六西格瑪管理在微電機(jī)質(zhì)量改進(jìn)中的應(yīng)用

張煒卓，金九大，肖淵海，孫溪婭

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所，上海 200233)

0 引 言

σ是在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中衡量標(biāo)準(zhǔn)偏差的統(tǒng)計(jì)符號(hào)，可以分析數(shù)據(jù)的偏離程度；西格瑪水平則是一種過程能力的衡量指標(biāo)，也是一個(gè)衡量產(chǎn)品或服務(wù)所達(dá)到能力的指標(biāo)[1]。從數(shù)理統(tǒng)計(jì)的角度計(jì)算，達(dá)到六西格瑪水平就是接近完美的滿足顧客要求，在一百萬(wàn)個(gè)機(jī)會(huì)中不超出3.4個(gè)瑕疵。

六西格瑪管理不再僅僅應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等技術(shù)解決問題，而是與質(zhì)量管理、精益管理等相關(guān)理論和方法相結(jié)合，形成一套解決問題的方法，從而達(dá)到優(yōu)化業(yè)務(wù)流程和改進(jìn)質(zhì)量能力的結(jié)果[2]。實(shí)施六西格瑪改進(jìn)項(xiàng)目常用的模式是DMAIC，具體為D(界定階段)，M(測(cè)量階段)，A(分析階段)，I(改進(jìn)階段)，C(控制階段)。本文采用六西格瑪DMAIC改進(jìn)模式，并借助Minitab數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)某型號(hào)微電機(jī)出現(xiàn)的質(zhì)量問題進(jìn)行分析和改進(jìn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

1 問題描述

某型號(hào)永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是某重點(diǎn)裝備工程項(xiàng)目的配套產(chǎn)品，該產(chǎn)品在做試驗(yàn)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)低溫下輸出波形不合格或者波形毛刺過大等情況，造成產(chǎn)品試驗(yàn)合格率較低，連續(xù)幾個(gè)批次的合格率在85%左右，不但達(dá)不到公司質(zhì)量目標(biāo)軍品交驗(yàn)合格率≥91%的要求，還影響了產(chǎn)品正常交付。

2 項(xiàng)目界定

為達(dá)到公司質(zhì)量目標(biāo)的要求，成立了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，成員包括設(shè)計(jì)師、工藝師、檢驗(yàn)人員、操作人員、質(zhì)量管理人員等。項(xiàng)目組首先對(duì)項(xiàng)目的過程進(jìn)行了界定，分析過程主要包括產(chǎn)品的零件加工過程、裝配過程、篩選檢測(cè)過程，并針對(duì)整個(gè)過程的可能涉及的影響因素進(jìn)行頭腦風(fēng)暴分析，形成魚骨圖,如圖1所示。

圖1 影響因素魚骨圖

項(xiàng)目組根據(jù)因素對(duì)波形可能的影響程度進(jìn)行打分，其中影響程度從低到高分別幅值1～5分，8名成員評(píng)分匯總結(jié)果如表1所示。通過評(píng)分，確定對(duì)低溫下波形不合格的重要因素：有毛刺、彈片壓力小、下刻深度不夠、碳粉清理不干凈、心軸短、操作臺(tái)多余物過多。

表1 影響因素評(píng)分表

對(duì)影響低溫下波形不合格的重要因素進(jìn)行快速改善，形成以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施，但彈片壓力和心軸短這兩個(gè)因素需要進(jìn)一步分析。

1)培訓(xùn)鉗床作業(yè)員，強(qiáng)調(diào)去毛刺、保證表面光潔度的具體要求。

2)要求下刻深0.4 mm，且兩面見銅；裝配前檢查，對(duì)達(dá)不到要求的電樞，作業(yè)員進(jìn)行人工下刻。

3)增加清洗次數(shù)(粗洗、半精洗、精洗)，檢驗(yàn)人員用放大鏡檢驗(yàn)轉(zhuǎn)子、定子、各零部件，不得有碳粉等雜物。

4)裝配前，整理操作臺(tái)面，清理多余物品，工具定置、擺放有序。

3 測(cè)量階段

為了消除測(cè)量?jī)x器對(duì)收集數(shù)據(jù)帶來(lái)的影響，需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 測(cè)量系統(tǒng)分析結(jié)果

測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)價(jià)原則是：研究變異(%SV) <10%且區(qū)組數(shù)>5。測(cè)力表的分析結(jié)果分別為4.51%和31，游標(biāo)卡尺的分析結(jié)果分別為9.58%和14，表明測(cè)力表和游標(biāo)卡尺測(cè)量系統(tǒng)精度和分辨力尚可，均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不需要對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

