（工商管理专业论文）六西格玛在提高冷轧硅钢电磁性能中的应用.pdf

中文摘要 冷轧硅钢是特殊钢中的“艺术产品”，其制造工序长，制造工艺和设备复 杂，产品质量要求高。对冷轧硅钢产品质量造成影响的因素很多，分析繁杂，控 制难度大。六西格玛管理是近年来备受推崇的一种质量管理模式，它集成了大量 的质量改进工具，为系统地、精细地分析影响产品质量的因素，寻找、制定改进 措施提供了强大的帮助。 本文介绍了冷轧硅钢生产工艺，分析了冷轧硅钢产品质量的改进空间，对六 西格玛管理进行了较详细的阐述。通过应用六西格玛管理提高冷轧硅钢电磁性能 的实施案例，展示了六西格玛管理应用于产品质量提升的广阔应用空间。结合项 目经验和笔者的工作体会，本文对企业如何逐步拓展六西格玛管理的应用领域， 进而全面推行六西格玛管理，追求卓越绩效提出了一些具体可行的思路和措施， 可为其它企业应用六西格玛管理提升产品质量，进而全面提升企业经营质量提供 一定的借鉴作用。 关键词：冷轧硅钢，产品质量，六西格玛改进，实验设计 a b s t r a c t c o l d r o i l e ds i l i c o ns t e e li st h e w o r ko fa r t a m o n gt h es p e c i a ls t e e l ，w i t ht h e f e a t u r e so fl o n gp r o d u c i n gs e q u e n c e ，c o m p l e xp r o d u c i n gp r o c e s sa n de q u i p m e n t ，a s w e l la sh i g hq u a l i t yr e q u i r e m e n to ft h ep r o d u c t t h ec o l d r o l l e ds i l i c o ns t e e lc a nb e a f f e c t e db ym a n yf a c t o r s ，w h i c ha r eh a r dt oa n a l y z ea n dc o n t r 0 1 s i xs i g m ai sak i n d o fp o p u l a rm a n a g e m e n ti nt h e s ey e a r s ；i tc o n c l u d e dl o t so fq u a l i t yi m p r o v e m e n tt o o l s ， w h i c hi so fg r e a th e l pt ot h ea n a l y s i s ，s e a r c h i n go ft h ef a c t o r st h a tc o u l da f f e c tt h e q u a l i t yo f t h ep r o d u c t ，a n dt h ee s t a b l i s h m e n to ft h er u l e sf o ri m p r o v e m e n t t h er e p o r ti n t r o d u c e st h ep r o c e s s ，t h ei m p r o v e m e n to ft h ec o l d r o l l e ds i l i c o n s t e e la n dt h es i xs i g m am a n a g e m e n t i nd e t a i l v i at h e p r a c t i c a l c a s eo f e l e c t r i c m a g n e t i ce n h a n c e m e n tu s i n gt h e s i xs i g m ac o n t r o l ，t h er e p o r te x p l a i n st h e w i d ea p p l i c a t i o ns p a c eo ft h es i xs i g m ao np r o d u c tq u a l i t yc o n t r 0 1 b a s e dt h ew o r k i n g e x p e r i e n c e ，t h ew r i t e rp u tf o r w a r dt h es o l u t i o no nh o w t oe x p a n da n dp u s hf o r w a r d t h ea p p l i c a t i o na sw e l la sp u r s u et h ee x c e l l e n c eo ft h es i xs i g m a t h er e p o r tc o u l db e u s e da st h er e f e r e n c eo ft h eo t h e re n t e r p r i s e so nt h es i xs i g m am a n a g e m e n to nq u a l i t y c