基于六西格瑪方法的客車側蒙皮平整度提升研究

胡查輝

基于六西格瑪方法的客車側蒙皮平整度提升研究

胡查輝

（廈門金龍聯合汽車工業有限公司，福建 廈門 361000）

客車側蒙皮是車身表觀質量展示的重要部件，各生產廠家與客戶都極為關注。文章以A客車廠客車側蒙皮平整度改善為研究載體，按照六西格瑪DMAIC的步驟，應用高級過程流程圖、測量系統分析、變量流程圖、因果矩陣、回歸分析等六西格瑪工具與方法，對客車側蒙皮制作過程中平整度相關的主要問題進行改善，使客車側蒙皮平整度從改善前的3.25 mm下降至2.11 mm，達成設定目標。從結果來看，類似的問題應用六西格瑪步驟與方法可以得到有效改善。

六西格瑪；客車；側蒙皮平整度；平整度提升

客車側蒙皮是車身表觀質量展示的重要部件，對于多品種小批量生產的客車行業，以目前國內外的制作工藝水平暫時無法實現側蒙皮不進行補土修整就能直接油漆。為了使側蒙皮油漆表觀平整好看，時常通過補原子灰的方式填補不平整的側蒙皮，從而提高油漆后的側蒙皮表觀質量。但過厚的補土不僅造成原子灰用量及補土人工成本的增加，還會造成油漆開裂質量隱患。提升側蒙皮平整度，減少補土已成為行業內亟待解決的問題。

1 六西格瑪架構概述

六西格瑪是20世紀80年代由摩托羅拉公司提出的概念，并應用于企業管理的各方面，取得了巨大成效。本文對客車側蒙皮制作平整度進行改善，采用DMAIC五步循環改善法[1]。定義（Define）階段需要確定待改善的對象及所需的資源，明確要解決的問題、目標、流程、計劃等；測量（Measure）、分析（Analyze）、改善（Improve）、控制（Control）階段就像漏斗一樣，先放入許多的因子，然后再通過這些階段識別出關鍵因子，并制定改善對策與控制計劃，如圖1所示。

圖1 關鍵因子識別漏斗

2 六西格瑪方法用于改善客車側蒙皮平整度

2.1 定義階段

清晰的定義問題是解決問題的開始，這一階段主要要明確項目的問題背景、團隊、目標、范圍、預期收益等。

通過對A客車廠2021年原子灰用量及開裂次數統計，原子灰平均單車用量達27.7 kg，油漆開裂達4.5次/月，這些問題都與蒙皮平整度有直接關系。為明確重點改善區域，把側蒙皮劃分為11個區域，通過隨機統計130臺客車的11個區域蒙皮平整度，用柏拉圖進行分析，得出75%側蒙皮平整度問題聚焦在三個區域：進氣口周邊、安全門周邊、中門前后，如圖2所示，其平均平整度為3.25 mm。

圖2 各部位蒙皮平整度不合格率

目標的設定主要按SMART原則，即明確性（Specific）、可衡量性（Measurable）、可實現性（Attainable）、相關性（Relevant）、有時限的（Time-based），設定蒙皮平整度值下降30%，即由3.25 mm下降至2.26 mm。

項目團隊按照跨部門的方式組建，其成員主要包括設計、工藝、焊裝車間、涂裝車間、來料檢驗、制程檢驗等相關人員，同時結合各部門職責及項目的需要明確各相關人員在項目上的職責。如對于制程檢驗人員主要負責制程檢驗數據收集、分析與整理，改善前后效果的確認。

項目計劃結合實際情況綜合考慮DMAIC五個階段各項任務需求時間，盡量采用并行開展的形式設定8個月的項目期。

項目范圍采用高級過程流程圖SIPOC[2]，包含蒙皮制作相關的主要流程：蒙皮輥壓、骨架下料、骨架焊接、檢驗、運輸配送、裝配、補土噴涂等，及這些流程的供應者（Supplier），輸入（Input），流程（Process），輸出（Output），客戶（Customer），從總體上把握研究范圍，明確輸入輸出核心要素，進一步明確項目研究涉及的相關人員。

