六西格瑪管理在提高鋁合金鍍銀質量中的應用

沈曉，路亞娟，王永，陳曉麗

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

六西格瑪管理在提高鋁合金鍍銀質量中的應用

沈曉*，路亞娟，王永，陳曉麗

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

應用六西格瑪管理工具對高壓開關鋁及鋁合金導體鍍銀的工藝過程進行研究，通過柏拉圖、趨勢圖和二項過程能力分析對一次終檢合格率進行分析，用因果圖、因子矩陣分析、假設檢驗、失效模式分析對影響外觀和結合力的因子進行區分，并對確定的關鍵因子采取改進措施，制定管理計劃，修訂工藝文件并標準化。經過10個月的持續改進，鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率穩定在95%以上，大大節約了制造成本。

鋁合金；鍍銀；外觀；結合力；六西格瑪；過程能力分析；失效模式分析；一次終檢合格率

1 前言

在輸變電及高壓開關制造行業，鋁合金作為導體材料得到了大量的應用，為了使開關設備回路電阻減小，減少因接觸電阻增大而引起的設備發熱等缺陷，需要在導體的連接部位進行鍍銀處理[1]。

鋁合金由于化學性質活潑，其表面在自然條件下很容易生成一層致密的氧化膜，因此鋁合金鍍銀工序復雜，控制要點多。而不同材料的鋁合金由于合金組織中其他元素分布差異很大，造成鋁合金鍍銀合格率不高，返工量大。在銀價日益飛漲的今天，提高鋁合金鍍銀的一次終檢合格率，降低銀料的消耗，是降低高壓開關行業電鍍制造成本的首要選擇。

2 鋁及鋁合金鍍銀質量現狀分析、缺陷定義及目標確定

2. 1 鋁及鋁合金鍍銀質量的現狀

電鍍廠共有3條鋁件鍍銀線，鋁合金鍍銀的一次終檢合格率(按照工件鍍銀后下掛的合格率統計)一直在80% ～ 95%之間波動。高壓開關行業所用鋁合金的牌號紛雜，不同材質的鋁合金鍍銀的一次終檢合格率差異很大。另外，鋁合金鍍銀一次終檢合格率與工件的結構也有很大的關系，個別種類工件的一次終檢合格率甚至低至 30%。合格率低不但影響了工件成套，造成生產進度拖期，而且因多次返工，造成鍍銀成本升高，增大了經營壓力。

2. 2 缺陷定義

通過對鋁及鋁合金鍍銀的不合格率數據統計分析，發現在鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的鍍銀層附著力、鍍銀層厚度和鍍銀層外觀3個質量指標中，鍍銀層附著力和鍍銀層外觀為關鍵質量指標，其不合格率占總的一次終檢不合格率的 99%以上，因此確定鍍銀層附著力和鍍銀層外觀為本次提高鋁及鋁合金鍍銀質量的關鍵指標。

對關鍵指標的缺陷進行定義：鍍銀層的起泡、起皮脫落為鍍銀層附著力不合格；鍍銀層的腐蝕、砂眼、露底、粗糙、色澤不均勻、花斑、流痕統稱為鍍銀層外觀不合格。

2. 3 確定項目范圍和完成目標

根據工件在公司內流轉路線，按照SIPOC(即供應商─輸入─鍍銀過程─輸出─顧客)確定了改進項目的研究范圍。依據某些鋁件鍍銀的合格率為100%確定本次研究改善率要大于70%以上，即本次提高鋁及鋁合金鍍銀質量的目標為：鋁鍍銀一次終檢合格率大于95%。

3 鋁及鋁合金鍍銀合格率的測量系統分析

首先對鋁及鋁合金一次終檢合格率的測量過程和測量系統進行描述，確定了鍍銀工件不合格數據的收集流程，然后對檢驗測量系統進行描述和分析評價。通過數據計算，測量系統的有效性大于 90%，錯誤拒絕概率和錯誤接收概率都小于 5%，證明測量系統良好，可以進行鋁及鋁合金鍍銀不合格率的檢驗測量。

用MINITAB軟件根據2009年12月至2010年5月鋁合金鍍銀一次終檢合格率的趨勢變化(見圖 1)對其過程能力進行分析(見圖2)，發現期間鋁件鍍銀一次終檢合格率僅為 83.12%，鋁件鍍銀的西格瑪水平為2.4589。

圖1 2009年12月至2010年5月鋁件鍍銀一次終檢合格率的趨勢圖Figure 1 Trend plot of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece from December, 2009 to May, 2010

4 初步查找影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的關鍵因子及部分改進

4. 1 初步查找影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的因子

畫出鋁及鋁合金鍍銀的詳細微觀流程圖，按照工序和外觀缺陷類別分別制作出鋁鍍銀附著力不合格和鋁鍍銀外觀不合格的因果圖(分別見圖3和圖4)，對因果圖上列出的因子進行 Camp;E(原因及效果)矩陣的分析，即對各因子的重要度和相關度打分，然后相乘，按照得分高低進行排序，從而初步篩選出 62個影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的重要因子。

圖2 2009年12月至2010年5月鋁件鍍銀一次終檢合格率的過程能力分析Figure 2 Process capacity analysis on final inspection pass rate of silver plating on aluminum workpiece from December, 2009 to May, 2010

圖3 鋁件鍍銀結合力不良因果圖分析Figure 3 Cause-and-effect diagram for poor adhesion of silver coating on aluminum workpiece