o n t r o la n dt h ep r o m o t i o no fq u a l i t ym a n a g e m e n t k e yw o r d s ：c o l d r o l l e ds i l i c o ns t e e l ，p r o d u c tq u a l i t y ，s i xs i g m a i m p r o v e m e n t ，d e s i g no fe x p e r i m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者繇皿氓签字眺卅7 年6 月罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨盗太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 压淄 刀i新躲酉陇 签字日期：如可年月8 日签字日期：2 哆年占月矿日 第一章问题的提出 1 1 太钢简介 第一章问题的提出 太原钢铁( 集团) 有限公司( 简称太钢) 是中国特大型钢铁联合企业和全 球产能最大、工艺技术装备最先进的不锈钢企业。2 0 0 6 年产钢6 2 6 万吨，实现 销售收入5 1 8 亿元，实现利税6 7 亿元。 太钢的主要产品有不锈钢、冷轧硅钢、碳钢热轧卷板、火车轮轴钢、合金 模具钢、军工钢等。不锈冷板、不锈复合板、电磁纯铁、火车轮轴钢、花纹板、 焊瓶钢市场占有率国内第一，烧结矿、炼钢生铁、连铸板坯、中板、热轧卷板制 造成本竞争力行业第一。 太钢持续推行卓越绩效模式和精细化管理，2 0 0 6 年获“全国六西格玛管理 推进先进单位”称号和“全国质量奖”，太钢牌不锈钢材获“中国不锈钢最具 影响力第一品牌”和“中国名牌产品”称号。不锈钢等重点产品进入石油、石化、 铁道、汽车、造船、集装箱、造币等重点行业，应用于秦山核电站、三峡大坝、 “神舟”五号和六号飞船等重点工程。 太钢加快推进国际化经营，与上下游的合作不断扩大，构建起安全、稳定 的战略供应链；不锈钢深加工快速发展，欧美等知名企业投资踊跃。伺美、德、 法、英、日、韩、澳大利亚等3 0 多个国家和地区建立了经济贸易关系，不锈钢 等重点产品在国际市场受到广泛好评。 太钢的战略目标是建设成为全球最具竞争力的不锈钢企业。“十一五”期 间，太钢将继续深化改革，扩大开放，加速推进技术创新、管理创新和制度创新， 进一步提高执行力、实现精细化，加快发展，加快提高竞争力，加快实施清洁生 产，实现战略目标。“十一五”末，年销售收入达到8 0 0 1 0 0 0 亿元，力争进入 世界5 0 0 强。 冷轧硅钢是太钢的第二大拳头产品。太钢无取向冷轧硅钢生产线于1 9 9 7 年 1 0 月建成投产，年设计产能1 0 万吨，主要生产中低牌号冷轧无取向硅钢，是继 武钢之后的国内第二家冷轧无取向硅钢生产企业。2 0 0 6 年冷轧无取向硅钢生产 工序全面改造，高牌号冷轧硅钢的产量逐步增加，目前已形成年产3 5 吨高牌号、 中低牌号冷轧无取向硅钢的生产能力。 第一章问题的提出 1 2 太钢冷轧硅钢生产工艺流程 冷轧硅钢的生产可分为冶炼、热轧、冷轧三大工序。每个工序的控制情况 都对其最终成品的使用性能产生直接的影响。 1 2 1 冷轧硅钢冶炼工序主要工艺流程 冷轧硅钢的冶炼可分为以下五个主要步骤，如图卜1 。 图1 - 1 冶炼步骤 冶炼工序各步骤主要作用及注意事项： 铁水预处理： 硫是有害元素，冶炼硅钢时需要用低硫铁水。而在高炉中降低铁水硫含量 需要提高焦比，这样会降低铁水生产率。因此目前常用在铁水预处理罐中加入脱 硫剂( c a o + c a c 2 ) ，搅拌、扒渣后使铁水中硫含量降低。经预处理后，铁水流含 量一般要降到0 0 0 5 以下。 转炉冶炼： 转炉冶炼主要是通过氧化反应降低铁水中的碳含量，使“铁水”变为“钢 水”。转炉冶炼时需控制出钢温度，同时当钢水含碳量过低( 小于0 0 3 5 ) ， 过氧化严重时，应在钢包中加入少量铝进行预脱氧。 r h 真空处理： r h 真空处理通过碳和氧的化学反应同时进行脱氧和脱碳，使碳降到0 0 1 5 以下，氧降到0 0 0 5 以下。真空处理也使钢水温度均匀和氧化物夹杂上浮，从 而降低氧化夹杂物总量。 连铸： 连铸比模铸能提高1 0 - 1 5 的成材率。连铸过程中需控制好浇铸温及浇铸速 的匹配。冷轧硅钢连铸时多采用电磁搅拌，提高铸坯中的等轴晶比例，从而减少 成品表面的瓦垅状缺陷。 1 2 2 冷轧硅钢热轧工序主要工艺流程 生产冷轧硅钢时，热轧工序一般可分为以下五个主要步骤： 2 第章问题的提出 图1 - 2 热轧步骤 热轧工序各步骤主要作用及注意事项如下： 加热： 加热的目的是保证热轧时钢的塑性良好，但加热温度的高低同时会影响冷 轧硅钢成品的磁性能。加热温度高，热轧塑性好，但产品磁性能差；加热温度低， 热轧塑性差，但产品磁性能好。因此，在轧机能力允许的前提下，加热温度应尽 量低，常为1 0 5 0 - 11 0 0 c 粗轧及精轧： 冷轧硅钢多采用热连轧机轧成带卷，一般粗轧机轧4 - 6 道，精轧用5 - 7 机 架连轧。