DMAIC在佰特瑞点焊工艺的导入过程设计与实现

山东工商学院2010届毕业设计PAGE0DMAIC在佰特瑞点焊工艺的导入过程设计与实现摘要本设计根据六西格玛管理的流程，结合统计学原理，运用MINTAB统计分析工具，对天津佰特瑞电子有限公司的点焊工艺进行了质量改进。在点焊车间膜片与孔板点焊工序进行六西格玛改进模式（DMAIC）的导入，应用物理学知识分析产生糊穿点及点深缺陷的原因，运用故障模式和影响分析（FMEA），筛选造成糊穿点的关键因子，并用正交试验确定因子最佳水平组合，进而得到改善方案，并将其广泛实施，最终点焊产品合格率由94.12%提高为98.57%，工序过程能力的提高（西格玛水平由1.5652提高为2.19，DPMO由58772降低为14262），因返工及报废造成的质量损失由80万/年降低为20万/年，改善效果显著。关键字六西格玛DMAIC正交试验FMEA山东工商学院2010届毕业设计PAGE0TheDesignandImplementationofDMAIC’simportintheweldingprocessofBaiTerryCo.LtdAbstractAccordingtoSixSigmamanagementprocess,thedesigntakesmeasurestoimprovethespotweldingprocessofTianjinBaiTerryElectronicsCo.Ltd,withprinciplesofstatisticsintheintegrateduseofMINTABasstatisticalanalysistools.TheSixSigmaprocessimprovementmodel-DMAICisimplementedinthediaphragmandtheplateweldingprocessofweldingshop.Thecausesofthegelatinizationandpenetrateddefectandthedeepspotdefectareexploredwithphysicsknowledge.Finally,theimprovementschemeisdetermined,withtheapplicationoffailuremodeandeffectsanalysis(FMEA)toselectthecritialcausesofthegelatinizationandpenetrateddefectandtheimplementationoforthogonalexperimenttodeterminethebestcombinationoffactorswiththeirbestlevel.What’smore,theimprovementschemeisimplementatedwidespreadlyinthecompany.Theimproveresultsissignificant,withthespotweldingrateofqualifiedproductsrisingfrom94.12%to98.57%,theincreaseofweldingprocesspability(Sigmalevelrisesfrom1.5652to2.19,DPMOreducedfrom58772to14262),andthequalitylossduetoreworkandscrapreducedfromthe800,000peryearto200,000peryear.KeywordSixSigmaDMAICOrthogonalexperimentFMEAPAGE1目录1绪论 11.1技术梗概 11.2选题背景 21.3项目意义 32企业现状分析 52.1公司概况 52.1.1公司简介 52.1.2公司组织架构 52.2电池盖帽产品介绍 62.2.1电池盖帽生产 62.2.2电池盖帽生产责任分配 73点焊车间DMAIC模型的导入过程设计与实现 103.1DMAIC实施流程设计 103.2界定阶段 113.2.1当前质量现状和问题 113.2.2主要缺陷类型的分析 133.2.3设定目标 153.2.4组织团队设置 153.3测量阶段 153.3.1点焊流程 153.3.2测量系统分析 173.4分析阶段 203.4.1点焊原理 203.4.2糊穿点成因分析 203.4.3点深成因分析 233.5改进阶段 243.5.1试验设计简介 243.5.2焊点质量试验设计 253.5.3制定改进措施及小规模推广 303.6控制阶段 314模型实施效果评价 335总结 34致谢语 35参考文献 36附件一：点焊作业指导书附件二：膜片清洗作业指导书附件三：开题报告附件四：英文参考文山东工商学院2010届毕业设计附件五：英文翻译PAGE2PAGE91绪论质量可以说是实体的一个重要招牌，它可以用来衡量一个企业甚至是国家的综合实力，质量乃实体之生命。质量即一组固有特性满足需求的程度。无论是生产力、科技水平落后的过去，还是当前这个科学技术、信息化水平不断进步的新纪元，质量永远都是人们的追求。在每个时代，人们对于质量的定义都是时代的生产力水平、生活水平的变化而不断变化的。在物质文明和精神文明不断进步的今天，人们对于产品（服务）的质量提出了更高的要求。企业要赢得市场、抢占先机的关键点就是不断满足顾客的需求。随着人们要求的不断提高，满足客户要求，不仅仅是在数量上满足，供其所用；更重要的是满座客户对产品（或服务）的性能、稳定性、安全性等的要求，甚至不断满足客户的个性化要求。所以企业当前的生产应告别过去过去那粗犷的、追求生产率不断提高、成本不断降低的方式，选择高品质、塑造有形象的精益化生产时期的立足之本、发展之路。1.1技术梗概提高质量，六西格玛管理有着不容忽视的地位。六西格玛自20世纪80年代诞生于摩托罗拉以来，经过了20年的发展，现在已经演变成为一套行之有效的解决问题和提高企业业绩的系统的方法。