运用六西格玛管理方法-降低铁成本(六西格玛黑带质量项目案例)

武钢炼铁厂二○一一年十二月运用六西格玛管理方法降低铁成本销售收入–制造成本D-1项目选定及与战略的关系利润最大化近几年来，我国钢铁行业受到国内外经济形势的影响（产能过剩、供大于求及原、燃料价格上涨等），导致钢铁企业普遍进入微利时代，许多企业甚至出现亏损。在此行业背景下，钢铁企业的生存与发展，必然要求企业的经营战略重点在降低产品制造成本方面，把提高企业成本管控水平作为企业管理工作的重要任务。BackgroundDMAIC表1钢材成本构成（2010年数据）项目钢材铁铁后工序吨材成本471528901825图1钢材成本比例在钢材产品的成本构成中，铁成本占总成本的60%以上，因此钢铁企业普遍把降低铁成本工作当作企业降成本的重点工作。本项目的选题为：《运用六西格玛管理方法降低铁成本》，此项目的开发运用符合企业的核心利益和发展方向，受到领导的强力推进。D-1项目选定及与战略的关系DMAICD-2VOC与CTQDMAIC生铁成本包括：矿石成本、燃料成本、动力成本、回收成本、其他费用等五个大的方面，其中矿石成本占铁成本的63%，燃料成本占铁成本的31%，是影响生铁成本的两个主要因素。

表2铁成本构成表（2010年数据）铁成本项目矿石成本燃料成本动力成本回收成本其它费用工序成本元/吨铁1750.52869.86145.51-56.8585.512794.55占百分比62.64%31.13%5.21%-2.03%3.06%100.00%图2铁成本比重图D-2VOC与CTQDMAIC铁成本价格消耗市场价格关联价格其它矿石回收动力燃料配矿煤比焦比工序费用能源介质煤气水渣图3：铁成本分解图

CTQ一层二层三层影响成本权重（%）影响成本重要度责任单位类型铁成本价格市场85.511国贸N关联2.323相关部门、单位S消耗矿石配矿1.264国贸、制造部、炼铁C燃料焦比7.572炼铁、焦化、国贸C煤比0.048炼铁、国贸C动力能源介质0.906炼铁、相关单位C回收0.187炼铁、相关单位C其它工序费用1.145炼铁、相关单位C受控“C”中排第一位的是焦比。D-2VOC与CTQDMAIC表3铁成本影响因素评价矩阵

D-2VOC与CTQDMAIC表4高炉评价矩阵图项目1BF2BF4BF5BF6BF7BF8BF产量地位1133339消耗水平3393111提升空间3393131总分772195711图4高炉的pareto图

我们选定炼铁厂四号高炉降低成本推进项目，一是它具备改进的潜力，目前能耗高，各种影响因素多；二是它较具代表性，炉容居中，影响铁成本的因素更全面。

D-3项目范围DMAICSIPOC-宏观流程图

原料检验筛分称量冶炼出铁水高炉生产炼钢厂原燃料原料车间煤粉车间铁水D-4Y及缺陷定义

DMAIC

燃料成本由焦比和煤比两部分构成，通过喷吹价格较为低廉的煤粉入炉，可提供一定热能，达到替代部分焦炭的效果，是降低焦比的有效手段。数年以来，国内外高炉不断对煤比的提高进行探索和试验，2000年宝钢的煤比试验曾达到历史最高水平250~260kg/t，而事实证明，当煤比大于170kg/t时（四高炉煤比已达到175kg/t），随着煤比的逐渐升高，焦比的降低效果并不明显，反而导致了燃料比的额外提高，反而使燃料成本上升，因此，降低燃料成本的主要手段仍是降低焦比。焦比=∑入炉焦量×（1-水分%）/∑产量D-5基线目标DMAICBASELINE

现况

现状：380kg/t目标：370kg/t极限目标：360kg/t目标：370kg/tD-6按月预计效益DMAIC2011年10月份外购焦价格：2096元/吨。如果四高炉入炉焦比降低至目标值（主要降低外购焦）。则燃料成本可降低20元/吨，四高炉每月产量约19万吨，即月预计效益：

