六西格玛管理在降低酸轧张力计压头非计划停机时间中的应用

【摘 要】 随着管理学的不断发展和进步，目前六西格玛管理已成为管理学界研究的重点问题之一。本文主要以京唐钢铁公司一酸轧张力计压头为研究对象，针对在实际生产过程中因张力计压头带来的非计划停机时间逐年递增的情况，公司成立精益六西格玛改进小组，通过对张力计压头设备使用情况的调查研究，运用大量先进的工具进行测量系统分析、因果矩阵分析和潜在失效模式分析，找出原因，制定有效措施加以改进、评价。经过项目组的努力，项目取得了显著的效果。

【关键词】 六西格玛 张力计 压头 非计划停机时间

【Abstract】 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.

【Keywords】 Six sigma Tensiometer Load cell non-plan downtime

1 绪论

六西格玛即为测量流程能力的指标，解决问题的方法论和持续改进的体系文化，其最早实施开始于美国摩托罗拉公司，之后GE公司对其管理方法进一步完善，使其成为一种现代管理方式而被企业管理学界广泛推广。六西格玛管理流程主要为DMAIC五个阶段：

（1）定义阶段（define）;在此阶段，项目团队以企业目前发展方向为前提，充分考虑顾客最为关注的焦点问题，团队成员在能够把控的范围内选定项目改进的方向，工作一般为：项目背景和问题陈述、顾客需求分析、缺陷分析、指标现状分析、目标设定、预期收益、项目组织计划等。（2）测量阶段（measure）;在测量阶段，项目团队首先要进行流程分析;其次，团队成员要正确运用头脑风暴法，从人、机、料、法、环、测六个方面绘制鱼骨图，确定各流程中影响指标Y的初步原因;再次，进行因果矩阵分析和失效模式分析，找到影响 Y的所有主要因子Xs。（3）分析阶段（analyze）;采用不同软件对Y与X进行相关分析，找出引起变异的真正原因。（4）改进阶段（improve）;在改进阶段，项目团队针对分析阶段确定的真正原因制定切实可行的改进措施。在制定改进措施的过程中，项目团队需要结合实际考虑现有流程的改进方案，如何设定改进参数，如何避免改进措施带来的新问题等，因此，团队成员要对改进方案进行充分评估来确定有效的改进措施加以实施，并评价改进效果。（5）控制阶段（control）;该阶段的主要任务有：一、制定控制计划并向流程管理者移交，保证控制流程改进的持续性;二、项目团队实时关注指标 Y和因子Xs的情况，关注改善措施所带来的效果;三、实时施监控改善措施，确保项目取得的成效长期持续保持。

本文通过案例来说明如何运用六西格玛管理方法降低张力计压头非计划停机时间、减少资金占用、确保冷轧产线顺稳运行而适应顾客需求的问题。

2 六西格玛在项目中应用

2.1 定义阶段

2.1.1 项目背景和问题陈述

（1）张力计压头是张力计的测压传感器装置，安装在测张辊轴承座和机械框架之间。通过采集压力信号，将压力信号转化为张力信号，达到测量带钢张力的目的。项目组通过采取倾听用户心声、现场调查、统计分析等工具对生产线存在的问题进行认真讨论和系统性分析，汇总2012年-2013年一冷轧酸轧生产线各类别故障非计划停机时间，利用 Minitab对两年时间内引起非计划停机的设备进行分析、统计。

2012年与2013年由于张力计压头引起故障停机时间分别为1169min、713min，帕累托图（见图1）可看出占比分别为51.9%、 28.6%，因此立项。

（2）根据统计情况分析（见图2、图3），2011-2013年张力计压头9次非计划停机引起的损失累计1277.55万元，单次损失皆在100万元之上，降低非计划停机时间势在必行！

2.1.2 客户分析及目标设定

根据客户对降低非计划停机时间、减少压头资金占用、减少非计划停机次数的需求，详细分析了目前设备使用现状，经统计分析之后，项目以2013年项目同期为参考，定义：

Y：项目期间张力计压头非计划停机总时间（单位：分）

Y=Y1*Y2

Y1：非计划停机时间平均值（单位：分）

Y2：非计划停机次数（单位：次）

在定义阶段，项目组对财务进行预期收益评估，项目如果成功，项目期将收益24.36万元，同时项目组还制定了组织机构、推进计划等，确保项目在推进过程中成员之间能够充分交流，集思广益切实地解决问题，上述工作为项目顺利开展奠定了坚实的基础。

2.2 测量阶段

2.2.1 流程图分析

结合现场设备实际运行情况，项目组成员针对目标Y确定三个流程：Y1故障处理过程分析（见图4）、Y2-1故障预判分析（见图5）、Y2-2在线运行分析（见图6）。

2.2.2 因果矩阵分析

为了找到影响Y1＼Y2的因子，需要进行头脑风暴，根据人、机、料、法、环、测六个方面找出影响项目指标的输入变量，过程变量和输出变量，并判定影响因子的可靠性，不可靠性，关键性，是否有执行标准，进而依次排列出各因素的影响次序，避免遗漏生产过程中的因子。对Y1/Y2-1/Y2-2过程进行因果矩阵分析（见表1、表2），找出潜在因子x（根据客户需求打分排序筛选而得出）19/22/12项，并立即进行分析研究，制定进方案给予改进，具体情况将在分析阶段给予阐述。

