基于六西格瑪設(shè)計(jì)和紅X的某車型怠速抖動(dòng)問題解決

余 義

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

現(xiàn)有NVH（振動(dòng)噪聲）問題解決方法如頭腦風(fēng)暴、SPR（源-路徑-接收）、QC（質(zhì)量改進(jìn)）等具有三方面短板：（1）沒有從顧客需求和公司利益的角度切入問題解決，往往造成措施無法實(shí)施或者過設(shè)計(jì)；（2）把所有可能性按例如魚骨圖的方式找出可能性后再逐個(gè)排查，造成大量資源浪費(fèi)；（3）排查、驗(yàn)證過程缺乏對(duì)系統(tǒng)誤差的考慮，造成驗(yàn)證結(jié)果不穩(wěn)健的。

六西格瑪設(shè)計(jì)（DFSS）是一種新產(chǎn)品開發(fā)工具，能夠準(zhǔn)確把握客戶需求（VOC），并將其轉(zhuǎn)化為可實(shí)現(xiàn)的工程指標(biāo)（FR），使得產(chǎn)品能在低成本下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的穩(wěn)健性，從而實(shí)現(xiàn)6σ質(zhì)量水平[1]。紅X策略是一種基于統(tǒng)計(jì)技術(shù)的方法，是美國通用汽車權(quán)威的質(zhì)量問題解決方法。其將傳統(tǒng)由X（因子）到Y(jié)（目標(biāo)）的思維，轉(zhuǎn)為由Y到X的思維，核心在于：識(shí)別差異、漸進(jìn)式搜索和根據(jù)事實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行決策推進(jìn)直至問題根源。為此，本文圍繞某車型怠速抖動(dòng)問題，提出了一種融合六西格瑪設(shè)計(jì)（DFSS）定位機(jī)會(huì)和目標(biāo)設(shè)定方法以及紅X問題排查功能的方法，解決了其抖動(dòng)問題。

1 方法的框架

本方法的框架如圖1所示。首先按照DFSS流程進(jìn)行機(jī)會(huì)定義、客戶聲音轉(zhuǎn)化以及目標(biāo)設(shè)定，保證目標(biāo)的針對(duì)性；然后進(jìn)行紅X流程中的測量系統(tǒng)檢查、多變量分析、元件查找、參數(shù)確認(rèn)，保證問題排查過程的可靠性，最后再進(jìn)行具體問題的改進(jìn)。整個(gè)過程規(guī)避了現(xiàn)有問題排查方法的弊端，并且發(fā)揮了DFSS和紅X方法的優(yōu)勢。

圖1 方法框架流程

2 定義機(jī)會(huì)及目標(biāo)

2.1 定義機(jī)會(huì)

某車型上市后接到不少怠速抖動(dòng)的抱怨，通過數(shù)據(jù)收集和分析發(fā)現(xiàn)，怠速工況占22.8%，排行第一，是主要需要解決的問題，如圖2所示。

圖2 某車型車身抖動(dòng)問題統(tǒng)計(jì)帕累托圖

接著對(duì)故障車進(jìn)行初步排查，發(fā)現(xiàn)主要抖動(dòng)問題開空調(diào)狀態(tài)，且問題頻率在43 Hz和電子扇基頻一致，如圖3所示。

圖3 抖動(dòng)問題頻率識(shí)別

2.2 顧客聲音轉(zhuǎn)化

通過對(duì)顧客的回訪得到顧客抱怨聲音（VOC），將同種問題歸類，得到三類問題，根據(jù)問題抱怨的頻度將重要性等級(jí)分為三個(gè)層次，分別為5、3、1分，使用質(zhì)量屋（QFD）工具進(jìn)行聲音轉(zhuǎn)化[2]，如圖4所示，通過關(guān)系矩陣可以看出，降低怠速抖動(dòng)的呼聲與怠速方向盤抖動(dòng)的指標(biāo)有強(qiáng)相關(guān)，并且從技術(shù)競爭性評(píng)估矩陣中可以看出，某車型怠速方向盤抖動(dòng)性能有提升空間。

