提升VD46項(xiàng)目密封測試崗一次通過率研究

姜再龍, 徐 兵, 潘 沐

(長春工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 吉林 長春 130012)

0 引 言

某廠ECU VD46項(xiàng)目生產(chǎn)線VD46產(chǎn)品從2017年11月到2018年5月量產(chǎn)，其平均一次通過率是91.3%，而此生產(chǎn)線一次通過率的目標(biāo)是97.5%。經(jīng)過分析，泄漏測試崗位是產(chǎn)品一次通過率低的主要原因，VD46項(xiàng)目泄漏測試一次通過率目前僅為95.0%，而該生產(chǎn)線其他產(chǎn)品最好水平是99.5%。一次通過率為公司2018年的重要指標(biāo)之一，而新項(xiàng)目VD46的一次通過率比較低。

基于以上情況，公司決定進(jìn)行一次六西格瑪綠帶項(xiàng)目來改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，通過此次綠帶項(xiàng)目實(shí)施，將VD46項(xiàng)目的一次通過率提升，徹底改善VD46項(xiàng)目因?yàn)橐淮涡酝ㄟ^率低產(chǎn)生的報(bào)廢與返修現(xiàn)象，改善后按年產(chǎn)11.5萬訂單計(jì)算，返修與報(bào)廢的費(fèi)用按照從95.0%到99.5%的一次通過率計(jì)算，單件產(chǎn)品成本約為251元，則可節(jié)省財(cái)務(wù)成本約130萬元，與此同時(shí)，產(chǎn)品品質(zhì)提高、客戶滿意度提升，企業(yè)競爭力也會大幅度增強(qiáng)[1]。

1 DMAIC管理方法簡介

六西格瑪管理的實(shí)施，重要的是運(yùn)用DMAIC改進(jìn)模型，它是六西格瑪管理的核心，一切過程和活動(dòng)都是緊緊圍繞D、M、A、I、C這5個(gè)步驟展開的。

1)D(Define)項(xiàng)目定義：明確關(guān)鍵問題，確定輸出特性和項(xiàng)目指標(biāo)，形成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)[2]。

2)M(Measure)測量階段：對測量系統(tǒng)進(jìn)行過程能力分析，掌握系統(tǒng)短期和長期sigma水平。

3)A(Analysis)分析階段：運(yùn)用探測性分析和統(tǒng)計(jì)分析確定變差來源，分析總結(jié)變差，制定DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[3]。

4)I(Improve)改善階段：確認(rèn)并實(shí)施DOE實(shí)驗(yàn)，主要使用2K因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定Y=f(x)，確認(rèn)改善參數(shù)及方案[4]。

5)C(Control)控制階段：將方案進(jìn)行系統(tǒng)化總結(jié)處理，建立行動(dòng)方案，執(zhí)行與監(jiān)督并移交項(xiàng)目[5]。

DMAIC是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過程，其邏輯非常嚴(yán)密，主要包含項(xiàng)目管理理念和方法,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法以及現(xiàn)代管理方法等，是一種質(zhì)量改進(jìn)的系統(tǒng)性方法[6]。

2 項(xiàng)目分析

2.1 項(xiàng)目定義

通過完整的問題陳述及3W2H問題描述完整性檢查，確認(rèn)問題背景，明確改進(jìn)范圍，參考基線水平及最佳水平(或客戶期望)，定出項(xiàng)目改善目標(biāo)。

1)目標(biāo)描述：將VD46項(xiàng)目泄漏測試一次通過率從95%提升到98.3% 。

2)項(xiàng)目改進(jìn)范圍：根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，運(yùn)用SIPOC系統(tǒng)模型確定問題范圍為后端生產(chǎn)裝配線，SIPOC分析過程如圖1所示。

圖1 SIPOC分析圖

2.2 測量階段

對測試系統(tǒng)進(jìn)行分析：

1)本項(xiàng)目產(chǎn)品測量系統(tǒng)主要儀器為F型泄漏測試儀，屬于年檢計(jì)量器具，測量系統(tǒng)可以重復(fù)測試產(chǎn)品，可以做重復(fù)性和再現(xiàn)性分析，測量系統(tǒng)可用。

