六西格瑪在車載導(dǎo)航產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用

李想、翟靜

（揚州航盛科技有限公司 225009）

1 六西格瑪簡介

1987年，六西格瑪（6σ）是一種改善企業(yè)質(zhì)量流程管理的技術(shù)，以“零缺陷”的完美追求，帶動質(zhì)量大幅提高、成本大幅度降低，最終實現(xiàn)企業(yè)競爭力的突破。

六西格瑪?shù)暮x是：以業(yè)務(wù)/流程達到最佳境界，偏差降至最小為目的的經(jīng)營/質(zhì)量管理手法。西格瑪（σ）是統(tǒng)計學(xué)術(shù)語標準偏差的意思，即與平均值的“偏差”。六西格瑪?shù)臉藴示唧w是指100萬件中出錯的幾率（件數(shù)），其中六西格瑪為3.4件，5西格瑪為233件，4西格瑪為6 210件。因此，六西格瑪管理就是要構(gòu)建小于0.034%出錯率的企業(yè)運作系統(tǒng)/流程[1]。

2 六西格瑪設(shè)計質(zhì)量控制及改善

研發(fā)設(shè)計中，設(shè)計誤差是無法完全避免的，但設(shè)計誤差的失控是可能導(dǎo)致嚴重品質(zhì)問題的。如我公司近幾年設(shè)計的一款量產(chǎn)產(chǎn)品，使用的是插件功放，功放的散熱片和主機外殼是一體，而插件功放散熱片固定螺絲孔的位置是存在精度誤差的。后續(xù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，螺絲孔誤差偏大的時候，鎖螺絲鐵殼強拉主板PCBA導(dǎo)致功放前端電容開裂。電容開裂漏電使音頻輸入信號直流偏置電壓被拉低，通過功放放大，造成喇叭兩端出現(xiàn)直流壓降，長久使用出現(xiàn)燒功放、燒喇叭導(dǎo)致無聲的嚴重售后問題。

這種設(shè)計誤差無法避免，為此我們制訂了3條改善策略.

（1）提高IQC部門對于此位置的數(shù)據(jù)檢測精度標準。

（2）針對現(xiàn)階段開發(fā)項目設(shè)計輸入電容備份，并直角排列（物理應(yīng)力大多是同一方向，直角排列能避免2個電容同時受到同方向應(yīng)力一起損壞）。

（3）后續(xù)項目避免使用插件功放方案（根源上避免物理應(yīng)力）。

通過六西格瑪研究，我們對改善方案有了新的認識：入檢精度不能無限制提高，這會造成大量不良物料無法入庫。精度的提高也會造成物料不良率及成本的上升。那精度到底界定為多少才合適呢？

采用六西格瑪理論，以其中一個相關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的界定為例。

設(shè)計目標值170.000 mm，進行小批量試產(chǎn)，每天選取5個樣品采樣，連續(xù)取樣9天，測量計算數(shù)據(jù)如圖1所示。

根據(jù)圖1，加工后尺寸偏差的標準偏差σ為0.021 mm，目前在項目開發(fā)階段，考慮量產(chǎn)偏差，為了實現(xiàn)Cp=1.67，此關(guān)鍵尺寸目標值設(shè)定170.000 mm。規(guī)格寬度：（0.021×6）×1.67=0.210 mm。單邊規(guī)格寬度：0.210 mm÷2=0.100 mm。因此設(shè)定規(guī)格公差：170.000±0.100 mm。 由此判定如下。

Cp＞1.67，特級，能力過高，可將公差縮小到土46的范圍。

CPK＜0.67，4級，能力嚴重不足，必須要追查原因，對工藝進行改進。

可以看出我們設(shè)計目標值170.000 mm和采樣品分布中心170.160 mm差別不小，這就要求我們調(diào)查原因，并對現(xiàn)有產(chǎn)品過程流程進行改進。

接下來應(yīng)用六西格瑪管理對生產(chǎn)技術(shù)進行日?？刂?。

（1）批量生產(chǎn)條件變更時，根據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計目標。以過程能力、CP和CPK的3個數(shù)值對產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)確認影響程度。

（2）控制設(shè)備穩(wěn)定化：以質(zhì)量統(tǒng)計值和趨勢管理為依據(jù)，修正與在線QC（邊組裝邊全檢）制定的質(zhì)量標準有明確相互關(guān)系的設(shè)備控制參數(shù)。

（3）在質(zhì)量標準內(nèi)的條件變更時，通過測定統(tǒng)計的平均值與中間值的相關(guān)性與偏差，進行平時的趨勢管理。

3 六西格瑪疑難問題處理流程

DMAIC就是六西格瑪管理中流程改善的重要工具。DMAIC是指定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）和控制（Control）五個階段構(gòu)成的過程改進方法，是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的質(zhì)量管理方法，用于改進現(xiàn)有的產(chǎn)品或流程。