圖4 抖動(dòng)問題質(zhì)量屋（QFD）

至此，通過QFD將客戶降低怠速抖動(dòng)的呼聲轉(zhuǎn)化為降低怠速方向盤抖動(dòng)的要求。

2.3 目標(biāo)設(shè)定

通過對(duì)廠內(nèi)樣車怠速方向盤抖動(dòng)性能的調(diào)查，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)其滿足正態(tài)分布，現(xiàn)有均值為0.7 m/s2，標(biāo)準(zhǔn)差為0.1835 m/s2，通過對(duì)故障車和非故障車的分析發(fā)現(xiàn)抱怨的閥值為0.75 m/s2，通過概率分析不良率達(dá)到了41.2%，為了達(dá)到比較好的顧客體驗(yàn)，本問題解決的目標(biāo)是將不良率降至5%以下，且均值滿足整車技術(shù)要求（＜0.4 m/s2），如圖5所示。

圖5 目標(biāo)設(shè)定

通過對(duì)不良率降低期望的進(jìn)一步收益分析[3]，如果能達(dá)到不良率[4]降低36.2%的目標(biāo)，每百輛故障數(shù)（PPH）將降低0.032，不良數(shù)將降低22230，見表1，本問題解決無疑對(duì)提升顧客滿意度以及提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有非常正面的意義。

表1 預(yù)期收益

3 問題排查

3.1 問題展開

在紅X理論里，問題解決者一般通過問題樹的形式來幫助我們明確項(xiàng)目定義，先從廣泛的范圍開始分析，最后明確地聚焦于管理者所關(guān)注的方案，輸入是廣義的問題集合，輸出的就是需要解決的問題描述[5]。

3.2 測量系統(tǒng)檢查

在紅X方法里策略系統(tǒng)的評(píng)估一般使用Isoplot圖，這種方法對(duì)比常用的MSA（測量系統(tǒng)分析）方法更加直觀和簡單。Isoplot圖能夠評(píng)價(jià)該測量系統(tǒng)是否能夠辨別好車和壞車，避免測試誤差造成錯(cuò)誤判斷。一般要求測量對(duì)象的差異范圍（△P）與測試系統(tǒng)的偏差（△M）比大于6，本問題解決中為△P/△M=11.7，通過策略系統(tǒng)檢查。

圖6 紅X方法的測量系統(tǒng)檢查

3.3 策略圖與多變量分析

策略圖是紅X方法的核心，基于對(duì)差異的觀察，由小至大漸進(jìn)式搜索，通過零件互換的效果統(tǒng)計(jì)來進(jìn)行差異判斷，最終得出根本原因處于哪個(gè)系統(tǒng)中。本問題中，電子扇、空調(diào)系統(tǒng)分別有A、B兩種形式，車型有S、C、W三種形式，通過組合測量得到如圖7的多變量分析圖，從中可以看出電子扇的差異范圍（△P）遠(yuǎn)比其他系統(tǒng)大，可以判斷紅X主要存在于電子扇中。

圖7 策略選擇

3.4 元件查找

雖然已經(jīng)定義了紅X存在于電子扇系統(tǒng)中，要通過元件查找的功能分析：（1）紅X存在于裝配還是零件本身？（2）如果是零件本身，又存在于哪個(gè)子零件中？

元件查找本質(zhì)上是一個(gè)換件驗(yàn)證的過程，第一階段會(huì)將故障件（WOW）和完好零件（BOB）分別拆裝三次，看拆裝對(duì)怠速方向盤抖動(dòng)（Y）的影響，從圖8（a）中可以看出，影響很小，判斷是紅X存在零件本身中；第二階段會(huì)接著對(duì)子零件互換，從圖8（b）中可以看出，互換了襯套和控制器對(duì)整體沒有產(chǎn)生明顯影響，而互換葉片之后，故障件和好零件出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，而且直接落到了BOB和WOW的決策限內(nèi)，通過零件恢復(fù)能夠重新反轉(zhuǎn)達(dá)到閉環(huán)驗(yàn)證的目的，說明紅X存在于電子扇葉片之中。

