六西格瑪管理在降低酸軋張力計壓頭非計劃停機時間中的應用

王慧 劉冀川 田亮

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司設備部，河北唐山 063200）

六西格瑪管理在降低酸軋張力計壓頭非計劃停機時間中的應用

王慧 劉冀川 田亮

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司設備部，河北唐山 063200）

隨著管理學的不斷發展和進步，目前六西格瑪管理已成為管理學界研究的重點問題之一。本文主要以京唐鋼鐵公司一酸軋張力計壓頭為研究對象，針對在實際生產過程中因張力計壓頭帶來的非計劃停機時間逐年遞增的情況，公司成立精益六西格瑪改進小組，通過對張力計壓頭設備使用情況的調查研究，運用大量先進的工具進行測量系統分析、因果矩陣分析和潛在失效模式分析，找出原因，制定有效措施加以改進、評價。經過項目組的努力，項目取得了顯著的效果。

六西格瑪 張力計 壓頭 非計劃停機時間

1 緒論

六西格瑪即為測量流程能力的指標，解決問題的方法論和持續改進的體系文化，其最早實施開始于美國摩托羅拉公司，之后GE公司對其管理方法進一步完善，使其成為一種現代管理方式而被企業管理學界廣泛推廣。六西格瑪管理流程主要為DMAIC五個階段：

圖1 非計劃停機時間占比圖

圖2 2011-2013年非計劃停機時間

圖3 非計劃停機引起的資金損失

（1）定義階段（define）；在此階段，項目團隊以企業目前發展方向為前提，充分考慮顧客最為關注的焦點問題，團隊成員在能夠把控的范圍內選定項目改進的方向，工作一般為：項目背景和問題陳述、顧客需求分析、缺陷分析、指標現狀分析、目標設定、預期收益、項目組織計劃等。（2）測量階段（measure）；在測量階段，項目團隊首先要進行流程分析；其次，團隊成員要正確運用頭腦風暴法，從人、機、料、法、環、測六個方面繪制魚骨圖，確定各流程中影響指標Y的初步原因；再次，進行因果矩陣分析和失效模式分析，找到影響 Y的所有主要因子Xs。（3）分析階段（analyze）；采用不同軟件對Y與X進行相關分析，找出引起變異的真正原因。（4）改進階段（improve）；在改進階段，項目團隊針對分析階段確定的真正原因制定切實可行的改進措施。在制定改進措施的過程中，項目團隊需要結合實際考慮現有流程的改進方案，如何設定改進參數，如何避免改進措施帶來的新問題等，因此，團隊成員要對改進方案進行充分評估來確定有效的改進措施加以實施，并評價改進效果。（5）控制階段（control）；該階段的主要任務有：一、制定控制計劃并向流程管理者移交，保證控制流程改進的持續性；二、項目團隊實時關注指標 Y和因子Xs的情況，關注改善措施所帶來的效果；三、實時施監控改善措施，確保項目取得的成效長期持續保持。

本文通過案例來說明如何運用六西格瑪管理方法降低張力計壓頭非計劃停機時間、減少資金占用、確保冷軋產線順穩運行而適應顧客需求的問題。

圖4 Y1（故障處理過程）流程圖

圖5 Y2-1（故障預判過程）流程圖

圖6 Y2-2（在線運行過程）流程圖

圖7 卡方檢驗結果

圖8 相關回歸擬合線圖

圖9 相關回歸殘差圖

2 六西格瑪在項目中應用

2.1 定義階段

2.1.1 項目背景和問題陳述

（1）張力計壓頭是張力計的測壓傳感器裝置，安裝在測張輥軸承座和機械框架之間。通過采集壓力信號，將壓力信號轉化為張力信號，達到測量帶鋼張力的目的。項目組通過采取傾聽用戶心聲、現場調查、統計分析等工具對生產線存在的問題進行認真討論和系統性分析，匯總2012年-2013年一冷軋酸軋生產線各類別故障非計劃停機時間，利用 Minitab對兩年時間內引起非計劃停機的設備進行分析、統計。

2012年與2013年由于張力計壓頭引起故障停機時間分別為1169min、713min，帕累托圖（見圖1）可看出占比分別為51.9%、28.6%，因此立項。

（2）根據統計情況分析（見圖2、圖3），2011-2013年張力計壓頭9次非計劃停機引起的損失累計1277.55萬元，單次損失皆在100萬元之上，降低非計劃停機時間勢在必行！

