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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)計語言營造出具有差異化的用戶駕乘體驗。其次，內(nèi)飾系統(tǒng)還兼具被動安全系統(tǒng)的功能，任何一處質(zhì)量缺陷都會對乘員造成不可預(yù)計的傷害和風(fēng)險。例如儀表板副駕安全氣囊在爆破打開時，會突破金屬氣囊框，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，更是有嚴格質(zhì)量標準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，需對其進行嚴格的把控。
六西格瑪是用來表示數(shù)據(jù)的離散程度，它能夠通過減少缺陷和差異變差，控制產(chǎn)品過程穩(wěn)定水平，提高客戶滿意度，增加利潤的系統(tǒng)化方法。DMAIC的方法論及模型應(yīng)用形成了整個6西格瑪項目的主線和脈絡(luò)，它強調(diào)每個階段內(nèi)需要判別及輸入的功能和展開，通過統(tǒng)計學(xué)等方法應(yīng)用整合項目資源，對核心問題進行剖析和尋找對應(yīng)的解決方法。本文結(jié)合TG車型表皮項目展開六西格瑪設(shè)計。
1D(Define)定義
定義階段首先需要確定項目需要解決的問題，對相關(guān)問題進行陳述。其次傾聽客戶之聲(VOC)，從客戶的角度去聽取對流程的要求。Kano分析能夠幫助團隊理解如何去獲得客戶的滿意度，結(jié)合TG表皮項目放入Kano模型內(nèi)，對各梯度的滿意度進行劃分討論，在富有吸引力，必須達到的因素(要求)，一元因素，無關(guān)緊要的因素，相反因素等綜合權(quán)衡，確認表皮厚度及質(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高級流程圖分析解讀項目范圍，了解關(guān)鍵問題所處在的一個流程過程，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，以簡單、直觀的形式提供一個工序的結(jié)構(gòu)。另外需要明確項目相關(guān)初步計劃，列出項目任務(wù)，組件團隊，將任務(wù)、完成時間、負責人和各項任務(wù)之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換成為Gantt圖(進展計劃)。
2M(Measure)測量
在測量階段，工作的目的是確定項目的問題所在(改善的焦點)，首先需要了解我們的數(shù)據(jù)是否可靠。GageR&R是保證測量系統(tǒng)可靠性和真實性的測量方法，可以通過具體的數(shù)據(jù)和評價指標進行判定和可接受度。評定標準分別是<10%，非常好，10%～30%:視測量費用、返修費等具體情況判定是否可接受，>30%不能接受。
TG搪塑表皮項目研究對象為Y(表皮厚度)。安排3名操作人員，每人進行測量3次，每次隨機測試10件樣件，采用Minitab統(tǒng)計軟件進行測量。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，初步判斷該測量系統(tǒng)可接受。
通過流程能力分析幫助團隊確認改善目標該如何制定。從流程出發(fā)，采用普通原因波動討論變差，對整個加工過程的輸入和輸出進行完整的辨識，參考Zst短期能力數(shù)據(jù)確立改善目標，以短期能力3.0為劃分界限，小于3.0時，改善目標為把現(xiàn)狀缺陷降低90%，大于3.0時，降低50%。在測量系統(tǒng)分析內(nèi)，Y(表皮厚度)最厚和最薄的厚度極差在0.54mm，目標設(shè)定依據(jù)大于3.0短期能力計算，目標設(shè)定為0.27mm。
3A(Analyze)分析
分析階段對測量階段輸出的具體分體進行集中討論和分析，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證和量化根本原因這三大類。
在挖掘根本原因時，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)，劃分過程步驟，將各流程導(dǎo)入項進行逐一打分評價，可采用頭腦風(fēng)暴，專家意見等方法，確認各流程輸出對Y能力的水平和影響程度，在43個不同全因子內(nèi)識別并找到了12個因子。但通過因果矩陣得出的因子還是較多的，按照DOE進行組合分析，將是一個非常復(fù)雜和龐大的工程。需要通過FMEA進一步篩選矩陣因子，確認最關(guān)鍵的影響因素。根據(jù)RPN排序篩選得出5個關(guān)鍵因子，分別是X1粉盒初始料量，X2補料料量，X3噴嘴排布，X4旋轉(zhuǎn)速度和X5加熱時間。
