六西格玛管理在航空发动机质量控制中的应用

赵立宁 陈养兵 王 欢

（中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

0 前言

六西格玛管理工具是20世纪80年代由摩托罗拉公司所发起应用的一种质量管理与改进方法，通过长期的发展与完善，六西格玛管理工具已经在多个行业的生产管理中得到了较为广泛的应用并取得了良好的应用效果。六西格玛管理工具是一种极为灵活的综合性管理方法，其通过对生产流程中所出现的问题进行数据建模分析并采取对生产过程进行持续改进的方式来提高生产过程中的质量、降低生产成本。

1 六西格玛管理工具的特点

六西格玛管理方法是一种建立在以往管理理念基础上的一种实践活动，其属于一种灵活的综合性系统管理方法，六西格玛管理方法应用过程中通过对生产中的各项数据进行记录、分析，并在统计数据的基础上持续对生产流程进行管理优化，实现对于产品生产的最优化管理。六西格玛管理方法主要分为DMAIC方法和DFSS方法两大形式，DMAIC方法是对现有流程进行持续改进的一种管理方法，而DFSS方法则是对新产品、新流程进行改进设计的一种方法。在DMAIC方法的应用中主要分为定义、测量、分析、改进和控制五大关键阶段。在定义阶段，需要确定生产过程中需要改进的环节或是过程。在测量阶段，在对生产过程中现有生产质量数据进行测量分析进而确定过程基线希望达到的目标，并对测量系统的有效性做出相应的评价。在分析阶段，对航空发动机生产过程中的各项数据进行分析并确定生产过程中的关键性影响因素。改进阶段，寻求优化和改进措施降低生产过程的缺陷或是波动。控制阶段，对改进后的生产流程进行程序化控制并采取积极有效的措施与检测方法来保持过程改进成果。

2 六西格玛管理工具在航空发动机生产质量管理中的应用

六西格玛管理工具在生产管理中有着良好的应用，下文将以某实例就六西格玛管理工具在航空发动机生产制造中的质量管理进行分析介绍，从六西格玛管理工具的定义、测量、分析、改进、控制五大阶段入手就如何做好六西格玛管理工具在航空发动机生产质量管理中的应用进行分析介绍。

2.1 六西格玛管理工具的定义阶段

航空发动机零部件生产阶段在某一工段遭遇一个问题：在对某内径为φ48+0.018mm孔进行加工时，在完成了前期粗加工后将使用内圆磨进行最后工序的加工。在实际的加工中，除了需要控制好内孔的加工直径外还需要保证所加工内孔与基准A之间的跳动控制在0.02mm以内，通过对所加工出来的内孔进行测量后发现，有近4成的零部件无法满足要求，且大多数是由于内孔与基准之间的跳动超差所致，大部分零件的内孔满足相关精度要求，为提高航空发动机的加工质量需要就跳动超差问题进行分析，使用六西格玛管理工具来做好原因分析与改进控制，提高加工质量。

2.2 六西格玛管理工具的测量阶段

六西格玛管理方法的应用是建立在大量的数据测量、分析的基础上。六西格玛管理工具应用时，通过对内孔加工后的内孔相对于基准A的实际跳动值与各影响因素进行记录分析，要了解现在过程能力、控制状况、运用Minitab软件绘制出图形后结合图形就参数进行定型和定量的分析。在这一阶段为确保测量数据的准确性需要就各测量结果进行反复测量。

2.3 六西格玛管理工具的分析阶段

在这一阶段其主要目的是在大量数据的基础上找出影响航空发动机零部件加工质量的影响因素。在应用六西格玛管理工具时，通过找出具有与输出相关的输入并就两者之间的相互关系进行分析，并借助于假设检验、回归分析用以验证输入与输出之间关系的存在以及两者之间关系的大小，通过找出影响输出的少数关键输入，从而为航空发动机生产质量的提升提供改进的方向。借助于因果图来对相关影响因素进行分析，通过对生产过程进行分析可以初步确定4个主要的影响因素：磨削参数、定位基准面、夹具以及磨床自身精度。在确定影响因素方向的基础上，需要对其进行验证，通过修改机床加工作业时的磨削参数、修正定位基准面、更换夹具或是装夹方式以及对机床精度进行检测等的方式来记录在不同加工状态下所生产的零部件的相关精度数据，为后期分析做好准备。

2.4 六西格玛管理工具中的改进

六西格玛管理方法强调数据，即各种结果都需要以数据为依托进行证实，并以此为基础来设计改进方案。对影响因素建立起定性分析，利用盒线图查看输入与输出之间关系的存在性，并进行相应的定性分析。借助于Minitab软件所输出的图形可以发现夹具定位结构对加工特性值分布有着较大的影响，基准面调整也会对工件的加工特性值造成较为明显的分布差异，此外，磨削参数以及机床定位精度也显示出较为明显的差异。因此，上述4个影响因素都会对工件的加工质量产生影响。对于各因素的定量分析则可以借助于One-Way-ANOVA这一工具，通过对P值的判定，确定上述影响因素中何种因素的占比较大，通过分析后发现，夹具因素所造成的P＜0.05，这意味着不同的夹具对工件加工后的跳动值都会产生影响，可以判定出夹具为主要影响因素。在改进方案中，应当结合数控设备的特点固化磨削参数，消除人为因素对其所造成的影响，通过对不同磨削用量的组合分析对比确定最优化的磨削参数。在基准面的选取上，最大限度地确保定位基准面的平面度，减小变形对定位基准的影响。持续改进加工工装，合理选取适宜的装夹方法与装夹量，确保装夹效果，将装夹定位更改为3点定位，利用固定压板压紧的整体压紧方式均衡施加于工件上的压紧力，用以减少压紧力过大所带来的变形量，提高加工质量。

2.5 六西格玛管理工具中的控制

在使用六西格玛管理工具完成了对航空发动机零部件加工质量的改进后需要做好后期的质量控制，用以确保零部件加工质量的稳定性。根据六西格玛管理工具的控制结果修改零部件加工相关作业文件，建立起SPC重点控制，控制加工质量。

结语

六西格玛管理中的DMAIC方法其主要是借助于相关数据对加工流程中的各影响因素进行分析找出影响加工质量的关键性因素，并寻求对关键因素的最佳改进和控制方案，从而实现对于生产质量的控制。六西格玛管理方法是系统性、结构化的解决方法，本文在分析六西格玛管理方法特点的基础上对六西格玛管理工具的应用流程及应用方法进行了分析介绍。