持續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)是制造業(yè)企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件之一。傳統(tǒng)的質(zhì)量改進(jìn)方式直接對(duì)產(chǎn)品的高低表現(xiàn)做出回應(yīng), 難以對(duì)過程整體的關(guān)鍵輸入變量進(jìn)行控制，容易導(dǎo)致改進(jìn)效果不佳。六西格瑪管理則是從界定問題開始，經(jīng)過測(cè)量績(jī)效、分析原因、實(shí)施改進(jìn)、控制改進(jìn)成效這四個(gè)方面入手，將整個(gè)改善過程都建立在對(duì)統(tǒng)計(jì)分析的技術(shù)基礎(chǔ)上，可以幫助企業(yè)以科學(xué)的方式認(rèn)識(shí)問題、解決問題，以實(shí)現(xiàn)更佳的質(zhì)量、更高的效率和更低的成本目標(biāo)。本文以某一大型顯示器制造業(yè)降低生產(chǎn)過程中不良率的項(xiàng)目為例，介紹了六西格瑪改進(jìn)模式的實(shí)施過程，驗(yàn)證了六西格瑪方法在降低生產(chǎn)線不良中的有效應(yīng)用。
一、六西格瑪管理方法簡(jiǎn)介
六西格瑪?shù)馁|(zhì)量管理策略由摩托羅拉公司于1987年創(chuàng)立。通用電氣公司從1996年起將六西格瑪作為其首要的管理戰(zhàn)略，成功地將六西格瑪從一種質(zhì)量管理方法演變成為高度有效的企業(yè)流程設(shè)計(jì)、改造和優(yōu)化的方法體系。六西格瑪管理以產(chǎn)品、流程持續(xù)改進(jìn)為基本策略，通過理念、文化和方法體系的系統(tǒng)集成，最大限度地消除缺陷和消除無增值作業(yè)，降低成本，為客戶創(chuàng)造完美的價(jià)值，以追求卓越績(jī)效和客戶完全滿意，綜合提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和盈利水平。與其他績(jī)效改進(jìn)工具(如全面質(zhì)量管理、業(yè)務(wù)流程再造、精益生產(chǎn))相比，六西格瑪有其明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1)以顧客為中心。關(guān)注所有業(yè)務(wù)流程的整合，由外向內(nèi)以顧客的標(biāo)準(zhǔn)為真正標(biāo)準(zhǔn)。
2)持續(xù)改進(jìn)。漸進(jìn)式改進(jìn)方式讓過程穩(wěn)步優(yōu)化，不會(huì)引起過程波動(dòng)。
3)實(shí)行項(xiàng)目管理。有清晰的目標(biāo)，通過數(shù)據(jù)揭示問題，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法提出解決問題的方案。
4)以專家為龍頭，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)作用。六西格瑪組織是學(xué)習(xí)型組織，最終目的是改變每個(gè)人的行為方式，以主動(dòng)的管理方式取代被動(dòng)的工作習(xí)慣。
1.1 六西格瑪改進(jìn)模式
在實(shí)際應(yīng)用過程中，六西格瑪有一套全面而系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的方法和步驟， 這就是DMAIC改進(jìn)模式，即，D (Define) 為項(xiàng)目定義階段；M (Measure)為數(shù)據(jù)收集階段； A ( Analysis) 為數(shù)據(jù)分析階段；I(Improve)為改善階段；C (Control)為控制階段。六西格瑪?shù)腄MAIC改進(jìn)模式是在PDCA(計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、處理)循環(huán)理論的基礎(chǔ)上形成的，具有六西格瑪特色的質(zhì)量改進(jìn)方法，它是基于對(duì)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè)，確保改進(jìn)項(xiàng)目在關(guān)鍵質(zhì)量因子上達(dá)到六西格瑪?shù)目?jī)效水平，即缺陷率不超過百萬分之三點(diǎn)四。
1.2 六西格瑪管理工具
六西格瑪管理的DMAIC改進(jìn)模式是基于各式各樣的管理工具展開工作的，在改進(jìn)過程的不同階段所運(yùn)用的工具不盡相同。六西格瑪管理工具按照類型可以大致分為五類：
1)產(chǎn)生構(gòu)想，即選擇六西格瑪管理實(shí)施項(xiàng)目的工具，如頭腦風(fēng)暴法、基準(zhǔn)管理、親和圖、多次投票、結(jié)構(gòu)樹等；