2.2.3 FMEA（失效模式与影响分析）

根据建立的Y1和Y2的流程图，针对因果矩阵筛选出的因子进行FMEA打分，进而找出快赢机会（即快速改善的机会），同时筛选关键的影响因子。可以根据RPN（RPN（风险系数）=严重度*频度*探测度）的分数由高到低来考虑改进方向。进行FMEA的目的是为了分析生产过程故障模式，潜在的影响和产生的后果，并对可能出现的各种故障模式在工艺、设备、操作等方面进行改进或补偿。项目组在应用FMEA工具分析（见表4）筛选出5项因子进行AI阶段进一步分析，见表3所示。

2.3 分析改善阶段

此阶段对关键的影响因素进行验证，通过统计方法将输入和输出指标进行量化或事实分析，结合生产流程及经验准确制定改进方案。

2.3.1 密封材料固化时间分析改善

结合典型例子2013年10月18日，3#机架出口张力计异常，导致断带停车的事故分析，厂家建议，为防止在高温高湿的工作环境下密封材料易被乳化液冲刷，固化时间24小时之上为最佳。

2.3.2 绝缘阻值分析改善

压头内部接线绝缘阻值会随环境温度和湿度发生变化，因此说明书标准值不适合现场应用，依据经验以10兆欧为判别标准，项目组选取2013年至2014年8月内180次绝缘阻值测量值进行卡方检验分析（见表5、图7）得出此因子对Y影响显著，并确立改善措施，即以绝缘阻值大于10兆欧为正常状态的判别标准。

卡方检验过程：

Y2值：非计划停机次数;X值：绝缘阻值;H0：X与Y2不相关;H1：X与Y2相关;目的：是否有显著性影响;

2.3.3 防腐材料覆盖率分析改善

现阶段压头防腐材料覆盖率为100%，使用寿命4-6个月，乳化液侵入使得压头内部接线不良致使故障发生频繁，针对此问题项目组统计覆盖率分别为100%，150%，200%，250%和300%压头使用寿命数据，应用相关回归分析确定此因子对Y影响显著。

相关回归分析过程：

Y2值：非计划停机次数;X值：防腐材料覆盖率;H0：X与Y2不相关;H1：X与Y2相关;目的：是否有显著性影响。

改善措施：依据回归方程（见图8、图9）找出最佳覆盖率范围，现场生产覆盖率达到>=200%且<250%即可，项目期间未发生因防腐材料覆盖率问题导致压头内部损坏的现象。

2.3.4 电缆路径分析改善

原电缆接线箱位于压头上部5米左右，电缆套管内进入乳化液蒸汽后会聚集在底部侵蚀压头，严重时一年可聚集大于1000ml乳化液。项目组结合现场环境分析压头距离电缆最低点的距离不同，乳化液存积量也不同。

结合图10分析，为防止压头因乳化液侵入而腐蚀，确定改善措施如下：

接线箱安放位置更改至轧机地面，压头比电缆路径最低端高1米左右（见图11、图12），即使乳化液进入电缆护套管，也不会堆积到压头部位，避免了压头的腐蚀。项目期间未发生因电缆路径问题引起的故障。

2.3.5 控制方式分析改善

生产厂家原设计张力计的两个压头采用励磁源串联连接方式，共用一个励磁源，当其中一个压头出现故障时，两个张力计信号瞬间同时丢失，造成高速断带，长时间停机，并且无法判断出哪个张力计压头损坏，因此必须同时更换，造成备件费用直接翻倍。故此提出改善措施：将驱动侧和工作侧张力计压头独立控制（见图13、图14、图15），单端压头损坏不会影响另一端压头，可自动切换到另一侧独立工作模式 ，此方法在一端压头损坏情况下，避免高速断带停车，可以利用计划检修更换损坏压头，使得非计划停机概率和压头备件费降低50%。

2.4 控制阶段

在项目改进方案实施并取得效果后，项目组进行了效益计算，因为实施改造，项目期间可创造效益24.36万元，完成了项目开始预期收益，项目指标变化见表六;同时，项目组明确了张力计压头设备重点流程的控制点，确定控制计划并制作了检查表，对《张力计维修作业标准》、《一冷轧生产数据备份管理方法》、《张力计压头密封材料固化时间记录单》、《张力计压头绝缘阻值记录单》、《张力计压头防腐材料覆盖率记录单》、《张力数据采集及控制优化方案》技术资料进行了移交，作为档案进行保管，确保项目效果能够稳定保持和持续改进。

3 结语

（1）六西格玛管理――科学的方法论，本文中六西格玛管理的应用降低了张力计压头非计划停机时间。（2）六西格玛管理中DMAIC每个阶段都是紧密联系，不可分割的，各阶段工具和分析方法的使用可依据实际情况灵活运用。同时项目改进也是一个持续的过程，以追求完美极限。（3）全球经济一体化带来的企业竞争日益激烈，高质量生产是企业竞争力的有利砝码，六西格玛管理则是科学的生产管理方法，值得将其推广到解决实际生产当中。

致谢：本文是在倡导者指导和项目团队合作下完成的，感谢小组成员的付出。

参考文献：

[1]马林，何祯.六西格玛质量管理[M].中国人民大学出版社，（第二版）2007：（7）.

[2]荣毅超，张璐.六西格玛管理理论及实践案例集[M].科学出版社，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.精益六西格玛集成应用的若干问题研究[D].天津大学，2007.

作者简介：王慧（1991―），女，河北人，硕士，毕业于辽宁科技大学，助理员，现就职于首钢京唐钢铁联合有限责任公司设备部，研究方向：电气

传动及设备技术标准管理。