为获得良好的磁性能，热轧需控制开轧及终轧温度，开轧温度一般为l 0 8 0 11 0 8 ，终轧温度一般为7 8 0 8 3 0 。c 。 冷却及卷取： 卷取温度的高低也会对成品磁性能造成影响，一般需控制在5 5 0 6 0 0 。c ，因 此，从轧制完到卷取之间的冷却过程也需要精确控制。 1 2 3 冷轧硅钢冷轧工序主要工艺流程 冷轧硅钢在冷轧工序一般可分为以下五个主要步骤： 图卜3 冷轧步骤 冷轧工序各步骤主要作用及注意事项如下： 原料酸洗： 原料酸洗是在2 - 4 的h c l 溶液中将热轧卷表面的氧化铁皮洗掉，以有利于 之后的冷轧。 轧制： 冷轧一般经5 个道次，将2 o 一2 5 m m 厚的热轧卷板冷轧到0 5 m m 厚。为保 证顺利冷轧，获得良好板形、厚度公差以及降低单位轧制压力，在冷轧过程中需 控制好前后张力。 成品退火： 第一章问题的提出 成品退火是整个冷轧硅钢生产中的一个重要环节，其作用包括以下三方面： 一是通过退火再结晶消除冷轧成品的应力应变；二是在退火过程中促使晶粒长 大，改善磁性能；三是将钢中的碳脱到0 0 0 5 以下，保证磁时效符合要求条件。 涂层： 涂层工序是在成品表面涂一层半有机物质，起到绝缘、防锈、改善冲片性 能等作用。 精整： 精整工序主要是通过纵切将成品剪切成用户需要的宽度，通过横切将成品 大卷分为用户需要的小卷或单张。最后将成品小卷或单张进行适当的包装，发往 用户。 1 3 冷轧硅钢产品质量情况分析 硅钢( 也称为电工钢) 是制造电机、变压器和镇流器铁心以及各种电器元 件的重要的金属功能性材料。硅钢( 特别是取向硅钢) 的制造工序长，制造工艺 和设备复杂，影响产品质量的因素众多，在特殊钢中有“艺术产品”的美称。 按成品轧制方式的不同，硅钢可分为热轧硅钢和冷轧硅钢。冷轧硅钢比热 轧硅钢的生产过程更加节能、环保，产品质量大幅提高，所以热轧硅钢必将逐步 被冷轧硅钢全部取代。 1 3 1 用户对产品性能的需求 用户对产品性能的需求主要体现在如下几方面： l 、铁芯损耗( p 1 ) 低 铁芯损耗是指铁芯在， 5 0 h z 交变磁场下磁化时所消耗的无效电能，简称铁 损，也称交变损耗，其单位为w k g ，这种由于磁通变化受到各种阻碍而消耗的 无效电能，造成铁芯发热，既损失掉电量，又引起电机和变压器的温升。 电工钢的铁损( p t ) 包括磁滞损耗( p o 、涡流按耗( p e ) 和反常损耗( p a ) 三部分。降低电工钢的铁损，既可节省大量电能，又可延长电机和变压器工作运 转时间，并可简化冷却装置。 由于电工钢的铁损所造成的电童损失约占各国全年发电量的2 5 - - 4 5 ， 所以各国生产电工钢板总是千方百计设法降低铁损，并以铁损作为考核产品电磁 性能最重要的指标，把产品的铁损值作为划分产品牌号的依据。 4 第一章问题的提出 2 、磁感应强度( b ) 高 磁感应强度是铁芯单位截面积上通过的磁力线数，也称磁通密度它代表 材料的磁化能力，单位为t 。铁芯重量一般占电机和变压器总重量约i 3 。电工 钢板的磁感应强度高，铁芯的激磁电流( 也称空载电流) 降低，铜损和铁损都下 降，可节省电能。当电机和变压器功率不变时，磁感应强度高设计b m 可提高， 铁芯截面积可缩小这使铁芯体积减小和重量减轻，并节省电工钢板、导线、绝 缘材料和结构材料用量因而可降低电机和变压器总损耗和制造成本，并且有利 于大变压器和大电机的制造、安装和运输。 3 、对磁各向异性的要求 电机是在运转状态下工作，铁芯是用带齿圆形冲片叠成的定子和转子组成， 要求电工钢板为磁各向同性，因此用无取向冷轧电工钢或热轧硅钢制造。一般要 求纵横向铁损差值 8 ，磁感差值 1 0 。 变压器是在静止状态下工作，大中型变压器铁芯是用条片叠成，一些配电 变压器，电流和电压互感器以及脉冲变压器等用卷绕铁芯制造，这样可保证沿电 工钢板轧制方向下料和磁化，因此都用冷轧取向硅钢制造。 一些小型变压器铁芯用e - i 型冲片叠成，只能保证冲片边部沿轧向磁化， 除用取向硅钢制造外，也常用无取向硅钢制造。 大型汽轮发电机定子铁芯也可用取向硅钢板冲成扇形片并搭叠成圆形铁 芯，使扇形片轭平行于钢板轧向，齿部垂直于轧向。 4 、冲片性良好 用户使用电工钢板时冲剪工作量很大。一台小电机铁芯需要上千个0 5 0 r a m 厚冲片叠成。一台的6 0 万k w 汽轮发电机定子铁芯是用几十万个0 5 m m 厚扇形冲 片叠成，需要约4 0 0 t 高牌号无取向硅钢。一台3 6 k v a 电力变压器铁芯是用约1 0 万个0 3 5 m m 厚条片叠成，需要3 0 0 t 以上取向硅钢。 因此电工钢板应具有良好的冲片性，这对微、小型电机尤为重要。冲片性 好可以提高冲模和剪刀寿命，保证冲剪片尺寸精确以及减小冲剪片毛刺。毛刺大 使各片间产生短路和降低叠片系数( 即铁芯有效利用空间) 。对电工钢冲片性没 有统一的测试方法。成品钢板的反复弯曲次数可作为间接考核冲片性的指标也 可按照模具磨损情况来判断。 5 、钢板表面光滑、平整和厚度均匀 要求电工钢板表面光滑、平整和厚度均匀，主要是为了提高铁芯的叠片系 数，叠片系数是指一定量的电工钢板叠片的理论体积( 按叠片重量和密度计算出) 第一章问题的提出 与在一定压力下测定的实际体积之比，以百分数表示，也就是净金属占铁芯体积 的百分数。