基于六西格瑪質(zhì)量管理方法的武鋼熱軋二分廠設(shè)備故障分析

王寧 胡迎鋒

(1. 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430205;2. 武漢鋼鐵集團(tuán)設(shè)備保產(chǎn)總公司熱軋二分廠，湖北 武漢 430080)

0 引言

武鋼熱軋二分廠維修作業(yè)區(qū)承接了武鋼熱軋二分廠的主軋線全線設(shè)備維護(hù)保產(chǎn)任務(wù)。武鋼熱軋二分廠主軋線具有節(jié)奏緊湊、工藝復(fù)雜、全線設(shè)備自動化程度高、生產(chǎn)壓力大等特點(diǎn)，因此設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和精度控制的準(zhǔn)確性對生產(chǎn)具有重要影響。然而，一段時間以來，武鋼熱軋二分廠主傳動系統(tǒng)故障頻發(fā)，對該廠扎線連軋生產(chǎn)的穩(wěn)定順行造成了嚴(yán)重影響并產(chǎn)生了不良后果。

針對設(shè)備存在的問題，武鋼熱軋二分廠作業(yè)區(qū)采用理論聯(lián)系實(shí)際的方法，開展《降低武鋼熱軋二分廠主傳動故障率》項(xiàng)目，運(yùn)用六西格瑪管理中的五階段改進(jìn)步驟(DMAIC)成立了六西格瑪項(xiàng)目管理小組，分析了武鋼熱軋二分廠主傳動設(shè)備故障問題，力圖找到科學(xué)的質(zhì)量管理方法。

1 定義(D)階段

五階段改進(jìn)步驟指的是:定義、測量、分析、改進(jìn)、控制(圖1)。

圖1 六西格瑪(DMAIC)管理方法活動要點(diǎn)

從整體上而言，定義階段是六西格瑪項(xiàng)目過程的第一個步驟，其目的是為項(xiàng)目正式啟動做好工作。在界定階段團(tuán)隊(duì)關(guān)注的主要是Y =f (X)的Y，界定階段的工作包含闡明團(tuán)隊(duì)使命、陳述目標(biāo)和價值、指出問題、確定項(xiàng)目范圍和制訂進(jìn)度計劃等。

1.1 確定戰(zhàn)略目標(biāo)

《降低武鋼熱軋二分廠主傳動故障率》六西格瑪管理項(xiàng)目小組根據(jù)總廠戰(zhàn)略目標(biāo)和武鋼熱軋二分廠作業(yè)區(qū)關(guān)于確保產(chǎn)線設(shè)備穩(wěn)定順行的明確要求，結(jié)合武鋼熱軋二分廠主軋線生產(chǎn)線的特點(diǎn)，提出了降低主傳動故障率以優(yōu)于0.35%為活動目標(biāo)。

1.2 組建項(xiàng)目小組

項(xiàng)目小組由公司領(lǐng)導(dǎo)2 人、設(shè)備維修總廠3人組成，全部參加過六西格瑪專業(yè)培訓(xùn)。成員分別負(fù)責(zé)組織故障模式分析、故障原因分析整理、故障數(shù)據(jù)收集、設(shè)計更改。

1.3 VOC-CTQ

運(yùn)用六西格瑪工具過程的SIPOC 分析，項(xiàng)目小組確認(rèn)內(nèi)部顧客為設(shè)備維修總廠維修管理部門，外部顧客為武鋼熱軋二分廠軋鋼車間，通過與武鋼熱軋二分廠開展用戶走訪等活動，了解生產(chǎn)廠最為關(guān)心的關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量特性，查找作業(yè)區(qū)在產(chǎn)線設(shè)備維護(hù)中自身存在的不足，分析問題，制訂改進(jìn)方案如圖2 所示。

1.4 項(xiàng)目目標(biāo)Y 的定義

項(xiàng)目目標(biāo)的定義如表1 所示。

表1 項(xiàng)目目標(biāo)的定義

2 測量(M)階段

測量階段關(guān)注的是Y =f (X)中的X 因子，它有兩個主要目的:一是收集數(shù)據(jù)，確認(rèn)問題和機(jī)會并進(jìn)行量化;二是梳理數(shù)據(jù)，為查找原因提供線索。

2.1 繪制流程圖

根據(jù)設(shè)備備件進(jìn)廠檢查驗(yàn)收到備件上機(jī)正常使用過程中的各個環(huán)節(jié)(包括設(shè)備上架，檢查，維護(hù)記錄，正常運(yùn)行等)，用六西格瑪工具流程圖等方法找出設(shè)備的關(guān)鍵流程控制點(diǎn)。繪制關(guān)鍵流程IPO (輸入-過程-輸出)，根據(jù)繪制的關(guān)鍵流程IPO 圖，通過頭腦風(fēng)暴法對關(guān)鍵流程進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.2 建立設(shè)備樹

