基于西格玛管理的汽车离散制造车间生产效率提升研究以某合资企业冲压车间为例

基于西格玛管理的汽车离散制造车间生产效率提升研究以某合资企业冲压车间为例基于6西格玛管理的汽车离散制造车间生产效率提升研究以某合资企业冲压车间为例RESEARCHONENHANCINGPRODUCTIVITYOFAUTOMOBILEDISCRETEMANUFACTURINGPLANTBASEDON6SIGMAMANAGEMENTBASEDONPRESSSHOPOFONEAUTOMOTIVEJOINTVENTURECOMPANY专业作者姓名于东海指导教师王媛副教授天津大学管理与经济学部二零一三年十一月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，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中做了明确说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学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进行保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部分或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的论文在解密后适合本授权说明）学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日摘要面对全球汽车产业市场的飞速发展，各汽车制造企业不断地发明新技术和管理方法来提高汽车的生产速度和生产效率。冲压车间作为整车生产的第一道工艺，同时，冲压车间也是汽车四大工序唯一的离散制造工序，其生产情况对整车的质量和生产速度有着巨大的影响。因此，提升汽车冲压车间的生产效率成为被广泛关注和研究问题。论文主要研究了采用6西格玛管理方法提升车间效率。本文通过对某合资企业冲压车间的管理现状和生产效率现状，细致分析了冲压车间效率提升所面临的挑战和存在的问题，并结合了相关的理论，对冲压车间的生产效率提升做了深层次的研究。首先，面对着生产计划编排效率低下，人为因素过大的情况，文章然后找出影响生产计划编排效率的关键因素，提出了规则式搜索的生产计划编排方法，并用计算机程序得以实现。板料、模具、设备是冲压三要素，接着对三个要素进行深层剖析。在板料方面，经过分析得到，控制清洗油粘度对控制板料油膜有着重要的影响，从而影响模具效率。本文通过理论结合实际的方法，把经验公式应用到实际中，经过大量的实验，找出变化规律，并创新式提出两种不同粘度油相混合的方法控制清洗油粘度。在设备方面，主要研究通过“看、听、画、讲”培训方法提升人员能力，运用分析问题八步法提升对故障的分析思路，通过威布尔分布优化设备检修周期，从而优化检修标准。在模具方面，主要研究通过员工能力模型、师徒协议等方式提升员工能力、优化检修流程和标准。对于板料油膜、设备管理、模具管理本文采用了6西格玛的方法进行开展，6西格玛是解决问题的一种方法和思路，通过6西格玛方法解决问题，使思路更加明确，问题更容易解决的彻底。关键词6西格玛；效率；冲压车间；汽车制造ABSTRACTWITHTHEWORKOFAUTOMOBILEDEVELOPINGRAPIDLY,ALLAUTOMOBILERESEARCHWORKSARETRYINGTOFINDTHENOVELTECHNIQUEANDIMPROVETHEPRODUCTIVITYOFAUTOPRESSSHOPISTHEFIRSTSTEPOFPRODUCINGCARSANDALSOISTHEONLYDISCRETEMANUFACTURINGPROCESSOFTHEFOURCARMAKINGPROCESSESITSSTATEHASAVERYINFLUENCEONTHEQUALITYANDTHESPEEDOFAUTOMOBILEPRODUCTIONHENCE,ITISWIDELYRESEARCHEDTOIMPROVETHEEFFICIENCYOFPRESSSHOPINTHETEXT,WEDORESEARCHONIMPROVINGTHEEFFICIENCYOFTHEPRESSSHOPBY6SIGMAMANAGEMENTBASEDONAJOINTVENTUREPRESSSHOPMANAGEMENTANDTHEPRODUCTIONEFFICIENCYSTATUS,DETAILEDANALYSISOFTHEEFFICIENCYCHALLENGESANDPROBLEMSWASRESEARCHEDCOMBINEDWITHTHERELEVANTTHEORY,THEPRESSSHOPPRODUCTIVITYMOREDEEPRESEARCHWASMADEFIRST,THEFACEOFTHEINEFFICIENTPRODUCTIONPLANANDINVALIDHUMANFACTORS,THISARTICLETRIEDTOIDENTIFYTHEKEYFACTORSOFTHEPRODUCTIONPLANTHEN,PROPOSETHEPRODUCTIONOFRULEBASEDPROGRAMMINGANDSEARCHMETHODS,ANDACHIEVEDITBYCOMPUTERPROGRAMSHEETMETAL,MOLDS,STAMPINGDEVICESARETHREEELEMENTS,THENDEEPANALYSISONTHETHREEELEMENTSFORTHESHEETMETAL,BYCONTROLLINGCLEANINGOILVISCOSITYIMPACTTHEFILMMATERIALOFSHEETBLANKET,THUSAFFECTINGTHEEFFICIENCYOFTHEMOLDTHROUGHTHEORETICALCOMBINEDWITHTHEACTUALMETHODS,THEEMPIRICALFORMULAAPPLIEDTOPRACTICEAFTERALOTOFEXPERIMENTSTOIDENTIFYVARIATION,PROPOSEINNOVATIVEIDEAOFMIXINGTWODIFFERENTTYPESOFOILWITHDIFFERENTVISCOSITYOILTOCONTROLTHECLEANINGOILVISCOSITYINTERMSOFEQUIPMENTMANAGEMENT,USEANEW“SEE,HEAR,PAINTING,STRESSES“TRAININGMETHODSTOENHANCEHUMANCAPACITYUSE“EIGHTSTEPSSOLVEPROBLEM”TOENHANCETHEFAULTANALYSISOFIDEASTHROUGHTHEWEIBULLDISTRIBUTIONOPTIMIZINGEQUIPMENTMAINTENANCECYCLE,MAINTENANCESTANDARDSWEREOPTIMIZEDFORTHEMOLD,THEMAINRESEARCHWASFOCUSONENHANCINGEMPLOYEECOMPETENCY,MENTORINGANDOTHERWAYSTOENHANCESTAFFCAPACITYAGREEMENTS,OPTIMIZINGMAINTENANCEPROCEDURESANDSTANDARDSFORSHEETFILM,EQUIPMENTMANAGEMENT,MOLDMANAGEMENT,THISPAPERUSESTHEMETHOD“SIXSIGMA”“SIXSIGMA”ISAPROBLEMSOLVINGMETHODANDIDEASTHROUGHSIXSIGMAMETHODTOSOLVEPROBLEMS,MAKETHEIDEAMORECLEARLYKEYWORDSIXSIGMAPRODUCTIONEFFICIENCYPRESSSHOPAUTOMOBILEMANUFACTURING目录第一章绪论111研究背景112研究内容413论文结构514本章小结6第二章效率提升研究相关理论综述8216SIGMA相关理论822生产研究相关综述1123生产计划研究相关综述1224生产要素提升研究相关综述1425本章小结16第三章冲压车间现状分析1731冲压车间现状1732冲压车间生产现状分析2033冲压车间生产效率分析2234冲压车间效率存在问题与面临的挑战2635限制条件下提升生产效率的方法3036本章小节30第四章基于规则式搜索的车间生产计划编排3241生产计划对车间重要性3242冲压车间作业方式分析3343冲压车间的生产计划要素分析3444基于规则式搜索的生产计划编排方法3845生产计划编排实例4246本章小节44第五章基于6西格玛管理的冲压生产要素提升研究4551冲压生产要素板料管理方法研究4552冲压生产要素模具管理方法研究5253冲压生产要素设备管理方法研究5954本章小结69总结与展望71参考文献72发表论文和参加科研情况说明76致谢77第一章绪论第一章绪论本章主要研究汽车产业发展的历史以及发展趋势、汽车制造业离散制造车间发展历史以及面临的主要问题，基于以上的研究，提出本论文的研究内容，以及研究内容对生产制造带来的意义，再给出论文的主要章节结构。11研究背景111汽车产业的发展介绍工业革命后，从德国人奔驰和戴姆勒于1886年制造的第一辆汽车开始，接着法国1890年制成第一辆汽车，美国是1893年，英国是1896年，日本是1907年，俄罗斯是1910年，各国都争相发展汽车，使汽车工业有了日新月异的变化1,2。全球的汽车制造管理也经历了由单件生产大量流水线生产精益生产全球化制造管理体系的过程，每个里程碑都使汽车制造业发生了重大的变化3。单件生产方式起源于欧洲，这种生产没有标准和互换性，使成本极高。后来发展到流水线方式，起源于美国福特汽车，这种生产方式使美国汽车工业快速领先于全球并达到鼎盛时期，也使福特汽车一举成名。精益生产是成功于日本丰田4，这种生产方式提高了生产效率，降低了浪费和损耗，使日本汽车制造业打败美国多年的积累，也是丰田汽车慢慢走向世界第一的宝座5。我国的汽车行业起步较晚，但是发展迅速。从解放初期的第一台解放牌车下线，到现在，我国已经成为世界上汽车产销大国。从自主造车到合资开发再到自主品牌的汽车，如今，我国内市场汽车种类多种多样，汽车在我国市场保持着较高的增长率，人们对汽车的渴望和要求也越来越高。112汽车制造车间的发展介绍车间是汽车制造的最基本的单位，汽车制造管理的核心是车间管理。车间的管理是利用一些先进的管理理念和管理手段，使人、机、料、法、环运行的更加有序，组织的更加效率。