叠片系数是衡量铁芯实际紧密程度的一个量度。叠片系数高意味着铁 芯体积不变时电工钢板用量增多而有更多的磁通密度通过，有效利用空间增大， 空气隙减少，这使激磁电流减小。 电工钢板的叠片系数每降低1 ，相当于铁损增高2 ，磁感降低1 。因此 电工钢板国家标准和产品目录中都列有叠片系数值，并且规定要测定叠片系数。 叠片系数主要与以下因素有关： ( 1 ) 钢板表面光滑度和平整度。 ( 2 ) 钢板厚度偏差和同板差。 ( 3 ) 表面绝缘膜厚度和厚度均匀性。 ( 4 ) 选用的钢板厚度( 钢板愈厚，叠片系数愈高) 。 ( 5 ) 装配时铁芯压紧程度。 钢板表面不平或厚度不均匀也不能保证冲片尺寸精确度，给装配铁芯工作 造成很大困难，在铁芯中产生更大的压应力，使磁性降低和噪音增高，表面绝缘 膜易受损伤，而且高速冲床冲片时易被卡住。 6 、绝缘薄膜性能好 为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，冷轧硅钢板表面涂一簿层无 机盐或无机盐+ 有机盐的半有机绝缘膜，用户冲剪后一般不需要再涂绝缘漆，只 有1 0 万k w 以上大发电机或1 0 万k v a 以上大电力变压器要求更高的绝缘性时， 在此绝缘膜上可再涂绝缘漆。 对绝缘膜有以下要求： ( 1 ) 耐热性好，在7 5 0 一8 0 0 消除应力退火时不会破坏。 ( 2 ) 绝缘膜薄且均匀，一般要求每面厚度约为1 5u 。 ( 3 ) 层间电阻高，一般为5 - - 5 0 f l c m 。 ( 4 ) 附着性好，冲剪或消除应力退火后不脱落。 ( 5 ) 冲片性好，有机或半有机涂层在冲片时起润滑作用，明显提高冲片性。 ( 6 ) 耐蚀性和防锈性好，与变压器油或氟里昂气体不起化学反应，耐海水 浸蚀、防锈。 ( 7 ) 焊接性好，铁芯焊接时焊缝中不产生气泡。 7 、磁时效现象小 铁磁材料的磁性随使用时间而变化的现象称为磁时效。这种现象主要是材 料中碳和氮等杂质元素引起的。电工钢在高温下碳和氮的固溶度高，从高温较快 冷却时多余的碳和氮来不及析出而形成过饱和固溶体。铁芯在长期运转时，特别 6 第一章问题的提出 是在温度升高到5 0 8 0 c 时，多余的谈和氮原子就以细小弥散的碳化物和f e 6 n 。质点析出，从而使h c 和p t 增高。降低碳和氮的含量可减少磁时效现象。 1 3 2 太钢冷轧硅钢产品质量的改进空间 为了满足用户的需求，太钢冷轧硅钢产品质量在多方面进行着持续改进。 根据用户对太钢产品质量的反映，同时结合太钢产品和同行业先进企业产品的对 比情况，太钢冷轧硅钢产品质量主要存在以下几方面的改进空间： 1 、电磁性能 电磁性能是冷轧硅钢最主要的使用性能，是冷轧硅钢最主要的质量指标。 对于相同牌号的产品，用户希望铁损越低越好，磁感越高越好。太钢冷轧硅钢产 品和同行业先进企业的相同牌号产品比，电磁性能并不占优势，继续降低铁损、 提高磁感的空间还较大，因此改善电磁性能是太钢冷轧硅钢产品质量最主要的改 进空间之一。 2 、表面质量 冷轧硅钢的表面质量除了影响产品美观外，还会影响铁芯的叠装系数。太 钢冷轧硅钢的表面质量和同行业先进企业相比还存在较大差距，主要是瓦垅状缺 陷较重。因此，减少瓦垅状缺陷，提高表面质量也是太钢冷轧硅钢产品质量主要 的改进空间之一。 3 、厚度精度 冷轧硅钢的厚度精度、同板差主要对铁芯的叠装系数造成较大影响。太钢 采用二十辊轧机轧制冷轧硅钢，厚度精度相对较好，但产品厚度的稳定性还不是 太好。因此提高厚度精度的稳定控制也是还存在改进空间。 4 、涂层质量 冷轧硅钢的涂层质量对铁芯叠装系数、层间电阻、冲片次数、耐腐蚀性等 都造成直接影响，因此涂层质量也是冷轧硅钢产品质量的重中之重，大的硅钢厂 一般都在发展自己独特的绝缘涂层配方，以此增加产品的竞争力。太钢冷轧硅钢 的涂层质量也在不断改进，但目前还不够理想，还存在很大改进空间。 综上所述，太钢冷轧硅钢的产品质量还存在多方面的改进空间，其中有技 术问题，也有管理问题。冷硅产品质量的改进还需要借助先进的理念和方法深入 研究，精细化分析，以期在较短的时间内取得显著的成效。 第章问题的提出 1 4 本文研究内容和意义 冷轧硅钢是特殊钢中的“艺术产品”，其制造工序长，制造工艺和设备相 对较复杂，产品质量涉及方面多，要求水平高。对冷轧硅钢产品质量造成影响的 因素很多，分析起来较繁杂，控制难度大，因此提升冷轧硅钢的实物质量也变的 相对比较困难。 六西格玛管理是近年来备受推崇的一种质量管理模式，用数据说话，精细 化的持续改进是六西格玛管理的核心理念之一。六西格玛管理集成了大量的质量 改进工具。它为系统地、精细地分析影响产品质量的因素，寻找、制定改进措施， 加强过程控制提供了强大的帮助。 本文系统阐述了冷轧硅钢生产工艺，分析了冷轧硅钢产品质量的改进空间， 对六西格玛管理进行了比较详细的介绍。通过应用六西格玛管理提高冷轧硅钢电 磁性能的实施案例，展示了六西格玛管理应用于产品质量提升的广阔应用空间。 结合项目经验和笔者的工作体会，本文对企业如何逐步拓展六西格玛管理的应用 领域，进而全面推行六西格玛管理，追求卓越绩效提出了一些具体可行的思路和 措施，可为其它企业应用六西格玛管理提升产品质量，进而全面提升企业经营质 量提供一定的借鉴作用。 