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淺談DMAIC模型在汽車內(nèi)飾搪塑中的應(yīng)用論文
汽車內(nèi)飾系統(tǒng)是乘客與車輛最密切接觸的系統(tǒng)，它能夠根據(jù)車輛設(shè)計(jì)語(yǔ)言營(yíng)造出具有差異化的用戶駕乘體驗(yàn)。其次，內(nèi)飾系統(tǒng)還兼具被動(dòng)安全系統(tǒng)的功能，任何一處質(zhì)量缺陷都會(huì)對(duì)乘員造成不可預(yù)計(jì)的傷害和風(fēng)險(xiǎn)。例如儀表板副駕安全氣囊在爆破打開時(shí)，會(huì)突破金屬氣囊框，骨架，泡層、表皮等零部件，層層穿越，任一部件的性能都會(huì)直接影響爆破后殘留物飛濺及打開效果，所以內(nèi)飾系統(tǒng)不僅是外觀零部件，更是有嚴(yán)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和管控的安全性部件。
本文討論的搪塑表皮是一種目前被廣泛應(yīng)用于軟質(zhì)儀表板的塑性表皮，由高分子基材PVC(Polyvinylchloride聚氯乙烯)粉末通過(guò)陰模加熱旋轉(zhuǎn)成型，形成致密的粘結(jié)層并被賦予型腔造型，厚度范圍根據(jù)不同的產(chǎn)品類型控制在0.50-1.50mm區(qū)間內(nèi)。厚度控制是搪塑表皮的關(guān)鍵產(chǎn)品特性，約束爆破效果，需對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的把控。
六西格瑪是用來(lái)表示數(shù)據(jù)的離散程度，它能夠通過(guò)減少缺陷和差異變差，控制產(chǎn)品過(guò)程穩(wěn)定水平，提高客戶滿意度，增加利潤(rùn)的系統(tǒng)化方法。DMAIC的方法論及模型應(yīng)用形成了整個(gè)6西格瑪項(xiàng)目的主線和脈絡(luò)，它強(qiáng)調(diào)每個(gè)階段內(nèi)需要判別及輸入的功能和展開，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法應(yīng)用整合項(xiàng)目資源，對(duì)核心問題進(jìn)行剖析和尋找對(duì)應(yīng)的解決方法。本文結(jié)合TG車型表皮項(xiàng)目展開六西格瑪設(shè)計(jì)。
1D(Define)定義
定義階段首先需要確定項(xiàng)目需要解決的問題，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行陳述。其次傾聽客戶之聲(VOC)，從客戶的角度去聽取對(duì)流程的要求。Kano分析能夠幫助團(tuán)隊(duì)理解如何去獲得客戶的滿意度，結(jié)合TG表皮項(xiàng)目放入Kano模型內(nèi)，對(duì)各梯度的滿意度進(jìn)行劃分討論，在富有吸引力，必須達(dá)到的因素(要求)，一元因素，無(wú)關(guān)緊要的因素，相反因素等綜合權(quán)衡，確認(rèn)表皮厚度及質(zhì)量為后道客戶及最終客戶最關(guān)心的特性屬性，作為關(guān)鍵問題進(jìn)行討論和陳述。需解決的關(guān)鍵問題為表皮厚度均勻一致性(Y變量)。
在確定了關(guān)鍵問題以后，采用SIPOC高級(jí)流程圖分析解讀項(xiàng)目范圍，了解關(guān)鍵問題所處在的一個(gè)流程過(guò)程，包括供應(yīng)商流程輸入的提供者，流程資源的導(dǎo)入，整合輸入資源并產(chǎn)出輸出的一系列活動(dòng)，以簡(jiǎn)單、直觀的形式提供一個(gè)工序的結(jié)構(gòu)。另外需要明確項(xiàng)目相關(guān)初步計(jì)劃，列出項(xiàng)目任務(wù)，組件團(tuán)隊(duì)，將任務(wù)、完成時(shí)間、負(fù)責(zé)人和各項(xiàng)任務(wù)之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換成為Gantt圖(進(jìn)展計(jì)劃)。
2M(Measure)測(cè)量
在測(cè)量階段，工作的目的是確定項(xiàng)目的問題所在(改善的焦點(diǎn))，首先需要了解我們的數(shù)據(jù)是否可靠。GageR&R是保證測(cè)量系統(tǒng)可靠性和真實(shí)性的測(cè)量方法，可以通過(guò)具體的數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行判定和可接受度。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分別是<10%，非常好，10%～30%:視測(cè)量費(fèi)用、返修費(fèi)等具體情況判定是否可接受，>30%不能接受。