随着人们对汽车的要求越来越高，质量和安全性、经济性、外观美观度等成为人们选择汽车的首要因素6。汽车的质量作为人们选择汽车的最重要的因素，按照工艺来分，汽车制造分成冲压、焊装、涂装、总装四大工艺，四大工艺的每一个细节，都决定了汽车质量。冲压车间作为汽车制造的第一道工序，冲压工艺是决定车身制造质量的重要环节，好的汽车从冲压开始。冲压车间是把钢卷加工成汽车所需的冲压件，而在1第一章绪论这过程中，需要高吨位的机床、做工精细的模具、精准的辅具，除此之外，钢卷的性能也是影响冲压件质量的一个重要因素。因此，板料、设备和模具是冲压的三大重要因素，影响冲压件的质量。为了获得质量较好的冲压件，我们需要从生产组织7、设备状态、模具状态等各个方面去分析，如果要保持冲压件的质量，需要保证正确的成型工艺、需要选择性能好的成型材料、保证模具质量状态、有合理的质量控制程序和制度、板料清洁性、设备状态等条件8。焊装车间是汽车制造的第二道加工工序车间，基本的工艺流程是先将各个冲压好的零部件分别压合、焊装，其中包括了车身前后端等部件；然后是地板线的焊装，这里完成了车身左、右侧围等部分的焊装过程；地板部分焊装好后，就进入了车身成型线的焊装，经过这个工序之后，我们可以看到，一辆轿车的雏形已经基本诞生了。在焊装过程中，要保证焊装车身整体结构的稳定性，也要保证车身的尺寸，不能出现超差，在车身的不同结构中，正确合理使用焊接方法，不能错焊，更不能出现漏焊。焊装的好坏对车身结构的稳定性起到很重要的作用，也为涂装做好准备。涂装车间是汽车制造的第三道加工工序车间，基本的工艺流程是涂装前表面处理工艺和防锈底漆涂装工艺。首先，具有防锈保护作用，从主体上讲制造汽车90用的是钢材、假设不给汽车涂漆的话大家可想而知。汽车的寿命就大大折扣、所以说汽车涂漆的必要性。油漆工艺可以保护爱车不受到腐蚀、随着新型材料上市涂膜保护的作用越来越大比如高耐划伤性能、弹性、耐污染性等等；其次，可以提升汽车美观，外观美给予人美感；可以体现顾客价值观导向；最后，汽车喷涂后就有识别作用。总装车间是汽车制造的最后一道加工工序车间，把各种零件、部件、合件或总成按照规定的技术条件和质量要求连接组成完成的汽车产品。装配是汽车生产中必不可少的最后一道工序，没有装配就没有完整的汽车，具有重要的作用。首先，装配将最终检验零部件的制造质量；其次，装配可以发现汽车生产的薄弱环节；最后，装配将最终影响产品质量。上述的四大车间中，只有冲压车间属于离散制造，是典型的JOBSHOP，其他三个车间属于流水线制造，属于典型的FLOWSHOP。其制造和生产方式不同导致其管理方法和手段也不同。113汽车离散制造车间面临的问题离散制造车间是车间加工产品或者完成生产任务被分解成多个加工任务来完成，每一项任务仅仅占用车间的一小部分资源，这部分资源的丢失或者损坏，并不能对整个任务造成很大的影响，离散制造的产品是由一系列并不连续的工具2第一章绪论加工组合装配完成。在手工生产的冲压车间，每个压机都是独立的，也是可以互换的，冲压件的生产使用的模具即可以在一台压机上生产，也可以在另一台压机上生产。一个冲压件需要的几个工序，可以在压机之间进行互换生产。在自动化生产的冲压车间，每条生产线可以独立看做一个压机，不同压机形成互换性。离散制造车间有以下几个特点（1）生产品种、系列较多离散制造车间往往生产相关或者不相关的产品往往较多，并且产品结构较为复杂。冲压车间的一条生产线往往承担20套以上的模具生产。（2）生产计划对效率影响很大生产计划是根据加工成本、工序加工运输距离、产品切换时间、相邻产品之间的相似性等因素有关系，生产计划排序的研究也是很多国内外学者研究的重点。（3）加工过程中控制复杂生产过程中，数据收集和维护的工作量较大。同时也对工人要求较高，能够适应不同品种之间差别对能力的要求。鉴于以上情况，离散制造企业面临以下挑战（1）亟待优化离散车间生产调度生产计划对离散制造有着很大的影响，所以合理安排生产计划对提高离散车间的制造效率有重要作用。离散制造生产任务多，不同任务之间差别较大，如何合理安排生产计划，使车间的设备空置率最低、产品切换时间最短、员工对产品的熟悉程度最高、减少半成品和废品的频繁出入等问题。（2）设备和模具状态有待提高离散制造往往产品结构复杂，设备和模具复杂度也比较高。这里既要求操作人员对产品复杂度有一定的了解，做好生产过程的质量控制环节，也需要技术工种对设备和模具的使用和维护状态有相当的熟悉程度，以免在出现问题的时候，能够使故障时间降到最低。减少因为设备和模具状态不好造成的生产停滞、影响客户按期交货。（3）管理方法对离散车间效率有着很大的影响离散制造生产过程中，数据量大、生产品种多，可以自动收集和记录的手段较少，所以造成整个过程中，数据的统计和收集较为困难；再加上混线生产，不同品种切换后的标准不同造成对不同生产工种的要求也不同，所以对员工的管理也较为困难；离散制造企业也往往依赖于经验，管理也是逐渐将经验做慢慢地积累起来，并且把经验变成标准，能够进行推广。综上，汽车制造离散车间面临着诸多问题，这些问题的形成都影响着车间效率。在日趋竞争激烈的汽车市场，各汽车制造厂在不断设计推出新车型的同时，3第一章绪论还不断地提高汽车制造速度，这就要求汽车制造车间要提高其生产效率。12研究内容本文研究对象是某汽车制造厂冲压车间。在冲压工艺中，轧制钢板作为原材料，经过清洗机清洗，涂油机润滑，再进入模具进行冲压，最终形成车身零件。