基于DMAIC的可动铁芯质量检验改进方法与流程

本发明涉及电磁铁装配质量领域，具体涉及基于dmaic的可动铁芯质量检验改进方法。

背景技术：

随着企业“以量取胜”时代的过去，“质量第一”已经成为企业赢利的重要战略。可动铁芯作为电磁铁最重要的零部件之一，其质量问题是生产过程中的关键部分。由于可动铁芯的需求量过大，在进行生产线装配生产之前，质量部门需要应用ccd光学检验设备对其进行质量检验。

对于生产过程中出现的质量问题，大部分企业主要通过全面质量管理、pdca循环等管理方法对产品质量进行控制和改进，然而这些方法更适用于整个体系的质量管理，却难以彻底解决一些细小问题，例如来料检验零部件的质量检验。一般情况下，来料质量控制(incomingqualitycontrol,iqc)对于漏失率(批量性的不良输送到生产线上的批数和到料总批数比值)过高的问题，通常会考虑两方面的原因：一是检验规范和手法出现问题，二是供应商来料不良。然而，无论是重新更正检验手法还是更换供应商，不仅无法找出根本原因并彻底解决问题，还可能会给企业造成不必要的损失。因此，传统的质量管理方法在很多情况下无法适用于企业中某个细小环节发生的质量问题。

技术实现要素：

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种分析质量问题的深层原因，提出改善方案并加以实施的基于dmaic的可动铁芯质量检验改进方法。

本发明所采用的技术方案：基于dmaic的可动铁芯质量检验改进方法，其步骤包括：

a、界定阶段：对可动铁芯质量检测项目进行一个明确的了解和规划，在一段时间内对可动铁芯进行检验，列出可动铁芯的检验项目，并得出各个检验项目的不良率，为后续的各阶段打下基础；

b、测量阶段：可动铁芯不良原因分析，对输出的数据和过程结果进行评估，利用排列图找出影响质量的主要因素，对现有问题进行现状调查并收集数据，使问题清晰化；

c、分析阶段：利用因果图分析问题的深层原因，找出测量阶段过程输出的关键因子；

d、改进阶段：针对关键因子，提出有效的改进方案，并确认该方案需要达到的理想目标，此阶段的目标是优化过程输出，减小甚至消除影响质量的因子，使缺陷降至最低；

e、控制阶段：使改进后的成果标准化并通过控制图对生产过程进行监控并加以维持，同时不断寻求更好的改进方法。

所述步骤a中的检验项目包括：

外观检验：其主要检查是否磕碰损伤、是否有划痕、是否有脏污以及有无倒角；

尺寸检验：其主要检查可动铁芯颈部右高度尺寸、左高度尺寸以及外径尺寸。

所述步骤b中对现有问题进行现状调查包括以下步骤：

b1、确定若干个抽检数量，确定产品合格判定标准，企业与客户协商规定，可接受质量水平上限为p0，可接受极限不合格品百分数为p1，p1/p0；

b2、确定风险指标，企业与供应商协商后确定生产者风险α，使用者风险β；

b3、确定抽检方案，查询xx表，确定c、np0以及n＝np0/p0；

b4、实施抽检方案，将若干个可动铁芯进行编号并按照顺序摆放，用计算机生成随机数表，根据生成的随机数抽取待检产品；分别使用ccd光学检验设备和投影仪对抽取的可动铁心的左高度、右高度以及外径进行测量。