圖8 元件查找

3.5 關(guān)鍵參數(shù)（Red x）查找及確認(rèn)

接下來需要分析電子扇葉片零件的哪些特征參數(shù)是紅X，本問題選擇了配對(duì)對(duì)比方法，從零件葉片中選擇了三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：葉片質(zhì)量、動(dòng)不平衡量和轉(zhuǎn)速，通過選擇分別五組（置信度設(shè)為95%）故障件和完好零件進(jìn)行參數(shù)測量比對(duì)，發(fā)現(xiàn)只有動(dòng)不平衡量在BOB件和WOW件之間存在一致的趨勢，如圖9所示，所以動(dòng)不平衡量為紅X的候選者。

圖9 電子扇葉片參數(shù)配對(duì)比對(duì)

為了驗(yàn)證動(dòng)不平衡量是否為唯一的紅X，需要再反向驗(yàn)證一次。從動(dòng)不平衡特別好和特別差的零件中各選擇三個(gè)，隨機(jī)裝車測試，得到結(jié)果后按大小重新排列，如果參數(shù)B和C完全分離，則說明電子扇動(dòng)不平衡（以95%的置信度）確認(rèn)是紅X。如圖10所示，結(jié)果完全分離。說明電子扇動(dòng)不平衡為根本原因。

圖10 電子扇葉片紅X確認(rèn)結(jié)果

以上分析顯示，該車型怠速抖動(dòng)問題主要是由于電子扇動(dòng)不平衡超標(biāo)造成的，電子扇工作時(shí)產(chǎn)生力，并通過車身傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)上，繼而通過轉(zhuǎn)向立柱傳遞到方向盤，形成方向盤抖動(dòng)，如圖11所示。

圖11 問題總結(jié)

3.6 改進(jìn)措施及改進(jìn)效果

針對(duì)電子扇動(dòng)不平衡問題，最終做了如下控制：

（1）增加葉片和電機(jī)動(dòng)不平衡量檢測程序，控制動(dòng)不平衡量＜10 g·mm；

（2）更換供應(yīng)商老舊動(dòng)不平衡檢測儀器并確保開機(jī)重新標(biāo)定；

（3）100%檢查電子扇總成下線時(shí)的動(dòng)不平衡并調(diào)整平衡塊，確保動(dòng)不平衡量＜25 g·mm。

通過對(duì)改進(jìn)后28輛車的跟蹤，未發(fā)現(xiàn)一輛車的怠速抖動(dòng)超過顧客抱怨的閥值。即以超過95%的置信達(dá)成了故障率小于5%的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

本文將DFSS和紅X方法結(jié)合起來解決某車型怠速抖動(dòng)問題，充分發(fā)揮了兩種方法的優(yōu)勢，使得整個(gè)問題解決過程既滿足顧客需求，也高效和穩(wěn)健。

怠速抖動(dòng)問題主要是由于電子扇動(dòng)不平衡超標(biāo)造成，電子扇工作時(shí)產(chǎn)生力，并通過車身傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)上，繼而通過轉(zhuǎn)向立柱傳遞到方向盤，形成方向盤抖動(dòng)。

DFSS結(jié)合紅X的方法具有很強(qiáng)的疊加效果，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)問題排查方法的諸多短板，使用了DFSS方法進(jìn)行了機(jī)會(huì)定義和目標(biāo)設(shè)定，可將售后數(shù)據(jù)、顧客聲音轉(zhuǎn)化為性能指標(biāo)。基于顧客聲音轉(zhuǎn)換、基于比對(duì)排除、基于數(shù)據(jù)的問題解決方法，值得所有問題解決項(xiàng)目的借鑒。但針對(duì)不同類型的問題，需要選用不同的工具進(jìn)行分析，本文使用的工具只適用于同類問題的解決。