冲压车间各工序的布置安排，具有鲜明的离散制造特点。基于该车间的生产、设备、模具现状，并结合国内外冲压车间研究的趋势，提出了基于本车间的效率提升方法，主要从生产计划编排方法、生产要素提升（板料、设备、模具）两方面进行研究。本车间效率提升方法，主要包括（1）基于规则式搜索的车间生产计划编排优化，即以库存报警为生产排序先后判断依据的排方法。冲压车间的零件生产计划根据公司生产经营计划进行规划，主要满足年度装车需求。另外根据冲压件可存储的特性，进行车间自身最低库存规划，平衡在既满足装车需求，尽量减少库存降低存储成本的同时，还能通过有限库存，降低库存报警危险，为冲压车间生产设备及模具维护提供时间。（2）板料质量提升。板料要素的提升主要指板料机械性能及板料油膜研究。板料的机械性能直接影响是否能够得到合格的冲压件。板料的屈服强度、抗拉强度、延伸率、各向异性指数R值和硬化指数N值，是影响板料成型的基本特性。冲压车间通过对板料的检测数据与生产零件对应状态积累对比，获得能够生产出合格零件的板料性能参数区间，并通过不断优化模具，扩大板料性能区间，达到节约成本的目的。另外，板料表面油膜的厚度和粘度也在很大程度上决定了板料的成型性能，在油膜异常的情况下，甚至无法生产。本文通过对油膜监控的摸索，得到由于存料时间长短引起的板料表面油膜变化，摸索出板料存储的合理时间范围，将由于存储时间引起的油膜变化，导致生产失效零件的浪费降至最低。（3）生产设备维护。该冲压车间，通过着重提升维修工技能，开展多样化维修工技能培训及技能大赛，培养维修工正确的解决问题的思路和方法，并通过大量故障案例积累，给维修工创造了适用于本车间的“设备故障百科全书”。除此以外，不断优化TPM流程和标准，强调预防维修的重要性，将事故防患于未然。（4）模具维护。类似于设备维修工作的优化，对于模具维修，同样将重点放在了对人员技能提升方面。由于冲压车间员工普遍年轻，平均年龄在25岁左右，员工技能的提升显得尤为重要。模修工段通过对员工进行课程式讲解，国外优秀员工陪伴及员工技能大赛等方式，培养员工工作技能，激励员工工作热情。另外对模具的TPM流程和标准也进行了重新梳理，精确至螺钉的标定、模具表面的油漆选择。4第一章绪论生产效率是指产出对于投入的比值，用来度量单位投入的产出效率。在竞争日趋激烈的汽车市场，提升车间生产效率无疑会给汽车制造厂在激烈的市场竞争下增加砝码，总体来看，为提升离散制造车间效率而提出的一些方法，有以下意义通过生产计划的优化，为车间安排未来的生产计划留有更多的时间和选择，有利于生产计划控制。提升生产效率，建立合理库存，还能够给优化生产计划提供空间，不断为本车间的生产编排带来便利的同时，还为后续加工车间的生产提供方便。降低汽车的制造成本，节约能耗，减少污染。仅仅通过板料油膜的监控工作，就能有效提升板料利用率和冲压零件合格率。通过板料存储时间的有效控制，能使冲压车间节约出约1/4的空间进行工位优化。提升设备开动率，建立合理库存，一方面最大可能的规避冲压件中断供给风险，另一方面能够给予生产设备和模具调试维护的时间。在线修理，是最贴近生产过程的修理，能够还原真实生产状况，在线修理，能够得到最优设备及模具状态。有更充足的时间来进行工艺优化和改进。13论文结构针对汽车制造离散车间固有问题的分析，加之对车间调度的总结，在本论文中，我们将主要研究如何采用6SIGMA方法来对车间进行管理和改善，以提高离散制造车间效率。本文结构如图11所示。5第一章绪论图11论文结构第一章绪论阐述了本课题的来源，研究背景及目的。第二章效率提升研究相关综述，提出6SIGMA研究情况、生产研究相关综述、生产计划研究相关综述、生产要素提升研究相关综述。第三章冲压车间现状分析，从车间现状、生产现状、效率分析三个方面介绍，并提出面临的问题和挑战。第四章基于规则式搜索的车间生产计划编排。主要通过开发一个智能的生产计划编排系统，进而使生产更为合理有效的进行，避免生产过剩或不足，提高人、机器、板料的利用率，减少浪费。第五章基于6SIGMA的生产计划要素提升研究。通过6SIGMA方法对生产要素板料、设备、模具进行合理的优化和改进，进而提高设备的开动率、控制板料的质量，降低损耗，提高车间效率。最后总结了全文的工作，并对以后工作做了展望。14本章小结6第一章绪论本章是论文的绪论部分，首先介绍了本课题的来源和研究背景及目的，提出论文的研究内容和研究的意义，在本章的结尾列出了文章的组织结构，并对每个章节的内容做简要的描述。7第二章效率提升研究相关理论综述第二章效率提升研究相关理论综述本章主要的研究内容是有关生产车间效率提升的国内外研究理论综述。由于6SIGMA管理方法是论文的研究主线，所以先介绍了6SIGMA的来源以及6SIGMA在其他企业和本论文的应用情况。相关理论综述分成三大部分生产研究相关综述、生产计划研究相关综述和生产要素相关综述。其中生产要素相关综述又按照设备和模具两方面来进行详细阐述。216SIGMA相关理论2116SIGMA发展历程6SIGMA方法起源于摩托罗拉公司，原本是为了应对企业危机，用来改善产品质量，满足顾客需求。后来被杰克韦尔奇引入通用电气，经过10年的发展，6SIGMA方法对通用电气的飞速发展起到了很大的作用，并得到全球的推广和发展。现在众多全球企业结合本公司的情况，使用和改善6SIGMA方法，不仅仅用来改善产品质量，还用来指定质量战略和管理战略。