完全滿足六西格瑪，那我們的質(zhì)量目標就是3～4ppm。所以我們首先要根據(jù)客戶的需求定義質(zhì)量目標，并結(jié)合成本目標，決策是按照3σ運轉(zhuǎn)，還是4σ運轉(zhuǎn)。然后根據(jù)質(zhì)量目標在現(xiàn)場測量和采集數(shù)據(jù)，收集后進行分析，根據(jù)實際的不良數(shù)據(jù)分析如何改進，怎么改進，以及無法改進的話如何控制質(zhì)量等。最后整理評審出具體的規(guī)范化指導(dǎo)文件，包括如何控制標準化流程，精度設(shè)定多少等。

例如我們研發(fā)的一款出口智能云語音導(dǎo)航產(chǎn)品，在小批量生產(chǎn)過程中出了一次疑難問題：生產(chǎn)出來的2萬臺導(dǎo)航產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)，8臺在開機過程中出現(xiàn)卡機問題。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品出問題的時候內(nèi)存訪問失敗，SOC對PMIC寫I2C數(shù)據(jù)異常，導(dǎo)致PMIC維持默認電壓而未達到設(shè)定電壓。

因為設(shè)置及測量核心電壓值都在設(shè)計范圍內(nèi)，一度導(dǎo)致此問題無解。在引入六西格瑪理念后，困難迎刃而解。具體解決方案如下。

圖2 部分實際測試數(shù)據(jù)示例

圖3 SOC核電壓耐受數(shù)據(jù)整合表示例

（1）定義變量。變量包括溫度變量、路徑阻抗變量、啟動過程BOOT電壓變量和啟動正常后kernel電壓變量。

（2）測量。按設(shè)定變量針對進行數(shù)據(jù)測量（圖2）。

（3）分析。經(jīng)過數(shù)據(jù)整理，繪制相關(guān)性分布圖，找出強力相關(guān)項：溫度與發(fā)生故障率成強正相關(guān)性；路徑阻抗與發(fā)生故障率成強正相關(guān)性。啟動過程BOOT電壓和啟動正常后kernel電壓未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性。

設(shè)定溫度為高溫80℃，去除線路上的元器件直連，排除2個強相關(guān)項，調(diào)查核電壓規(guī)律，發(fā)現(xiàn)2個核電壓過低都會引發(fā)此問題。圖3為核電壓最終數(shù)據(jù)整合，根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)定初步安全核電壓。

最后回溯阻抗變量和溫度變量，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，線路濾波磁珠元件阻抗參數(shù)容差較大。另外在高溫下，磁珠阻抗會進一步變大，造成路徑阻抗過高。

（4）改進。得到上述結(jié)論后，經(jīng)過分析整理我們關(guān)注的關(guān)鍵點有以下兩點。

①濾波電路（主因磁珠）在不同的電流條件，溫度條件下表現(xiàn)阻抗偏差很大，與上述2個條件成強正相關(guān)性，磁珠物料阻抗參數(shù)存在個體偏差。

②SOC核心在不同核心主頻策略下表現(xiàn)耐受力不同，在滿負荷、鎖1G Hz主頻耐受力最差。溫度條件下成強正相關(guān)性。

最終我們形成了以下結(jié)論。

（1）SOC及磁珠特性同時偏下限時，會出現(xiàn)卡機問題（UBOOT/kernel階段均有概率出現(xiàn)）。

（2）UBOOT階段實驗數(shù)據(jù)表明故障SOC不滿足規(guī)格要求。

（3）SOC對核電壓精度要求極高，低于測定值會偶發(fā)卡機，高于規(guī)格值會影響壽命，因此對路徑阻抗穩(wěn)定性要求極高。

然后我們測定分析路徑阻抗（包含濾波電路）的溫度偏差數(shù)據(jù)、收集采樣SOC芯片，分析濾波磁珠個體差異數(shù)據(jù)，最后咨詢廠商重新核定SOC核電規(guī)格容限。

制定設(shè)置方案：UBOOT=1.300 V，kernel=1.375 V。經(jīng)歷了1萬次的自動化臺架測試后，成功導(dǎo)入量產(chǎn)，解決了這個疑難問題。

（4）控制。問題解決后，我們復(fù)盤了問題處理的全過程，從中發(fā)現(xiàn)有益的部分，從而改善我們疑難問題處理的流程，實現(xiàn)組織能力持續(xù)改善提升。加入DFMA庫，針對后續(xù)項目前期進行針對性的風(fēng)險評估。總結(jié)形成硬件經(jīng)驗教訓(xùn)文件，并全部門開展經(jīng)驗分享培訓(xùn)，提高整體硬件部門技術(shù)能力。

4 結(jié)束語

基于新時代對車載智能產(chǎn)品提出了新的挑戰(zhàn)，對產(chǎn)品的新功能、產(chǎn)品質(zhì)量及交貨期的要求不斷提高。研發(fā)系統(tǒng)如何設(shè)計出高質(zhì)量、高可靠性、低成本的產(chǎn)品，如何縮短項目研發(fā)周期，讓我們的產(chǎn)品技術(shù)高端、性價比高，競爭中打敗對手，搶占高地。為此，我們要不斷挖掘六西格瑪這套方法的潛力，在設(shè)計源頭啟動六西格瑪設(shè)計，不斷改進研發(fā)設(shè)計品質(zhì)，早日實現(xiàn)我們集團車載航母的偉大目標。