預期項目收益分財務收益與無形收益，財務收益主要有3個方面，原子灰用量的下降，按照平整度值下降對應面積的原子灰用量來測算，預計單車下降3 kg×10.5元/kg=31.5元，工時預計減少共0.9小時：調灰0.2 h+補土0.5 h+打磨0.3 h，工時成本減少：0.9 h×45元/小時=45元；開裂售后成本預估下降50%，單車平均約下降18元。無形收益主要為提升品質，穩固品牌，提高客戶滿意度，減少客訴。

2.2 測量階段

首先建立測量系統[3]，再制定數據收集計劃，最后對收集的數據進行分析、篩選并聚集問題點。

蒙皮平整度的測量在初測時出現不少不同人測定得出不同的值的情況，為了避免這種情況的再次發生，對測量方法進行完善并明確以下主要要點：

（1）用1 m長的型材作為標準靠尺；

（2）將靠尺沿著車頭前后方向，靠著同一平面的蒙皮上；

（3）用眼光初步判定蒙皮與靠尺出現間隙的最大區域，并用塞尺測量間隙的值；

（4）如果判定的不明確，可以用鋼板尺多測量幾個不同間隙，取最大值并保留1位小數；

（5）直徑小于50 mm或同等面積的凹點不作為平整度取值點。

再用Minitable軟件進行測量一致性評估：隨機挑選3名檢驗員、各自檢驗6個樣件，并將18份數據進行一致性評估，從研究變異=3.71%< 30%、公差=6.94%<30%，可區分類別數=37>5，得出測量方法合格的結論。

A公司在制車型多達上百個，每種車都收集數據會帶來巨大的工作量，因此在制定計劃前先把車輛按車型結構相似度進行歸類，如捷冠MC系列包括6759、6802、6859、6879、6898等車型，并按公司2021年產量數據聚焦于占比81%的10個主要待整改車型系列，一個月時間，每個系列收集不少于20臺車平整度值數據。

問題的聚焦采用具體部位來聚焦車型，通過收集的10個聚焦的車型數據，采用箱線圖的方式進行分析，聚焦3個區域的主要問題車型系列作為分析與改善的重點。當然，在分析與改善的過程中其它車型系列有類似問題也會一并改善。

（1）進氣口周邊6125BY/6115AY、6125AY/ 6125HY、6128Y的平整度值大，且中位數大，平整度差，如圖3所示；

（2）安全門周邊6125BY/6115AY的蒙皮平整度值大，且中位數大，平整度差；

（3）中門前后6112AY、6128Y蒙皮平整度值較高，平整度差。

圖3 進氣口周邊箱線圖

2.3 分析階段

本階段需要對數據收集階段的主要問題進行原因分析，找出可能的原因，使用C&E（因果）矩陣，潛在失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）等工具對可能的原因進行篩選與聚焦，驗證與確定根本原因。

圖4 變量流程圖

本項目應用頭腦風暴法從SIPOC的P流程范圍開始，在每一主要步驟下增加活動，并列出主要輸出、輸入變量，按4M1E，即人（Man），機器（Machine），物（Material），方法（Method），環境（Environments）進行因素挖掘，繪制影響蒙皮平整度主要因素的變量流程圖，找出34條可能的原因，如圖4所示，對于可控的及關鍵輸入變量，還可增加可操作性的規范及變量目標。

從34條可能的原因中對其進行篩選與聚焦，本項目利用C&E矩陣篩選關鍵因子，對通過變量流程圖中梳理出的34項影響因素進行C&E矩陣打分[4]，篩選出12項得分在100分以上的關鍵因素如表1所示，關鍵質量特性相關性評估：0=無關聯，1=輕微關聯，5=中等關聯，9=強關聯。

表1 C&E矩陣評分表

對顧客重要性權重5789總分 關鍵質量特性殘留應力骨架平整度蒙皮弧度熱變形 工序輸入變量 進氣止口搭接進氣止口弧度1995185 中門蒙皮切割切割電流、弧壓、速度等9059166 安全門框焊接骨架定位尺寸1955153 側圍骨架焊接中門立柱弧度1955153 進氣止口焊接搭接焊1991149 蒙皮漲拉漲拉溫度9155137 四圍合裝車架外伸梁直線度5950128 蒙皮漲拉漲拉量5950128 安全門包邊角鐵焊接包邊角鐵弧度與平整度1095122 安全門框焊接框焊接到側圍骨架安全門框弧度1591121 側圍骨架焊接進氣口骨架高低差1951117 蒙皮漲拉漲拉力9151101