2126SIGMA方法简介16SIGMA的定义6SIGMA是一种商业流程或准则，企业通过监视其商业活动，在过程中发现、分析、解决问题，优化流程，进而不断提高其收益，不断降低资源的浪费，同时提高顾客满意度。26SIGMA管理的管理理念6SIGMA有四个管理理念，分别是（1）以顾客为中心要求以“了解顾客并确定顾客的关键要求”为先；（2）系统观点将组织当系统来对待，而不是一些独立分散的部门；（3）依据数据决策要求用数据说话；（4）关注过程管理不断优化过程来提高企业的竞争力。36SIGMA的步骤实现6SIGMA管理一个重要的方法是DMAIC改进过程界定（DEFINE）、衡量（MEASURE）、分析（ANALYZE）、改善（IMPROVE）、控制（CONTROL），如图11所示。8第二章效率提升研究相关理论综述图216SIGMA流程图2136SIGMA方法在国内外企业中的应用6SIGMA原本使用在摩托罗拉公司，用来提高产品质量控制，后来被杰克韦尔奇带入到GE，并在通用电气取得了很好的效果，并得到全球推广。6SIGMA做为一种先进的管理方法和管理思路，至今仍在国内外各领域中得到广泛关注。16SIGMA在医疗方面应用6SIGMA方法广泛地被应用在医疗方面。徐宇红9等把6SIGMA方法应用到消毒供应中心的手术器械中，首先建立中心的6SIGMA管理团队，然后分析影响器械的质量因素，从中找出关键因素，优化手术器清晰和灭茸流程。最后制定出了方案。6SIGMA管理模式对消毒供应中心手术器械进行管理。冯晶，谢春玲为了提高医院的对护士的管理质量，找出目前管理存在的缺陷，对现在的流程提出改进方法，采用6SIGMA管理模式对68名文职护士进行管理，并把研究结果采用相同人前后四年绩效考核通过率做对比，结果表明采用6SIGMA管理模式后68名文职护士4项考核的通过率逐年提高。6SIGMA将能更好地提高文职护士的910第二章效率提升研究相关理论综述综合素质，提高护理质量和卫勤保障能力。徐文坚，冯卫11等针对于数字化医院内在流程建设（放射学工作流程）中存在的效率低下、消耗较大的问题，利用6SIGMA方法，找出工作流程的优化点，保留有意义的工作流程，简化无意义但必须存在的工作流程，消除无意义的工作流程。通过6SIGMA方法对流程的再造，提升了放射科的工作效率。26SIGMA在制造业中的应用曹康，金国斌12通过对SM公司JD生产线进行研究，采用6SIGMA方法优化JD的生产效率，通过三个步骤，首先绘制和分析“VSM现状图”画出主要的价值链，采用6SIGMA方法对所有可能对价值产生的因素进行分析。然后绘制出未来理想的价值链进行分析。最后根据现状和未来理想的差距，利用6SIGMA的DIMAC方法，进行逐一的分析。程石13分析了6SIGMA方法在军需装备企业中使用的可能性，首先建立了符合6SIGMA的装备质量体系标准，然后应用方法的改进模式到装备质量改进中，辨别装备采购业务的核心流程，界定流程输出物，绘制装备采购核心流程图分析过去及当前的业绩数据并且设定明确的6SIGMA质量改进目标确定过程的决定因素，通过对过去的和目前的业绩数据进行分析就可找到准确的因果关系分析、提出和实施以解决问题为中心的方案。6SIGMA方法在管理领域，无论是生产现场管理、质量管理还是对于人员管理的领域的企业，很多都采用了并得到推广。2146SIGMA在本论文应用1利用6SIGMA方法开阔对问题解决的思路对于问题的研究，尤其是复杂问题的研究，最后解决的好与坏，决定于对解决方案的好与坏，解决方案的好与坏，往往取决于对问题思考的逻辑。本论文研究对冲压车间生产效率的提升，正是借助于6SIGMA提供的分析工具和分析方法，使一个战略性的课题最后能够落实到一项项具有挑战性的任务上。分析和解决问题常用的三种方法是PDCA、八步法、6SIGMA，他们之间的关系如图21所示。10第二章效率提升研究相关理论综述图21分析和解决问题方法6SIGMA方法是一种更加广泛的、使用范围更广的一种解决问题的思路，更适合于车间对解决问题的思路推广，在应用6SIGMA方法的同时，也可以使用解决问题八步法和PDCA对一个具体的小问题和方案进行优化。本文同时使用了6SIGMA和解决问题八步法，对问题的研究。26SIGMA方法在使对影响因素思考更加广泛6SIGMA管理强调用科学方法优化流程，并且6SIGMA质量管理要求以用户为导向，在思考6SIGMA影响因素的同时，更加重视对用户的思考。在本文中，借助于6SIGMA方法，对生产计划的优化时，考虑生产计划影响因素更加注重对用户焊装的需求。使对影响因素考虑更加全面。36SIGMA方法更加强调全员参与其次，6SIGMA管理强调企业全员参加。全员参加的6SIGMA管理也要求冲压车间内部不同区域（生产区域、模修区域、维修区域）加强合作沟通，要求我们在实际生产中加强交流、有效沟通、齐心协力、相互协作，每个人不仅要努力完成自己任务，还要顾全项目组的整体项目情况，做到人人参加，切实做到112。4利用6SIGMA管理方法提高对问题的预防6SIGMA管理要求我们在生产中多采取预防性管理。即意味着提前发现问题，提前解决问题，把问题消灭在萌芽阶段。例如我们应该采取适当的方法、制定合适的流程来加强设备和模具方面的管理，进而降低设备和模具的故障率。针对一些偶然因素造成的停台，可以做好统计分析，找到规律；而对常发事项，则可以按期进行设备和模具点检，把隐患消除在萌芽之中，保证机器模具和设备良好的运行。