1 5 本文的研究方法和技术路线 本文系统研究了六西格玛管理的精髓和冷轧硅钢产品质量的改进空间和改 进难度，分析了六西格玛管理应用于冷轧硅钢产品质量提升的可行性。通过应用 六西格玛管理提高冷轧硅钢磁性能项目的案例，说明了六西格玛管理应用于产品 质量改进的有效性。结合项目经验和笔者的工作体会，归纳、总结了企业推行六 西格玛管理的思路和具体措施，其中“领导重视、三管齐下”的模式在实践中收 到了较好的效果。 本文共分四章。第一章提出问题，介绍了冷轧硅钢的生产工艺流程，系统分 析了冷轧硅钢产品质量的主要改进空间，确定了研究方法和技术路线。第二章阐 述了六西格玛管理的产生、发展、基本概念、改进流程，以及六西格玛的组织结 构、项目管理等内容。第三章应用六西格玛工具对太钢冷轧硅钢磁性能进行了有 效得分析，确定、实施了改进措施，取得了预期的效果。第四章结合项目实施经 验和笔者的工作体会，对企业如何拓展六西格玛的应用范围，全面推行六西格玛 管理提出了可行的思路和具体措施。 第二章六西格玛管理概述 第二章六西格玛管理概述 2 1 六西格玛的起源及发展 如果说二十世纪是企业追求生产率的世纪，那么二十一世纪则可以说是质量 的世纪。随着信息技术的发展和技术壁垒的弱化，提升质量、加强质量管理己越 来越成为企业增强竞争力的核心。六西格玛( s i xs i g m a ) 质量管理体系正是基于 时代和企业的需求而产生、并在企业的实践中不断完善和发展起来的一套科学、 严谨、高效的质量管理新理念、新方法。 2 0 世纪6 0 年代美国质量管理专家费根堡姆提出了t q m ( 全面质量管理) 的 概念之后，他的理论在日本被普遍接受。日本人根据自己的国情并结合实践进行 创新后，产品质量取得较大改进，日本企业的产品大量进入美国市场，并占领了 很大的市场份额。许多美国企业面临着生死存亡的问题，摩托罗拉公司也同样面 临着严峻的考验。 从1 9 8 7 年开始，摩托罗拉公司在首席执行官鲍勃高尔文的领导下，开始 在全公司范围内广泛推广实施六西格玛管理。六西格玛产生的强大动力使得摩托 罗拉制定了以前看上去是不可能实现的目标：2 0 世纪8 0 年代早期的目标是每5 年改进l o 倍，后来改为每5 年改进1 0 0 倍，到1 9 9 2 年其产品和服务均达到了六 西格玛质量水平。由于实施六西格玛管理，摩托罗拉公司于1 9 8 8 年赢得了美国 波多里奇国家质量奖，从开始实施的1 9 8 7 年到1 9 9 7 年的1 0 年间，销售额增加 了5 倍，利润每年增加2 0 ，通过实施六西格玛管理所带来的收益累计达1 4 0 亿 美元，股票价格平均每年上涨2 1 3 ，效果十分显著。六西格玛管理从此名声大 噪。 1 9 9 2 年，拉里博西迪将六西格玛引入了联合信号公司，为了使六西格玛 更好地适合联合信号的目的，在博西迪的带领下，许多被称为“软科学”的内容， 补充到六西格玛方法中，其中包括大量的关于组织变革、领导力提升和变革企业 文化方面的内容。六西格玛改变了联合信号的经营与运作方式，公司的业绩出现 了快速增长的势头，销售收入和利润持续出现了每年两位数的增长。而且连续 3 1 个季度保持了每股利润1 3 以上的增长。正是因为博西迪和联合信号，华尔街 第一次听说了六西格玛。 1 9 9 5 年，在杰克韦尔奇的带领下，通用电气公司开始了它的六西格玛之 旅。韦尔奇决心要将六西格玛提升到打造通用电气公司核心竞争力的战略层次， 9 第二章六西格玛管理概述 作为公司战略的一部分来实施。在通用电气，六西格玛方法演变为一个管理系统， 将人事、财务与其对推行和实施结果的衡量紧密地结合在一起；首创了“倡导者” ( c h a m p i o n ) 、“黑带大师”( m a s t e rb l a c kb e l t ) 、“黑带”( b l a c kb e l t ) 、“绿 带”( g r e e nb e l t ) 的组织形式，并以通用电气特有的方式推进六西格玛。通用 电气在韦尔奇的带领下，通过实施“全球化”、“服务”、“六西格玛”、“电子商务” 四大战略，焕发出从来没有过的青春活力，公司排名从世界第十位提升到第二位。 至此，六西格玛管理从最初的质量改进逐步演变完善为一个管理系统。 继六西格玛在美国摩托罗拉、联合信号、通用电气公司等取得了巨大成功 后，国际上许多著名企业都引入了六西格玛管理：1 9 9 0 1 9 9 3 年德州仪器、i b m 、 宝丽莱等推行六西格玛管理；1 9 9 6 年至今，六西格玛管理英特尔、花旗银行、 索尼、三星、l g 、希捷、诺基亚、菲亚特等国际知名企业广为实施。 国内企业也逐步认识到推行六西格玛管理的重要，1 9 9 8 年中国部分三资企 业开始引入，2 0 0 2 年国有企业开始引入。 2 2 六西格玛管理的基本概念 2 2 1 六西格玛的统计学含义 o ( 西格玛) 是一个希腊字母，在数理统计中表示“标准差”，是用来表征 任意一组数据或过程输出结果的离散程度的指标，是反映产品或生产过程某种特 征波动大小的统计量。由于。