2)數(shù)據(jù)和信息收集工具，如抽樣、作業(yè)定義、顧客之聲法、正式化的投訴系統(tǒng)、顧客“審計(jì)”或供應(yīng)商“審計(jì)”法、檢查表和電子數(shù)據(jù)表等；
3) 數(shù)據(jù)和信息整理工具，如質(zhì)量功能展開(DFD)、測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)、高層次過程圖、流程圖、因果圖等；
4)數(shù)據(jù)和過程分析工具，如流程程序分析、價(jià)值流分析、圖表和曲線圖、排列圖、直方圖、趨勢(shì)圖、相關(guān)圖以及統(tǒng)計(jì)分析工具，包括統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)、相關(guān)與回歸、試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)等；
5)實(shí)施六西格瑪項(xiàng)目工具，如項(xiàng)目管理方法、潛在的問題分析與失效模式和后果分析法、相關(guān)分析法、立場(chǎng)圖等。
本文運(yùn)用六西格瑪DMAIC改進(jìn)模式，降低某大型電子制造企業(yè)生產(chǎn)不良率中所使用到的主要六西格瑪管理工具有：
1)C&E因果矩陣。因果關(guān)系矩陣是劃分需求的重要程度以及過程的每個(gè)步驟與需求的相關(guān)程度等級(jí)的矩陣表。它根據(jù)對(duì)顧客的重要程度為每個(gè)輸出變量Y分配一個(gè)1～10的權(quán)重，將其寫在對(duì)應(yīng)的輸出變量上，然后評(píng)價(jià)每個(gè)輸入變量X與輸出變量Y之間的相關(guān)程度，將這種相關(guān)程度用[0,1,3,9]或[1,3,6,9]進(jìn)行賦值并填在矩陣中。最后將每一單元的相關(guān)程度的分值乘以該列對(duì)應(yīng)輸出變量的權(quán)重，將每一行的乘積進(jìn)行加和，分?jǐn)?shù)最高的行對(duì)應(yīng)的輸入變量X就是對(duì)輸出變量Y影響最大的變量。通過因果矩陣可以很好地縮減潛在影響因子，讓改善著眼于那些關(guān)鍵影響因子上。
2)試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種用于控制過程輸入，以便更好地理解對(duì)過程輸出的影響的試驗(yàn)技術(shù)。DOE是以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，通過合理科學(xué)的安排試驗(yàn)，并應(yīng)用Minitab等軟件對(duì)關(guān)鍵影響因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立擬合模型和優(yōu)化模型，取得數(shù)據(jù)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而盡快獲得最優(yōu)組合方案或?qū)﹃P(guān)鍵影響因子提供合理的改善對(duì)策。在進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前需要應(yīng)用因果矩陣表篩選關(guān)鍵影響因子，將關(guān)鍵影響因子作為試驗(yàn)因子帶入試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通過同一因子的不同水平狀態(tài)進(jìn)一步確定關(guān)鍵影響因子需要朝哪一個(gè)水平方向進(jìn)行改進(jìn)。
二、問題的界定階段
G公司是一家大型的電子制造型企業(yè)，負(fù)責(zé)自主品牌顯示器的生產(chǎn)以及其他知名品牌顯示器的代理加工生產(chǎn)。該公司顯示器裝配線主要作業(yè)內(nèi)容可以分為三塊，分別是前段組裝、中段測(cè)試以及后段包裝。自去年10月份以來，由于六角螺絲鎖付時(shí)斷裂而造成的不良一直位居榜首，嚴(yán)重影響了該公司裝配線的生產(chǎn)效率，并造成了一定的市場(chǎng)隱患，如圖1與圖2所示。供應(yīng)商已多次提出改善對(duì)策，但是改善效果并不顯著，不良率仍居高不下。六角螺絲是顯示器裝配階段所必需的小料之一，為降低顯示器裝配過程的不良率，該公司決定聯(lián)合螺絲供應(yīng)商對(duì)六角螺絲的品質(zhì)進(jìn)行徹底改善，要求將六角螺絲的不良率降為10 ppm。
三、測(cè)量與分析階段
影響六角螺絲品質(zhì)的關(guān)鍵質(zhì)量特性是由六角螺絲所能承受的最大扭力決定的，扭力越大則說明該六角螺絲的品質(zhì)越優(yōu)。根據(jù)公司規(guī)定，六角螺絲的扭力需要大于6.5 kgf/cm，因此確定該項(xiàng)目輸出的關(guān)鍵質(zhì)量特性Y的目標(biāo)為：Y≥6.5 kgf/cm。通過從人、機(jī)、料、法、環(huán)這幾個(gè)元素分析影響質(zhì)量特性Y的因子X，經(jīng)過分析得出造成螺絲鎖付斷裂的因果圖如圖3：