在已经实施六西格玛管理并获得成功的企业名单上，你可以发现美国有摩托罗拉、联信、美国快递、杜邦、福特这样的“世界巨人”日本有索尼、东芝、全日空、日本航空公司等国际级公司。六西格玛管理是基于科学方法的管理，它强调了流程、测量、数据、信息和知识等科学方法的基本要素；六西格玛采用DMAIC(定义、测量、分析、改进、控制)改进模式消除产生缺陷的根源并减少波动，以实现、优化、保持整个公司的运作和业务成果。DMAIC为是一个逻辑严密的过程循环。强调以顾客（内部和外部）为关注焦点，并将持续改进与顾客满意以及企业经营目标紧紧联系起来；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，并充分运用定量分析和统计思想；追求打破旧有习惯、有真正变化的结果和带有创新的问题解决方案以适应持续改进的需求；强调面向过程，通过减小过程的变异或缺陷实现降低风险、成本与缩短周期等目的。现在DMAIC模型已被广泛认可，它是实施六西格玛更具操作性的模式，主要侧重在已有流程的质量改善方面，所以六西格玛管理涉及到的专业统计工具和方法，都贯穿于每一个六西格玛质量改进项目的环节中。设计六西格玛管理为指导思想，以MINTAB为工具，通过建立DMAIC模型，分析生产中的问题，找出关键性的问题；进行试验设计，确定生产因素的最佳组合水平，从而达到提升产品质量，保证生产稳定性的目的。设计的基本路线如图1-1所示。图1-1设计基本路线1.2选题背景2010年初轰动全球的“丰田召回”事件，令首度销量荣升为世界第一的丰田蒙受了巨大的经济损失，企业形象大大受挫，同时也给我们上醍醐灌顶的一课。再一次为我们敲响了质量的警钟。质量影响着人们的生活、关系着人们的生命。生产高质量的产品，提供优质服务是企业不容推辞的使命。据2009年《中国统计年鉴》对各产业内的企业、产品进行质量抽查显示，总体合格率为84.49%，如表1-1所示。表1-1中国2008年产品质量国家监督抽查情况统计项目抽查产品(种)抽查企业(家)抽查产品(批)不合格产品(批)合格率合计2372088123423363384.49%食品4867077981101687.27%日用消费品684703521395081.78%建筑与装饰装修材料283998426960385.87%农业生产资料221755202730784.85%工业生产资料603288349567380.74%其它产品114304388480.82%摘编自《中国统计年鉴2009》天津佰特瑞电子有限公司作为中国最大的电池盖帽生产基地，在经历了金融风暴的洗礼后，迎来了更广阔的发展，不仅现有客户如深证比克、天津力神等公司增加了产品订购量，并且又赢得了新客户的亲睐——又有了上汽集团汽车电池盖帽的合作项目。业务量的增加，给公司的生产力带来了严峻的挑战。企业作为一个系统，有着整体性、关联性、环境适应性等系统的基本属性。系统内部的各要素相互关联，协调的存在于系统整体中；系统的各要素相互联系、相互作用；外部环境的变化必然会引起系统功能和结构的变化。为适应业务量的增加的环境，佰特瑞电子公司不断追求生产率的提高，但是效率增加的同时，企业又出现了其他问题——质量问题不断凸显。点焊车间的产品点焊平均合格率由原来的98.56%降低为95.78%，逐步逼近车间的停机调试上限——95%，令公司的生产成本不断上升。同时公司的客户在对公司进行审核后，提出了更高的质量要求——交货产品零缺陷。提高产品质量，增进质量控制，成为了公司迫在眉睫的任务。1.3项目意义效率、质量、成本、交货期（Productivity,Quality,Cost,Delivery,PQCD）和创新被认为是企业的重要生命因素。质量作为企业的生存之本、立足之道，生产高质量的产品，满足顾客需求，提升企业形象，是企业运营的重要内容。本设计建立了DMAIC模型，并应用MINTAB对企业点焊车间的产品质量进行分析和改进。达到了以下效果：（1）点焊产品合格率的提高本设计通过对点焊车间的产品合格率进行统计，进一步查找出造成合格率下降的主要缺陷。缺陷的产生是多方面的原因造成的。生产五要素：人、机、料、法、环，都影响着生产产品的质量。通过对点焊过程中各生产要素的分析，确定缺陷产生的诱因。对操作的规范、机器点焊过程参数的调整，在进行大量的试验后确定了各项因子的最佳水平，使膜片和孔板的点焊合格率有94.12%提高到98.57%,生产过程达到了稳定状态。（2）质量损失的减少企业的根本目的是盈利，通过有效途径获取最大的利益是企业的赢得发展的最佳手段。提高企业经济效益有两方面：一是增加收入（销售额）、利润和市场份额。即通过诸如加强领导、提高效率、改进雇员工作、以及提高员工和顾客满意度来实现；二是降低经营所需资源的成本，减少资源投资。由于销售质量低劣的产品和服务，会给企业造成损失，并使其在市场竞争中处于不利地位，其他的损失可能会使市场份额减少，如组织形象和信誉不佳、顾客抱怨、责任风险等，以及人力和财务资源的浪费。在当今自由、广阔、竞争十分激烈的市场经济环境中，电子产品行业属于垄断竞争行业，产品的价格基本上是有大的市场决定的。在公式“利润=价格-成本”中，价格是一定的，企业想要获得更高的利润，只能通过降低成本来实现。质量的提高通常认为会增加成本，然而实际过程中，质量的提高会降低成本。点焊的缺陷产品要经过返工或报废，会增加企业的人工成本、原材料成本、能源成本等。经过对点焊过程中相关因素的调整，提升产品合格率，以上的成本得到了降低。2企业现状分析2.1公司概况2.1.1公司简介天津佰特瑞电子有限公司的前身是天津七六四通信导航技术有限公司（军工企业）下属的电子器件厂，为适应改革的需要，自2006年7月28日由国企改制而诞生的股份制有限责任公司（国有控股）。它是融科研开发、设计、生产、服务为一身，集电子器件，机械制造、模具加工为一体的具有竞争活力的新型企业。公司经营范围：圆形锂离子电池配件研制、生产、营销；锂离子电池防爆盖系列研制、生产、营销；航空、深海、深井用各类特种军用电子变压器、脉冲电子变压器、开关电源变压器的研制、生产、营销；各种冷冲、塑压模具设计、制造；技术咨询及其他电子器件的生产与销售；机械加工、注塑等。