所述步骤c中还包括：

c1、采用的因果图对质量问题进行深层次分析，分别从“人机料法环”五大方面来寻找问题的大原因：

“人”：培训不足、缺乏责任心、自检意识不足；

“机”：ccd光学检验设备保养不到位、表面脏污、数值设置不当；

“料”：来料不良、混料过多；

“法”：检测手法不一致、检测方法不当；

“环”：光照不均、温度湿度不宜、灰尘过多；

c2、将步骤c1中的原因归类，分别为机器检测工序出现问题、生产线检测工序出现问题以及供应商选择不当，并建立可动铁芯不良原因树状图。

所述步骤d还包括：

d1、采用doe实验设计方法，建立5因子4水平正交表l16(4⁵)进行试验；其中5因子包括：右高度范围、左高度范围、外径范围、光照强度、温度；

d2、采用minitab对正交试验结果进行doe—田口分析，得出各个因子的重要性排序以及各因子的最佳水平组合。

所述步骤f中包括：

f1、制定并实施改善方案，对ccd光学检验设备的尺寸数值调整以及周围环境的调整，使用tpm管理思想对机器设备进行维护，加强员工上岗培训，生产线上每半月更换一次检具；

f2、利用质量管理工具(控制图)进行监控，识别目前出现的波动情况并采取减小波动的措施；

f3、计算改进前后的设备综合效率以及可动铁芯不良率，公式如下：

oee＝t*p*g；

t＝s/l；

l＝w-ps；

s＝l-h-d；

p＝n*v；

n＝(q*ac)/s；

v＝t/at；

g＝q/p；

式中，t为时间开动率，p为性能开动率，g为良品率，s为开动时间，l为负荷时间，w为工作时间，ps为计划停机时间，h为故障停机时间，d为调机时间，n为净开动率，v为速度开动率，q为加工数量，ac为实际加工周期，t为理论加工时间，at为实际加工时间,q为合格品数，p为加工数量。

本发明的有益效果是：本技术方案通过了解在生产装配过程中出现的问题现状，并收集相关数据用来界定问题所在，利用因果图分析质量问题的深层原因，提出改善方案并加以实施，最终对实施的成果进行分析和控制；dmaic可以利用小批量生产过程中少量的数据，进而准确地分析导致可动铁芯质量问题的主要原因，提出准确的改进措施，并形成可靠的可动铁芯质量控制流程，最后建立一套完整的、有利于改进小批量生产可动铁芯的加工工艺过程质量的方法体系，有助于企业降低产品不良率，提高设备综合效率。

附图说明

图1为本发明实施例可动铁芯的结构示意图。

图2为可动铁芯不良排列图。

图3为一次抽样方案表。

图4为可动铁芯颈部右高度的差值直方图。

图5为可动铁芯颈部左高度的差值直方图。

图6为可动铁芯外径的差值直方图。

图7为可动铁芯尺寸不良因果分析图。

图8为可动铁芯尺寸不良原因分类树状图。

图9为doe—田口分析图。

图10为tpm管理方法图。

图11为观察一个月的可动铁芯不良率折线图。

图12为可动铁芯不良率控制图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

(一)界定阶段

1、了解企业质量管理现状：首先，采购部门负责每周定期从供应商订购一批可动铁芯，然后由iqc将可动铁芯从仓库运往ccd光学检验设备检验处进行质量检验，最后把机台筛选出的良品送往生产线装配电磁铁，并且在生产线的最后阶段配置有针对电磁铁的“全检”的工序，其中主要是对可动铁芯进行检验。ccd光学检验设备对可动铁芯的具体检验项目参见表1：

表1可动铁芯检验项目

其中在尺寸检验项目中，可动铁芯的左高度、右高度和外径的具体检验内容参见附图1：

此时ccd光学检验设备对各尺寸的数值设置分别为：

右高度3.780-3.850mm，补偿值：-0.09；左高度3.780-3.850mm，补偿值：-0.09；外径2.960-3.030mm，补偿值：0.03。

2、明确质量问题现状：经过一个月的观察与记录，在装配电磁铁的过程中，“全检”这一工序出现较为严重的质量问题，主要原因为可动铁芯尺寸、外观不良率过高，计算后发现，平均不良率高达5.28％。

3、须解决问题及目的：降低生产线上可动铁芯不良率，提高产品质量。

二、测量阶段：

1、可动铁芯不良原因分析：将界定阶段所记录的影响可动铁芯质量的因素整理分析，并利用排列图从众多影响质量的因素中找出主要因素，参见附图2：

由附图2可知，可动铁芯不良的主要因素为尺寸不良，即外径不良和高度不良，其累计百分比分别为40.5％和68.5％，外观不良则为次要因素和一般因素，下面针对可动铁芯的尺寸不良进行更近一步的数据收集和分析。

