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南京钢铁联合有限公司 刘俊军

摘要：阐述将六西格玛管理方法应用于企业生产成本的控制。以提高钻具用钢成材率为例，运用各种六西格玛质量工具，提升产品质量，提高产品技经指标，提高效率，实现企业效益最大化。

关键词：六西格玛 产品质量 产品技经指标

引言

我厂始建于1972年，几经改造，目前拥有一条国内较先进的现代化的半连轧特钢棒材生产线， 2013年我厂推进全流程精细化管理提升，向管理要效益，提高企业效益。2012年，我厂钻具用钢成材率较低，影响了该系列产品的经济效益，为了改善当前这一状况，决定通过使用六西格玛的先进管理思想和管理工具对钻具用钢成材率进行攻关，挖潜增益，建设品牌。

1.1 定义阶段

本阶段主要是结合公司战略，从提高钻具用钢成材率关键指标出发进行分析，组建跨部门团队，对项目现状进行了充分调研，制定了相应的目标和推进计划，项目经过团队成员的认可和上级领导的批准。

1.1.1项目选定

成材率是影响我厂成本的1个重要指标，同时也是体现产品质量的重要指标，2012年钻具用钢成材率为93.35%，2013年公司要求尽最大力量降低生产成本，提高吨钢毛利。因此本着提高产品质量，降低成本，确定项目目标是将钻具用钢成材率提升至93.69%。

1.1.2 使用SIPOC工具确定项目流程（见图1），制定项目总体计划和日程安排表。

1.2 测量阶段（Measure）

本阶段主要是对现流程的水平使用测量系统分析、过程能力分析、C﹠E矩阵等工具，同时利用详细流程图，深入挖掘潜在原因变量，本阶段主要包括Y’s 的分解，测量系统分析。

1.2.1 Y的分解

圆钢在生产过程中，从坯料、加热、轧制、精整至最终成品圆钢，在整个过程中影响成材率的主要因素有中间废品、氧化铁皮、成品废品，因此将Y分解为中间废品y1，氧化铁皮y2，成品废品y3。

1.2.2 测量系统分析（MSA）

评估所有检验员与标准一致性，判定结果如下（表1 检验结果）

# 检 # 相

检验员 验数 符数 百分比 95 % 置信区间

1 8 8 100.00 (68.77, 100.00)

2 8 8 100.00 (68.77, 100.00)

3 8 8 100.00 (68.77, 100.00)

4 8 8 100.00 (68.77, 100.00)

# 相符数: 检验员在多个试验之间，他/她自身标准一致。

Fleiss Kappa 统计量

检验员 响应 Kappa Kappa 标准误 Z P(与 > 0 )

1 不合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

2 不合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

3 不合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

4 不合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

合格 1 0.204124 4.89898 0.0000

1.2.3 过程能力分析（CPK）

对成材率做正态性检验（图2 成材率正态性检验）

P值=0.552＞0.05，成材率数据服从正态分布（注：因成材率及中废率、成品废品率指标均为计数型数据，因此需要对数据作Ω变换，使之转化为计量型数据，进行过程能力分析）。

对成材率做过程能力分析（图3 过程能力分析）

成材率短期不良率=6666666.67PPM ，长期不良率=590758.25PPM

因数据正态分布，成材率短期过程能力Cpk为-0.08；长期过程能力PPk为-0.07。对成材率、中废率、成废率、氧化铁皮损失等进行正态性检验、流程稳定性分析及过程能力分析，发现以上指标均为正态分布、流程稳定，但是过程能力不足，甚至为负数，需要开展下一步工作。

1.2.4 潜在原因变量(X’s)挖掘

1.2.4.1 制定详细流程图（图4）

1.2.4.2用因果矩阵（C&E Matric）图，由小组成员共同对原因进行打分，对于分数较高的，再进行FMEA分析，得出影响因子，见下表2。

序号	影 响 因 子	关键因变量Y
1	高温段停留过长	氧化铁皮y2
2	各班次尺寸控制存在差异	成品废品y3
3	料型扭转	成品废品y3
4	导卫稳定性不足	中间废品y1
5	孔型冷却不当	中间废品y1
6	缓冷材平直度达不到要求	氧化铁皮y2