2)檢測泄漏測試崗位數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性，對其做R&R分析、交互因子分析，得知夾具重復(fù)性方差分量為0.49，再現(xiàn)性方差分量為0.31，合計(jì)量具的R&R貢獻(xiàn)值為0.8%，合計(jì)量具的研究變異為8.96%，百分公差為20.82%，百分過程值為23.14%，系統(tǒng)分析判定見表1。

表1 系統(tǒng)分析判定表

通過對比表1中參數(shù)可知，測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性對系統(tǒng)變異影響均較小，操作人員間的交互作用影響不明顯，所以該測量系統(tǒng)的指標(biāo)滿足要求。

2.3 分析階段

2.3.1 影響因子

針對可能導(dǎo)致泄漏問題的工藝崗位做工藝與問題匹配分析，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴完成各崗位輸入和輸出因子[7]，使用魚骨圖來分析泄漏值y1的影響因子，整理出36個(gè)相關(guān)變數(shù)x，根據(jù)泄漏測試產(chǎn)品的來料與對應(yīng)的裝配工藝深入分析與評估，通過C&E矩陣將分?jǐn)?shù)值較低的x因素排除，得出連接器與housing的下壓深度h1,涂密封膠膠量,泄漏測試的充氣壓力，泄漏測試充氣時(shí)間長，連接器與housing左右兩側(cè)的深度差Z,涂密封膠軌跡，ECU冷卻時(shí)間不足導(dǎo)致產(chǎn)品溫度高，涂膠到泄漏測試的時(shí)間，8個(gè)影響y1的關(guān)鍵因子如圖2、表2 所示。

圖2 重要影響因子魚骨圖

表2 矩陣分析輸出表

2.3.2 關(guān)鍵因子分析

1)根據(jù)泄漏測試技術(shù)文件要求，泄漏測試時(shí)產(chǎn)品溫度建議是常溫,通過測量得出產(chǎn)品進(jìn)入高溫爐到最終出冷卻爐的整體溫度曲線，由此得知冷卻時(shí)間是17 min,產(chǎn)品CPU溫度從83 ℃降到45 ℃，未達(dá)到室溫，因此確認(rèn)產(chǎn)品溫度是一個(gè)重要因子。

2)對泄漏測試不合格的產(chǎn)品拆殼檢查，發(fā)現(xiàn)大部分產(chǎn)品漏點(diǎn)多在上蓋和連接器結(jié)合處，而且個(gè)別產(chǎn)品的密封膠軌跡外偏,連接器肋條未在密封膠寬中間，因此確認(rèn)密封膠軌跡和膠量是泄漏測試不合格的一個(gè)重要因子[8]。

3)設(shè)計(jì)理論方面分析，連接器下壓深度過深，尚未固化密封膠被擠壓，導(dǎo)致密封膠層變薄，密封能力降低；兩側(cè)深度不一致，可能會導(dǎo)致連接器在裝配過程中有內(nèi)應(yīng)力沒有被釋放，會影響密封膠和外殼之間的黏附效果，同樣使密封層變薄，降低密封能力，x1,x5也屬于重要因子。

4)測試工藝方面分析，充氣壓力過大，測試時(shí)間過長也存在導(dǎo)致產(chǎn)品泄漏量增大的可能，如果破壞密封膠，將會引發(fā)大批量的泄漏事故，所以x3,x4都是對y1有重要影響的重要因子。

2.3.3 關(guān)鍵因子檢驗(yàn)

1)對快贏因子x2/x6&x8/x7分別使用單樣本T檢驗(yàn)，假設(shè)x2增加膠量,y1泄漏值不變；配對T檢驗(yàn)，假設(shè)改變x6&x8因子參數(shù)，y1泄漏量不變；雙樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行分析驗(yàn)證，假設(shè)x7調(diào)整軌跡后，y1不發(fā)生變化。x2因子P=0.253>0.05，不能拒絕原假設(shè),快贏無效。而x6&x8因子P=0.000<0.05，拒絕原假設(shè)，說明x6&x8因子對y1有影響，x7因子P=0.255>0.05，不能拒絕原假設(shè)，所以快贏有效。

2)對x1/x5進(jìn)行分析。

(a)用主效應(yīng)圖來分析x1與x5對y1的影響可知，h1值變大直接影響泄漏值，Z值沒有明顯影響，進(jìn)一步用假設(shè)檢驗(yàn)來驗(yàn)證，得出泄漏值和h1的相關(guān)檢定：P=0.000<0.005, 相關(guān)很重要；