得出影響關(guān)鍵質(zhì)量輸出Y的潛在影響因子X之后，需要對(duì)影響因子以及輸出質(zhì)量特性Y進(jìn)行量化處理，以判定他們對(duì)不良的影響程度以及相關(guān)性程度。運(yùn)用因果矩陣對(duì)輸出特性Y實(shí)行1～9分的重要度評(píng)分，對(duì)各輸入影響因子對(duì)輸出質(zhì)量特性的相關(guān)程度實(shí)行[0,1,3,9]的相關(guān)度評(píng)分，得出如表1的C&E矩陣表：
通過C&E矩陣分析得出，影響六角螺絲扭力的主要因素為螺桿外徑、銅成分含量以及鎳成分含量。因此選取螺桿外徑、銅含量以及鎳含量作為DOE實(shí)驗(yàn)因子，進(jìn)一步判定三個(gè)因子對(duì)六角螺絲扭力的影響狀況。
在實(shí)驗(yàn)中選用游標(biāo)卡尺對(duì)六角螺絲的外徑進(jìn)行測(cè)量，對(duì)測(cè)量結(jié)果取平均值進(jìn)行記錄；用扭力起子自5.0 kg開始對(duì)六角螺絲進(jìn)行旋緊，每次增加0.1 kg的扭力直至螺絲斷裂，記錄螺絲斷裂是扭力起子的扭力值，即螺絲被破壞的最小扭力值；利用螺絲底材成分分析機(jī)取斷面點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，記錄螺絲材質(zhì)的銅與鎳的含量。根據(jù)前面分析所得到的影響扭力大小的三個(gè)因素進(jìn)行一個(gè)三因子二水準(zhǔn)的全因子實(shí)驗(yàn)，即23水平實(shí)驗(yàn)。
將該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)輸入Minitab軟件中，軟件自動(dòng)生成三因子二水準(zhǔn)的交叉實(shí)驗(yàn)方案，如表3所示，在軟件的默認(rèn)情況下低水準(zhǔn)用-1表示，高水準(zhǔn)用1表示，在得出實(shí)驗(yàn)方案后，按照上述實(shí)驗(yàn)步驟將實(shí)驗(yàn)所得出的六角螺絲扭力破壞值輸入到表3中。
由于關(guān)鍵質(zhì)量特性Y所表示的六角螺絲的扭力值越大越好，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表可以看出第三組實(shí)驗(yàn)得出的扭力結(jié)果值6.46是其他七組實(shí)驗(yàn)值中最大的，從第三組實(shí)驗(yàn)的三個(gè)因子系數(shù)[1,1,-1]可以初步判斷，要想提高六角螺絲的扭力承受力，則螺絲直徑越大，銅含量越高，鎳含量越少則越好。將試驗(yàn)結(jié)果輸入Minitab軟件中進(jìn)行因子效應(yīng)分析，得到如圖4所示的輸出結(jié)果。
通過對(duì)圖4輸出圖形的解讀可以得出，鎳含量的斜率絕對(duì)值最大，銅含量斜率絕對(duì)值較小，螺絲外徑的斜率幾乎為零，說明六角螺絲中鎳成分含量對(duì)于螺絲扭力的影響最大，銅含量的大小對(duì)于扭力影響的作用其次，螺絲外徑對(duì)于扭力的大小幾乎沒影響。從效應(yīng)柏拉圖可以看出三個(gè)因素的交互作用并不顯著。對(duì)扭力、螺絲直徑、銅含量，鎳含量進(jìn)行線性回歸分析得出的結(jié)果值如表4所示。
根據(jù)以上回歸分析表可以得出扭力的回歸線性方程為：
扭力=5.82 0.0113×直徑 0.184Cu%-0.391Ni%
從回歸方程中可以看出，扭力與直徑大小成系數(shù)為0.011 3的正相關(guān)，與銅含量大小成系數(shù)為0.184的正相關(guān)，與鎳含量大小成系數(shù)為0.391的負(fù)相關(guān)的特性。以α=0.05的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)，直徑因素的P值為0.654，大于0.05，而銅含量與鎳含量的P值分別為0.001與0.000，均小于0.05，因此從數(shù)理統(tǒng)計(jì)的角度上可以判定，六角螺絲的銅與鎳的含量對(duì)螺絲扭力有非常顯著的影響效果，而螺絲外徑的大小則對(duì)扭力的影響不顯著。因此，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得出六角螺絲中銅含量應(yīng)為高水準(zhǔn)600 000 ppm，鎳含量應(yīng)為低水準(zhǔn)40 000 ppm，螺絲外徑水準(zhǔn)則不作要求，可以保持現(xiàn)有產(chǎn)品水準(zhǔn)。
為了確保所得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性，通過提高銅含量，并降低鎳含量的成分大小進(jìn)行一次驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)組設(shè)計(jì)如表5所示。