1.3分析阶段（Anlyze）

分析阶段主要是通过收集数据，根据数据类型利用各种统计分析工具客观的针对M 阶段的因子进行分析，找出关键输入变量，分析阶段分为数据收集、数据分析和关键因子选定三个环节。

1.3.1 数据收集

数据收集主要是针对输出Y 对应的X 的数据类型进行分析，确定分析方法，从而根据需要进行数据收集的过程（表3 数据收集）。下面是就M阶段的因子进行的数据收集方案的确认。

序号	关键Y	关键X	数据类型	分析工具	数据收集方案	样本量
1	氧化铁皮	空燃气比不匹配	计数型	卡方检验	2013.4月	100组
2	成品废品	各班次尺寸控制存在差异	计量型	单因子方差分析	2013.4月	100组
3	成品废品	料型扭转	计数型	卡方检验	2013.5月	100组
4	中间废品	导卫稳定性不足	计数型	卡方检验	2013.5月	100组
5	中间废品	孔型冷却不当	计数型	卡方检验	2013.5月	100组
6	氧化铁皮	缓冷材平直度达不到要求	计数型	卡方检验	2013.5月	100组

1.3.2 关键少数因子（Vital Few X’s）选定

数据收集完成后，主要是根据Y’s 和X’s 的数据类型的不同，选择卡方检验、单因子方差等方法进行分析，证明两者之间是否有影响。

1.3.3 对影响因素分析统计验证

1.3.3.1 使用单因子方差分析对影响因素进行统计检验

验证各班次尺寸控制情况是否稳定,利用方差进行验证.

1).原假设：4个班次的尺寸控制重量相等,即H0：μ_甲=μ_乙=μ_丙=μ_丁

备择假设：Ha ： μ_甲，μ_乙，μ_丙，μ_丁不全相等。

2).确定样本容量

3).BOXPLOT箱线图（见下图5）

从箱线图（图5）看,各班散布情况、中心位置不明显，甲班有异常点，经过分析，为轧制过程中因换规格调试时产生。

4).对四个班椭圆度进行正态性检验（下图6）

对4个班数据进行正态性检验,乙班不圆度P值≤0.05为非正态数据，其余班次不圆度数据正态。

5）.对乙班不圆度数据进行Box—COX转换（见下图7）

对椭圆度数据进行Box-COX转换后，仍为非正态，对椭圆度数据进行非参数检验。

6). Kruskal-Wallis 检验

统计结论： P = 0.000﹤0.05,拒绝原假设，即4个班的不圆度有显著差异．

业务结论: 4个班的不圆度尺寸控制有较大的差异,需要加强不圆度的稳定性控制。

1.3.3.2 使用卡方检验对影响因素进行验证

结论：P=0＜0.05，拒绝原假设，接受备择假设，即料型扭转与中间废品有显著关系。

通过上面的数据对因子进行客观真实的分析后基本确定了下一步的分析改善方向，确定了加热炉蓄热体损坏、导卫固定不良、导卫重心偏移、孔型冷却不良等6个因子为关键因子，需要在改善阶段进行重点关注。

1.4 改善阶段（Improve）

改善阶段的主要任务是针对分析阶段得到的关键原因变量，制定改进方案，找出相关变量的最佳设置并进行检验。

1.4.1 制定改善方案

根据因子的特性区分，我们制定了下面的改善方案（表4 改善方案）

序号	流程	关键Y	关键X	改善方案	担当
1	加热	氧化铁皮	预热段加热温度上限提高50℃	优化钻具用钢加热制度	韩冰
2	轧制	成品废品	不圆度尺寸超标	规范料型，做好技能培训	刘健
3	轧制	成品废品	不圆度尺寸超标	连轧速度控制，设定动态补偿	刘健
4	轧制	成品废品	不圆度尺寸超标	合理编排生产计划	李小明
5	轧制	中间废品	料型扭转	设备维修、更换	唐鑫
6	轧制	中间废品	料型扭转	完善粗轧压下规程	唐鑫
7	轧制	中间废品	导卫稳定性不足	设计改进导卫总成、改进固定方式	唐鑫
8	轧制	中间废品	孔型冷却不良	冷却水管重新设计、制作	刘健
9	精整	氧化铁皮	成品缓冷后弯曲需矫直	改进缓冷方式，提产品平直度，实现不矫直交货。	柯皖