2.1.2 客戶分析及目標設定

根據客戶對降低非計劃停機時間、減少壓頭資金占用、減少非計劃停機次數的需求，詳細分析了目前設備使用現狀，經統計分析之后，項目以2013年項目同期為參考，定義：

Y：項目期間張力計壓頭非計劃停機總時間（單位：分）

Y=Y1*Y2

Y1：非計劃停機時間平均值（單位：分）

Y2：非計劃停機次數（單位：次）

圖10 壓頭與電纜最低點距離同乳化液存積量關系圖

圖11 改善前

圖12 改善后

圖13 改善前控制器接線圖

在定義階段，項目組對財務進行預期收益評估，項目如果成功，項目期將收益24.36萬元，同時項目組還制定了組織機構、推進計劃等，確保項目在推進過程中成員之間能夠充分交流，集思廣益切實地解決問題，上述工作為項目順利開展奠定了堅實的基礎。

2.2 測量階段

2.2.1 流程圖分析

結合現場設備實際運行情況，項目組成員針對目標Y確定三個流程：Y1故障處理過程分析（見圖4）、Y2-1故障預判分析（見圖5）、Y2-2在線運行分析（見圖6）。

2.2.2 因果矩陣分析

為了找到影響Y1Y2的因子，需要進行頭腦風暴，根據人、機、料、法、環、測六個方面找出影響項目指標的輸入變量，過程變量和輸出變量，并判定影響因子的可靠性，不可靠性，關鍵性，是否有執行標準，進而依次排列出各因素的影響次序，避免遺漏生產過程中的因子。對Y1/Y2-1/Y2-2過程進行因果矩陣分析（見表1、表2），找出潛在因子x（根據客戶需求打分排序篩選而得出）19/22/12項，并立即進行分析研究，制定進方案給予改進，具體情況將在分析階段給予闡述。

圖15 控制程序修優化示意圖

表1 Y1因果矩陣的基本格式

表2 Y2因果矩陣的基本格式

表3 AI階段因子分析表格

2.2.3 FMEA（失效模式與影響分析）

根據建立的Y1和Y2的流程圖，針對因果矩陣篩選出的因子進行FMEA打分，進而找出快贏機會（即快速改善的機會），同時篩選關鍵的影響因子。可以根據RPN（RPN（風險系數）=嚴重度*頻度*探測度）的分數由高到低來考慮改進方向。進行FMEA的目的是為了分析生產過程故障模式，潛在的影響和產生的后果，并對可能出現的各種故障模式在工藝、設備、操作等方面進行改進或補償。項目組在應用FMEA工具分析（見表4）篩選出5項因子進行AI階段進一步分析，見表3所示。

2.3 分析改善階段

此階段對關鍵的影響因素進行驗證，通過統計方法將輸入和輸出指標進行量化或事實分析，結合生產流程及經驗準確制定改進方案。

2.3.1 密封材料固化時間分析改善

結合典型例子2013年10月18日，3#機架出口張力計異常，導致斷帶停車的事故分析，廠家建議，為防止在高溫高濕的工作環境下密封材料易被乳化液沖刷，固化時間24小時之上為最佳。

2.3.2 絕緣阻值分析改善

表4 FMEA的基本格式

表5 絕緣阻值判別標準數據統計

指標 指標名稱 基線 目標 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月Y 1（分鐘） 單次非計劃停機時間平均值 349 231 230 230 230 209 209 209 209 209 209 209 Y 2（次） 非計劃停機次數 3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

壓頭內部接線絕緣阻值會隨環境溫度和濕度發生變化，因此說明書標準值不適合現場應用，依據經驗以10兆歐為判別標準，項目組選取2013年至2014年8月內180次絕緣阻值測量值進行卡方檢驗分析（見表5、圖7）得出此因子對Y影響顯著，并確立改善措施，即以絕緣阻值大于10兆歐為正常狀態的判別標準。

卡方檢驗過程：

Y2值：非計劃停機次數；X值：絕緣阻值；H0：X與Y2不相關；H1：X與Y2相關；目的：是否有顯著性影響；

2.3.3 防腐材料覆蓋率分析改善

現階段壓頭防腐材料覆蓋率為100%，使用壽命4-6個月，乳化液侵入使得壓頭內部接線不良致使故障發生頻繁，針對此問題項目組統計覆蓋率分別為100%，150%，200%，250%和300%壓頭使用壽命數據，應用相關回歸分析確定此因子對Y影響顯著。