56SIGMA管理方法要求我们持续改进。持续改进、不断提高生产效率是一个离散车间保持生机活力的保证。22生产研究相关综述11第二章效率提升研究相关理论综述在生产组织方面，一方面提倡精益生产14，一方面需要控制质量。精益生产需要一是生产过程中不断改善，无论整体还是局部，都有改进和提高的空间；二是杜绝浪费，任何工作只要对提高价值没有帮助，都应该视为浪费；三是持续改善，对于生产经营中遇到的问题，先易后难，逐步改善和提高，不懈努力进行长期积累，从而获取最后的胜利15。为了控制冲压件的质量，把冲压件的质量检查分成首检、巡检、末检和抽检四种16。末检和抽检一般检查35件，也可以按照生产批量进行一定的比例检查，比如25。对冲压件的质量检查的内容，制定了冲压工艺规程，包括冲压工艺卡、检验卡等标准，方便操作者操作。在冲压的指标里，换模时间同样也是影响生产组织效率的一个重要因素，研究如何缩短换模时间是提高设备利用率的重要内容，快速换模技术SINGLEMINUTEEXCHANGEOFDIE,SMED又称单分钟换模，即控制换模时间在10分钟以内，在国内外研究很多17。缩短换模时间可以通过改进压机程序、改进工装的通用性、合理安排生产计划和批量等完成，然后制定标准的换模流程卡18。生产计划是冲压车间的指挥棒，生产计划是研究企业在有限生产能力、库存容量及其资源的情况下，如何制定中长期的生产任务，以达到利润最大化或者成本最小化的决策问题19。冲压车间与焊装车间通过冲压成品库关联，即焊装车间根据需要到冲压成品件仓库领料，冲压车间在满足车身计划的前提下，以最大库存量、生产班次和换模次数等为约束条件，根据冲压成品件库存情况将需要的零件合理地分配到各生产线上生产20。王秀梅等21把手动排计划变成了自动排计划，把周计划细分到班次计划，提高了工作效率。钟讲鸿22建立了板料和板料利用率的模型，分析备料生产环节的信息化需求，通过软件模拟，自动生产生产计划。在车间管理和生产组织方面，信息化也越来越受到重视，很多企业开始引入成型的信息化系统或者是自己开发信息化系统23。23生产计划研究相关综述车间调度是指在指定的区域内分配各项制造资源。车间调度作为制造执行系统的核心功能之一，优化调度企业短期生产作业计划，对企业资源优化配置和科学运作有着重要影响24。数据统计表明加工时间仅仅只占产品整个制造过程的5，而绝大部分时间都在非加工过程中耗散25。为此，我们一直寻求在给定的各项资源下达到某种目标的最大值，理想的车间调度不但可以节约资源，还可以提高生产效率及顾客满意度。因此，提升离散制造车间的效率也可以认为是优化车间调度。12第二章效率提升研究相关理论综述对于典型的离散性车间调度问题的现状，国内外学者都做了大量的研究。最早由20世纪50年代美国JOHNSON教授提出了23个加工工序的问题26，然后更多地学者提出了对车间调度不同的计算方法，主要有以下几种方法（1）基于遗传算法的车间调度分析陶泽，谢里洋等27研究了遗传算法，这种算法对问题模型的要求较低，能利用一定的方式避开局部最优，收敛到全局最优。虽然遗传算法往往能够成功地解决中小规模问题，但存在参数难以确定、容易早熟等缺点。（2）基于运筹学的车间调度研究该方法主要针对传统的作业车间调度问题，在给定条件下，按某一衡量指标来寻找最优方案。运筹学方法具有适应性强，应用面广，计算技术比较简便的优点。但是由于运筹学方法自身的局限性，在运用运筹学方法时必须要附加一些脱离实际情况的假设，这使得其理论研究与实际应用之间存在差距28,29。（3）基于控制理论的车间调度研究GERSHWINL30从控制理论的角度出发，阐述了控制理论方法在制造系统的应用情况。同多数调度算法一样，控制理论方法也是先通过对生产资源和冲压制件之间的关系进行数学建模，再通过运用算法求解最优的分配策略。但是，这类方法对模型的描述能力有限，需要对实际环境做大量的简化，且随着问题规模的增大，求解时间呈指数增长，所以该方法也不适合大规模问题的求解31。（4）基于启发式规则的车间调度研究启发式规则的定义为一个直观或经验的构造算法，在可以接受的花费（时间，空间）下给出待解决组合优化问题的每个实例的一个可行解32。启发式算法易于实现、计算复杂度低，在实际中得到了广泛的应用。PANWALKER33总结了113个启发式调度规则，将其分为简单规则、复合规则、启发式规则。启发式方法的缺点是不一定能保证得解的可行性和最优性，甚至在多数情况下，无法阐述所得解同最优解的近似程度。（5）基于规划理论的车间调度研究目前，国内外很多学者对汽车整车生产这种特殊的生产模式也进行了研究，特别是针对冲压车间和焊装车间的生产调度进行了很多研究。陈效华34的研究给出了一套生产计划自动编排软件，软件的使用将大大降低编排计划所用的时间浪费，提高工作效率。LASSERRE35建立了一个以最小化库存成本和加工时间为目标的多功能约束下的冲压车间生产调度模型，并设计了大规模遗传启发式算法进行求解。IRANPOOR36从减少提前和迟到惩罚的角度，通过最小化惩罚成本研究了流水车间的生产调度问题。JEONG37提出了在多项目多层次制造系统中确定其经济批量的数学模型，并以流水作业生产作业系统为例对该模型进行了阐释。孙志13第二章效率提升研究相关理论综述峻38研究了产品的批量分割生产的JOBSHOP调度问题，并提出了三步分裂算法对其进行求解。