根據(jù)設(shè)備的組成部件建立設(shè)備樹，將通過頭腦風(fēng)暴法得到的分析結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)歸納，找出影響設(shè)備不能正常工作的相關(guān)部件，由此建立設(shè)備故障樹。根據(jù)設(shè)備故障樹主要反映部件、部件所出現(xiàn)的故障形式，以及故障對應(yīng)的改進(jìn)措施，篩選出影響Y1，Y2的因子共84 個。

2.3 數(shù)據(jù)采集

通過武鋼熱軋二分廠生產(chǎn)線現(xiàn)有的穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(如交接班系統(tǒng)、WINCC實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)和PDA 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、電流檢測工具等)對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)采集數(shù)據(jù)的分析對設(shè)備故障發(fā)生的頻次進(jìn)行匯總。

2.4 失效模式分析

根據(jù)上述步驟得到的分析結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際環(huán)境和運(yùn)行狀況，通過頻數(shù)(O)評分準(zhǔn)則、嚴(yán)重度(S)評分準(zhǔn)則、檢測難度(D)評分準(zhǔn)則對設(shè)備建立失效模式分析 (FMEA 分析)，從會影響Y1和Y2的84 個因子中選出20 個重要因子，再從中選出9 個因子進(jìn)行快速改善并組織策劃實(shí)施(表2)。

圖2 項(xiàng)目宏觀流程圖

表2 降低主傳動故障率FMEA 表

項(xiàng)目小組通過對快贏改善以外的故障模式再次進(jìn)行分析即二次FMEA 分析，并對分析的結(jié)果進(jìn)行了篩選歸類作為Y 的重要因子，最終篩選出影響Y 的6 個重要因子。同時使用Pareto 圖工具對快贏改善效果進(jìn)行確認(rèn)，階段活動后，主傳動故障率有了明顯的降低。

3 分析階段(A)

分析階段關(guān)注的是Y =f (X)的f 關(guān)系，它是DMAIC 各個階段中最難以“預(yù)見”的階段。項(xiàng)目小組所使用的方法將在很大程度上取決于其所涉及的問題與數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。項(xiàng)目小組認(rèn)真研究相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，增強(qiáng)對過程和問題的理解，并且在此基礎(chǔ)上，通過綜合考慮各種類型的因素來尋找“問題根源”。

3.1 失效樹建立

失效樹主要反映重要因子、重要因子出現(xiàn)的故障模式以及改進(jìn)的措施。項(xiàng)目小組對M 階段最終篩選出影響Y 的重要因子建立失效樹，對重要因子的關(guān)鍵故障模式進(jìn)行失效模式分析。以上重要因子的失效模式分析重點(diǎn)將不同的零部件的失效模式進(jìn)行了原因分類，從而得出在下一階段針對不同設(shè)備的失效原因類別。通過統(tǒng)計FMEA 中失效原因分類建立Pareto 圖。項(xiàng)目組從M 階段最終篩選出影響Y 的6 個重要因子，分別是控制系統(tǒng)、信號電纜、主電機(jī)、傳動柜元件、編碼器、35KV 供電，將各重要因子的失效原因進(jìn)行分類，從而得出了分別是定修、維護(hù)、點(diǎn)檢、設(shè)計、使用5 個失效原因，并結(jié)合失效樹及失效模式分析編制或完善了相關(guān)制度和具體的推進(jìn)實(shí)施，再以重要因子“控制系統(tǒng)”為例進(jìn)行失效模式分析(表3)。

表3 控制系統(tǒng)失效模式分析

根據(jù)統(tǒng)計失效模式中失效原因分類建立Pareto 圖(圖3)，可以知曉通過快速改善后，設(shè)計對主傳動故障率的影響很小，而維護(hù)對主傳動故障率的影響最大，定修其次，點(diǎn)檢、使用居中。

3.2 回歸分析

通過回歸分析，找出自變量X 與因變量Y 之間存在的關(guān)系，建立回歸方程，找出影響設(shè)備正常運(yùn)行的具體問題及改善方向。經(jīng)回歸分析，發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，反應(yīng)拋鋼電流(A)與R2 壓下設(shè)定、E2 壓下設(shè)定、E2 速度設(shè)定、鋼坯硬度間呈現(xiàn)某種關(guān)系，分析結(jié)果如圖4 所示。

圖3 Pareto 圖

圖4 回歸分析

通過回歸分析，建立回歸方程，確定影響拋鋼電流的因素，從而完善點(diǎn)檢、檢修、維護(hù)及使用流程。

3.3 職能流程分析

對主傳動進(jìn)行職能流程分析，找出設(shè)備管理流程中存在的不足，最終規(guī)范總結(jié)出了在點(diǎn)檢、維護(hù)、定修、使用4 個方面工作具體內(nèi)容及流程。

4 結(jié)語

本文定義了項(xiàng)目目標(biāo)和影響目標(biāo)的關(guān)鍵因素，并用六西格瑪分析方法進(jìn)行了分析。針對武鋼熱軋二分廠主軋線故障多、運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，采用六西格瑪管理中的五階段理論進(jìn)行改善，在實(shí)踐中取得了良好的效果。

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