20×19=380万元。现状：380kg/t焦比——————D-7团队构成DMAICProjectLeader陆隆文李怀远邹明东周火青黄立准舒文虎王玉稳

制造部景宏杰质检赵蕴智贾丽辉国贸董汉东焦化钱红辉烧结肖扬赵志国赵思李进李昕甘如华徐智慧邓振权徐晓企管科设备部高炉生技部厂部CHAMPION应宏MBB/BB工程学院六西格玛团队相关单位刘和平陈德权朱义斌D-8项目推进计划DMAIC

组员数据收集全员共同制定目标推进计划制定测量系统重复性及再现性分析与确认各工序INPUTNOUTPUT分析寻找X变量收集数据，进行多元回归分析找出关键X变量确定改善方向

DOE

关键X变量改善

员工个人别管理CONTROLPLAN重点管理标准化管理小组活动时间DefineMeasureAnalyzeControlImprove8月8月1日-9月30日9月9月16日-9月30日10月10月1日-10月13日11月10月14日-11月30日12月11月1日-12月10日M-1数据采集计划DMAIC序号指标名称实际性问题数据类型数据收集方法WH收集人收集时间样本量1大块焦正常生产情况下∑每批料收集一次连续朱义斌8月1日~9月15日焦炭数据462小块焦正常生产情况下∑每批料收集一次连续朱义斌8月1日~9月15日焦炭数据463矿石正常生产情况下∑每批料收集一次连续朱义斌8月1日~9月15日矿石数据464产量正常生产情况下∑每次铁收集一次连续朱义斌8月1日~9月15日铁水产量46M-2y的测量系统分析DMAIC

C

O焦秤测量值的嵌套方差分析:对于测量值的方差分析来源自由度SSMSFP班次20.00780.00395.1810.049循环160.00450.00080.3640.892误差180.03740.0021合计260.0498方差分量来源方差分量总和的%标准差班次0.00014.450.019循环1-0.000*0.000.000误差0.00285.550.046合计0.002

0.049结论：%P/T＝6×0.049÷0.100=2.94%﹤10%。说明测量系统是可靠的。矿秤测量值的嵌套方差分析:

对于测量值的方差分析来源自由度SSMSFP班次20.02910.01452.1060.203循环160.04140.00692.4070.069误差180.05160.0029合计260.1221方差分量来源方差分量总和的%标准差班次0.00116.760.029循环10.00126.570.037误差0.00356.660.054合计0.0050.071结论：%P/T＝6×0.071÷0.200=2.13%﹤10%说明测量系统是可靠的M-3能力分析DMAICP大于0.05Y有正态性工程能力不够充分需要继续改善！CPK=-0.54M-4过程图IPO

DMAIC原料检验输入·物理性能·化学成份·运输方式类型NNN

输出

焦比.筛网规格.筛分速度.

SC冶炼上部调剂批重·配比.风量·风温富氧喷煤风口面积及布局炉温控制造渣制度休风率渣铁排放煤气利用率输入CCCCCCCCCCCCC类型输出铁水·产量C筛分称量.超标补偿C

