航天企业六西格玛管理实践与应用

么健 刘焱 邢斌 王彦卿 郭世雄

（首都航天机械有限公司，北京，100076）

质量是航天事业的生命，决定着航天型号的成败，关系着航天事业的发展。作为我国成立最早和规模最大的运载火箭总装集成企业，公司一直非常重视产品质量，积极创新质量管理模式，持续加强质量管理体系建设，促进质量管理水平不断提升。近年来，面对航天型号快速研制和高可靠性研制及批产需求，首都航天机械公司 （以下简称公司）经过研究，决定推行六西格玛（6σ）管理，旨在通过运用先进的质量管理工具与理念，解决生产中的问题，进一步强化全员的质量意识等，不断提升产品和服务质量，逐步形成具有一定航天特色的质量管理模式，为今后质量管理工作的长远发展奠定基础。

1 开展6σ系统策划与组织

六西格玛 （6σ）是一套系统的、集成的业务改进方法体系，是旨在持续改进组织业务流程，实现顾客满意的管理方法。它通过系统地、集成地采用业务改进流程，实现无缺陷的6σ设计（DFSS），并对现有过程进行过程界定、测量、分析、改进和控制 （简称DMAIC流程），消除过程缺陷和无价值作业，从而提高质量与服务、降低成本、缩短运转周期，达到顾客完全满意，增强组织竞争力。

黑带是6σ管理中最为重要的一个角色，他们从事6σ改进项目，是成功完成6σ项目的技术骨干，是6σ组织的核心力量。绿带是黑带项目团队的成员或较小项目的团队负责人，他们接受6σ技术培训的项目与黑带类似，但内容层次略低。在6σ管理中，绿带是人数最多，也是最基本的力量[1]。

1.1 系统策划

结合航天制造业的生产特点及质量管理的实际情况，公司制定了推行6σ管理工作总体目标及计划，并与知名咨询公司签订合作协议，将推行6σ工作分为导入期、加速期、成长期和成熟期，制定了具体工作内容和计划，见表1。

为确保6σ推进工作有效开展，公司成立了6σ管理推进委员会，作为6σ管理推行的组织机构，负责策划年度6σ管理实施方案，组织评审、实施培训等。推进委员会下设推进工作组，由质量部门负责组织运营，其他相关部门设置专人参与，负责推进工作的具体实施。推进工作组定期向推进委员会汇报工作的进展和推进中遇到的问题。同时，公司将推行6σ工作活动经费列入年度财务预算，在经济上给予大力支持。

表1 6σ各阶段工作内容

1.2 精心组织

a）培养6σ管理人才。公司选取试点单位及种子学员，从各单位上报的项目中精选出最适合运用6σ管理方法改进的项目，采用边学习、边摸索、边开展项目的方式推行6σ管理，形成航天特色的6σ管理文化。经过近几年的实践，公司已经从最初的能够运用6σ工具分析、发现、改进生产问题，逐步过渡到能够培训和指导其他员工开展6σ项目，顺利完成从绿带到黑带，再到内训师的成长过程。

b）建立6σ管理制度。制度建设是提高管理规范化与有效性的重要手段。公司结合现有的质量改进体系，制定了6σ管理办法，对6σ项目申报、项目实施、成果申报和成果发表等工作流程以及6σ监督机制、考核与奖励给予明确规定。2015年，公司又下发了 《质量改进项目管理办法 （试行）》文件，完善奖励机制，加大奖励力度，激励更多的员工学习质量管理知识，积极参与质量改进。

c）加大6σ宣传力度。为提高公司员工对6σ管理方法的认识和深入了解，公司不断加大6σ管理推行工作宣传力度，利用广告机、制作宣传看板等形式，对6σ管理工作推行历程和各优秀项目成果进行解读，宣传6σ管理的先进理念，扩大6σ管理的知悉范围，并在公司网站及各单位进行循环展示。

