基于六西格瑪質量管理方法的武鋼熱軋二分廠設備故障分析

王寧 胡迎鋒

(1. 武漢軟件工程職業學院，湖北 武漢 430205;2. 武漢鋼鐵集團設備保產總公司熱軋二分廠，湖北 武漢 430080)

0 引言

武鋼熱軋二分廠維修作業區承接了武鋼熱軋二分廠的主軋線全線設備維護保產任務。武鋼熱軋二分廠主軋線具有節奏緊湊、工藝復雜、全線設備自動化程度高、生產壓力大等特點，因此設備運行的穩定性和精度控制的準確性對生產具有重要影響。然而，一段時間以來，武鋼熱軋二分廠主傳動系統故障頻發，對該廠扎線連軋生產的穩定順行造成了嚴重影響并產生了不良后果。

針對設備存在的問題，武鋼熱軋二分廠作業區采用理論聯系實際的方法，開展《降低武鋼熱軋二分廠主傳動故障率》項目，運用六西格瑪管理中的五階段改進步驟(DMAIC)成立了六西格瑪項目管理小組，分析了武鋼熱軋二分廠主傳動設備故障問題，力圖找到科學的質量管理方法。

1 定義(D)階段

五階段改進步驟指的是:定義、測量、分析、改進、控制(圖1)。

圖1 六西格瑪(DMAIC)管理方法活動要點

從整體上而言，定義階段是六西格瑪項目過程的第一個步驟，其目的是為項目正式啟動做好工作。在界定階段團隊關注的主要是Y =f (X)的Y，界定階段的工作包含闡明團隊使命、陳述目標和價值、指出問題、確定項目范圍和制訂進度計劃等。

1.1 確定戰略目標

《降低武鋼熱軋二分廠主傳動故障率》六西格瑪管理項目小組根據總廠戰略目標和武鋼熱軋二分廠作業區關于確保產線設備穩定順行的明確要求，結合武鋼熱軋二分廠主軋線生產線的特點，提出了降低主傳動故障率以優于0.35%為活動目標。

1.2 組建項目小組

項目小組由公司領導2 人、設備維修總廠3人組成，全部參加過六西格瑪專業培訓。成員分別負責組織故障模式分析、故障原因分析整理、故障數據收集、設計更改。

1.3 VOC-CTQ

運用六西格瑪工具過程的SIPOC 分析，項目小組確認內部顧客為設備維修總廠維修管理部門，外部顧客為武鋼熱軋二分廠軋鋼車間，通過與武鋼熱軋二分廠開展用戶走訪等活動，了解生產廠最為關心的關鍵設備質量特性，查找作業區在產線設備維護中自身存在的不足，分析問題，制訂改進方案如圖2 所示。

1.4 項目目標Y 的定義

項目目標的定義如表1 所示。

表1 項目目標的定義

2 測量(M)階段

測量階段關注的是Y =f (X)中的X 因子，它有兩個主要目的:一是收集數據，確認問題和機會并進行量化;二是梳理數據，為查找原因提供線索。

2.1 繪制流程圖

根據設備備件進廠檢查驗收到備件上機正常使用過程中的各個環節(包括設備上架，檢查，維護記錄，正常運行等)，用六西格瑪工具流程圖等方法找出設備的關鍵流程控制點。繪制關鍵流程IPO (輸入-過程-輸出)，根據繪制的關鍵流程IPO 圖，通過頭腦風暴法對關鍵流程進行詳細分析。

2.2 建立設備樹

根據設備的組成部件建立設備樹，將通過頭腦風暴法得到的分析結果進行對應歸納，找出影響設備不能正常工作的相關部件，由此建立設備故障樹。根據設備故障樹主要反映部件、部件所出現的故障形式，以及故障對應的改進措施，篩選出影響Y1，Y2的因子共84 個。

2.3 數據采集

通過武鋼熱軋二分廠生產線現有的穩定可靠的生產、設備監控系統(如交接班系統、WINCC實時監控系統和PDA 數據分析系統、電流檢測工具等)對設備的運行情況進行數據采集，根據采集數據的分析對設備故障發生的頻次進行匯總。

2.4 失效模式分析

根據上述步驟得到的分析結果，結合現場設備的實際環境和運行狀況，通過頻數(O)評分準則、嚴重度(S)評分準則、檢測難度(D)評分準則對設備建立失效模式分析 (FMEA 分析)，從會影響Y1和Y2的84 個因子中選出20 個重要因子，再從中選出9 個因子進行快速改善并組織策劃實施(表2)。

圖2 項目宏觀流程圖

表2 降低主傳動故障率FMEA 表

項目小組通過對快贏改善以外的故障模式再次進行分析即二次FMEA 分析，并對分析的結果進行了篩選歸類作為Y 的重要因子，最終篩選出影響Y 的6 個重要因子。同時使用Pareto 圖工具對快贏改善效果進行確認，階段活動后，主傳動故障率有了明顯的降低。

3 分析階段(A)

分析階段關注的是Y =f (X)的f 關系，它是DMAIC 各個階段中最難以“預見”的階段。項目小組所使用的方法將在很大程度上取決于其所涉及的問題與數據的特點。項目小組認真研究相關的數據資料，增強對過程和問題的理解，并且在此基礎上，通過綜合考慮各種類型的因素來尋找“問題根源”。

3.1 失效樹建立

失效樹主要反映重要因子、重要因子出現的故障模式以及改進的措施。項目小組對M 階段最終篩選出影響Y 的重要因子建立失效樹，對重要因子的關鍵故障模式進行失效模式分析。以上重要因子的失效模式分析重點將不同的零部件的失效模式進行了原因分類，從而得出在下一階段針對不同設備的失效原因類別。通過統計FMEA 中失效原因分類建立Pareto 圖。項目組從M 階段最終篩選出影響Y 的6 個重要因子，分別是控制系統、信號電纜、主電機、傳動柜元件、編碼器、35KV 供電，將各重要因子的失效原因進行分類，從而得出了分別是定修、維護、點檢、設計、使用5 個失效原因，并結合失效樹及失效模式分析編制或完善了相關制度和具體的推進實施，再以重要因子“控制系統”為例進行失效模式分析(表3)。

表3 控制系統失效模式分析

根據統計失效模式中失效原因分類建立Pareto 圖(圖3)，可以知曉通過快速改善后，設計對主傳動故障率的影響很小，而維護對主傳動故障率的影響最大，定修其次，點檢、使用居中。

3.2 回歸分析

通過回歸分析，找出自變量X 與因變量Y 之間存在的關系，建立回歸方程，找出影響設備正常運行的具體問題及改善方向。經回歸分析，發現在一定的范圍內，反應拋鋼電流(A)與R2 壓下設定、E2 壓下設定、E2 速度設定、鋼坯硬度間呈現某種關系，分析結果如圖4 所示。

圖3 Pareto 圖

圖4 回歸分析

通過回歸分析，建立回歸方程，確定影響拋鋼電流的因素，從而完善點檢、檢修、維護及使用流程。

3.3 職能流程分析

對主傳動進行職能流程分析，找出設備管理流程中存在的不足，最終規范總結出了在點檢、維護、定修、使用4 個方面工作具體內容及流程。

4 結語

本文定義了項目目標和影響目標的關鍵因素，并用六西格瑪分析方法進行了分析。針對武鋼熱軋二分廠主軋線故障多、運行不穩定等問題，采用六西格瑪管理中的五階段理論進行改善，在實踐中取得了良好的效果。

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