焦比

焦比

焦比

焦比M-5失效模式分析DMAIC序号输入潜在模式潜在影响SEV潜在要因OCC当前控制方法DETRPN1上部调剂环数、角度变化气流引起煤气流变化8改变矿焦在炉内的分布2经验调整91442批重批重变化矿焦层厚度不合适3与炉况不匹配4工艺制度5603配比配比不合理渣铁排放不畅3供应链出现问题5工艺制度5754筛网规格筛孔尺寸太小影响透气性5筛网堵塞2技术规程3305筛分速度筛速过快筛分效果不佳5料流过大2技术规程4406超标补偿未及时补偿影响炉况6控制程序故障2工艺设备7847风量超出正常范围影响炉况8渣铁排放不畅6技术规程62888操作不当562408外围条件变化461928风温风温过低导致燃料增加10设备影响、4工艺制度技术要求416010操作影响542009富氧富氧量变化影响冶炼强度7炉况不好5工艺要求270M-5失效模式分析DMAIC序号输入潜在模式潜在影响SEV潜在要因OCC当前控制方法DETRPN10喷煤置换比波动不能充分燃烧10配煤不合理5工艺标准315010操作影响4312010设备影响6318011风口面积及布局布局调整不及时影响初始煤气流动速度8风口面积与布局不匹配1工艺制度86412炉温控制炉温大幅波动焦比升高10操作者水平6技术要求质检318010外部因素导致炉况变化4312013造渣制度调整不合适渣铁流动不畅4渣温3工艺制度3364碱度333614设备休风率休风率高产量损失、热量损失8设备故障4工艺制度41288待罐541608待料5520015渣铁排放憋炉影响冶炼进程9炉前维护6工艺制度31629设备故障531359待罐5418016煤气利用率利用率过低焦比升高10炉况波动6质检424017产量产量波动单耗高10外部条件、内因5生产计划3150953135M-6快速改善DMAIC输入要因名称改进前RPN改进措施责任人完成日期措施结果SODRPN上部调剂改变矿焦在炉内的分布144改进矿焦在炉内的分布。刘和平9月15日52770设备休风率设备故障128加强设备点检，降低设备故障率。甘如华9月15日63354待料160建立原燃料库存动态信息。赵志国9月15日62224待罐200及时组织翻铁，保证合理的铁罐数量。赵志国9月15日53230渣铁排放炉前维护162控制适宜的打泥量，保证铁口深度。赵志国9月15日54360待罐135及时组织翻铁，保证合理的铁罐数量。赵志国9月15日74256设备故障180加强设备点检，降低设备故障率。甘如华9月15日62112产量外部条件150加强进厂原燃料质量的检查。赵思9月15日85280内因135减少各类耽误。赵志国9月15日74256M-7快速改善效果的比较DMAIC结论：经过正态性检验上半月与下半月焦比P值都大于0.05，说明数据服从正态分布；等方差检验P=0.123＞0.05，说明改善前后方差没有明显差别。M-7快速改善效果的比较DMAIC结论：均值检验采用的是双样本T检验，其中P=0.000＜0.05，说明改善后焦比均值有显著降低。双样本T检验和置信区间时间段N平均值标准差标准误改善后15379.510.92.8改善前15406.516.74.3差值=mu(改善后)-mu(改善前)差值估计:-27.07差值的95%置信上限:-18.30差值=0(与<)的T检验：

T值=-5.25

P值=0.000自由度=28两者都使用合并标准差=14.1226关键的输入

X’s20

输入4输入3输入2输入改善关键的

X’s控制关键的

X’s所有的X’s验证主要因素过程图FMEA筛选出显著因素9输入快赢措施1.通过过程图共找到20个X2.通过FMEA共筛选出9个XX1:上部调剂X2:风量X3:风温X4:喷煤X6:休风率X7:渣铁排放X8:煤气利用X9:产量3.快赢改善了4个XX1:上部调剂X6:休风率X7:渣铁排放X9:产量DMAICM-8测量阶段小结X5:炉温控制5输入M-9分析计划DMAIC