d）搭建6σ学习交流平台。利用信息化手段，公司建立了6σ管理信息系统，此系统除了可以实现6σ项目申报、过程监控、信息交流和考核评价等功能，还有独立的学习、交流分享模块，可以通过系统上传6σ学习资料、优秀项目等，供全体员工学习、分享。此外，公司建立了6σ微信交流平台，6σ培训老师、内训师及6σ项目组成员可以通过微信实现实时沟通，及时沟通解决项目开展过程中遇到的问题，交流一些经验和心得体会。

e）提供6σ成果展示机会。为进一步推进6σ的应用，提高运用6σ持续改进的水平，公司多次组织6σ项目团队参加中国质量协会举办的全国6σ项目评比。通过参加比赛，在展示自我成绩的同时，学习到了其他单位开展6σ管理的宝贵经验，更好地促进了公司6σ管理工作的有效开展。

2 选择项目实施6σ管理

根据科研生产任务及质量形势，围绕提升产品质量、提高生产效率、降低生产及管理成本等，选取急待解决的、目标可量化的、能带来较大经济效益的项目开展6σ项目改进活动。公司各部门领导、骨干人员及6σ老师共同参与项目的选择。

2.1 项目实施

项目实施按照DMAIC的技术路线推进，要求各阶段输入和输出明确具体，选用恰当、适宜的工具有效解决项目问题，具体实施流程及常用工具与方法见表2[2]。在项目实施的各阶段，组织6σ专家、管理人才对项目进行阶段评审，评审通过的项目才允许转到下一阶段工作。

表2 6σ项目实施流程及常用工具与方法

图1 焊缝示意图

2.2 成果申报

项目达成或超过设定目标，且项目成果至申报时已稳定3个月以上的可申报成果，并由所在部门开具项目财务收益证明，公司将组织有关单位相关人员组成评审组对项目进行评审，并确认项目评价等级。同时，根据评审结果，择优推荐其参加院级、部级和国家级优秀项目的评选。

2.3 成果案例

喷管是运载火箭氢氧发动机的重要组件之一，由数百根变截面薄壁螺旋方管装配焊接而成。作为国内唯一的运载火箭氢氧发动机制造单位，公司经过多年的技术攻关，实现了喷管产品的自动化焊接生产，提升了焊接质量的稳定性和一致性。但自动焊接生产效率较低，产品交付周期过长，无法满足客户的实际使用需求。针对这一问题，公司专门成立项目小组，尝试运用6σ管理方法来解决管束组件自动焊生产效率过低的问题。项目从定义、测量、分析、改进和控制等5个阶段开展。

2.3.1 定义阶段

两根对接的管子之间经过焊接形成焊缝，产品自动焊接采用分段整周焊接方式进行，焊缝外观如图1所示。

由于单个产品生产周期较长，结合实际，将本项目指标定为每小时焊接的产品焊缝条数。对以往生产数据进行统计，该型号管束组件自动焊接生产效率平均值为12.4条/h，设为项目的基线；根据能够满足相关方交付要求的产能，计算出年产4台产品的焊接效率，即项目指标的目标线为16.5条/h。

2.3.2 测量阶段

收集数据，使用Minitab软件进行测量系统分析、过程能力分析，得出结论：该测量系统一致性满足要求，过程能力有待改善。从“人、机、料、法、环、测”六方面对管束组件产品加工流程进行梳理，共梳理出16项影响产品焊接效率的因子。对16项影响产品焊接效率的因子使用因果矩阵的方式进行打分，再按照Pareto图“80/20原则”对这些因素进行筛选，获得了10个 “潜在关键过程输入变量 （KPIV）”。 之后对获得的10个KPIV进行过程失效模式与影响分析 （PFMEA）。确定关键影响因子为：单次焊接长度、焊接速度、编程方法本身效率低、焊枪升起幅度设定、焊枪运动速度设定、焊接胎具转动速度设定和焊接胎具转动幅度设定。其中“编程方法本身效率低”可以进行快速改善。通过改变编程方法，由传统的示教编程变为离线编程，使编程时间由原来的50min缩短为30min。