圖4 鋁件鍍銀層外觀不合格因果圖分析Figure 4 Cause-and-effect diagram for poor appearance of silver coating on aluminum workpiece

4. 2 重要因子的失效模式分析

對初步篩選出的62個重要因子用FMEA(失效模式與效果分析)進行打分評價，共篩選出28個影響鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的關鍵因子，其中21個因子可以采取措施進行先期改進，另外 7個關鍵因子需要進一步的分析，以采取有效措施改進。

4. 3 先期改善措施

對 21個可以先期改善的因子制定改善措施(經同類合并后有9項)，見表1。

4. 4 先期改善后的效果

部分改善措施實施后，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率有了很大提高，收集了2010年5月14日至7月29日共計11周的數據進行二項過程能力分析，一次終檢合格率為94.19%，較改善前提高了11.07個百分點，見圖5；西格瑪水平為3.0707，較之前提高了0.6118，見圖6。

表1 先期改善措施Table 1 Measures for improvement at initial stage

圖5 先期改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率趨勢圖Figure 5 Trend plot of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after early-stage improvement

5 其余關鍵因子的分析與改進

經過先期部分改善，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率有了較大的改善，已經達到 94%以上，但是還有7個關鍵因子需要進一步分析以確定改進辦法。這7個關鍵因子分別是：(1)工件結構復雜導致清洗不干凈；(2)工件加工量大，酸洗液提前老化；(3)工件加工量大，堿洗液提前老化；(4)堿洗液的溫度控制；(5)6063鋁合金棒材的材質異常；(6)工件結構設計不合理；(7)鑄造鋁合金工件材質疏松。

圖6 先期改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率過程能力分析Figure 6 Process capacity analysis of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after early-stage improvement

5. 1 7個關鍵因子的項目數據分析

通過不合格數據的柏拉圖分析，合格率變化和溶液更換日期關聯分析，假設檢驗分析等方法分析驗證，證明 7個關鍵因子確實對鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率有重大影響。

5. 2 7個關鍵因子的改進措施

對 7個關鍵因子(同類因子進行合并)制定改進措施，改進前后對比見表2。

5. 3 改善效果

先期改善后，對7個關鍵因子持續改進。2010年 7月30日至10月7日二次改善后，鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率提高到 96.3%，比先期改善后提高了2.11個百分點，比先期改善前提高了 13.18個百分點(見圖7)。鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率的西格瑪水平為3.2872，較先期改善前提高了0.8283(見圖8)。

表2 7個關鍵因子的改進措施Table 2 Improvement measures for seven key factors

圖7 二次改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率趨勢圖Figure 7 Trend plot of final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after second-stage improvement

6 制定關鍵因子的控制計劃

為了保持關鍵因子的改善成果，制定控制措施和控制計劃，將項目的因子改善措施進行固化，轉化為公司內13個工藝文件。經過4個月的持續改進和保持，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率連續 5個月穩定在96%以上，改善措施固化后的鋁及鋁合金鍍銀一次終檢合格率趨勢見圖9，過程能力分析見圖10。

7 結論

圖8 二次改善后鋁件鍍銀一次終檢合格率的過程能力分析Figure 8 Process capacity analysis on final inspection pass rate for silver plating on aluminum workpiece after second-stage improvement

應用六西格瑪管理方法對鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率低而進行項目定義、測量系統分析、關鍵因子分析、持續改進并加以管理控制，系統、全面地解決了高壓開關用鋁合金鍍銀質量不穩定的問題，鋁及鋁合金鍍銀的一次終檢合格率穩定在 95%以上，達到了96.94%，西格瑪水平提高到3.3725。每年可為公司創造效益132萬元，在行業內處于領先地位。

[1] 沈曉. 鋁合金電鍍厚銀工藝的研究[J]. 電鍍與環保, 2004, 24 (6): 17-19.

圖10 改善措施固化后鋁件鍍銀一次終檢合格率過程能力分析Figure 10 Process capacity analysis on final inspection pass rate of silver plating on aluminum workpiece when all improvement measures were settled

[ 編輯：溫靖邦 ]

Improvement of silver plating quality on aluminum alloy by six sigma management //

SHEN Xiao*, LU Ya-juan, WANG Yong, CHEN Xiao-li

The process of silver plating on aluminum and aluminum alloy conductors used for high-voltage switchgears was studied by application of six sigma management kit. The final inspection pass rate was analyzed by Pareto chart, trend plot, and binomial process capability analysis. The factors affecting the appearance and adhesion were discriminated by cause-and-effect diagram, factor analysis matrix, hypothesis testing, and failure mode analysis. The measures for improvement of key factors were determined. The management plan was developed and the process documents were revised and standardized. The final inspection pass rate is maintained at least 95% and the manufacturing cost greatly reduced after a 10-month continuous improvement.

aluminum alloy; silver plating; appearance; adhesion; six sigma; process capability analysis; failure mode analysis; final inspection pass rate

Henan Pinggao Electric Co., Ltd., Pingdingshan 467001, China

TQ153.16

A

1004 – 227X (2012) 03 – 0018 – 05

2011–09–05

2011–11–19

沈曉（1972–），男，河南葉縣人，碩士，高級工程師，公司工藝部副部長，負責表面處理、電鍍與涂裝的研究與應用。

作者聯系方式：(E-mail) alan-shen@163.com。