公司生产锂离子电池防爆盖帽已有10年的历史，是国内最先生产圆形锂离子电池盖帽的唯一厂家；是天津市20件重点工程之一的配套产业；该项目得到天津市市长、市科技技术委员会的大力支持，并拥有多项专利技术，产品质量居国内外领先水平，天津力神、ATL、比克、等大型锂离子电池制造厂家，均是我们的客户，产品赢得国内外众多用户的好评，日生产能力现已达到100万套，可及时和长期稳定的满足客户的需求。佰特瑞的目标是为电池制造厂商提供一流的安全保护方案，以完美的品质超越客户的期望是全员不懈的追求。2.1.2公司组织架构佰特瑞电子有限公司是集研发、生产、销售于一体的综合性企业，公司设置了多个部门来支撑企业的生产和经营，如生产部、研发部、技术部、采购部、品质部、销售部、财务部、人力资源部，其组织机构如图2-1所示。图2-1公司组织架构2.2电池盖帽产品介绍佰特瑞电子有限公司作为中国最大的电池盖帽生产基地，其产品得到了广大客户的亲睐。电池盖帽组合装置是电池的关键部件，它关系到产品的可靠性、产品的质量及成本，影响到生产者、消费者人身安全。其外观及主要组件如图2-2所示，电池盖帽主要由孔板、膜片、顶盖组成，不同产品还会有其他不同的组件，其结构如图2-3所示。图2-2电池盖帽及其主要组件图例说明：1-塑圈2-顶盖3-垫圈4-膜片5-孔板6-密封台7-绝缘套8-密封凸台9-排气孔10-刻痕11-气孔12-焊点图2-3电池盖帽结构图2.2.1电池盖帽生产电池盖帽所需的各个组件既有公司内部自行研发、生产的，如膜片、塑圈，又有采购部从上游供应商采购而来的，如孔板、顶盖、垫圈等。主要部件的具体处理过程如下。（1）膜片的生产电池高帽的膜片由具有高熔点和强放光形的金属铝制成。购置来的铝片在冲压车间通过在模具上的冲压成型、翻边、清洗（暂时清洗掉膜片表面的金属屑和大部分的灰尘，以免影响后续的组装、二次清洗和点焊工作）、退火等处理后已被后面的膜片生产过程中的组装使用。（2）塑圈的生产购置的PVC材料，在冲压车间后经过熔化、注塑、冷却成型后，送由装配车间进行塑圈外部毛刺的剔除，以免影响电池盖帽的尺寸、外观甚至点焊程序的进行。（3）孔板的处理孔板是公司在外部购置的，在下达生产任务后，购置的孔板先经过点焊车间外观及质量检查后，为保证后续的电焊环节的无尘操作，需进行清洗，然后吹干。一般情况下，孔板清洗后不会立即流入下面的点焊工序，而是储备起来准备点焊。电池盖帽的生产流程如图2-4所示。图2-4电池盖帽生产流程图2.2.2电池盖帽生产责任分配电池盖帽的生产是由公司各个部门共同协调完成的，不同的组织部门承担着不同的工作职责。生产过程主要涉及公司的采购部和生产部的冲压车间、清洗车间、点焊车间及封装车间，具体职责如图2-5及图2-6所示。图2-5电池盖帽生产的WBS图组织负责者WBS采购部冲压车间清洗车间点焊车间封装车间铝材购置134顶盖购置1孔板购置1垫圈购置1膜片冲制1322膜片表面金属屑灰尘处理313塑圈制作122孔板检验1孔板清洗1膜片清洗（汽油酒精）1塑圈剔除毛刺21膜片垫圈顶盖组装1塑圈膜片组装1膜片垫圈顶盖组件机器封装21塑圈膜片组件热封21孔板膜片点焊1焊点检验1成品内阻尺寸检验1品外观检验11:负责2:辅助3:一般参与4:可以参与图2-6电池盖帽生产的LRC图由图3-5及图3-6可以知道电池盖帽的生产可以分解为许多活动，每个组织承担不同的责任，点焊车间参与了众多的生产活动，并在很多活动中承担主要责任。足以见得点焊车间在电池盖帽的整个生产流程中，起到了至关重要的作用，其内部生产的各环节影响到产品的最终质量，应该给予重视。提高产品质量，抓住主要矛盾，质量控制措施的实施要从点焊车间着手，对点焊车间的活动严格把关。因此设计，以点焊车间为质量改进的对象，将DMAIC应用到车间的生产活动中，已达到提高企业产品质量、降低成本、维护企业信誉，提高企业效益的目的。PAGE11山东工商学院2010届毕业设计PAGE143点焊车间DMAIC模型的导入过程设计与实现随着企业业务量的增加、市场竞争的日益激烈、客户对产品质量的与日俱增的关注，提高企业产品质量，满足客户需求，赢得竞争力是企业迫在眉睫的任务。点焊车间作为公司生产的重要组织，首先应用DMAIC进行车间点焊产品质量的提高。3.1DMAIC实施流程设计项目的推进需要制定有效的计划，将项目分解为相关的几个环节，并为每个环节分配相关的任务，将项目步步递进的实施。将DMAIC导入到佰特瑞的点焊工艺，按照其实施流程“界定-测量-分析-改进-控制”的步骤，应用统计知识首先界定当前企业中的质量问题，制定项目目标，并组织组织团队来进行项目的实施；接着分析产生问题的原因，并筛选关键原因，制定改进措施，进行实施；最后，为保持得到的成果，制定相关措施持续改善。DMAIC实施流程设计如图3-1所示。图3-1DMAIC实施流程设计3.2界定阶段界定就是识别顾客要求，确定影响顾客满意度的关键因素。界定就是明确要解决的问题，找准需要改进的产品或过程，决定实施改进项目所需的资源。界定阶段主要的工作是是被顾客需求，明确要解决的问题，明确输入变量的测量和标准，确定项目涉及的内部流程，从而确立项目责任以及项目目标和项目实施的关键步骤。3.2.1当前质量现状和问题公司业务量不断增加，客户对企业的关注日益加深，2010年1月初深圳比克公司和天津比克公司分别对公司的生产体系进行了审核，并且提出了“零交货缺陷”的要求。电池盖帽的FTY（流通合格率）=点焊过程合格率×内阻尺寸合格率×外观合格率。经过12月份车间产品合格率的统计发现，产品流通合格率为94.76%，而电焊合格率仅为95.78%，如图3-2所示。由此可见，焊点质量成为产品的合格率的瓶颈。以12月份25个工作日内点焊工序的点焊产品检验统计情况，进一步对点焊工序过程能力进行分析。每个工作日内点焊情况见表3-1。焊点的质量是通过合格率来体现的，属于计数型数据，服从二项分布，所以采用二项能力过程分析。