基于六西格瑪?shù)碾姵亟M自動(dòng)焊合格率改善策略

何 慶，汪冬華，石 飛

（威泰能源（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州215123）

某公司生產(chǎn)的電池組件，以前采用人工焊接，為了提高生產(chǎn)率，目前引進(jìn)了自動(dòng)電阻焊焊接設(shè)備，進(jìn)行自動(dòng)電阻焊焊接，但出現(xiàn)了以前沒有出現(xiàn)過的焊接缺陷。為了分析焊接缺陷的來源及其影響因素，及各影響因素的影響顯著程度，本研究通過實(shí)驗(yàn)研究，基于六西格瑪理論對(duì)各焊接因素進(jìn)行分析，找出自動(dòng)電阻焊缺陷的顯著影響，并有針對(duì)性地提出改善措施。

1 各工序良品狀況分析

公司主要生產(chǎn)電池組件，根據(jù)擴(kuò)產(chǎn)的需要，增加了10臺(tái)自動(dòng)電阻焊機(jī)進(jìn)行電池組件的焊接，圖1為采用自動(dòng)電阻焊三個(gè)月后，電池組件出現(xiàn)的不良品柏拉圖。由圖1可見，采用自動(dòng)電阻焊進(jìn)行自動(dòng)電池組件的焊接后，電阻焊工序的良品率跌至最低點(diǎn)，遠(yuǎn)低于其他工序。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤統(tǒng)計(jì)：導(dǎo)入自動(dòng)焊接前的電阻焊工序平均良率可達(dá)到95%，導(dǎo)入自動(dòng)焊接后良率迅速下降至70%，電阻焊工序的良率下降也導(dǎo)致了充放電工序良率的下降。

對(duì)此狀態(tài)持續(xù)3個(gè)多月的跟蹤分析，產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)損失總計(jì)412，117元。自動(dòng)電阻焊缺陷已成為瓶頸，影響整個(gè)擴(kuò)產(chǎn)效果，經(jīng)濟(jì)損失顯著。同時(shí)電阻焊的缺陷越多，流入客戶手中的風(fēng)險(xiǎn)就越高，會(huì)在客戶中造成不良影響。針對(duì)存在的問題，采用6西格瑪理論對(duì)自動(dòng)電阻焊缺陷的影響因素進(jìn)行研究，找出最影響焊接質(zhì)量的因素，為改進(jìn)措施提供理論基礎(chǔ)。

圖1 2008年下半年至今各工序不良品柏拉圖

2 基于六西格瑪理論的電阻焊過程失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析

2.1 六西格瑪理論

六西格瑪［1－2］是一種管理業(yè)務(wù)和部門的系統(tǒng)方法。它把顧客放在第一位，利用事實(shí)和數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)更好地解決問題的方法。6西格瑪項(xiàng)目主要有三個(gè)領(lǐng)域：a）.提高顧客滿意b）.縮短工作周期c）.減少缺陷。

六西格瑪是一項(xiàng)以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，追求幾乎完美的質(zhì)量管理方法。從實(shí)質(zhì)上講，6西格瑪管理法是一種從全面質(zhì)量管理方法（TQM）演變而來的一個(gè)高度有效的企業(yè)流程設(shè)計(jì)、改善和優(yōu)化技術(shù)，并提供了一系列同等地適用于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)的新產(chǎn)品開發(fā)工具。6西格瑪管理法的重點(diǎn)是將所有的工作作為一種流程，采用量化的方法分析流程中影響質(zhì)量的因素，找出最關(guān)鍵的因素加以改進(jìn)從而達(dá)到更高的客戶滿意度。從目前的實(shí)踐來看，六西格瑪管理主要有兩種類型：6Sigma改進(jìn)和6Sigma設(shè)計(jì)。

2.2 電阻焊過程失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析

電阻焊制程的自動(dòng)化，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動(dòng)化的第一步，該制程的成功轉(zhuǎn)型，可以增強(qiáng)管理層對(duì)整條生產(chǎn)線成功改造的信心。通過對(duì)電阻焊樣本進(jìn)行失效（失效分析樣本數(shù)3000）與報(bào)廢分析（報(bào)廢分析樣本數(shù)70），現(xiàn)階段電阻焊失效和報(bào)廢主要源于：外觀不良、焊接力不足（虛焊）、電性能失效（電芯極性反，短路），圖2為電阻焊失效與報(bào)廢統(tǒng)計(jì)分析圖。由圖可知，電阻焊失效的顯著缺陷在于外觀不良和虛焊，電阻焊報(bào)廢的主要缺陷在于電芯極性相反。

圖2 電池組電阻焊失效與報(bào)廢原因分析柏拉圖

3 基于六西格瑪理論的電池組電阻焊缺陷實(shí)驗(yàn)研究

3.1 電池組電阻焊實(shí)驗(yàn)

在進(jìn)行電池組電阻焊缺陷實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了電焊后焊接結(jié)構(gòu)的拉力實(shí)驗(yàn)［3］，根據(jù)不同焊接缺陷的樣本的拉力實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于六西格瑪理論進(jìn)行分析，得出最顯著影響因素，并提出改進(jìn)措施。本次實(shí)驗(yàn)中拉力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量誤差占總變異的7.23%，收集最近1個(gè)月每天的電阻焊一次合格率，做時(shí)序圖如圖3。由圖3可知：目前合格率平均值為72%，且不穩(wěn)定，離98%的目標(biāo)相差26%。圖4為最近1個(gè)月每天的電阻焊拉力，進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)并做控制圖。分析圖4可知整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程穩(wěn)定，無系統(tǒng)異因存在。圖5為現(xiàn)階段電阻焊拉力的過程能力分析圖，由圖5可知現(xiàn)階段過程能力僅為0.61，有很大的提高空間。