TG搪塑表皮項(xiàng)目研究對(duì)象為Y(表皮厚度)。安排3名操作人員，每人進(jìn)行測(cè)量3次，每次隨機(jī)測(cè)試10件樣件，采用Minitab統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行測(cè)量。研究變異的重復(fù)性以及再現(xiàn)性在10%以內(nèi)，公差的重復(fù)性和再現(xiàn)性在30%以內(nèi)，NDC為17，初步判斷該測(cè)量系統(tǒng)可接受。
通過(guò)流程能力分析幫助團(tuán)隊(duì)確認(rèn)改善目標(biāo)該如何制定。從流程出發(fā)，采用普通原因波動(dòng)討論變差，對(duì)整個(gè)加工過(guò)程的輸入和輸出進(jìn)行完整的辨識(shí)，參考Zst短期能力數(shù)據(jù)確立改善目標(biāo)，以短期能力3.0為劃分界限，小于3.0時(shí)，改善目標(biāo)為把現(xiàn)狀缺陷降低90%，大于3.0時(shí)，降低50%。在測(cè)量系統(tǒng)分析內(nèi)，Y(表皮厚度)最厚和最薄的厚度極差在0.54mm，目標(biāo)設(shè)定依據(jù)大于3.0短期能力計(jì)算，目標(biāo)設(shè)定為0.27mm。
3A(Analyze)分析
分析階段對(duì)測(cè)量階段輸出的具體分體進(jìn)行集中討論和分析，其分析目的和步驟主要分為挖掘潛在的根本原因，排序和篩選潛在的根本原因以及驗(yàn)證和量化根本原因這三大類。
在挖掘根本原因時(shí)，主要應(yīng)用到因果矩陣圖(魚骨圖)，失效模式及后果分析(FMEA)。因果矩陣是以產(chǎn)品流程為基礎(chǔ)，劃分過(guò)程步驟，將各流程導(dǎo)入項(xiàng)進(jìn)行逐一打分評(píng)價(jià)，可采用頭腦風(fēng)暴，專家意見等方法，確認(rèn)各流程輸出對(duì)Y能力的水平和影響程度，在43個(gè)不同全因子內(nèi)識(shí)別并找到了12個(gè)因子。但通過(guò)因果矩陣得出的因子還是較多的，按照DOE進(jìn)行組合分析，將是一個(gè)非常復(fù)雜和龐大的工程。需要通過(guò)FMEA進(jìn)一步篩選矩陣因子，確認(rèn)最關(guān)鍵的影響因素。根據(jù)RPN排序篩選得出5個(gè)關(guān)鍵因子，分別是X1粉盒初始料量，X2補(bǔ)料料量，X3噴嘴排布，X4旋轉(zhuǎn)速度和X5加熱時(shí)間。
因果矩陣和FMEA都是定性分析，因子還需要進(jìn)行定量分析，依靠統(tǒng)計(jì)學(xué)工具“假設(shè)檢驗(yàn)”可以回答在X和Y之間是否存在明顯的差異，目標(biāo)是需給出證據(jù)證明數(shù)據(jù)不是來(lái)自同一個(gè)總體從而拒絕Ho和接受Ha，其中Ho(Hypothesisorigin)稱為原假設(shè)，需要尋找證據(jù)去推翻這種預(yù)先假設(shè)。Ha(Hypothesisalternative)稱為備擇假設(shè)，是希望得到的狀態(tài)，尋找證據(jù)是為了證明這種假設(shè)。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，可以算出通過(guò)抽查樣本發(fā)現(xiàn)因X變化的兩組Y之間的差異概率，稱為P值，如果P值很小，基于小概率事件原理，可以說(shuō)“沒有差異”這個(gè)條件是不成立的，P值的臨界值叫做顯著性水平α，一般α取0.05。使用Minitab對(duì)5個(gè)因子分別進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，α唯一一組大于0.05的為X2補(bǔ)料料量，予以刪減。最終確定4個(gè)X變量進(jìn)行重點(diǎn)改善。
4I(Improve)改進(jìn)
