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六西格玛:运用六西格玛方法优化S钢种合金成分

2022-01-06 16:22:33 栏目:精益知识 查看(1)

1.六西格玛方法体系和常用统计工具概述

六西格玛DMAIC法是为提高和改进已有产品和过程且以数据驱动的质量改善方法。DMAIC是指定义Define、测量Measure、分析Analyze、改进Improve、控制Control五个阶段构成的改进方法,一般用于对现有流程的改进,包括制造过程、服务过程以及工作过程等等。

在实施六西格玛过程的不同阶段需用到一些数理统计工具,如过程流程图、因果(鱼骨)图、Pareto图、头脑风暴法、假设检验、试验设计(DOE)等。

2.现状和问题的定义

(1)选项背景。

近几年,合金价格的快速上升使含有高价合金的S钢种生产成本大幅提高。要降低生产成本,必须从减少高价合金用量出发。但合金含量的减少会影响材料的使用性能。因此,需要寻找合适的替代元素。同时,通过热处理工艺参数的调整可以提高S钢种的硬度,达到原有的质量水平。

(2)项目指标。

高价合金含量要减少40%;同时,按照用户使用要求,新设计的S钢种硬度应达到原有硬度要求。

3.测量阶段

(1)确定测量对象。

硬度Y和合金成分Xi。项目指标(高价合金含量)是输入指标,间接指标(硬度)是输出指标,存在关系:Y=f(xl,x2,x3,…)(单位:HRC)

(2)IPO分析。

通过IPO分析,确定了合金成分含量为主要输入指标,合金加入调整、均热时间及温度、终轧温度、空冷速率及时间、回火时间及温度为主要流程指标,硬度为输出指标(见表1)。

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(3)数据收集计划。

4.识别潜在根本原因

运用鱼刺图识别S钢种硬度的潜在影响因素,如图1所示。

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5.改进与控制

(1)产生改进方案。

根据分析阶段分析出的根本原因,改进初步方案为:提高碳含量、降低合金含量、降低回火温度和限制板坯厚度。方案评估及改进方案选择分别如表2、表3所示。

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(2)实施改进方案。

对选择改进方案通过试验设计(DOE)方法进行方案优化和实施。试验方案为3因子2水平全因子试验设计(见表4)。

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根据DOE分析结果,预测目标硬度为客户要求数值时的成分设计方案:A元素含量:1.0%,B元素含量:1.0%,C元素含量:0.45%,能够达到目标要求。

(3)业绩指标。

项目指标达到了目标要求,实施前后实绩对比如图2所示。

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6.结语

应用六西格玛方法,在保证产品性能不降低的同时,减少了S钢种中高价合金的用量,使合金成本降低,提高了盈利水平,保持了市场竞争力。实践表明,对于制造企业,六西格玛方法是解决现场生产问题的最佳实践之一。

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