圖3 近一月樣本的電阻焊一次合格率統(tǒng)計(jì)

圖4 近一月的電阻焊正態(tài)檢驗(yàn)控制圖

圖5 電阻焊拉力的過程能力分析圖

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)樣本的電阻焊拉力過程能力分析后，下一步用流程變量圖進(jìn)行分析，通過對(duì)流程輸入因子逐一進(jìn)行打分，從中篩選出了若干個(gè)分值最高的輸入因子，將這些重要的輸入因子再進(jìn)行失效模式的分析，進(jìn)一步找出最關(guān)鍵的輸入因子。圖6為電池組電阻焊缺陷流程變量圖分析，表1為潛在失效模式及后果分析。

圖6 電池組電阻焊缺陷流程變量圖

表1 潛在失效模式及后果分析 （FMEA）

3.2 實(shí)驗(yàn)過程中快贏措施實(shí)施

實(shí)驗(yàn)過程中，為了分析影響電池組電阻焊質(zhì)量的最顯著因素，需要對(duì)各相關(guān)關(guān)聯(lián)因素采取改進(jìn)措施，并分析改進(jìn)后與改進(jìn)前的影響效果［4］。表2為不同改善措施的改善前后對(duì)比，由表可知，通過影響電阻焊因素改善，電阻焊質(zhì)量明顯得到改善。

表2 對(duì)電池組件影響電阻焊缺陷的不同因素的改善對(duì)比

3.3 第2次FMEA潛在失效模式及后果分析

通過上述三種改善措施分析后，進(jìn)行FMEA潛在失效模式及后果分析見表3，針對(duì)X采取快贏措施后，通過對(duì)項(xiàng)目的持續(xù)關(guān)注，項(xiàng)目的指標(biāo)近況見表4。

經(jīng)過流程圖，因果矩陣，F(xiàn)MEA及快贏措施，篩選出重要顯著因素X（表5）。

表3 第2次FMEA潛在失效模式及后果分析

表4 項(xiàng)目的指標(biāo)近況表 %

表5 被篩選出的重要顯著因素X

電芯極性反是電阻焊過程失效的主要原因之一，是造成產(chǎn)品報(bào)廢的第一原因。通過實(shí)驗(yàn)分析，焊接電流與焊穿有關(guān)，焊接電壓也會(huì)造成電池組件的焊穿缺陷，焊接電流與焊接電壓對(duì)焊接力都有影響（表6）。

表6 電池組焊接缺陷四維度分析

經(jīng)過對(duì)電池組實(shí)驗(yàn)分析及驗(yàn)證，筆者判斷對(duì)電池組電阻焊缺陷有影響的重要因子有：X1：電芯的極性檢出能力 ；X2：焊接參數(shù)；X3：鎳片與電芯對(duì)齊性。針對(duì)分析階段得出的4個(gè)關(guān)鍵X因子，分別提出了改善思路，并按照實(shí)施時(shí)間由短及長(zhǎng)、涉及范圍由小到大、改進(jìn)難度由易至難、改善效果明顯至顯著，按1、3、9的打分準(zhǔn)則分別對(duì)四個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，分?jǐn)?shù)高表示容易改善，分?jǐn)?shù)低表示難以改善，并根據(jù)總分由高到低的順序指導(dǎo)改善的優(yōu)先序，由表6可知：因子改善及確保落實(shí)的優(yōu)先順序?yàn)閄2－X1－X3。

4 結(jié)論

通過采用六西格瑪進(jìn)行電池組自動(dòng)電阻焊缺陷的實(shí)驗(yàn)研究，分析出對(duì)自動(dòng)電阻焊缺陷最顯著影響因素為焊接參數(shù)，其次為電芯極性反，最不顯著影響因素是鎳片與電芯不對(duì)齊。團(tuán)隊(duì)根據(jù)上述分析的結(jié)果對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行DOE，找到最優(yōu)參數(shù)，從而提高電阻焊合格率。針對(duì)電芯極性反，后續(xù)新電芯的設(shè)計(jì)可采取一定的防錯(cuò)措施，以減少不良發(fā)生。電阻焊制程的改善分析過程，可同樣應(yīng)用于后續(xù)制程在手動(dòng)轉(zhuǎn)自動(dòng)化過程中遇到的相同問題，在轉(zhuǎn)換期充分采用六西格瑪?shù)姆椒ㄟM(jìn)行測(cè)量、分析，找到最顯著影響因素，最終采取適當(dāng)?shù)母纳拼胧_(dá)到順利轉(zhuǎn)換。

［1］ 王靈玲，毛劍敏，陳宇曉.基于六西格瑪?shù)碾娮悠髽I(yè)產(chǎn)品切換過程管理與改進(jìn)［J］.工業(yè)工程，2011，14（5）：121－124.

［2］ Thomas Pyzdek.六西格瑪（6σ）手冊(cè)［M］.孫靜譯.北京：清華大學(xué)出版社，2003：3－5.

［3］ 馬 聰，楊建東.電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的點(diǎn)焊工藝研究［J］.機(jī)械工程師，2013，12：27－30.

［4］ 施亮星，何 禎.DMAIC流程在自動(dòng)焊接質(zhì)量改進(jìn)中的應(yīng)用［J］.數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理，2008，27（2）：241－249.