相關回歸分析過程：

Y2值：非計劃停機次數；X值：防腐材料覆蓋率；H0：X與Y2不相關；H1：X與Y2相關；目的：是否有顯著性影響。

改善措施：依據回歸方程（見圖8、圖9）找出最佳覆蓋率范圍，現場生產覆蓋率達到＞=200%且＜250%即可，項目期間未發生因防腐材料覆蓋率問題導致壓頭內部損壞的現象。

2.3.4 電纜路徑分析改善

原電纜接線箱位于壓頭上部5米左右，電纜套管內進入乳化液蒸汽后會聚集在底部侵蝕壓頭，嚴重時一年可聚集大于1000ml乳化液。項目組結合現場環境分析壓頭距離電纜最低點的距離不同，乳化液存積量也不同。

結合圖10分析，為防止壓頭因乳化液侵入而腐蝕，確定改善措施如下：

接線箱安放位置更改至軋機地面，壓頭比電纜路徑最低端高1米左右（見圖11、圖12），即使乳化液進入電纜護套管，也不會堆積到壓頭部位，避免了壓頭的腐蝕。項目期間未發生因電纜路徑問題引起的故障。

2.3.5 控制方式分析改善

生產廠家原設計張力計的兩個壓頭采用勵磁源串聯連接方式，共用一個勵磁源，當其中一個壓頭出現故障時，兩個張力計信號瞬間同時丟失，造成高速斷帶，長時間停機，并且無法判斷出哪個張力計壓頭損壞，因此必須同時更換，造成備件費用直接翻倍。故此提出改善措施：將驅動側和工作側張力計壓頭獨立控制（見圖13、圖14、圖15），單端壓頭損壞不會影響另一端壓頭，可自動切換到另一側獨立工作模式 ，此方法在一端壓頭損壞情況下，避免高速斷帶停車，可以利用計劃檢修更換損壞壓頭，使得非計劃停機概率和壓頭備件費降低50%。

2.4 控制階段

在項目改進方案實施并取得效果后，項目組進行了效益計算，因為實施改造，項目期間可創造效益24.36萬元，完成了項目開始預期收益，項目指標變化見表六；同時，項目組明確了張力計壓頭設備重點流程的控制點，確定控制計劃并制作了檢查表，對《張力計維修作業標準》、《一冷軋生產數據備份管理方法》、《張力計壓頭密封材料固化時間記錄單》、《張力計壓頭絕緣阻值記錄單》、《張力計壓頭防腐材料覆蓋率記錄單》、《張力數據采集及控制優化方案》技術資料進行了移交，作為檔案進行保管，確保項目效果能夠穩定保持和持續改進。

3 結語

（1）六西格瑪管理——科學的方法論，本文中六西格瑪管理的應用降低了張力計壓頭非計劃停機時間。（2）六西格瑪管理中DMAIC每個階段都是緊密聯系，不可分割的，各階段工具和分析方法的使用可依據實際情況靈活運用。同時項目改進也是一個持續的過程，以追求完美極限。（3）全球經濟一體化帶來的企業競爭日益激烈，高質量生產是企業競爭力的有利砝碼，六西格瑪管理則是科學的生產管理方法，值得將其推廣到解決實際生產當中。

致謝：本文是在倡導者指導和項目團隊合作下完成的，感謝小組成員的付出。

［1］馬林，何禎.六西格瑪質量管理［M］.中國人民大學出版社，（第二版）2007：（7）.

［2］榮毅超，張璐.六西格瑪管理理論及實踐案例集［M］.科學出版社，2009（1）：51.

［3］Udit S，Implementing Lean Principles With the Six Sigma Advantage： how abaaery company realized significant improvements［J］.Journal of Organizational Excellence，Process Improvement，2003，22（3）：P43.P52.

［4］周延虎.精益六西格瑪集成應用的若干問題研究［D］.天津大學，2007.

With the continuous development of management science and progress， the six sigma management has become one of the key problems of the management academic circle at present. This article mainly Shougang Jing-Tang United Iron & Steel Company one？cold rolling Tensiometer load cell as the research object， for in the process of practical production because of Load cell of u non-plan downtimeis increasing year by year， The company set up lean six sigma improvement group， Through the investigation and study of Load cell equipment usage， using advanced tools to analyze measurement system， C&E and FMEA， identify the causes， develop effective measures to improve and evaluation. Through the efforts of the project team， project has obtained the remarkable effect.

Six sigma Tensiometer Load cell non-plan downtime

王慧（1991—），女，河北人，碩士，畢業于遼寧科技大學，助理員，現就職于首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司設備部，研究方向：電氣傳動及設備技術標準管理。