1.4.2方案实施及改善结果验证

1.4.2.1 优化钻具用钢加热制度

改善前：钻具用钢加热一段温度为950～1150℃。由于加热一段工艺要求的温度低，进入二段短时间内炉膛供热量不能满足钢坯吸热速度，从而导致加热二段温度不能满足工艺要求，降低了生产效率；与其他组别钢种（如轴承钢）混装时，因两个钢种加热一段工艺要求不同，为同时满足两个钢种的加热工艺，炉内需要空一段步距，造成炉内空烧严重，煤气消耗大。

改善后：加热一段温度上限提高50℃；试验成功后在钻具用钢工艺操作要点中将其固化。

3月15日～3月24日加热炉氧化铁皮消耗平均为0.94% ，通过对加热制度优化后3月25日～4月3日氧化铁皮消耗平均为0.79%，钻具用钢成材率上升0.15%。（图8 改进前后效果图）

1.4.2.2导卫总成及固定方式重新设计

改善前：导卫重心偏移，磨损严重，在过钢时导卫晃动较大，易造成轧件头部弯曲、咬偏、翘头。

改善后：重新设计，采用整体固定方式，消除磨损间隙，改善晃动，改善轧件弯曲、咬偏、翘头情况的产生。

因导卫导卫回转平台磨损严重，回转平台松动，刚性较差，1-4架咬入时易咬偏造成头部缺陷，翘头跑钢，产生废品。通过更换重新设计更换回转平台消除导卫磨损严重情况，稳固增加了咬入的稳定性，减少弯曲、咬偏、翘头情况，提高轧制稳定性，改善产品质量。（图10 改进前后效果图）。

1.4.2.3 设计、改进轧机孔型冷却水管

改善前：原有的孔型冷却水管，无法较好的保证大孔型满孔型的冷却，易造成孔型无冷却水部分磨损异常，影响孔型的使用寿命；同时由于喷嘴角度设计不合理，冷却水常喷溅至轧件表面，导致轧件翘头和侧弯等问题，严重时会产生跑钢事故。改善后：重新设计，合理的布置角度和增加喷嘴数量，保证冷却水的压力、流量和避免喷淋到轧件，提高孔型冷却效果的同时，保证了轧制的稳定性。

1.5 控制阶段（Control）

前面通过技术及管理上对影响圆钢修磨的关键X进行了改善，但是措施如果不能够得到持续的控制实施，效果仍然不能保证，因此必须对项目建立控制计划。通过控制计划的的制定和实施，以及文件标准化得到共享和推广，使改进结果得到持续的维持和提高。

1.5.1建立控制计划

控制计划是将改进结果应用到流程中，通过前期改进，对流程中关键控制点进行了识别（图12 关键过程控制点）。

1.5.2 实施控制计划

既然前期的关键X得到了有效控制，我们根据前期改善的内容制定了响应控制计划表格，同时对数据的收集周期及数量级评价标准都进行了规范。保证了工艺和效果的可复制性。

1.5.3六西格玛成果标准化

1.5.3.1改进效果确认

本阶段做了很多改善，是否达到了圆钢非计划修磨费为5元/吨。通过对钻具成材率的统计分析，钻具成材率提升为94.03%。

根据改进阶段项目的具体实施，以及控制阶段的要求，需要对管理办法进行重新修改，经项目组成员讨论，并争得相关单位的认可，对需要修改/增加的管理办法汇总。

2 结论

通过这次项目，团队成员相互沟通，增强了凝聚力，打破了部门间的沟通壁垒，增强了团队成员工作能力和创新精神。同时，通过本次项目的推进，我们团队对六西格玛这个管理工具有了进一步的认识，六西格玛对我们连续化流程性的生产企业非常重要，为企业实施持续、突破性的改进和创新提供了所必需的管理工具和操作方法，能够全面提升公司的核心竞争力和经营管理成熟度。

参考文献

［1］马林.六西格玛管理.中国人民大学出版社,2007:190-195.

［2］唐晓芬.六西格玛核心教程(黑带读本修订版). 中国标准出版社,2008-05-01 第1版.

［3］作/译者：(美)(Pande Peter S.)潘德 王金德.六西格玛团队实战手册.中国财政经济出版社,2003-01 .