2、现状调查：由于生产线上的可动铁芯来源于ccd光学检验设备筛选的良品，然而在“全检”这一工序中发现仍存在大量的不良品，所以对ccd光学检验设备筛选的良品进行简单随机抽样。为确保待检批中每个单位产品均能以相等的概率抽到，选择使用计算机生成随机数表法对可动铁芯进行随机抽样，具体过程如下：

(1)确定抽检数量：将ccd光学检验设备筛选出的200个良品作为检验批；确定产品合格判定标准：企业与客户协商规定，可接受质量水平上限为p0＝1.5％，可接受极限不合格品百分数为p1＝8％，此外，p1/p0＝5.33；

(2)确定风险指标：企业与供应商协商后确定，生产者风险α＝0.05，使用者风险β＝0.05；

(3)确定抽检方案：查询一次抽样方案表后可知，c＝3，np0＝1.366，n＝1.366÷1.5％＝91，一次抽样方案表参见附图3，所以抽检方案为(91,3)，即抽检产品样本数量为91个，且不合格品数必须小于等于3才能判定待检批合格；

(4)实施抽检方案：将200个可动铁心编号按顺序摆放，用计算机生成机数表，共91个，根据生成的随机数抽取待检产品。分别使用ccd光学检验设备和投影仪对抽取的91个可动铁心的左高度、右高度以及外径进行测量，并将这两组数据作对比，其差值参见附图4、5和6；其中，右高度尺寸的差值均值为-0.01277mm，标准差为0.006687mm；左高度尺寸的差值均值为-0.01320mm，标准差为0.007198mm；外径尺寸的差值均值为0.01295mm，标准差为0.03067mm。即外径的差值最大，说明ccd光学检验设备数值设置需要调整，下面将针对ccd光学检验设备误判率过高的问题(不良品错判为良品)进行具体分析。

三、分析阶段：

1、尺寸不良原因分析：利用因果图对质量问题进行深层次分析，分别从“人机料法环”五大方面来寻找问题的大原因，再利用头脑风暴法寻求每个方面可能的中原因乃至小原因，直至找出导致质量出现问题的所有可能的原因，做可动铁芯尺寸不良因果分析图，具体结果参见附图7：

对各原因进行整理和分析：

“人”：由于ccd光学检验设备的操作仅由一人负责，且只需对其进行开关机和倒料的工作，一般情况下不会出现错误。而生产线上“全检”这一工序是使用定制的检具进行操作的，可能会涉及到生产线上的员工操作方法不当、态度散漫等问题，所以培训不足、缺乏责任心、自检意识不足等属于生产线检测工序出现问题；

“机”：ccd光学检验设备保养不到位、表面脏污、数值设置不当等属于机器检测工序出现问题；

“料”：来料不良、混料过多等都属于供应商问题，即需要采购部门与其协商；

“法”：检测手法不一致、检测方法不当等主要是指生产线上的员工使用检具时的操作方法不当，属于生产线检测工序出现问题；

“环”：光照不均、温度湿度不宜、灰尘过多等问题主要与ccd光学检验设备的正常运行有关，需要相关人员及时进行调整，属于机器检测工序出现问题。

分析整理后发现，所有原因最终可归结为三大点：(1)机器检测工序出现问题；(2)生产线检测工序出现问题；(3)供应商选择不当。

2、原因整理归类：由于供应商的选择由采购部门负责，下面仅针对前两大点问题的原因进行分析和整理归类，做可动铁芯不良原因分类树状图，具体结果参见附图8：

四、改进阶段：

(一)机器检测工序改善

首先，使用doe实验设计方法改善机器调整及其环境问题。doe是依据数理统计方法从大量的全面实验点中科学地挑选几组最具有代表性的实验条件，制成排列整齐的规范化表格—正交表。正交表的表示符号可由下式表示：

ln(t^q)─称为t水平正交表；

式中，l为正交表符号，n为实验次数(正交表行数)，t为因素的水平数(1列中出现不同数字的个数)，q为最多能安排的因素数(正交表列数)，意味着实验中共有q个因子，每一个因子都有t种不同的状态(水平)。