而在国内也在这方面作了大量研究，周微民39提出了基于遗传算法的作业计划算法，用于解决冲压车间的批量多工艺加工作业计划的优化问题。在算法中，以生产周期为目标，通过合理的分批加工，使得每批加工数量的确定和每批加工顺序的安排能同时被优化。张晓东40提出了一个库存储备定额优化模型，该模型考虑了冲压机生产过程中更换模具时间，以最小化库存成本为目标，一定的供应下游生产能力和库存平均占用资金为约束，并运用遗传算法求出了模型中库存定额的优化值。尚文利41和张晓东42中都建立了调度约束的生产计划与调度集成优化模型。前者的目标函数是使总调整费用、库存费用及生产费用之和最小，约束函数包括库存平衡约束和生产能力约束，同时考虑了调度约束。后者目标函数是减少准备时间、最大化设备利用率，减少库存，同时考虑了调度约束。常剑锋43脱离了单独从冲压车间来建立模型的局限，提出了以满足产品需求并保证第二级和第三级车间生产节拍的平衡，同时尽可能降低第一等级车间零部件库存量、设备负荷和加工准备时间为目标的多级制造系统生产计划和调度的模型。周微民44将冲压生产中更换模具的调整时间引入车间调度模型，并以车间在制品最小化为优化目标来求解冲压车间调度问题。X,D,ZHANG等45中为了研究工件的经济批量，以在制品积压成本以及超期成本总和最小化为优化目标，以混合优化算法来进行求解。张晓东，严洪森等46研究了如何在换模调整时间影响下确定生产计划中各个冲压件的经济批量。张晓东47研究了整车制造过程中冲、焊、涂、总工艺车间计划关联作用下的排产调度问题。黄青48利用FLEXSIM软件模拟仿真冲压车间生产过程。常剑锋等49,50构建了冲压生产线的虚拟系统并通过仿真来优化生产计划的排产。上述的车间调度方法各有特点，在提高车间效率上都有一定的成效，但是都有一定的局限性。相对比较，6SIGMA管理具有理念新颖、普适性高、应用广泛、便于掌握、实施方便等诸多优点5152，在汽车制造离散车间调度上可能会发挥更突出的作用。24生产要素提升研究相关综述241设备效率提升研究综述设备管理从现代管理理念的指引下，从以前的抢修式维修，到预防式维修，再到视情式维修，每一次改变都带来一次大的革命。抢修式维修是故障驱动的维修，先故障后维修，属于被动维修、应急维修。预防式维修时周期性维修，是基于时间的维修，属于主动性维修。视情式维修是预报性维修，是基于可靠性的部14第二章效率提升研究相关理论综述件状态检测维修53。抢修式维修柔性较差，维修成本和经济难以控制，缺少计划性；预防式维修计划性强，有利于减少功能性故障和停台时间；视情维修是以可靠性为基础，根据零部件特征制定的维修方法，增强可控性，但是实施较难54。维修策略对维修绩效来说也非常重要，因为维修策略和维修的管理问题，直接决定着整个维修组织和体制的合理性55。危百权56王彦良57都提高，面对国内设备管理现状和问题，比如机制不完善、人员水平不高、国外进口设备技术封闭等问题，提出需要由传统管理维修向现代管理维修转变。赵旭金58提出了设备维修中的“三要素”，即人、环境和设备；以及“五层次”，即系统层、单元层、功能模块层、电路板层和元件层。LIUJAMES59对于目前流行的视情维修进行了研究，建立数据库，利用专家系统，把实例和难题输入专家系统进行解决，最后给出解决方案。TPM是当今先进的设备管理方式之一60，TPM是以全员参与为基础，以自主管理为核心，以全系统的预防维修为过程，以追求设备综合效率最大化，实现设备故障和产品质量缺陷为零、营造绿色工作环境为目标的设备保养和维修管理体系61。国内外很多企业和学者很重视TPM，在推行TPM管理和继续研究TPM工作，不断地丰富TPM的内容，把TPM与其他项目结合起来。SHAMSUDIIN62提出，把TPM和生态环境和5S结合起来，在他的研究中，首先建立了一个系统框架模型，包含了标准工具和技术，这个结果最后应用在一个半导体企业中。董玉波63通过TPM以及活动板、会议体系、三定和5S管理，建立起生产装置长期经济运行保障体系。高立敏64提出了在传统资源共享模型的基础上，引入了可信平台模块，利用TPM的安全数据存储功能对共享资源进行密封存储，并利用模型对共享资源进行访问控制，从而建立TPM高度安全的层次资源共享模型。设备检修是维修工作中最重要的一项任务之一，检修的制度以及检修的质量是检修管理中重要的内容，控制检修的质量，需要把握中影响检修的因素人、设备、材料与备件、方法，然后考虑如何做好检修计划、如何合理优化计划来源、如何使计划有效性，并且能够在检修中得到很好的执行65，所以检修要做到精细化管理，立足实施优化设备检修的组织职能模型，设备分级模型，设备项目检修选择模型，建立不合格品控制程序，实施统一的设备检修管理模式，实施工种、班组、跨区域整合，发挥人员优化作用66。同样也可以对设备检修进行信息化管理，使检修工作制度更加标准化、合理化6768。242模具效率提升研究综述模具的状态是影响冲压件质量的最重要的因素，冲压件的质量优劣决定了汽车产品的优劣，而冲压件质量的优劣最重要取决于模具的结构工艺性69。冲压15第二章效率提升研究相关理论综述模具在生产中是否处于良好状态是关键。若冲压模具存在问题，操作者不论如何按工艺规范操作都无法保证质量，而且还影响生产节拍正常进行。作为冲压件生产的模具，需要进行有效控制。