在表3-1的基础上，应用“统计-质量工具-能力分析-二项（B）”即可得到图3-3所示的分析结果：（1）平均不良率为0.0588，可以得到平均合格率为94.12%，超过控制界限点很多，而车间规定当点焊合格率低于95%时，就要进行停机调整，样本中有多个工作日的合格率低于95%；（2）百万单位缺陷机会数DPMO，表示100万单位中出现缺陷的数量。达到六西格玛水平时，DPMO=3.4ppm，当前点焊工序的DMPO=58772；（3）西格玛水平，即用顾客要求的公差限除以两倍标准差，作为满足顾客要求程度的质量水平度量。西格玛水平Z高,意味着满足顾客要求的能力高。西格玛水平Z低，意味着满足顾客要求水平能力低，意味着质量、成本、周期的损失。达到六西格玛水平是说Z等于4.5。而当前点焊工序的西格玛水平为1.5652。由以上数据分析可以得到当前点焊工序处于不可控状态，并且过程能力很低。根据公司该产品的生产状况统计得知，不合格产品中有63%要经过报废,37%进行返工。与该产品有关的报废或返工费用如表3-2所示。每年该产品的产量D约为600万则每月因质量问题公司在该产品上产生的损失W，其计算如下：=80万元/年所以产品合格率低，会给公司无形中造成巨大损失。此外电池盖帽的质量取决于其电焊过程焊点的质量。焊点的好坏决定了电池盖帽的断开压力和爆开压力承受极限。当盖帽的断开压力和爆开压力达不到规定水平时，将使电池封装失败、使用过正发生爆炸危及生命安全。这样的产品流入市场后会损毁企业形象，破坏企业信誉。所以无论是保证消费者安全，维护企业信誉；还是提高产品质量满足客户需求，降低成本的角度出发，都应该对点焊工序进行质量改进。94.12%94.12%98.56%98.85%91.70%88.00%90.00%92.00%94.00%96.00%98.00%100.00%点焊合格率尺寸内阻合格率外观合格率流通合格率合格率图3-2电池盖帽各过程合格率和流通合格率图表3-112月点工序质量统计表生产批次12345678910批量2005190018462100192417361869156423112231批缺陷数11397124113114102102126101120生产批次11121314151617181920批量2200198618561854172019902001187516431956批缺陷数12011111213610213813010388123生产批次21222324252627282930批量2230195818991842198820302050195318651966批缺陷数1031361301171098599124119123表3-2单位产品返工或报废损失返工损失报废损失人工费W1材料损失W2能源损耗W3人工费W4材料损失W5能源损耗W60.520.790.890.491.120.67图3-312月份盖帽点焊工序过程能力分析图3.2.2主要缺陷类型的分析防爆电池盖帽的电焊工作中的一个点焊环节是应用激光电焊技术将组装好的膜片和相应的孔板焊接在一起，属于薄片与薄片的焊接。孔板与膜片的焊接在电池盖帽的生产中占据重要地位，除达到零部件的组配目的外，对于保证电池盖帽的最终的使用的安全性焊接后的安全性有重要的影响。点焊完的组件不能出现糊穿点、点浅、点深、点偏等缺陷如图3-4所示。点浅点浅点偏点深糊穿点图3-4部分点焊缺陷示例经过对12月份点焊工序产品情况的统计，得到了如表3-3所示统计结果。表3-312月份各类缺陷统计表具体缺陷不良频数百分比累计百分比糊穿点177466.20%66.20%点深52919.70%85.90%点偏1666.20%92.10%反面点803.00%95.10%砸裂471.80%96.90%膜片偏311.20%98.00%孔板不良240.90%98.90%外观不良180.70%99.60%翘脚110.40%100.00%总和2680100.00%“关键的少数”和“次要的多数，这样有助于抓关键因素，解决主要问题，为直观起见，用图形表示出来，这一图形就是排列图(柏拉图)。应用MINIAB软件，我们可以将以上的数据输入工作表中(worksheet)，然后按照步骤“统计-质量工具-Pareto图（p）”可以得到如图3-5所示的各类不良的帕累托图。帕累托图的使用规则认为累计百分比80%的项目确定为关键因素。需进行分析，查明原因，采取相应的措施。在所有缺陷中糊穿点、点深累计百分比为85.9%，为主要缺陷，是造成总体合格率低的关键因素，应为改进的主要研究对象。图3-5各类缺陷的帕累托图3.2.3设定目标客户在对公司进行审核后，提出了“零交货缺陷”的要求。满足客户需求是企业赢得市场、获取竞争力的前提条件。“零缺陷”是企业生产的目标，是企业不断的追求。“零缺陷”是企业发展的信念，它是一种极限状态，只能通过无止境的改善来无限接近。质量的提升是循序渐进的过程，考虑到当前企业的设备的精度、管理体制的不完善以及当前的技术水平等多方面因素的限制，“零缺陷”是不可能达到的，所以要制定一个切实可行的改善目标。根据以上分析可知，点焊工序导致整个流通合格率降低的关键，并且点焊过程能力很低。减少糊穿点、点深缺陷，提升点焊过程能力、提高点焊过程产品合格率、降低质量损失的关键，最终设定目标如下：（1）使点焊工序产品合格率提升为98%；（2）DPMO降为15000；（3）点焊过程西格玛水平Z增至2。3.2.4组织团队设置在项目中，项目管理人员一般要通过组织取得项目所需的资源（资金、技术和人员人力、物力、财力等）。他们必须知道如何管理这些资源才能实现项目的目的。组织机构一经建立，项目团队就可以制定计划来管理项目的各个方面，才能充分发挥项目管理的职能，提高项目管理的整体效率，以达到项目管理的目标。DMAIC（六西格玛改进模式）在公司的实施，必须要建立一定的项目组织团队，获取项目只想所需的各种资源，如领导的支持力、项目执行的技术支持、人力资源保证等，来制定项目执行计划，并监督项目的执行情况，对其实施控制及评价等管理职能。