(yè)產(chǎn)品綜合質(zhì)量。企業(yè)應(yīng)用六西格瑪管理可改進(jìn)產(chǎn)品的管理體系、提高質(zhì)量管理水平，進(jìn)而提升競爭力，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。