為進一步聚焦因子，利用FMEA對C&E矩陣中篩選出的關鍵因子再次進行分析[3]，根據FMEA嚴重度（SEV）、發生頻率（OCC）、探測性（DET）三項評分乘積進行排序，最后得出7項風險優先序數（Risk Priority Number, PRN）大于200的關鍵因子如表2所示。

表2 FMEA因子篩選

工序輸入變量潛在失效模式潛在失效影響SEV潛在要因OCC當前控制DETPRN 進氣止口焊接進氣止口弧度進氣止口上下高于蒙皮蒙皮弧度10進氣止口未設計弧度10敲擊修整4400 中門蒙皮切割切割電流電壓與速度切割周邊蒙皮變形熱變形7等離子切割熱變形8火烤反變形修整7392 安全門框焊接側圍骨架定位尺寸安全門立柱與腰梁錯位骨架平整度9側圍胎具校核不到位8骨架校正5360 安全門框焊接包邊角鐵弧度與平整度包邊角鐵弧度蒙皮弧度8未用靠模比較焊接7敲擊修整6336 進氣止口焊接搭接焊進氣止口高于蒙皮蒙皮弧度10搭接焊工藝10無3300 蒙皮漲拉漲拉溫度蒙皮變形熱變形6漲拉溫度控制不到位9無5270 側圍骨架焊接中門立柱弧度中門立柱弧度與腰梁不一致骨架平整度7中門立柱來料弧度不合格5骨架校正6210

為確認篩選后的因子是否影響結果（聚焦問題），以及如何影響，即=()，需要對因子進行驗證，如表3所示，通過驗證得出5個因子為真因。

表3 因子驗證表

序號因子驗證方法驗證結果位置 1進氣止口未設計弧度圖紙與現場實物比對進氣止口無弧度，蒙皮有弧度，為真因進氣口周邊 2進氣止口搭接焊工藝作業指導與現場操作確認搭接焊止口高于蒙皮，為真因進氣口周邊

表3 （續）

3安全門包邊未用靠模比較焊接現場確認現場有用靠模，問題的根因為側圍胎具校核不到位導致側圍立柱與安全門框弧度不匹配，使得包邊難以焊接平整，非真因安全門周邊 4側圍胎具校核不到位現場核查未及時校驗，部分物料無法放置到位，部分已變形，為真因安全門周邊 5漲拉溫度控制不到位現場試驗不同溫度會造成不同的平整度，為真因中門前后蒙皮 6等離子切割熱變形現場試驗切割后熱變形，為真因中門前后蒙皮 7中門立柱來料弧度不合格現場確認經抽查檢驗弧桿合格率為96%，但合格弧桿焊接后還是會有問題，經查問題的根因為側圍胎具校核不到位導致側圍立柱與安全門框弧度不匹配，使得包邊難以焊接平整，非真因中門前后蒙皮

2.4 改善階段

主要是對關鍵因子的根本原因進行改善。提出改善對策，可用樹圖、頭腦風暴法、親和圖等工具。

針對多個改善對策進行評估與選定，可用方案選擇矩陣、多重投票法等，本項目等離子切割熱變形的因子，采用選擇矩陣1、3、5評分法，如表4所示，選出總分最高的氣動剪方案。

表4 蒙皮切割方案選擇矩陣

有效性可能性成本周期總得分 氣動剪3555375 沙輪切割3355225 金屬鋸135575 激光割551125

對于連續型因子改善步驟，主要是針對因子進行參數最佳區間抓取，本項目應用回歸分析中的擬合線圖[5]，如圖5所示，對漲拉溫度進行分析得出最佳區域為105 ℃～115 ℃，以此作漲拉控制溫度。

圖5 漲拉溫度回歸擬合分析圖

對于根本原因較明確清晰的因子，可直接用快速改善。本項目經核實進氣止口未設計弧度，而蒙皮有弧度，導致進行止口與蒙皮弧度不匹配、不平整問題，改善對策為協調技術按側圍弧度設計，并督促供應商改模調整。