为实现上述目标，在佰特瑞电子有限公司点焊车间的有效实施，特建立以下的项目团队：（1）项目组长：公司分管生产质量的副总经理；（2）项目技术指导人员：质量工程师1名，生产部长，点焊车间主任；（3）项目执行人员：资质合格的6名车间操作人员和4名检验人员。3.3测量阶段测量是六西格玛项目工作中一个非常重要的阶段，没有测量，就没有改进。测量就是定义缺陷、收集和整理有关产品或过程现状的数据。测量是六西格玛管理分析的基础，通过测量来收集关键质量值的基本数据，，是的量化管理成为可能，有了测量才能，才能应用统计技术和方法。测量阶段的主要内容是，测量现有过程或体系。首先确定目前的状况水平，制定合理的、可靠的衡量标准，监督过程的进度。3.3.1点焊流程想要对事物的实施改变，首先要了解它，熟识它；正所谓知己知彼，百战不殆。对点焊工序进行改善，首先要了解点焊流程，掌握点焊要点，才能挖掘出改善的要点。孔板、膜片点焊流程如下：图3-6（a）点焊过程流程图具体操作如图3-6（b）所示图3-6（b）点焊示意图此外，在点焊前，必须调整好机器参数，以保证点焊过程激光能量的适度。膜片孔板的激光点焊属于无尘操作，作业过程中为保持膜片和孔板的二次污染，作业员要做好以下工作：（1）点焊前将点焊机操作台擦拭干净；（2）保持手清洁；（3）佩戴指套，以免操作过程中直接碰触孔板和膜片表面，造成原料二次污染。3.3.2测量系统分析在获取数据的过程中，应用到了由人员、仪器或量具、测量对象、操作，方法和环境所构成的测量系统。为得到有效统计分析，必须对测量系统进行分析。所谓测量系统分析，是指应用统计学的方法对测量系统进行评估，在合适的特定位置测量正确的参数，了结影响测量结果的的波动来源及其分布，并确认测量系统是否符合工程要求。为保证质量改进过程中数据的有效性，对四名检验人员构成的测量小组进行了一致性检验。焊点质量的测量属于计数型测量系统，应用一致性比率和卡帕值来对测量系统进行分析。一致性比率根据侧重点不同和比较对性不同分为四类。在对本设计中测量小组进行分析时，采用如下方式：各操作者对同一种点焊缺陷进行测量，并与该种缺陷的标准进行比较。通常认为，一致性比率至少大于80%，最好达到90%以上。当其值小于80%时，应采取纠正措施，以保证测量数据准确可靠。式中，为实际一致性比率；为期望一致性比率。的可能取值范围是从-1到1，当为1时，表示两者完全相同，判断完全一致；为0时，表示一致程度不比偶然猜测好；为-1时，表示两者截然相反，判断完全不一致。为负值的情况很少。的判断标准见表3-4。表3-4判断标准测量系统能力大于0.9良好介于0.7～0.9可以接受小于0.7不合格对测量系统的分析设置如表3-5所示表3-5测量系统分析设置检验员样本评判结果评判标准检验员样本评判结果评判标准王1合格合格王6砸裂砸裂钱1合格合格钱6砸裂砸裂赵1合格合格赵6砸裂砸裂刘1合格合格刘6砸裂砸裂王2糊穿点糊穿点王7翘角翘角钱2糊穿点糊穿点钱7翘角翘角赵2糊穿点糊穿点赵7翘角翘角刘2糊穿点糊穿点刘7翘角翘角王3点深点深王8孔板不良孔板不良钱3点深点深钱8孔板不良孔板不良赵3点深点深赵8孔板不良孔板不良刘3合格点深刘8孔板不良孔板不良王4点偏点偏王9外观不良外观不良钱4点偏点偏钱9外观不良外观不良赵4点偏点偏赵9外观不良外观不良刘4点偏点偏刘9外观不良外观不良王5反面点反面点王10膜片偏膜片偏钱5反面点反面点钱10膜片偏膜片偏赵5反面点反面点赵10膜片偏膜片偏刘5反面点反面点刘10膜片偏膜片偏将表3-5输入到MINITAB工作表中，并按照如下步骤来实现一致性分析（1）选择“统计-质量工具-属性一致性分析”；（2）指定“属性列”为“评判结果”,“样本”为“样本”，“检验员”为“检验员”，“已知标准/属性”为“评判标准”；（3）点击“选项”，选择“如果适当，计算Cohenkappa(H)”,“置信水平”设置为“95%”;（4）点击“结果”，选择“此外，kappa和Kendall（顺序数据）系数（K）”。得到图3-7所示测量系统分析图，及如下评判结果：表3-6一致性评估结果表3-6一致性评估结果检验员之间评估一致性检验数相符数百分比95%置信区间10990%（55.50,99.75）相符数：所有检验员的评估一致性表3-7Kappa分析结果Cohen的Kappa统计量响应KappaKappa标准误ZP（>0）点偏1.000000.158116.324600.00000点深0.750000.136935.477200.00000反面点1.000000.158116.324600.00000合格0.903850.155165.825200.00000糊穿点1.000000.158116.324600.00000孔板不良1.000000.158116.324600.00000膜片偏1.000000.158116.324600.00000跷脚1.000000.158116.324600.00000外观不良1.000000.158116.324600.00000砸裂1.000000.158116.324600.00000整体0.972220.0525618.498100.00000Kendall的相关系数系数系数标准误ZP0.985970.1242267.892180.00000在上述分析结果中得知，检验员之间的一致性比率为0.90，且他们之间的kappa值最小的为0.75，整体水平为0.97222，。据上述分析可以断定该测量系统是可以接受的，图3-7测量系统分析图3.4分析阶段分析阶段主要任务是分析过程或体系的数据，确定影响质量的关键变量，决定应用哪些方法来消除目前业绩与目标之间的差异，寻找解决问题的最优方案。3.4.1点焊原理激光点焊是激光技术在材料加工方面重要应用之一，该点焊过程属于热传导型，利用高能量的激光脉冲进行微小区域内的局部加热，通过传导向材料内部扩散，将材料融化后形成特定熔池。膜片与孔板的焊接点焊机内部的大量平行光束经过滤光片的聚焦后，在孔板的特定位置形成具有高能量的激光点，孔板与膜片在吸收的大量的热能后熔化，于是形成特定的熔池，这样两者就焊接在一起了，如图3-8所示。