根據(jù)該產(chǎn)品《詳細(xì)規(guī)范》判定低溫波形合格的要求是最大毛刺對(duì)應(yīng)的電壓幅值≤4 V，要進(jìn)一步探索彈片壓力和心軸短這兩個(gè)因素與低溫波形不合格的相關(guān)關(guān)系，需要收集彈片壓力和心軸的數(shù)值與最大毛刺的幅值相關(guān)信息。制定測(cè)量數(shù)據(jù)收集計(jì)劃，根據(jù)該產(chǎn)品后端蓋組件結(jié)構(gòu)，彈片和心軸各有兩個(gè)，均分別與紅線和黑線連接，因此需要收集的數(shù)據(jù)有：接紅線的彈片壓力，接黑線的彈片壓力，接紅線的心軸高度，接黑線的心軸高度，以及對(duì)應(yīng)的低溫下最大毛刺幅值。

4 分析、改進(jìn)與控制

4.1 數(shù)據(jù)探索分析

首先進(jìn)行碳刷壓力與低溫下最大毛刺幅值關(guān)系探索，根據(jù)圖3低溫下最大毛刺幅值與壓力(紅)、壓力(黑)的散點(diǎn)圖和等值線圖分析可以看出：

1)碳刷壓力和低溫下最大毛刺幅值有相關(guān)關(guān)系，但相對(duì)較弱；

2)碳刷(接紅線和黑線)壓力均在0.25 N以下時(shí)，低溫下最大毛刺幅值達(dá)到最?。?/p>

3)碳刷(接紅線和黑線)壓力分別在(0.37 N，0.25 N)、(0.36 N，0.35 N)、(0.24 N，0.26 N)附近區(qū)域也可使低溫下最大毛刺幅值降到相對(duì)較小。

圖3 低溫下最大毛刺幅值與彈片壓力關(guān)系探索圖

再進(jìn)行低溫下最大毛刺幅值與心軸長(zhǎng)度關(guān)系探索，根據(jù)圖4低溫下最大毛刺幅值與心軸(紅)、心軸(黑)的散點(diǎn)圖和等值線圖分析可以看出：

1)心軸長(zhǎng)度和低溫下最大毛刺幅值有相關(guān)關(guān)系，但不明確，需進(jìn)一步探尋；

2)心軸長(zhǎng)度(接紅線和黑線)在區(qū)域[(7.45,7.45),(7.65,7.65)]時(shí)，低溫下最大毛刺幅值達(dá)到相對(duì)最??；

3)散點(diǎn)圖和等直線圖顯示圖形四面突起，中間低洼，推斷曲面圖的截面類似于拋物線，這些拋物線的頂點(diǎn)可能組成某個(gè)區(qū)域使最大幅值最小。

圖4 低溫下最大毛刺幅值與心軸高度關(guān)系探索圖

綜合上述兩次探索分析可知，彈片(接紅線和黑線)壓力均控制在0.200～0.250 N之間，可使低溫下最大毛刺幅值降到相對(duì)較??；心軸長(zhǎng)度與低溫下最大毛刺幅值之間的關(guān)系需要更進(jìn)一步探索分析。

4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步探索心軸長(zhǎng)度與低溫下最大毛刺幅值之間的關(guān)系，制定了2因素(心軸(紅)長(zhǎng)度、心軸(黑)長(zhǎng)度)4水平(7.40、7.50、7.60、7.70)的全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃，如表2所示。

表2 全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃表

按試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃安排裝配和試驗(yàn)過程，并分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制成等值線圖，如圖5所示。從圖5中可以看出，當(dāng)心軸(紅、黑)長(zhǎng)度同時(shí)在(7.60±0.05) mm區(qū)間時(shí)，低溫下最大毛刺幅值達(dá)到較小水平。

圖5 低溫下最大毛刺幅值與心軸長(zhǎng)度的等值線圖

4.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了分析改善措施對(duì)低溫下最大毛刺幅值的改善效果，對(duì)改善前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了控制圖對(duì)比分析和雙樣本T檢驗(yàn)，如圖6所示。從對(duì)比控制圖中可以看出，改善后控制圖受控且均值明顯低于改善前，從假設(shè)檢驗(yàn)的分析數(shù)據(jù)“差值的 95% 置信區(qū)間: (1.340, 2.140)”和“P值= 0.000”可以看出，改善前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有明顯差異。

圖6 改善前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果

通過在后續(xù)三個(gè)批次的生產(chǎn)過程實(shí)施改進(jìn)措施，三個(gè)批次的軍品交驗(yàn)合格率分別為93.5%、92.8%、93.2%，達(dá)到了公司質(zhì)量目標(biāo)軍品交驗(yàn)合格率≥91%的要求，滿足了產(chǎn)品的正常交付。

5 結(jié) 語(yǔ)

六西格瑪管理作為一種系統(tǒng)的管理理論，在很多企業(yè)已經(jīng)成功實(shí)踐，也被很多企業(yè)認(rèn)為是依靠質(zhì)量取得效益的有效途徑[3]。本文運(yùn)用了六西格瑪管理的DMAIC模式并結(jié)合相關(guān)質(zhì)量工具，通過實(shí)施一個(gè)改善項(xiàng)目，有效地解決了某型號(hào)微電機(jī)試驗(yàn)過程中波形不合格的質(zhì)量問題，同時(shí)達(dá)到了公司質(zhì)量目標(biāo)的要求，取得了良好的效果。