的大小可以反映质量水平的高低，所以六西格玛采 用“o 水平”( 也叫z 水平) 的尺度来衡量过程绩效。o 水平是将过程输出的平 均值、标准差与顾客要求的目标值、规格限联系起来进行比较，是对过程满足顾 客要求能力的一种度量。o 水平越高，过程满足顾客要求的能力就越强；0 水平 越低，过程满足顾客要求的能力就越低。 在正常生产过程中，过程大多存在着正常的波动一一分布中心与规格中心之 间的偏移( 通常为1 50 ) ，按1 5o 的偏移计算西格玛水平和缺陷数之间的关 系如表2 - 1 所示： 表2 1 西格玛水平和缺陷数之间的关系( 偏移1 5o ) 西格玛水平百万机会缺陷数( d p m o ) l6 9 1 5 0 0 23 0 8 5 3 7 36 6 8 0 7 46 2 1 0 52 3 3 63 4 1 0 第二章六西格玛管理概述 如果不考虑中心偏移( 即认为分布中心与规格中心重合) ，则西格玛水平与 缺陷数关系如表2 - 2 所示： 表2 - 2 西格玛水平和缺陷数之间的关系( 无偏移) 西格玛水平百万机会缺陷数( d p m o ) l3 1 7 3 0 0 2 4 5 5 0 0 3 2 7 0 0 46 3 50 5 7 6 0 0 0 1 8 2 2 2 六西格玛的管理含义 六西格玛管理是一套系统的业务改进方法体系，是旨在持续改进企业业务 流程，实现客户满意的管理方法。它通过对现有过程进行过程定义、测量、分析、 改进、控制，简称d m a i c 流程，消除过程缺陷和不增值过程，系统地实施质量改 进，进而实施无缺陷的过程设计( 面向六西格玛的设计，简称d f s s ) ，从而提高 质量和服务、降低成本、缩短运转周期，达到客户完全满意，增强企业竞争力。 换句话说，六西格玛就是一个代名词，其含义是客户驱动下的持续改进。 六西格玛方法体系适用于企业经营管理的方方面面，如产品质量或过程质 量的改进、产品过程设计与开发、顾客满意度提升、运转周期的缩短、库存的 降低、成本的降低、内部员工满意度的提升、参与竟标、市场的推广、财务流程 的改进等。其使用的具体方法也不仅仅是统计技术，而是一系列的管理技术和工 业工程技术的集成。 作为一种管理模式，六西格玛管理的创新之处在于： 1 、它融合了许多现代管理理念，如以顾客为中心、持续改进、基于事实和 数据的决策、并行工程等。在项目的推进方面六西格玛借鉴了项目管理的经验模 式，在项目选择、定义评审等方面采取至上而下的管理模式，保证了项目能够解 决影响企业战略的关键问题。通过六西格玛的基础组织框架，保证了六西格玛项 目在企业持续开展。 2 、六西格玛实现了现代管理技术和方法的有效集成。在现有流程改进方面 一般采用d m a i c 流程保持持续改进。严格来讲，d m a i c 与戴明的p d c a 从本质上 讲是一致的，但是d m a i c 的每个阶段都有技术和工具的支撑，每个阶段都集成了 许多现代管理和统计的方法和工具。因此从应用层面来讲，六西格玛提供了系统 的发现问题、分析问题、解决问题并保持持续改进的技术路线和方法。 六西格玛价值观体现在以下六方面： 第二章六西格玛管理概述 1 、高层领导的作用 六西格玛管理是一项自上而下的管理活动，组织高层领导的支持和参与程 度直接决定六西格玛管理实施的成败。组织的高层领导对六西格玛管理应有统一 的认识，将六西格玛价值观融入组织文化，名确组织的改进机会，定期参与六西 格玛项目评审并对组织六西格玛实施的整体状况进行评估，协调六西格玛的整体 推进和排除障碍。 2 、顾客驱动和顾客满意 组织依存于顾客，获得高的顾客满意度和忠诚度是组织所追求的主要目标。 六西格玛管理从倾听顾客的声音开始，基于顾客需求选择项目、驱动改进并评价 改进成果，即一切以顾客满意和为顾客创造价值为中心。 3 、组织和员工的学习 六西格玛管理强调学以致用，将系统的培训体系和六西格玛改进项目结合 起来，将个人学习、绩效改进和组织学习有效融合，通过六西格玛项目将学习活 动和成果植根于组织的业务改进过程，六西格玛项目成果的共享平台进一步促进 了六西格玛知识在组织内的传播和渗透。 4 、基于数据和事实的管理 六西格玛管理建立于数据和信息管理的基础之上，其最大特点之一就是强 调一切用数据和事实说话，一开始就定义和测量过程输出关键指标及其基线值， 然后用统计方法进行数据的分析和探测，确定显著影响关键绩效指标的过程因 素，并通过改进获得优化结果。 5 、无边界合作与突破性过程改进 六西格玛强调项目团队的合作精神，建立跨职能、跨层级乃至跨组织的项 目团队，实施突破性改进。六西格玛管理面向业务过程，聚焦于过程的突破性改 进。通过对核心过程和关键支持过程进行设计或改进，使过程绩效取得突破性提 升，为顾客和相关方创造价值，建立竞争优势。 6 、注重结果和价值创造 六西格玛管理注重结果，包括顾客满意成果、财务成果、人力资源成果、 业务指标改进成果、供应链绩效改进成果和组织文化与管理变革成果。这些成果 反映了组织为相关方创造的价值。 2 3 六西格玛改进流程( d m a i c ) 六西格玛改进( i m p r o v ef o rs i xs i g m a ) 是六西格玛项目中较为常见类型， 1 2 第二章六西格玛管理概述 其具体实施模式为d m a i c 。