如果模具质量不过关，可能造成冲压件拉裂、缩颈、棱线不直、大的坑包、波浪等，产生不合格品，这些不合格的零件，有的经过返修可以正常使用，而有的则要当作废品成批扔掉，造成材料和人力的极大浪费，给生产厂家带来很大的经济损失。还可能尺寸不对，对后续装配也直接产生影响，造成装配质量存在问题，甚至干涉，装不上车。模具质量的好坏，直接影响冲压件的质量，也就是影响整车的外观，是用户最直观的感受70。模具的正确使用和维护保养直接关系到产品质量、生产效率、人身设备安全和企业的发展。许映高等71详细列出模具在安装前、安装时、调整试模时、生产过程中、生产结束后、模具存放、模具吊运等阶段详细的要求。随着技术的发展，一些新的手段开始用于模具调试和模具维修，比如可以利用有限元方法对板料成型进行分析，判断冲压件潜在的缺陷72，首先利用ANSYS建立模具的有限元分析，分析可能会发生的缺陷，研究冲压速度、摩擦因数及压边力等因素对板料成形的影响。同样，网格试验可以应用在模具成型分析中，网格试验法便于对较大区域的塑性主应变分布进行测量，获得测定区域的应变分布、材料流向和变薄分布等73。随着信息化的发展和计算机的普遍使用，模具的管理也越来越信息化。CHOI,YOUNGJAE74提出基于网络的质量管理系统，利用数据库和网络共享模具和质量管理。宋敏等75结合模具的具体特点，提出了基于C/S的模具管理信息系统，通过这个系统，可以共享模具管理的业务流程、模具档案以及模具信息。25本章小结本章主要讲述国内外研究现状，主要从6SIGMA理论，生产研究相关理论、生产计划研究相关理论、生产要素提升相关理论四个方面进行详细阐述。举出了国内外研究领域的方法和一些实际案例。16第三章冲压车间现状分析第三章冲压车间现状分析论文的研究对象是某合资汽车制造企业的冲压车间，首先对冲压车间的现状进行简要的描述，主要从组织机构、人员、设备现状、模具现状等几个方面介绍。生产是冲压车间的主要任务，所以接着对生产进行讲述和分析，然后对生产效率从效率定义、效率组成等方面进行分析，从以上结果得出冲压车间存在的问题以及面临的挑战，提出提升生产效率的方法。31冲压车间现状311车间组织机构与职责本论文的研究对象是某合资汽车公司冲压车间，冲压车间于2004年3月破土动工，同年12月开始交付使用。车间占地面积47475平方米。车间组织机构如图31所示。图31车间组织机构生产区域主要负责的工作内容如下（1）生产过程组织编制生产计划，按照生产计划组织生产，完成生产任务。（2）过程质量控制做好生产过程中的质量控制，利用首检、抽检、专检、尾检等质量检查方法，和油石、纱网等质量检查手段，进行质量控制。（3）成品件库房管理对冲压件存放库房进行管理，做到账卡物一致和先进先出工作（4）钣金返修对已经生产出的不合格零件进行修理工作。17第三章冲压车间现状分析（5）效率分析生产负荷的计算、生产效率分析等。维修区域主要负责的工作内容如下（1）设备计划检修制定设备保养周期，制定年度检修计划，按照检修计划进行检修工作。（2）设备故障维修设备出现故障的时候，进行维修工作。（3）设备技术改进对设备落后的技术或者有缺陷之处，进行改进工作。（4）新设备项目新设备安装与调试工作模修区域主要负责的工作内容如下（1）模具计划检修制定模具保养周期，制定年度检修计划，按照检修计划进行检修工作。（2）模具强制维修模具出现缺陷和故障，立即对故障进行排除工作。（3）模具质量改进对零件质量进行优化。（4）新模具调试验收新模具调试与验收工作。（5）模具停台控制控制模具停台。（6）AUDIT分值控制控制零件表面质量。管理组主要负责的工作内容如下（1）现场、安全管理对车间现场、安全进行检查，制定标准。（2）体系贯标工作贯彻公司ISO9001、ISO14001、OHSAS18001、VDA61/63等要求，并定期进行审核。（3）成本控制提出成本预算，对成本进行控制。（4）备件管理对备件进行审核、R3录入。（5）培训、改进工作新员工/在职员工培训计划制定、培训计划跟踪，KVP和合理化建议工作312车间设备现状车间设备简要明细表如表31所示。18第三章冲压车间现状分析设备主要技术介绍（1）板料分层与板料清洗技术左右两个板料料垛小车，自动切换板料。板料分层采用吹气和磁力分层相结合的技术，在钢料分层主要采用磁力分层，铝料主要采用吹气分层。采用清洗机和涂油机作为板料的清洗和涂油装置，清洗机由引入辊，刷辊和两对挤干辊组成，压力可调节，适用于外表面件的清洁；涂油机通过两层喷油嘴，实现对板料的涂油功能，适合于内表面件的涂油功能，有助于板料的成型。（2）VMT技术VMT为每一个板料统一设置一个基础位置，采用二维光学技术，测量出生产时的板料和基础位置的偏差，然后把偏差向量发给机器人，机器人按照偏差位置去抓取板料，使对中更加准确和有效。（3）液压拉伸垫技术根据压力机大小的要求，有6点液压拉伸垫6000吨和8点液压拉伸垫8000吨两种，并带有不同阶段的压力可调节，具有弹簧垫、回拉模式和脱模模式三种方式，保证板料成型良好。头台压力滑块采用机械结构，这样的好处是保证了冲程次数和降低了维修难度。后续5台压力采用的是机械结构，四驱活动连杆。（4）SPEEDBAR技术零件的传输采用万家顿SPEEDBAR技术，12台伺服电机控制进给、举升、摆动、倾斜、侧移等工作，最大传输距离6800MM，最快速度可以达到13次/分钟。313车间模具现状车间共有模具488套，