其中，常用的正交表包括l4(2³)，l8(2⁷)，l12(2¹¹)，l9(3⁴)，l16(4⁵)，l25(5⁶)，接下来需确定n、t、q的具体数值。

可动铁芯的质量检验主要是由ccd光学检验设备负责，而ccd光学检验设备在检验过程中出现了较高的误判率，说明机器出现问题需要进行调整。影响ccd光学检验设备检验的因素主要是数值调整不当和环境的影响，具体内容包括：右高度数值设置、左高度数值设置、外径数值设置、光照强度以及温度，即机器及其环境调整共有五个因子，因此t为5，下面根据实际情况对各个因子确定其水平数。

(1)尺寸数值设置：

前文中已提到，ccd光学检验设备的尺寸数值设置为：右高度3.780-3.850，补偿值：-0.09；左高度3.780-3.850，补偿值：-0.09；外径2.960-3.030，补偿值：0.03。而ccd光学检验设备与投影仪测量的尺寸差值分别为：右高度尺寸差值均值：-0.01277；左高度尺寸差值均值：-0.01320；外径尺寸差值均值：0.01295。下面根据原始数值设置和尺寸差值来设置各尺寸数值的水平数：

右高度：尺寸差值分别取-0.012和-0.013(3.780-0.012＝3.768，3.780-0.013＝3.767，3.850-0.012＝3.838，3.850-0.013＝3.837)，计算后确定四个水平数，分别为：3.768-3.838，3.768-3.837，3.767-3.838，3.767-3.837；

左高度：尺寸差值分别取-0.012和-0.013(3.780-0.012＝3.768，3.780-0.013＝3.767，3.850-0.012＝3.838，3.850-0.013＝3.837)，计算后确定四个水平数，分别为：3.768-3.838，3.768-3.837，3.767-3.838，3.767-3.837；

外径：尺寸差值分别取0.012和0.013(2.960+0.013＝2.973，2.960+0.012＝2.972，3.030+0.013＝3.043，3.030+0.012＝3.042)，计算后确定四个水平数，分别为：2.973-3.043，2.972-3.043，2.973-3.042，2.972-3.042；

光照强度设置：

由于缺少照度计等专业量具，所以只能根据目视目测。ccd光学检验设备位于质量部门靠窗的一侧，且窗户伴有窗帘安装，可依靠拉动窗帘来调节阳光照射，据此确定了四个水平数，分别为：靠窗阳光照射且全开灯时光照强度，靠窗阳光照射仅开一半灯时光照强度，靠窗阳光照射不开灯时光照强度，靠窗无阳光照射且不开灯时光照强度。

温度设置：

由于ccd光学检验设备所处房间安有空调和温度监测器，可通过调节空调温度和观察温度监测器来设置温度水平，分别为：5℃～10℃,10℃～15℃，15℃～20℃,20℃～25℃。

综上分析可知，共有5个因子，每个因子各有4水平，即t为5，q为4，可设置水平正交表l16(4⁵)，具体参见表2：

表2水平正交表

为找出机器数值设置以及环境的最佳组合，针对5因子4水平进行16次试验，其正交表和实验结果参见表3

表3正交试验结果

利用minitab进行doe—田口分析，并且得出doe—田口分析图，其结果参见附图9：

田口分析均值响应结果参见表4：

表4均值响应表

表中，delta为最大和最小特征平均数之差，用来测量效应的大小。

综合分析doe-田口分析图和均值响应表可知，由于良品率越高越好，所以5个因子的重要性排序为：b>c>d>a>e，各因子的最佳水平组合为：b1、c3、d3、a1、e3，据此可得出机器和环境调整的最优设置，即右高度：3.768-3.838；左高度：3.768-3.838；外径：2.973-3.042；光照强度：靠窗阳光照射不开灯；温度：15℃-20℃，最终根据此最优设置调整ccd光学检验设备待测尺寸数值以及周围环境光照强度和温度。