通過假設(shè)檢驗(yàn)得出的結(jié)果P=0.001<α(α=0.05)以及對(duì)比實(shí)驗(yàn)的箱線圖可以得出，通過提高螺絲銅含量減少螺絲鎳含量之后螺絲的扭力有了顯著的提高。說明通過DOE試驗(yàn)所得出的結(jié)論是正確的，需要推動(dòng)螺絲供應(yīng)商改變現(xiàn)有螺絲成分以提高螺絲扭力，降低螺絲不良率。
四、改進(jìn)與控制階段
通過對(duì)影響六角螺絲扭力的三個(gè)因子進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得出，目前供應(yīng)商所提供的六角螺絲中銅的含量偏低，原料中鎳成分含量偏高，導(dǎo)致六角螺絲脆性大，拉伸強(qiáng)度降低，出現(xiàn)了在裝配線鎖付時(shí)斷裂現(xiàn)象，造成不良的市場(chǎng)后果。因此，根據(jù)測(cè)量與分析階段所得出的結(jié)論與數(shù)據(jù)，針對(duì)關(guān)鍵影響因子做出以下兩個(gè)方面的改善與控制：
1)改善銅材材質(zhì)，提高原材料中銅的含量，降低鎳含量。要求供應(yīng)商在生產(chǎn)中對(duì)雜銅進(jìn)行報(bào)廢處理，并在每批螺絲出貨時(shí)必須確認(rèn)銅材化學(xué)成分與物理性能，要求所生產(chǎn)的六角螺絲的銅成分含量達(dá)58.2%以上，鎳成分含量不超過2.5%，并在出貨時(shí)提供相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量合格保證書。
2)供應(yīng)商建立螺絲檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)控制六角螺絲的出貨不良率，要求對(duì)每批產(chǎn)品出貨前進(jìn)行螺絲扭力測(cè)試，要求所測(cè)試的螺絲扭力大于等于6.5 kgf/cm。
對(duì)于非關(guān)鍵因子的改善對(duì)策與控制手段有：①對(duì)上崗員工進(jìn)行培訓(xùn)，增加員工的熟練度，降低不良操作導(dǎo)致的六角螺絲鎖付斷裂；②每天生產(chǎn)前需對(duì)所以裝配線上使用的電鎖、氣鎖進(jìn)行校驗(yàn)，將電鎖與氣鎖的扭力標(biāo)準(zhǔn)定為6.5 kgf/cm；③對(duì)于鎖付過程產(chǎn)生劇烈震動(dòng)的鎖頭進(jìn)行修理或更換，防止應(yīng)為鎖付產(chǎn)生的劇烈震動(dòng)導(dǎo)致螺絲斷裂。
通過推動(dòng)供應(yīng)商對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行改善并對(duì)每批產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量管控后，裝配線六角螺絲第五十周不良率降為8 ppm，第五十一周與第五十周不良率為0，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的改善目標(biāo)10 ppm，目標(biāo)達(dá)成率110%。該項(xiàng)目改善的全年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)420 708元/年。
六西格瑪管理作為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，已逐漸被廣大企業(yè)界認(rèn)同為是依靠質(zhì)量取得效益的有效途徑，并發(fā)展為戰(zhàn)略改進(jìn)、業(yè)務(wù)變革和解決問題的最佳實(shí)踐。本文通過應(yīng)用六西格瑪DMAIC改進(jìn)模式以及相關(guān)六西格瑪管理工具的應(yīng)用，對(duì)G公司裝配線所使用的六角螺絲出現(xiàn)高不良率的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)關(guān)鍵影響因子推動(dòng)供應(yīng)商對(duì)螺絲生產(chǎn)質(zhì)量的改進(jìn)，使六角螺絲不良率從原來的176 ppm降為0不良，實(shí)現(xiàn)了改善目標(biāo)，提高了G公司顯示器裝配線的生產(chǎn)效率。通過實(shí)例應(yīng)用可以看出，六西格瑪管理方法使工作人員對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀的分析更加科學(xué)化、合理化，它以事實(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過定量和定性的分析，提高生產(chǎn)質(zhì)量，是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益十分可靠的系統(tǒng)改善法。
