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公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例

    某称重设备系统有限公司是中国衡器行业衡器制造集团(简称F集团),其产品范围覆盖了全世界五大洲与称重有关的各行各业,称重范围从0.1微克到10000吨,包括工业衡器、商用衡器、称重系统、天平和实验室仪器等,列全世界同行之首。公司成立以来,研制生产出高精度称重传感器、称重显示仪和各类电子衡器,不断开发扩大国内外市场,现已成为国内最大的衡器研制基地。公司很早便开始推行六西格玛管理,六西格玛成为改进过程、降低缺陷、提高业绩、培训员工、保证公司长期高速增长的强劲的企业文化:管理咨询机构承担公司六西格玛活动的培训和项目指导工作,“提高GD传感器的一次合格率”就是公司推行六西格玛的实例之一。

界定阶段

(1)项目背景

  • 称重传感器是一种将重量转换成电信号的敏感元件,主要由弹性体,应变片,PCB板及电缆线组成。传感器的精度直接决定了称重系统的精度。GD传感器(一种摇柱式称重传感器)是新产品,主要用于汽车衡,轨道衡等产品。

  • GD传感器投入生产已有半年,但生产线的平均合格率一直不高,开始只有93%,其中有24只由于焊接以后无法返工,只能报废,造成直接损失6.72万元,按此水平进行生产,预计一年后由报废而产生的直接损失将达16.6万元。

  • 产品生产的合格率低导致生产效率下降。

  • 生产定单不能按正常的生产周期完成而影响及时交货。

  • 多次返工造成产品性能不稳定,即使通过测试和检验,依然存在质量隐患。

  • CD传感器有一部分是内部配给大衡事业部使用的,质量问题会降低大型衡器的一次合格率,增加内部故障成本。(天行健咨询一家专注于精益生产管理,六西格玛管理培训咨询与项目辅导的管理咨询公司)

  • 大衡产品质量问题引起过多的维修,花费过多的人力、物力和财力。

  • 有一部分GD传感器销往F集团的其他国外分公司,质量不稳定影响公司声誉。

(2)劣质成本分析

以GD传感器六西格玛项目开始前全年的销售及内部使用情况为例(表1-1),

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图1)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图2)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图3)

(3)项目目标

  • 提高GD传感器整个生产流程的西格玛人水平。

      当前:2.91σ。

      改进后:3.6σ。

  • 降低GD传感器的报废率。

      当前:1.67%。

      改进后:0.3%。

  • 预计经济效益(以全年产量预测计算)。

      减少直接报废。

      降低内部返工返修及客户服务维修费用。

  • 项目完成时间一年。

(4)项目小组组成。

  • 项目负责人:1人。

  • 小组成员:8人。

测量阶段

  • GD传感器概要生产流程分析(图1-1)。

  • 目前生产过程的西格玛水平:2.91σ。

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图4)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图5)

分析阶段

   (1)主要缺陷类型分析(图1-2)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图6)

    造成传感器返工的主要缺陷类型有:灵敏度超差、线性超差、半导体片歪、绝缘性能超差和其他原因。其中灵敏度超差和线性超差占92%,是主要返工原因。半导体片歪和绝缘性能超差占6%,是由于操作人员违反操作规程造成,加强工艺而规程的培训即可避免。灵敏度和线性是传感器的主要质量特性。在制造过程中,由不同检验员使用专用仪器进行测量,因此人员和操作的一致性对质量特性的控制至关重要。(天行健咨询一家专注于精益生产管理,六西格玛管理培训咨询与项目辅导的管理咨询公司)

    (2)用Minitab软件对灵敏度的测量系统进行R&R分析(图1-3)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图7)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图8)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图9)

    对灵敏度测量系统的分析结果表明:重复性与再现性容差百分率(%R&R)高达67.1%,因此测量系统误差导致结果不真实,是造成质量特性不稳定的主要原因。进一步分析还表明测量系统的人为因素影响明显:被测传感器放置的方法、位置因人而异,严重影响了测量结果的重复性与再现性,需对该测量系统进行改进。

   (3)用因果图对造成线性超差的原因进行分析(图1-4)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图10)

(4)为确定线性超差的主要原因,进行DOE试验分析(表1-2、表1-3 )

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图11)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图12)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图13)

    按极差排序,对非线性的影响程度最大的是因子A,其次是因子B,而因子C与D影响很小。这说明膜片是否退火是造成传感器非线性的最重要的原因,而膜片退火主要是消除应力,因此可以得出如下结论:膜片的应力是造成非线性返工的主要原因。

改进阶段

   (1)为减少灵敏度测量系统的误差,制作了一副专用测试夹具(图1-5)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图14)

  • 使用此夹具,可防止侧试时传感器位I的转动;

  • 消除测试对位过程中的人为因素;

  • 防止传感器前后左右晃动,影响测试精度;

  • 经验证,改进后的系统R&R误差和改进前相比显著下降:容差百分率从67.1%降低到26.51%,效果显著。

(2)膜片的改进

  • 将膜片冲压以后,加一道退火工序,工艺条件为:600℃和5h低温退火;

  • 膜片的厚度从0.38 mm改为0.40 mm;

  • 经过上述改进,使得焊接后的应力大大降低。

(3)改进后的效果(西格玛水平计算,表1-4)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图15)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图16)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图17)

公司推行六西格玛提高GD传感器的一次合格率的案例(图18)

整个GD传感器生产过程:DPMO二877+4582+871=6330, 西格玛水平:3.96σ,报废率为0,均超过项目当初预期的目标。

控制阶段

  • 更改测试工艺文件和操作规程;

  • 更改膜片的设计图纸;

  • 培训测试工序员工和膜片检验员。

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