五、控制阶段：

围绕dmaic的零部件质量检验改进措施，使用全员生产维护(totalproductivemanagement，tpm)管理方法改善设备保养问题。tpm管理对象是生产现场的所有机器设备，它是以“预防”为指导思想并且需要全员参与(包括领导、现场所有员工和技术人员)的生产维修和保全体制，最终目标是要做到“四零”：零停机、零废品、零事故和零速度损失，tpm管理方法具体含义参见附图10：

tpm管理方法实施的主要内容包括：

(1)6s活动。6s是全员生产维护管理思想的基础，具体包括整理(seiri)、整顿(seiton)、清扫(seiso)、清洁(seiketsu)、素养(shitsuke)、安全(security)，其中清扫活动是tpm的重点所在，它不仅包括对生产现场周围环境的清扫，更重要的是对设备的清扫，在清扫过程中要对发现的问题及时进行处理，如设备的零件松动、表面生锈、运转部位磨损、漏水漏油等；6s的实施要以“八大要点”为支柱：1、自主保全；2、计划保全；3、逐项改善；4、质量保全；5、业务改善；6、初期管理；7、安全环境；8、教育改善。

(2)设备点检制。点检制是指按照一定的标准、利用合理的手段定期地对设备规定部位进行早期检查，以便及时发现设备故障隐患并尽早维修调整，使设备保持原有功能的一套管理制度。“三位一体”点检和“五层防护线”的做法对于每个企业都是适用的。“三位一体”点检是指岗位操作员工的日常点检、专业点检员的定期点检和专业技术人员的精密点检。“五层防护线”分别为：第一层是岗位操作员工的日常点检，第二层是专业点检员的定期点检，第三层是专业技术人员的精密点检，第四层是通过技术诊断对出现的问题探明原因并做出对策，第五层是每半年或一年一次的全面检测。

(3)设备维修。设备维修是为保持、恢复和改进设备技术状态的一种活动，它的基本内容包括设备维护保养、设备检查和设备修理。设备综合效率(overallequipmenteffectiveness，oee)是有效评价全员生产维护实施效果的重要指标之一，它可用来表现实际生产能力与理论产能的比率，直接反映了设备的开动率和生产产品的质量，oee数值越大说明设备发挥的作用越充分，tpm管理方法实施的效果越好。设备综合效率的计算公式如下：

oee＝t*p*g(1)

t＝s/l(2)

l＝w-ps(3)

s＝l-h-d(4)

p＝n*v(5)

n＝(q*ac)/s(6)

v＝t/at(7)

g＝q/p(8)

式中，t为时间开动率，p为性能开动率，g为良品率，s为开动时间，l为负荷时间，w为工作时间，ps为计划停机时间，h为故障停机时间，d为调机时间，n为净开动率，v为速度开动率，q为加工数量，ac为实际加工周期，t为理论加工时间，at为实际加工时间,q为合格品数，p为加工数量。

根据这些计算公式，可得出ccd光学检验设备一个月内平均每天检测可动铁芯时的设备综合效率；一个月阶段内，ccd光学检验设备每日的工作时间为11h，计划停机时间60min，平均每天故障停机20min，平均每天调机时间10min，产品的理论加工周期为0.01min/件，实际加工周期为0.02min/件，平均每天加工产品20000件，平均良品率为94.72％。将这些数据公式(1)-(8)，可以得到：