對于相對較為復雜的因子改善，需要進行技術驗證。本項目進氣止口搭接焊導致整個止口高于側蒙皮，改為對接焊后雖然平整度有明顯提升，此改善涉及較大的工藝方法改變，對接處未處理好可能導致油漆開裂問題，通過技術驗證識別出蒙皮進氣止口處開口難以保證精度會導致5 mm～8 mm的縫隙，孔開大了對于蒙皮與進氣止口都需要施焊，增加工時還有油漆開裂風險，解決辦法為設計并制作樣板，使用樣板開口，把縫隙控制在0 mm～3 mm，焊接時蒙皮與進氣止口可同施一道焊縫焊接于骨架上，提升效率的同時，避免因縫隙過大造成油漆開裂問題。

針對側圍胎具校核不到位的問題，則通過調整校驗周期，由原每半年校驗，更改為半年或累計制作200臺（以先到者為準）校驗，對于日常點檢增加方鋼定位塊焊渣檢查與清理要求，使胎具始終處于有效狀態。

2.5 控制階段

本階段需要制定控制措施，設計結構的改善需要把圖紙升級定版，工藝操作類的改善寫入作業指導書，使其文檔化、標準化和制度化。再對相關人員進行培訓交底，確保改善措施的有效實施，并制定相應的獎懲制度，提升員工工藝紀律的執行性。過程的管控需要制定控制計劃，并對改善數據進行監控管理，如圖6所示，發現異常及時糾偏。

經過各項目小組成員約8個月的努力及對改善過程數據監控，達成期初設定的目標，并在改善后連續3個月平整度值好于目標2.26；單車財務收益102元：原子灰用量下降33元，補土工時成本減少51元，開裂售后成本減少18元；無形效益方面，提升了品質，穩固了品牌；客戶滿意度有所提高，客訴減少。

圖6 蒙皮平整度數據監控

3 結論

本文以客車側蒙皮制作的主要工序為例，充分應用六西格瑪的改善工具，對現況進行分析把握后，通過多層因子的篩選與聚焦，找出關鍵因子，針對不同類型的因子，采用適合的改善方式并制定與實施最優改善方案，顯著提升了蒙皮平整度。該項目的改善思路與方法對于類似問題的分析與解決具有顯著成效。

[1] 呂楠.基于六西格瑪的質量成本管理及其應用研究[D].長春:吉林大學,2007.

[2] 龐明君. 基于六西格瑪理論的白車身前車架尺寸合格率提升研究[J].企業科技與發展,2019(12):50-52, 55.

[3] 林松華.運用穩健六西格瑪技術進行圓刀平整度測量系統分析[J].電子質量,2019(11):67-72.

[4] 嚴偉. 精益六西格瑪在R公司的應用研究[D].天津:天津大學,2017.

[5] 汪琰,錢珍寶,周良稷.通過六西格瑪策略研究改進滑移裝載機散熱效果[J].工業技術創新,2019,6(5):12- 17.

Research on the Flatness of Coach Side Skin Based on Six Sigma Method

HU Chahui

( Xiamen King Long United Automotive Industry Company Limited, Xiamen 361000, China )

The coach side skin is an important part of the apparent quality display of the car body, which is very concerned by manufacturers and customers.This paper takes the improvement of flatness of coach side skin of A coach factory as the research carrier, according to the steps of Six Sigma DMAIC, using Six Sigma tools and methods such as high-level process flowchart, measurement system analysis, variable flow chart, cause-effect matrix, regression analysis to improve the main problems related to flatness in the process of making coach side skin.The flatness of coach side skin was reduced from 3.25 mm to 2.11 mm before improvement, which achieved the target.According to the results, similar problems can be effectively improved by applying Six Sigma steps and methods.

Six sigma; Coach; Flatness of coach side skin;Flatness improvement

U466;F273

A

1671-7988(2022)21-151-06

U466；F273

A

1671-7988(2022)21-151-06

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.021.028

胡查輝（1982—），男，碩士，工程師，研究方向為ERP實施、制造業管理信息化，E-mal:16274098@qq.com。