(b)泄漏值和Z的相關(guān)檢定，經(jīng)過殘差分析可知,P=0.928>0.005, 相關(guān)不重要;分析泄漏值與h1及兩側(cè)高度差Z的回歸性。

通過對主要因子檢驗(yàn)與分析,得出x1為對y1影響較大的關(guān)鍵因素，如圖3所示。

(a) 正態(tài)概率圖 (b) 與擬合值

2.3.4x3雙樣本T檢驗(yàn)

x3對y1的影響分析：

1)泄漏測試充氣壓力從2 MPa降低到0.5 MPa后,前后每班收集10個(gè)產(chǎn)品的泄漏值，收集30個(gè)班，計(jì)算每個(gè)班的泄漏平均值與置信區(qū)間分別如圖4和圖5所示。

2)根據(jù)以上兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。降低泄漏測試充氣壓力后，產(chǎn)品泄漏值變小，均值有所降低。

(a)原假設(shè)H0：u前=u后;

(b)備擇假設(shè)Ha：u后

(c)檢驗(yàn)前提：數(shù)據(jù)正態(tài)性，通過對泄漏值均值圖形化匯總可知，P=0.514,0.311>0.05,故數(shù)據(jù)正態(tài);

(d)等方差檢驗(yàn)：P=0.205>0.05,故不可拒絕方差相等。

3)對充氣壓力2 MPa和充氣壓力0.5 MPa的泄漏均值做雙樣本T分析，可知P=0；由于P=0.000<0.05，拒絕原假設(shè)，說明因子x3對y1有著影響，充氣壓力從2 MPa降低到0.5 MPa，產(chǎn)品泄漏值變小，均值從6.8 Pa/s降低到2.2 Pa/s。

2.3.5x4雙樣本檢驗(yàn)

將上述雙樣本檢驗(yàn)方法再次運(yùn)用到泄漏測試時(shí)間因子上進(jìn)行檢驗(yàn)分析，得出結(jié)論,由于P=0.030<0.05，拒絕原假設(shè)，說明x4因子對y1有影響，充氣時(shí)間從10 s縮短到5 s，產(chǎn)品泄漏值稍有變小，均值從6.978 Pa/s降低到6.591 Pa/s。

對分析階段進(jìn)行歸納總結(jié)見表3。

表3 影響因子匯總表

2.4 改善階段

根據(jù)2.3總結(jié)出的因子x與y1相互關(guān)系，分別對快贏因子以及重要因子進(jìn)行改善和改善后的結(jié)果驗(yàn)證。

2.4.1 快贏因子改善及結(jié)果

針對快贏因素，無需DOE實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以直接采取措施，快贏實(shí)施情況及實(shí)施后的效果：

1)涂膠到泄漏測試的時(shí)間從50min增加到70min，產(chǎn)品泄漏值變小，均值從11.6Pa/s降低到7.9Pa/s;

2)冷卻時(shí)間從17min增加到30min,使得ECU溫度從45 ℃降低到22～28 ℃，產(chǎn)品泄漏值變小,均值從11Pa/s降低到4.7Pa/s。

2.4.2 x1因子改善

改善壓頭，將連接器下壓深度h1控制到規(guī)格中心0.75mm，對降低產(chǎn)品泄漏值，收集30h改善前和改善后10個(gè)樣品的泄漏值，計(jì)算每小時(shí)的平均數(shù)，前后兩組各30個(gè)數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)處理得正態(tài)檢驗(yàn)：P=0.105，0.955>0.05,兩個(gè)總體分布是正態(tài)的；進(jìn)行等方差檢驗(yàn)可知,P=0.233>0.05,兩個(gè)總體方差是相等的。通過雙樣本T檢驗(yàn)和置信區(qū)間可知P=0<0.05。

由于P=0<0.05,拒絕原假設(shè)，說明因子x1通過改善壓頭，將連接器下壓深度h1控制到規(guī)格中心0.75mm后，y1有顯著改善，泄漏測試平均值從3.4Pa/s降低到1.5Pa/s。