图3-8激光点焊原理示意图3.4.2糊穿点成因分析3.4.2.1原因归纳当焊件表面存在汗水或尘埃时，这些尘埃或汗水吸收了激光束的能量后，水分蒸发掉的同时，一些固体颗粒（如盐分）就会发生糊化，就形成了糊化的熔池，即糊点。同时，膜片和孔板都是金属铝制成的，率具有很强的反射性，激光束射到焊件表面时，会有很大一部分光被反射回去，而当焊件表面存在汗水或尘埃等污物时，焊件表面反射性下降，污物吸收了大量的能量，焊接表面吸收了过高的能量，就会出现穿透现象，于是形成了糊穿点。焊接表面发生糊化的同时，伴有一定量的烟雾产生，垂直上升的烟雾，会使点焊机的凸透镜便面附着上固体小颗粒。时间久了，凸透镜上附着的固体小颗粒越来越多，部分平行的光束就被阻挡下来，不能到达焊接表面，即发生散射现象。焊接表面不能吸收设定的能量，不能达到金属材料的熔点，技术材料也会发生糊化。可见，镜片的清洁度也影响焊点的糊化。综上分析可知，糊穿点的产生是因为焊接表面污物的存在。应用头脑风暴法，在质量部门和车间作业元之间展开讨论收集造成糊穿点的各类原因，并得到如下结果：（1）操作者作业员出汗，指套佩戴不全，直接抓取原材料，质量意识不深，培训不够；（2）机器原料放置平台不干净，镜片有杂质，镜片更换频率低，点焊转盘不干净；（3）原材料①膜片不干净清洗后放置时间长，擦拭棉签使用频率过高；②孔板不干净清洗不干净，清洗后放置时间长；(4）操作方法操作方法不规范，点焊时间长；(5）环境车间湿度大，车间温度高。使用因果图表示上述原因如图3-9所示:图3-9糊穿点产生因果图3.4.2.2原因筛选由上述分析可知造成糊穿点的原因很多，将所有因子进行改进是不可行的。抓住关键少数进行改进是解决问题的有效方法，可以应用故障模式及影响分析（failuremodeandeffectanalysis，FMEA）进行原因筛选。FMEA是一种可靠性分析的重要定性方法。它是按照一定的格式有步骤地分析每一个部件、单元（或每一种功能）可能产生的故障（失效）模式，每一种失效模式对系统（设备）的影响及失效后的严重程度，是一种失效因果关系分析。对造成糊穿点的各种原因进行FMEA分析前，首先对其发生频率统计及其影响和检查出可能性进行评估，以确定各类原因的风险度（风险度=发生频率×影响×检查出可能性），并制定出相应的改进措施，如表3-8所示。根据FMEA的判别规则排序前10%-20%的因素是造成故障的关键因子。对各类原因的风险度进行排序后，发现镜片更换频率和擦拭棉签使用频率的风险度较高均为800，所以应密切关注点焊过程中镜片的更换频率以确保镜片的清洁度，以及擦拭棉签的使用频率，确保膜片清洗干净，减少点焊过程尘埃的干扰。表3-8糊穿点原因FMEA分析表制造过程过程缺陷缺陷模式缺陷影响不良原因风险评估对策责任部门过程评估结果发生频率影响检查出可能性风险度膜片与孔板的焊接使用激光将膜片与孔板焊接在一起盖帽出现糊穿点盖帽外观不良，使用性能下降人指套佩带不全8102160保证拇指、食指、中指均佩戴指套点焊车间×直接用手抓取材料8102160使用周转盒取原材料点焊车间×操作员手指出汗8104320经常擦拭手指点焊车间×质量意识不深2108160加强指导生产部×培训不够488256完善培训机制生产部×机原材料放置平台不干净2610120每次点焊前、结束后擦拭干净点焊车间×点焊转盘不干净2610120每次点焊前、结束后擦拭干净点焊车间×镜片含杂质21010200购置优质镜片采购部×镜片更换频率低10108800提高更换频率点焊车间○环车间湿度大241080保持与外界空气交换点焊车间×车间温度高466144适度降低空调温度点焊车间×（续表3-8）制造过程过程缺陷缺陷模式缺陷影响不良原因风险评估对策责任部门过程评估结果发生频率影响检查出可能性风险度膜片与孔板的焊接使用激光将膜片与孔板焊接在一起盖帽出现糊穿点盖帽外观不良，使用性能下降料孔板孔板清洗不干净21010200降低每次清洗数量点焊车间×洗后放置时间长6210120做好生产计划保持物料连续生产部×膜片擦拭棉签使用频率高10810800降低使用频率点焊车间○洗后放置时间长2108160做好生产计划保持物料连续生产部×表3-10缺陷影响评估表等级发生频度10发生频度十分高，每批都发生8表3-10缺陷影响评估表等级发生频度10发生频度十分高，每批都发生8发生频度高，每班都发生6发生频度中等，每月都发生4发生频度低，每季度都发生2发生频度机地表3-9缺陷发生频率评估表等级发生频度10发生频度十分高，每批都发生8发生频度高，每班都发生6发生频度中等，每月都发生4发生频度低，每季度都发生2发生频度机地表3-11缺陷检查出可能评估表表3-11缺陷检查出可能评估表等级故障原因检查出可能性10基本无法检查出8很难检查出6较难检查出4较易检查出2十分容易检查出3.4.3点深成因分析激光点焊时工件某一点位置的热输入量要高于激光连续焊接，这对于一些低熔点材料来说，其在点焊过程中烧灼损失很大。当焊件表面吸收过高的能量时，由于材料熔点较低，过高的能力会使金属迅速熔化，甚至会产生气化现象，形成较大的熔池。而激光能量的输入不能持续进行，熔化或气化的金属迅速固化但不会流入熔池，进行填充，以至于焊点熔池过深，即点深现象。膜片和孔板都是由低熔点的金属铝制成的，所以当能量过高时，极易产生点深现象。焊件接收能量的大小受到射到焊件表面的光斑直径的影响，直径越大，接收能量越多，反之，接收能量越少。激光虽是方向性很好的光源，但并非绝对平行，所以不同距离初光斑大小是不同的。如图3-10所示，聚焦透镜左边光束腰部光斑半径，与透镜距离为，镜焦距为f的透镜聚焦后，在右边获得新的光束腰部，其光斑半径与其他变量的关系为图3-10激光焦点与离焦距新光束腰部与聚焦透镜的距离为经透镜聚焦后的光束腰部不在透镜焦距平面上，而是在位置A上，A点称为激光焦点。激光焦点上的光斑最小，能量密度最大，离激光聚焦点距离为z处的光斑直径为w，为满足以下条件：之所以出现点深，是因为离焦距z调整的太小，以至于使得焊件表面的光斑直径过小，使得能量密度过大。点焊过程中，激光束的波长，透镜的焦距f，设备内部设置的、均是常量，固定不变。