由于企业在导入六西格玛管理时，往往从改进类 项目入手，d m a i c 已经成为六西格玛改进的标准流程，所以许多初学者习惯将六 西格玛管理等同为d m a i c 。 d m a i c 代表了六西格玛改进的五个阶段，是一个逻辑严密的过程循环，它是 在总结了全面质量管理几十年来的发展及实践经验的基础上产生的。它与p d c a 循环的本质是一致的，同时它更加强调以数据的语言来描述产品或过程业绩，依 据数据进行管理。d m a i c 活动过程通过m i n i t a b 的使用集成了大量统计工具，充 分运用了定量分析等统计思想，因此能更有效地实现突破性改进。 d m a i c 活动分五个实施阶段，每个阶段的工作内容如下： d e f i n e ( 定义阶段) ：确认顾客的关键需求并识别需要改进的产品或流 程，决定要进行测量、分析、改进和控制的关键质量特性( c t q ) ，将改进项目界 定在合理的范围内。 m e a s u r e ( 测量阶段) ：通过对现有过程的测量和评估，制定期望达到目 标及业绩衡量标准，识别影响过程输出y 的输入x s ，并验证测量系统的有效性。 a n a l y z e( 分析阶段) ：通过数据分析确定影响输出y 的关键x s ，即确定 过程的关键影响因素。 i m p r o v e ( 改进阶段) ：寻找最优改进方案，优化过程输出y 并消除或减 小关键x s 的影响，使过程的缺陷或变异降至最低。 c o n t r o l ( 控制阶段) ：将改进成果进行固化，通过修订文件等方法使成 功经验制度化。通过有效的监测方法，维持过程改进的成果并寻求进一步提高改 进效果的持续改进方法。 d m a i c 各阶段的步骤、使用工具及主要输出如下： 1 、d ( 定义阶段) 表2 - 3 定义阶段步骤、工具及输出 步骤常用工具和技术主要输出 项目背景头脑风暴法力场图项目选择原因 问题陈述 亲和图项目管理项目起点基线，项目目标 项目范围 树图因果图软性和硬性财务指标 问题定义流程图顾客之声项目小组组长及组员名单及 现状及目标 s i p o c 图 劣质成本职责 财务收益平衡计分卡项目时间计划表 项目组织架构 项目日程计划 第二章六西格玛管理概述 2 、m ( 测量阶段) 表2 4 测量阶段步骤、工具及输出 步骤常用工具和技术主要输出 针对y 的测量系统 排列图 劣质成本分析测量系统重复性和再现性确 分析因果图p d p c 分析认 工程能力分析散布图水平对比法 工程能力现状确认 寻找所有因子过程流程图 直方图原因变量( x ) 初步确认 进行因子筛选测量系统分析趋势图原因变量( x ) 初步筛选 实施快速改进失效模式与影响分析检查表原因变量( x ) 进一步筛选 测量阶段结论过程能力指数抽样计划 需要进一步分析的关键原因 变量名单 3 、a ( 分析阶段) 表2 - 5 分析阶段步骤、工具及输出 步骤常用工具和技术 主要输出 微观流程分析头脑风暴法试验设计不增值步骤最小化 描述统计分析因果图抽样计划x 测量系统重复性和再现性 推理统计分析 p d p c 分析 假设检验研究 分析阶段总结审核多变量图原因变量概略分析 水平对比法回归分析验证后的原因变量 方差分析劣质成本分析 验证后的关键变量名单以及 阶段性改善效果 4 、i ( 改进阶段) 表2 - 6 改进阶段步骤、工具及输出 步骤常用工具和技术主要输出 常规改善方案 试验设计调优运算部分改善前后的效果对比 d o e 试验设计质量功能展开( q f d ) 测量系统分析d o e 实施方案 验证改善方案 正交试验过程改进k p i v 及最优设置 响应曲面法k p i v 及最优设置确认 改善方案落实 5 、c ( 控制阶段) 1 4 第二章六西格玛管理概述 表2 7 控制阶段步骤、工具及输出 步骤常用工具和技术主要输出 制定控制计划 控制行动方案 s p cf o ry控制图 y 控制图 y 的工程能力再分析过程能力指数分析 y 工程能力 s p cf o r x统计过程控制技术 x 控制图 x 的工程能力再分析标准操作程序( s o p ) x 工程能力 改善效果跟踪防差错措施 改善后效果确认 财务收益核算过程文件控制 实际财务效果确认 下一步计划 2 4 六西格玛管理的组织结构 企业实施六西格玛活动的首要任务是创建一个致力于流程改进的专家团 队，并确定团队内的各种角色及其责任，形成六西格玛的组织体系。这是实施六 西格玛管理的基本条件和必备的资源。以黑带团队为基础的六西格玛组织是实施 六西格玛突破性改进的成功保证。六西格玛组织结构示意图如下： 图2 - 1 六西格玛组织结构 第二章六西格玛管理概述 六西格玛组织中各关键角色的职责如下： 组织的高层领导：主要负责将六西格玛战略与组织相融合，持续支持和参 与六西格玛管理活动。 倡导者：组织六西格玛管理整体推进的主要负责人，通常负责六西格玛战 略的展开、目标确定、资源分配及组织协调。 业务负责人：六西格玛项目范围的关键业务过程的主要负责人，接受六西 格玛项目成果并将成果固化。 财务代表：负责计算六西格玛项目财务收益的财务人员，在项目选择是进 行效益预评估和项目结束后的评价。 