2.4.3 x3，x4DOE實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行泄漏測試充氣壓力和充氣時(shí)間的對比試驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)分析得出數(shù)學(xué)模型為：泄漏值y1=-0.582+0.0219*X3，計(jì)算%SS。

通過一般線性模型，可以得出各個(gè)因子的%SS：

1)%SS充氣壓力=27.896 8/28.252 3*100%=98.74%;

2)%SS充氣時(shí)間=0.031 2/28.252 3*100%=0.11%;

3)%SS充氣壓力*充氣時(shí)間=0.001 3/28.252 3*100%=0.05%;

4)%SS殘差誤差=0.323 0/28.252 3*100%=1.14%。

通過DOE響應(yīng)優(yōu)化器望目的設(shè)置，可得充氣壓力為0.54MPa,可以達(dá)到目標(biāo)值 。

為了驗(yàn)證充氣壓力為0.54MPa，充氣時(shí)間為7s的效果，我們使用假設(shè)檢驗(yàn)的方法得到P=0<0.05，拒絕原假設(shè)，備擇假設(shè)成立，μ改善后<μ改善前。

優(yōu)化充氣壓力和充氣時(shí)間后，泄漏值有降低，與改善前比較有明顯的改善效果。

2.4.4 改善階段總結(jié)

各項(xiàng)措施實(shí)施之后，產(chǎn)品的樣本均值和樣本極差都有明顯的改善，產(chǎn)品泄漏均值從原來7.3Pa/s降低到2Pa/s, 過程能力從原來的cpk=0.32，ppk=0.28 提升到cpk=6.4,ppk=4.75，過程得到改善如圖6所示。

(a)UCL=2.41,R=2.01,LCL=1.61

2.5 控制階段

控制階段針對改善后取得的成果制定一系列的控制計(jì)劃，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，形成標(biāo)準(zhǔn)化文件，下發(fā)到生產(chǎn)線以及產(chǎn)線的質(zhì)量組，嚴(yán)格執(zhí)行改善措施，發(fā)布參數(shù)卡CGQ11104，控制計(jì)劃改進(jìn)表見表4。

表4 控制計(jì)劃改進(jìn)表

2.6 項(xiàng)目整體改進(jìn)成果

六西格瑪管理的最終目標(biāo)是提升客戶的滿意度，降低資源成本，最終提高企業(yè)收益，該綠帶項(xiàng)目的實(shí)施，要取得以下幾個(gè)目標(biāo)：降低產(chǎn)品的報(bào)廢返修成本；提高客戶的滿意度；提高質(zhì)量管理能力。

1)降低產(chǎn)品的報(bào)廢返修成本，VD46項(xiàng)目泄漏測試一次通過率從原來的95%提升到目前的99.4%，該項(xiàng)目中返修工作量也減少了23.5%。由于返修不當(dāng)和直接生產(chǎn)過程中報(bào)廢的金額每年也可節(jié)約41.4萬元。

2)提高客戶的滿意度。VD46整個(gè)項(xiàng)目的綜合產(chǎn)品通過率由原來的91.3%提升至97.5%，客戶對該項(xiàng)目產(chǎn)品測試提升指標(biāo)表示滿意，滿意度調(diào)查報(bào)告打分也上升了15%,達(dá)到了96.6%。

3)提高質(zhì)量管理能力。通過綠帶項(xiàng)目，使不同職能人員了解了六西格瑪?shù)墓芾矸椒?，員工的管理才能得到展示，為六西格瑪?shù)耐菩信c普及起到了前期鋪墊。

3 結(jié) 語

通過對VD46發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元生產(chǎn)過程中運(yùn)用六西格瑪管理改進(jìn)方法在該項(xiàng)目中找到影響項(xiàng)目一次通過率的主要原因，并通過大量實(shí)驗(yàn)以及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析找到相應(yīng)的改進(jìn)措施，將整個(gè)VD46項(xiàng)目的FPY由91.3%提升到97.5%，降低了生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)，減少了返修，為企業(yè)節(jié)約41.4萬元，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)線設(shè)備的利用效率，讓員工更加深入了解質(zhì)量管理工具六西格瑪?shù)木薮笞饔?，提升了企業(yè)的競爭能力。該項(xiàng)目也作為綠帶項(xiàng)目的一個(gè)成功案例，為其他新項(xiàng)目提供了參考。