而点焊过程中，离焦距z,总是进行调整的，因此焊件表面接收到能量最终取决于离焦距z。点深现象时有发生，表明离焦距z设置得过小，需将其增至一定幅度，来使焊件接收适量的能量，形成深度正常的熔池。3.5改进阶段在质量改进阶段，我们可以使用的最主要的手段和工具就是试验设计(DesignOfExperience,DOE):计划安排一批试验，并严格按计划在设定的条件下进行这些试验，获得新数据，然后对之进行分析，获得我们所需要的信息，从而获得改进的途径。3.5.1试验设计简介实验设计方法就是一中同时研究多个输入因素对输出的影响的方法，它是通过对选定的输出因素进行精确、系统的人为调整来观察输出变量的变化情况，并通过对不同结果的分析，最终确定影响结果的关键要素及其最有利于结果的因素取值的方法。设计通过实验设计的一种方法——正交试验来筛选确定影响焊点质量的因素的最佳水平，及其组合。所谓正交试验，就是利用规格化的正交表合理安排试验，运用数理统计原理分析实验结果，从而通过代表性强的少数试验了解各因素对结果的影响情况，并根据影响的大小，确定因素主次顺序，找出较好的生产条件或较优的参数组合，以减少实验误差和试验费，减少工作量的一种试验设计方法。表3-12正交表列号试验号1表3-12正交表列号试验号1234111112122231333421235223162312731328321393321正交表其特点为：（1）均匀分散性，是指正交表中不同因素之间的水平搭配均匀；（2）整齐可比性，是指各个因素的水平由于搭配均匀而可以直接对比。3.5.2焊点质量试验设计（1）实验目的确定影响焊点质量的因素：镜片更换频率、擦拭棉签使用频率、离焦距z的最佳水平，提高点焊质量。（2）试验指标：点焊合格率作为考察指标，其值越大越好。（3）确定因子水平根据分析阶段的结论得知影响焊点质量因素主要有镜片更换频率、擦拭棉签使用频率、离焦距z。经过质量工程师和有经验的的车间工作人员讨论，将各因素设定为如下范围内。表3-13因子水平设计表表3-13因子水平设计表水平因子123A镜片更换频率6h/次5h/次4h/次B擦拭棉签使用频率b1b2b3C离焦距Z51.2mm51.3mm51.4mmb1表示每根棉签擦拭20个膜片更换一次b2表示每根棉签擦拭15个膜片更换一次b3表示每根棉签擦拭10个膜片更换一次（4）选择正交表进行试验设计试验中因子数目为三，各因子水平均为3，且各因子间不存在交互作用，所以选用既可以满足要求进行试验，如表3-14所示。表3-14焊点因子试验设计正交表表3-14焊点因子试验设计正交表列号试验号ABC16h/次b151.2mm26h/次b251.3mm36h/次b351.4mm45h/次b151.3mm55h/次b251.4mm65h/次b351.2mm74h/次b151.4mm84h/次b251.2mm94h/次b351.3mm（5）试验结果记录和分析根据上述实验设计表，设定好各因子的水平，进行点焊试验，由项目团队中的六名操作员及四名检验员，在两台机器上，进行点焊操作和焊点质量检验。为避免因、人员带来系统误差分别将每个试验进行了两次，并记录了结果，如表3-15实验记录结果所示。表3-15焊点因子试验运行表列号试验号ABC结果结果二16h/次b151.2mm91.44%91.67%26h/次b251.3mm96.76%96.99%36h/次b351.4mm95.01%95.24%45h/次b151.3mm95.06%95.29%55h/次b251.4mm99.59%99.72%65h/次b351.2mm96.87%97.10%74h/次b151.4mm94.72%94.95%84h/次b251.2mm98.73%98.96%94h/次b351.3mm97.49%97.72%①运行结果的方差分析为确定镜片更换频率、棉签使用频率、离焦距对点焊合格率的影响是否显著，首先要对试验结果进行方差分析。a.组间平方和SSA，是各组平均值（i=1,2,3,……,k）与总平均值的误差平方和，反映各样本均之间的差异程度，，SSA的自由度为k-1，其中k为因素水平数；b．组内平方和SSE，是每个水平或做的各样本数据与其组平均值误差的平方和，反映了每个样本个观测值的离散状况，SSE的自由度为n-k，其中n为全部观测值的个数；c．组间方差d．组内方差e.当F>时，表明观测因子对观测值是有显著影响的。应用MINITAB进行方差分析，将表3-15输入到MINITAB工作表中，按照步骤“统计-方差分析-一般线性模型”，对上述实验结果进行分析，得到如表3-16,3-17所示结果：取显著性水平为0.05，在每一运行结果中都有，，均大于=4.74，且上述分析结果中结果P值均小于0.05，所以A、B、C对点焊合格率的影响是显著的。表3-16实验结果一的线性模型分析结果一般线性模型：结果一与A镜片更换频率，B擦拭棉签使用频率，C离焦距因子类型水平数值A镜片更换频率固定34,5,6B擦拭棉签使用频率固定310,15,20C离焦距固定351.2,51.3,51.4结果一的方差分析，在检验中使用调整的SS来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFPA镜片更换频率20.00143490.00143490.0007175416.870.002B擦拭棉签使用频率20.00323470.00323470.0016174939.720.001C离焦距20.0001150.0001150.000057533.410.029误差20.00000340.00000340.0000017合计80.0047881S=0.00131191R-Sq=99.93%R-Sq（调整）=99.71%表3-17实验结果二的线性模型分析结果一般线性模型：结果二与A镜片更换频率，B擦拭棉签使用频率，C离焦距因子类型水平数值A镜片更换频率固定34,5,6B擦拭棉签使用频率固定310,15,20C离焦距固定351.2,51.3,51.4结果二的方差分析，在检验中使用调