改進(jìn)階段中主要步驟為:挖掘潛在的解決方法，評(píng)估和選擇解決方法和試運(yùn)行解決方案。首先通過(guò)打分對(duì)X3噴嘴排布進(jìn)行優(yōu)先優(yōu)化，噴嘴的作用主要是對(duì)模具進(jìn)行點(diǎn)位加熱，模具上方布置多組噴嘴，各組之間的開閉是柔性獨(dú)立的，希望確定最佳的配置參數(shù)達(dá)到最優(yōu)的流程結(jié)果。借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE確認(rèn)因子是如何影響流程的輸出，以及應(yīng)該如何設(shè)置流程的關(guān)鍵輸入因子，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定數(shù)學(xué)模型，驗(yàn)證其有效性及調(diào)試窗口。
假設(shè)存在N個(gè)因子X對(duì)結(jié)果Y形成影響，為了判定X影響范圍，最簡(jiǎn)單的方法就是對(duì)N個(gè)X分別做研究，固定其中一個(gè)X來(lái)觀察另外X對(duì)結(jié)果的變化，這種方法稱為OFAT(One-Factor-at-A-Time)，但是弊端是將X進(jìn)行了獨(dú)立，錯(cuò)過(guò)了最佳設(shè)置的機(jī)會(huì)，所以DOE允許考慮因子相互之間的影響(交互作用)，在估計(jì)因子和噪音對(duì)流程輸出的影響上效率更高，而這種隨因子變化，輸出也隨之發(fā)生變化的情況叫做因子效應(yīng)，若因子變化時(shí)，輸出的平均值發(fā)生變化又稱為因子的主效應(yīng)(MainEffect)，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)因子在其他因子不同水平上的效應(yīng)不一樣時(shí)，且相互依賴，把這種作用稱為交互作用(Interaction)。
在帕累托及主效應(yīng)圖分析上可以得出24#噴嘴對(duì)厚度極差影響很大，其他噴嘴無(wú)影響。所以24#噴嘴對(duì)于厚度有加熱交互作用，該噴嘴需要關(guān)閉。極差由項(xiàng)目初的0.54mm優(yōu)化至0.34mm(目標(biāo)0.27mm)。繼續(xù)對(duì)X1粉盒初始料量、X4旋轉(zhuǎn)速度、X5加熱時(shí)間進(jìn)行DOE設(shè)計(jì)。得到數(shù)學(xué)模型:
其中A代表X1初始料量;B代表X5加熱時(shí)間;C代表X4旋轉(zhuǎn)速度。
得到數(shù)學(xué)模型后進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證反推確認(rèn)有效性，測(cè)試結(jié)果表明數(shù)據(jù)模型和實(shí)際情況基本吻合，模型可用。根據(jù)立方圖模型的測(cè)算，X4旋轉(zhuǎn)速度選取為14RPM，X1粉盒初始料量為20CM，X5加熱時(shí)間為160S。優(yōu)化的極差值在0.18-0.25mm，滿足并且超越目標(biāo)的0.27mm，過(guò)程穩(wěn)定性也達(dá)到了CPK1.75，符合穩(wěn)定性控制原理。
5C(Control)控制
控制階段需要檢查項(xiàng)目首要指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)，同時(shí)需要檢查項(xiàng)目的次要指標(biāo)是否保持穩(wěn)定。通過(guò)SPC統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的數(shù)據(jù)反饋，項(xiàng)目過(guò)程質(zhì)量得到穩(wěn)定且處于較優(yōu)的指標(biāo)。并且類似的分享經(jīng)驗(yàn)也進(jìn)行沉淀和分享，對(duì)目前同步開展的幾個(gè)項(xiàng)目，如新TA，新PST等起到了推廣和優(yōu)化作用，項(xiàng)目收益得到體現(xiàn)。
通過(guò)六西格瑪項(xiàng)目的實(shí)施，使得團(tuán)隊(duì)學(xué)會(huì)如何去更加系統(tǒng)化的分析問題，利用各種科學(xué)的工具，對(duì)問題抽絲剝繭一層層的進(jìn)行拆分，驗(yàn)證，改善，實(shí)施，推廣。通過(guò)應(yīng)用各種六西格瑪工具，MSA、FMEA、假設(shè)檢驗(yàn)、DOE等等，團(tuán)隊(duì)成員的質(zhì)量管理能力提到專項(xiàng)的提升，不但能夠宏觀的把控整個(gè)項(xiàng)目質(zhì)量的布局和規(guī)劃，也能夠?qū)ξ⒂^的特定問題進(jìn)行剖析和解決。
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