经过FMEA后，仍然比较重要的X有：

我们有必要在下一阶段对以上X因子作进一部的分析。X2.风量。X3.风温。X5.煤比。X4.Si。X8.煤气利用率。A-1验证潜在原因DMAIC验证潜在原因计划表序号潜在原因X数据类型因变量Y数据类型潜在原因X的设计水平验证工具1风量连续焦比连续4900M3～5100M3多元回归2风温连续焦比连续1150℃～1160℃多元回归3Si连续焦比连续0.3%～0.5%多元回归4煤比连续焦比连续170kg/t～175kg/t多元回归5煤气利用率连续焦比连续44%～45%多元回归A-2数据收集计划表DMAIC序号指标名称实际性问题收集方法正常生产情况收集频率收集人收集时间样本量1风量是每小时一次/24朱义斌9月16日~10月13日282风温是每小时一次/249月16日~10月13日283Si是每次铁一次/n9月16日~10月13日284煤比是每天一次9月16日~10月13日285煤气利用率是每班一次/39月16日~10月13日286焦比是每天一次9月16日~10月13日28因变量Y数据收集计划表A-3X因子分析验证DMAIC自变量系数系数标准误TP常量831.2188.299.410.000煤比0.019320.093450.210.838风量0.0028340.0048330.590.564风温-0.111220.08118-1.370.184Si22.3512.521.780.088煤气利用率-8.3781.387-6.040.000S=5.53333R-Sq=84.4%R-Sq（调整）=80.8%方差分析来源自由度SSMSFP回归53630.66726.1323.720.000残差误差22673.5930.62合计274304.25回归方程为：焦比=831+0.0193煤比+0.00283风量-0.111风温+22.4Si-8.38煤气利用率A-3X因子分析验证DMAIC方差R-SqR-Sq（调整）MallowsCpS煤比风量风温Si煤气利用率176.675.78.96.2234X149.247.347.49.1692X140.538.259.69.9227X283.081.62.05.4175XX280.979.34.95.7412XX276.774.810.76.3322XX384.082.02.55.3561XXX383.080.93.95.5192XXX383.080.84.05.5289XXX484.381.64.05.4170XXXX484.181.34.35.4538XXXX483.080.15.95.6378XXXX584.480.86.05.5333XXXXX●最佳子集回归回归方程为焦比=823-0.0880风温+24.6Si-8.44煤气利用率自变量系数系数标准误TP常量822.6277.5510.610.000风温-0.087990.07008-1.260.221Si24.6011.322.170.040煤气利用率-8.4411.307-6.460.000S=5.35608R-Sq=84.0%R-Sq（调整）=82.0%方差分析来源自由度SSMSFP回归33615.71205.242.010.000残差误差24688.528.7合计274304.2A-3X因子分析验证DMAICA-4根本原因汇总DMAIC影响因子的根本原因汇总表序号潜在原因X因变量Y是否要因是否可控是否关键1风量焦比否是否2风温是是是3Si是是是4煤比否是否5煤气利用率是是是I-1X因子试验计划DMAIC标准序运行序中心点区组风温Si煤气利用率焦比411111800.642.5376.3721111400.644.5365.3531111400.444.5360641111800.444.5357.4251111800.442.5371.4960111600.543.5371.3371111400.642.5374.2881111800.644.5364.11090111600.543.537211100111600.543.5371.81111111400.442.5373.4三因素两水平带中心点试验设计I-2X因子试验报告DMAIC项效应系数系数标准误TP常量369.9361.196309.400.000风温-2.075-1.0371.402-0.740.513Si9.3754.6881.4023.340.044煤气利用率-15.325-7.6631.402-5.470.012风温*Si2.4751.2371.4020.880.442风温*煤气利用率-3.425-1.7131.402-1.220.309Si*煤气利用率6.1253.0631.4022.180.117风温*Si*煤气利用率-3.975-1.9871.402-1.420.251来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP主效应3654.10654.10218.03513.860.0292因子交互作用3110.74110.7436.9152.350.2513因子交互作用131.6031.6031.6012.010.251残差误差347.1847.1815.726弯曲137.0537.0537.0507.320.114纯误差210.1310.135.063合计10843.63S=3.96555PRESS=8739.27R-Sq=94.41%R-Sq（预测）=0.00%R-Sq（调整）=81.36%

I-2X因子试验报告DMAICI-3X因子量化试验DMAICI-4验证试验DMAIC项效应系数系数标准误TP常量369.9361.501246.540.000Si9.3754.6871.7592.660.029煤气利用率-15.325-7.6631.759-4.350.002来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP主效应2645.49645.49322.7513.030.003残差误差8198.13198.1324.77弯曲137.0537.0537.051.610.245失拟175.0375.0375.035.230.062纯误差686.0586.0514.34合计10843.63S=4.97661PRESS=415.623R-Sq=76.51%R-Sq（预测）=50.73%R-Sq（调整）=70.64%I-4验证试验DMAICI-4验证试验DMAICC-1控制计划DMAIC企业名称过程名称特性规范评价/测量方法过程控制CTQCTPCTQCTP方法频率精益小组名称目标名称目标值控制方法负责人炼铁厂冶炼焦比SiSi0.4-0.6%正常生产情况下每次铁一次运用六西格玛降低铁成本降低焦比从380kg/t到3