因果矩陣和FMEA都是定性分析，因子還需要進行定量分析，依靠統(tǒng)計學(xué)工具“假設(shè)檢驗”可以回答在X和Y之間是否存在明顯的差異，目標是需給出證據(jù)證明數(shù)據(jù)不是來自同一個總體從而拒絕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)計學(xué)中，可以算出通過抽查樣本發(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“沒有差異”這個條件是不成立的，P值的臨界值叫做顯著性水平α，一般α取0.05。使用Minitab對5個因子分別進行假設(shè)檢驗，α唯一一組大于0.05的為X2補料料量，予以刪減。最終確定4個X變量進行重點改善。
4I(Improve)改進
改進階段中主要步驟為:挖掘潛在的解決方法，評估和選擇解決方法和試運行解決方案。首先通過打分對X3噴嘴排布進行優(yōu)先優(yōu)化，噴嘴的作用主要是對模具進行點位加熱，模具上方布置多組噴嘴，各組之間的開閉是柔性獨立的，希望確定最佳的配置參數(shù)達到最優(yōu)的流程結(jié)果。借助實驗設(shè)計DOE確認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，并通過實驗確定數(shù)學(xué)模型，驗證其有效性及調(diào)試窗口。
假設(shè)存在N個因子X對結(jié)果Y形成影響，為了判定X影響范圍，最簡單的方法就是對N個X分別做研究，固定其中一個X來觀察另外X對結(jié)果的變化，這種方法稱為OFAT(One-Factor-at-A-Time)，但是弊端是將X進行了獨立，錯過了最佳設(shè)置的機會，所以DOE允許考慮因子相互之間的影響(交互作用)，在估計因子和噪音對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，輸出的平均值發(fā)生變化又稱為因子的主效應(yīng)(MainEffect)，當出現(xiàn)一個因子在其他因子不同水平上的效應(yīng)不一樣時，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#噴嘴對厚度極差影響很大，其他噴嘴無影響。所以24#噴嘴對于厚度有加熱交互作用，該噴嘴需要關(guān)閉。極差由項目初的0.54mm優(yōu)化至0.34mm(目標0.27mm)。繼續(xù)對X1粉盒初始料量、X4旋轉(zhuǎn)速度、X5加熱時間進行DOE設(shè)計。得到數(shù)學(xué)模型:
其中A代表X1初始料量;B代表X5加熱時間;C代表X4旋轉(zhuǎn)速度。
得到數(shù)學(xué)模型后進行實際驗證反推確認有效性，測試結(jié)果表明數(shù)據(jù)模型和實際情況基本吻合，模型可用。根據(jù)立方圖模型的測算，X4旋轉(zhuǎn)速度選取為14RPM，X1粉盒初始料量為20CM，X5加熱時間為160S。優(yōu)化的極差值在0.18-0.25mm，滿足并且超越目標的0.27mm，過程穩(wěn)定性也達到了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目首要指標已經(jīng)達到目標，同時需要檢查項目的次要指標是否保持穩(wěn)定。通過SPC統(tǒng)計過程控制的數(shù)據(jù)反饋，項目過程質(zhì)量得到穩(wěn)定且處于較優(yōu)的指標。并且類似的分享經(jīng)驗也進行沉淀和分享，對目前同步開展的幾個項目，如新TA，新PST等起到了推廣和優(yōu)化作用，項目收益得到體現(xiàn)。
通過六西格瑪項目的實施，使得團隊學(xué)會如何去更加系統(tǒng)化的分析問題，利用各種科學(xué)的工具，對問題抽絲剝繭一層層的進行拆分，驗證，改善，實施，推廣。通過應(yīng)用各種六西格瑪工具，MSA、FMEA、假設(shè)檢驗、DOE等等，團隊成員的質(zhì)量管理能力提到專項的提升，不但能夠宏觀的把控整個項目質(zhì)量的布局和規(guī)劃，也能夠?qū)ξ⒂^的特定問題進行剖析和解決。
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