根据公式(1)计算得到：

oee＝95％×36％×94.72％＝32.4％。

由公式(2)计算得到：

由公式(3)计算得到：

l＝(11×60-60)min＝600min。

由公式(4)计算得到：

s＝(600-20-10)min＝570min。

由公式(5)计算得到：

p＝50％×70.2％＝36％。

由公式(6)计算得到：

由公式(7)计算得到：

最后根据以上tpm的管理方法和内容对ccd光学检验设备进行实施维护，一个月后可通过对比oee数值的大小评价改善后的实施效果。

(二)生产线检测工序改善

生产线上的员工使用企业定制的检具对可动铁芯颈部的高度和外径进行检测，使用时只需将可动铁芯的颈部分别套入高度检测工序和外径检测工序，当可动铁芯颈部处于中间部分的位置时则可判定其为合格品，目前出现的问题有以下两方面：

(1)检测判定合格的方法不一致。正确的判定方法是待检产品处于检具中间位置时才为良品，无法通过端口或是通到端口底部均判定为不良品，而生产线上的某些员工误认为当产品通到底部时也可判定为良品，导致有些不良品误判为良品出货，影响企业的产品质量。

(2)检具磨损过多造成误判。将由ccd光学检验设备检测出的不良品送往生产线上用检具检验后发现，平均每10个不良品中竟有5个均为良品。为找出根本原因，对检具和不良品使用合适的工具进行检验。

由于检具属于接触式测量，选择使用塞规对其两侧检验，结果如下：

检验外径一侧：2.98、3.02塞规均能通过，3.04塞规也通过，说明检验外径一侧有问题；

检测高度一侧：3.80、3.82、3.84塞规被卡住，3.86塞规可通过，说明检测高度一侧无问题。

为验证不良品的正确性，使用投影仪对其进行检测后发现，不良品中并未混有良品，说明是检具出现了问题。

通过询问生产线的相关人员后得知，线上每天使用检具检测可动铁芯的数量高达上万件，而更换检具的时间为每月一次。由于过多的检测容易磨损检具，易使检测两端的通口变大导致误判率上升，从而影响企业信誉。

根据这两点问题，可提出初步改善方案：

(1)相关管理人员应协商好检验的判定方法并告知员工，加强员工培训使其熟知工作内容，员工上岗前需认真交接好工作。

(2)将原来的每月更换一次检具改为每半个月更换一次检具。

根据以上提出的改善方案，进行实施：

1、实施改善方案：按照改进阶段提出的改善方案进行初步实施，方案包括：对ccd光学检验设备的尺寸数值调整以及周围环境的调整，使用tpm管理思想对机器设备进行维护，加强员工上岗培训，生产线上每半月更换一次检具。连续观察一个月并记录可动铁芯不良率数据，结果参见附图11；

2、利用质量管理工具(控制图)进行监控，识别目前出现的波动情况并采取减小波动的措施，得出可动铁芯不良率控制图，结果参见附图12；

改进前后对比：

改进后ccd光学检验设备平均每天故障停机减少为15min，实际加工周期减少为0.0125min/件，平均每天加工产品增加为26000件，平均良品率提高为98.28％，其余数据均不变，将这些数据带入算得：

根据公式(1)得，oee＝95.8％×45.2％×98.28％＝42.56％。公式(2)得，公式(3)得，l＝(11×60-60)min＝600min。公式(4)得，s＝(600-15-10)min＝575min。公式(5)得，p＝0％×56.52％＝45.2％。公式(6)得，公式(7),

最终改进效果参见表5：

表5改进前后对比表

由上述表格可以看出在实施改进方案后，可动铁芯不良率降低了3.56％，ccd光学检验设备oee提高了10.16％。

本技术方案通过了解在生产装配过程中出现的问题现状，并收集相关数据用来界定问题所在，利用因果图分析质量问题的深层原因，提出改善方案并加以实施，最终对实施的成果进行分析和控制；dmaic可以利用小批量生产过程中少量的数据，进而准确地分析导致可动铁芯质量问题的主要原因，提出准确的改进措施，并形成可靠的可动铁芯质量控制流程，最后建立一套完整的、有利于改进小批量生产可动铁芯的加工工艺过程质量的方法体系，有助于企业降低产品不良率，提高设备综合效率。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。