整的SS来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFPA镜片更换频率20.00141540.00141540.0007077362.10.003B擦拭棉签使用频率20.00319150.00319150.0015957816.460.001C离焦距20.00011010.00011010.000055128.180.034误差20.00000390.00000390.000002合计80.0047209S=0.00139801R-Sq=99.92%R-Sq(调整)=99.67%②因子水平输出结果结果的极差分析用两次试验的平均合格率表示每个试验条件的结果可以得出：Y1=(91.44%+91.02%)/2=91.56%,Y2=96.88%,Y3=95.13%,Y4=95.18%,Y5=99.66%,Y6=96.99%,Y7=94.84%Y8=98.85%,Y9=97.61%,。试验结果的平均值=96.30%因子A-镜片更换频率，三个水平下的输出结果分别为每个水平参与的三次试验结果之和，所以可以表示为：=Y1+Y2+Y3=283.56%PAGE2=Y4+Y5+Y6=291.82%=Y7+Y8+Y9=291.29%从而得出A的三水平的平均结果为:=/3=94.52%=/3=97.27%=/3=97.10%=-=2.75%同理可以得到因子B三个水平下的输出结果：=281.57%=295.38%=289.72%B的三水平的平均结果为:=93.39%=98.46%=96.57%=-=5.07%因子C三个水平下的输出结果：=287.39%=289.66%=289.62%B的三水平的平均结果为:=95.58%=96.55%=96.54%=-=0.32%由上述分析知>>可知各因子对焊点质量影响的主次顺序依次是B、A、C。③对各因子进行主效应分析图3-11因子主效应图由主效应图可知,因子A更换镜片频率、B擦拭棉签使用频率、C离焦距在二水平时，缺的最佳试验结果，点焊质量最高。将三因子分别取二水平设置试验，运行后电焊合格率为99.57%。3.5.3制定改进措施及小规模推广根据正交试验的结论，因子A更换镜片频率、B擦拭棉签使用频率、C离焦距对点焊质量的影响是显著的，并且在A更换镜片频率为5h/次、B擦拭棉签使用频率为每根棉签擦拭15个膜片更换一次、C离焦距为51.3mm时，点焊质量最高。我们将镜片A更换频率设为每4.7～5小时更换一次，B擦拭棉签使用频率为每根棉签擦拭13～15个膜片更换一次，C离焦距为51.3051.33mm,并进行小规模推广。推广结果如表3-18所示，并对实施效果进行过程能力分析如图3-12所示。表3-18实施后质量统计生产序列12345678910生产总量2851255228002650230427072750209026372700缺陷44362739352336424643生产序列11121314151617181920生产总量2240230021702050249727803144295922832732缺陷31333428393644394938生产序列21222324252627282930生产总量2986277529122935211221682345209822612652缺陷38485034203239283432图3-12实施后过程能力分析图由此可知，实施后点焊不合格品率为1.43%，则合格品率为98.57%，较改善前提高3个百分点，同时西格玛水平提高为2.19。此外，如果保持当前的质量水平，点焊质量的提高可以将因返工和报废带来的质量损失降低为20万/年，点焊合格率的提高说明过程能力提高了，焊点首次检验的保证力就高了，从而可以取消复检操作，同时也减少了生产过程中的人力成本。3.6控制阶段控制是将主变量的偏差控制在许可的范围内，其核心是保持取得的成果，防止流程恢复到原来的状态，制定标准文件，将改进阶段的成果广泛实施，并监控过程，发现问题并进行调整。增强管理机制，避免恶习的出现。在改进阶段，将镜片更换频率、擦拭棉签使用频率、离焦距控制在一定范围内，并进行小规模推广，并且取得了良好的效果。为保持取得效果，我们将A镜片更换频率设为每4.7～5小时更换一次，B擦拭棉签使用频率为每根棉签擦拭13-15个膜片更换一次，C离焦距为51.3051.33mm,并制定点焊作业指导书、膜片清洗作业指导书，来规范点焊工序和膜片清洗工序，见附件一、附件二。此外，项目团队负责人质量部经理、生产部经理、车间主任得到总经理支持后，协同其他部门，负责改进方案的广泛实施，并将分析阶段表3-8FMEA分析表中的其他因素，按照改进对策进行改进。并在实施实施过程中不断监控镜片更换频率、擦拭棉签使用频率、离焦距的变动，由巡检人员每1小时对擦拭棉签使用频率，每4小时检查一下点焊机的离焦距，检查每次点焊过程中操作员记录的镜片的更换频率，如图3-13，图3-14，图3-15所示。图3-13擦拭棉签使用频率控制图图3-14镜片更换频率控制图图3-15离焦距控制图4模型实施效果评价第3章阐述了DMAIC在佰特瑞电子有限公司点焊车间膜片与孔板点焊工序的实施。实施过程完整的经过了DMAIC的五个阶段：界定，测量，分析，改进和控制。在分析顾客需求后，将客户需求，转化为公司的内部需求。进行大量的现状统计分析后，查找出关键的问题点。进一步分析点焊工序的工艺方法和操作要点，确定改善因素。正交试验的设计确定了改善因素的最佳水平组合。通过广泛实施改善方案，更加确定了DMAIC在佰特瑞电子有限公司的实施是有效的，并且带来了以下效果：（1）点焊产品合格率的提升改善方案实施以前点焊车间RTY（流通合格率）为91.70%。RTY，是构成过程的每个子过程的FTY(首次合格率)的乘积。点焊车间RTY=点焊合格率（94.12%）×内阻尺寸合格率(98.56%)×外观合格率(98.85%)。由此可见点焊合格率是造成流通合格率低的关键工序。经过对点焊工序的改善，点焊合格率最终提升为98.57%，同时也提升了车间的流通合