某称重设备系统有限公司自2013年开始推行六西格玛管理,六西格玛成为改进过程、降低缺陷、提高业绩、培训员工、保证公司长期高速增长的强劲的企业文化。天行健管理公司承担该公司六西格玛活动的培训和项目指导工作,“提高GD传感器的一次合格率”就是公司推行六西格玛的案例之一。
1、称重传感器
一种将重量转换成电信号的敏感元件,主要由弹性体,应变片,PCB板及电缆线组成。传感器的精度直接决定了称重系统的精度。GD传感器(一种摇柱式称重传感器)是开发上市的新产品,主要用于汽车衡,轨道衡等产品。
2、GD传感器投入生产已有半年,但生产线的平均合格率一直不高:
①产品生产的合格率低导致生产效率下降,生产定单不能按正常的生产周期完成而影响及时交货;
②多次返工造成产品性能不稳定,即使通过测试和检验,依然存在质量隐患;
③产品质量问题引起过多的维修,花费过多的人力、物力和财力;
④有一部分GD传感器销往其他国外分公司,质量不稳定影响公司声誉。
1、提高GD传感器整个生产流程的六西格玛水平,当前:2.9σ,改进后:3.6σ。
2、降低GD传感器的报废率,当前:1.67%,改进后:0.3%。
3、重复性与再现性容差百分率从67.1%下降到26.51%。
4、减少直接报废,降低内部返工返修及客户服务维修费用,提高经济效益。
一、测量阶段
GD传感器概要生产流程分析(图1),目前生产过程的六西格玛水平为:2.9σ。
图1
二、分析阶段
1、主要缺陷类型分析(图2)
图2
造成传感器返工的主要缺陷类型有:灵敏度超差、线性超差、半导体片歪、绝缘性能超差和其他原因。其中灵敏度超差和线性超差,是主要返工原因。其中,半导体片歪和绝缘性能超差是由于操作人员违反操作规程造成的。灵敏度和线性是传感器的主要质量特性,在制造过程中,由不同检验员使用专用仪器进行测量,因此人员和操作的一致性对质量特性的控制至关重要。
2、用Minitab软件对灵敏度的测量系统进行分析(图3、图4)
图3
图4
①对灵敏度测量系统的分析结果表明:
重复性与再现性容差百分率高达67.1%,因此测量系统误差导致结果不真实,是造成质量特性不稳定的主要原因。
②进一步分析还表明测量系统的人为因素影响明显:
被测传感器放置的方法、位置因人而异,严重影响了测量结果的重复性与再现性,需对该测量系统进行改进。
3、用因果图对造成线性超差的原因进行分析(图5)
图5
4、为确定线性超差的主要原因,进行DOE试验分析(表6)
图6
按极差排序,对非线性的影响程度最大的是因子A,其次是因子B,而因子C与D影响很小。这说明膜片是否退火是造成传感器非线性的最重要的原因,而膜片退火主要是消除应力,因此可以得出如下结论:膜片的应力是造成非线性返工的主要原因。
三、改进阶段
1、为减少灵敏度测量系统的误差,制作了一副专用测试夹具(图7)
图7
①使用此夹具,可防止侧试时传感器位置的转动;
②消除测试对位过程中的人为因素;
③防止传感器前后左右晃动,影响测试精度;
④经验证,改进后的系统误差和改进前相比显著下降:容差百分率(SV/Tolerance)从67.1%降低到26.51%,效果显著。
2、膜片的改进
①将膜片冲压以后,加一道退火工序,工艺条件为:600℃和5小时低温退火;
②膜片的厚度从0.38mm改为0.40mm;
经过改进,使得焊接后的应力大大降低。
3、改进后的效果
整个GD传感器生产过程六西格玛水平:3.96σ,报废率为0,均超过项目当初预期的目标。
四、控制阶段
①更改测试工艺文件和操作规程;
②更改膜片的设计图纸;
③培训测试工序员工和膜片检验员。
1、改进后的系统误差和改进前相比显著下降:容差百分率(SV/Tolerance)从67.1%降低到26.51%,效果显著。
2、将膜片冲压以后,加一道退火工序,膜片的厚度从0.38mm改进为0.40mm;经过改进,使得焊接后的应力大大降低。
3、改进后,整个GD传感器生产过程六西格玛水平为:3.96σ,报废率为0,均超过项目当初预期的目标。