2.3.3 分析阶段

由于上一阶段筛选出的焊枪升起幅度、焊枪运动速度、胎具转动速度、胎具转动幅度等单一因子对生产效率的影响不大，为降低试验成本，将上述因子中属性相似的进行合并，形成 “机械系统动作速度”和 “机械系统动作幅度”两个因子。使用“单因子回归和双样本T”的方法对 “单次焊接长度、焊接速度、机械系统动作速度和机械系统动作幅度”4个因子进行了筛选和检验，发现：单次焊接长度对焊接同样长度焊缝需要的时间有显著影响，单次焊接长度越长，焊接效率越高；焊接速度对焊接效率有显著影响，焊接速度越快，焊接效率越高；机械系统动作速度和机械系统动作幅度对每小时焊接焊缝数量的影响不显著。因此，单次焊接长度和焊接速度两个因子进入改善阶段。

2.3.4 改进阶段

a）单次焊接长度的改善。使用单因子回归的方法检验单次焊接长度对每小时焊接焊缝数量的影响，因子水平为110mm、115mm、120mm和125mm，样本数量为3条焊缝。利用MINITAB软件可得到每小时产能与焊接长度的回归方程见公式 （1），对应的拟合线图如图2所示。

式中，Y为每小时产能 （条），X为焊接长度 （mm）。

由图2可以看出，焊接长度在120mm左右时，每小时焊接的焊缝数量达到最大值，约为14.2条。

图2 每小时产能与焊接长度的拟合线

图3 每小时产能与焊接速度的拟合线图

对改善后的效果进行了验证，发现焊接长度改善至120mm之后，Cpk（过程能力指数）由0.504提高到3.892，且生产过程更加稳定，改善措施有效。

b）焊接速度的改善。使用单因子回归的方法检验焊接速度对每小时焊接焊缝数量的影响，因子水平为 3.0mm/s、3.3mm/s、3.5mm/s和3.8mm/s，样本数量为3条焊缝。利用MINITAB软件可得到每小时产能与焊接速度的回归方程见公式 （2），对应的拟合线图如图3所示。

式中，Y为每小时产能 （条），V为焊接速度 （mm/s）。

由图3可以看出，焊接速度在3.6mm/s左右时，每小时焊接的焊缝数量达到最大值，约为14.2条。

对改善后的效果进行了验证，焊接速度改善至3.6mm/s之后，Cpk由 0.504提高到4.258，且生产过程更加稳定，改善措施有效。

2.3.5 控制阶段

制定控制计划，将单次焊缝长度120mm、焊接速度3.6mm/s纳入标准的工艺文件及质量控制记录卡中。对管束组件产品自动焊接效率情况进行了持续跟踪，每小时焊接焊缝条数达到了项目目标要求。项目改善成功后，对相关人员进行了培训，完成项目移交，确保将成果应用到实际产品中，并持续追踪成果应用情况，确定项目年收益。

本项目属于公司试点推行的第一批6σ黑带项目，开展后取得了良好的应用效果，在公司内起到了较好的示范作用，并荣获了中国质量协会6σ优秀项目奖。

3 成效

2013年至2015年，公司在6个试点单位开展了三期6σ管理应用实践活动，共完成6σ项目13个。通过13项6σ项目的实施，改善了公司的管理方式，提升了产品一次合格率，降低了不良质量成本，合计节约成本上千万元。目前，13个6σ项目中有7个项目在中国质量协会举办的全国6σ项目评比中获奖，见表3。

表3 公司优秀6σ项目改进效果

2016年，公司开展了第四期6σ管理实践活动，改变了以往6σ顾问全程辅导的模式，采用内训师主导、6σ顾问阶段辅导的形式在全公司范围推广6σ管理，完成6σ项目22个，初步实现了公司6σ管理活动的自主开展。

在6σ管理推行过程中，通过系统策划、精心组织、开展项目，建立了6σ人才团队，形成了独具特色的6σ质量文化，并取得了较大的经济效益。后续，将继续完善6σ管理推行机制，总结经验，深入推进6σ管理在全公司范围的推广与应用。

［1］何桢.六西格玛管理 （第三版）［M］.北京：中国人民大学出版社，2014-06.

［2］杨跃进.六西格玛管理DMAIC方法操作实务［M］.北京：国防工业出版社，2011-09.