资深黑带：六西格玛管理和工具应用的专家，在组织实施六西格玛的过程 中从事项目辅导、咨询和培训工作。当在内部承担“变革管理咨询师”的职责时， 其工作更加具有管理性质。 黑带：六西格玛管理的核心力量，专职或兼职从事六西格玛项目，是六西 格玛项目团队负责人，具有较高的六西格玛管理水平并能够较熟练地使用六西格 玛工具。 绿带：非专职参加六西格玛项目的基层管理者或一般人员，通常是黑带团 队的成员或较小项目的团队负责人，所接受的六西格玛技术培训的项目与黑带项 目类似，但内容所达层次略低。 2 5 六西格玛项目的管理 六西格玛管理主要通过有组织、有计划的实施六西格玛项目来实现对现状 的持续改进，同时也是通过六西格玛项目的实施来促进人们观念和行为方式的转 变的。因此，六西格玛项目的实施在变革企业文化、促进企业的持续改善、培养 具有实战经验的六西格黑带及获得实际的经济效益等方面，都有着十分重要的意 义。项目管理主要包括项目选择、项目推进两个环节。 l 、六西格玛项目的选择原则 项目要有意义、有价值。六西格玛项目要支持顾客满意的改善；要支持企 业战略目标的实现；目标要有挑战性( 一般来说，六西格玛项目都是将缺陷降低 7 0 卜8 0 ) ；项目要强调过程的改进，通过过程方法的改善来实现过程业绩的 突破；项目要为企业带来较大的经济效益。 项目要可管理。每个六西格玛项目都应是可管理的，也就是说，六西格玛 项目欲解决的问题应清晰且可测量的。每个项目都要有一个明确要解决的问题， 第二章六西格玛管理概述 每个问题的范围应界定清楚，并且适当。六西格玛项目应得到管理层的支持和批 准，只有得到管理层的支持和批准，才能获得适当的资源( 人、财、物等) 支持。 2 、项目推进 项目推进流程如下： 图2 2 六西格玛项目推进流程 项目的各阶段由m b b ( 资深黑带) 技术把关，项目d 阶段和c 阶段必须有 f e a ( 财务专员) 合议和倡导者裁决。项目完成后要对成功经验进行推广，并对 项目成臬的保持情况进行跟踪管理。 第三苹应用六西格玛方法改诗冷轧硅钢电磁性能 第三章应用六西格玛方法改进冷轧硅钢电磁性能 3i 项目定义 定义阶段是六西格玛项目的开端，我们计划完成以下1 0 项工作： 项目选定 问题陈述 项目与战略的联系 顾客的声音及c t 。 项目范围 y 及缺陷的定义 基线水平和目标陈述 效果预测 人力组织架构 项目推进计划 l 、项目选定： 冷轧硅钢作为太原钢铁( 集团) 有限公司的第二大战略品种，产品质量的 优劣直接影响企业的形象。我公司现有冷轧硅钢为无取向冷轧硅钢，其中5 0 w 4 7 0 牌号是其主导产品，占冷轧硅钢的总产量6 1 8 。该产品主要应用于空调、冰 箱压缩机及中小型电机，该牌号占国内冷轧硅钢市场的1 5 - - 2 0 ，属中低牌号市 场占有率第一的牌号。提高该牌号的产品品质直接影响太钢冷轧硅钢的用户满意 度和产品竞争力。 从2 0 0 4 年太钢冷轧硅钢年产量排列圉( 图3 - 1 ) 可看出5 0 w 4 7 0 的重要性。 第三章应用六西格玛方法改进冷轧硅钢电磁性能 冷轧硅钢除了要有良好的表面质量，又要有良好的电磁性能，铁损值是其 最重要的一项指标。较低的铁损将直接提高电器产品的使用性能( 能耗降低和噪 声减少) 。5 0 w 4 7 0 为我公司冷轧硅钢主导产品，通过对比可发现，同行业先进企 业同牌号的铁损值较我公司的低( 如下图所示) 。为此，太钢公司将5 0 w 4 7 0 铁损 值作为六轧厂质量责任制考核指标。 图3 - 3 项目和公司战略、部门战略的关系 嚣 商网茵圜 熹鬻一 一公=玲公略年达水 一 第三章应用六西格玛方法改进冷轧硅钢电磁性能 4 、顾客的声音及c t q 对外部顾客( 天津l g 公司、浙江加西贝拉、美的公司、上海电机厂、沈阳 电机厂等) 进行走访调查，顾客反映如下： 冷轧硅钢5 0 w 4 7 0 的铁损期望越低越好，平均值达到4 1 w k g ，最大值不超 过4 5 w k g 。同时，在改善铁损的前提下，磁感不能降低，冲片性能不能降低。 由此确定本项目c t q ( 关键质量特性) 为：5 0 w 4 7 0 铁损值( p 1 5 ) 5 、项目范围 本着项目范围适度的原则，本次项目范围确定在六轧厂内。 ( 1 ) 项目的目标( 大y ) 所在的宏观流程图： 用“s i p o c ”( s ：s u p p l y 供应商，i ：i n p u t 输入，p ：p r o c e s s 过程，o - o u t p u t 输出，c ：c u s t o m e r 顾客) 分析如下： s ip0c 图3 - 4 项目的大y 所在的宏观流程图 ( 2 ) 本次项目范围( 六轧厂) 内微观流程图如下： 图3 5 项目范围内的微观流程图 6 、y 的定义： 铁损：指铁芯在5 0 h z 交变磁场下磁化时所消耗的无效电能。 铁损值( p 1 5 ) ：表示频率为5 0 h z ，波形为正弦，磁感峰值为1 5 t 的磁场 中，单位重量硅钢磁化时所消耗的无效电能，单位为w k g 。 测量方法：在每卷硅钢头尾各切取尺寸为5 0 0 5 0 0 m m 单片试样，按照 g b t 1 3