基于6Sigma策略的设备故障诊断

李晓明　秦健

摘要：大件一车间Henschel机械手经过长年的运行，出现了多种不能解决的影响工作效率的现象，尽管没有造成故障停机，但是加大了操作人员的工作强度，增加了维护人员的工作负担，提高了维护成本。通过运用六西格玛（6Sigma）的精细策略，在不停机的状态下，有效提升了Henschel机械手的工作效率。

关键词：6Sigma;停机;工作效率

0  引言

大件一车间Henschel机械手经过长年的运行，出现了一些影响工作效率但未造成停机的 “小毛病”。为了减少设备维护工作对厂家的依赖和降低维护成本，我们决定采用6Sigma方法分析解决大件一车间Henschel机械手抖动等一系列问题。

1  六西格玛（6Sigma）概述

六西格玛（Six Sigma/6Sigma）是一种在上世纪80年代诞生于美国的管理优化策略，这种策略主要强调收集和分析大量数据，以求达到比较完美的目标。

6Sigma过程主要包括两个流程：DMAIC和DMADV。DMAIC是对当前目标低于6Sigma标准的一系列项目进行定义（D）、度量（M）、分析（A）、改善（I）以及控制（V）的过程。DMADV则是对准备或者试图达到6Sigma质量目标的新产品或者新项目进行定义（D）、度量（M）、分析（A）、设计（D）和验证（V）的过程。

结合实际我们决定选用DMAIC流程。其中定义部分我们需要对课题定义及选题背景分析、项目范围等界定，测量部分我们需要制定及时有效的数据收集计划、过程能力分析等，分析部分我们需要识别潜在因子，筛选和验证关键因子，改善部分我们需要试验优化和验证等，控制部分我们需要制定详细的控制计划、项目移交等措施。

2  6Sigma在提高Henschel机械手工作效率中的具体应用

2.1 项目定义（Define）

2.1.1 问题陈述

大件一车间Henschel机械手经过长年的运行，出现了颤抖、间歇性漏油、信号误触发等多种不能解决的影响工作效率的现象，机械手运行效率已经无法达到当初设计要求。

2.1.2 缺陷定义

我们把目前Henschel机械手存在的主要问题定义为缺陷，分为：

大臂抖动（Y1）：机械手出现的机械抖动现象;

夹力不足（Y2）：机械手出现的铸件抓不稳现象;

控制不稳（Y3）：机械手电气信号的输入与输出不符。

2.1.3 目标定义

大件一车间Henschel机械手前期一直按照原设计标准进行生产，通过项目组成员的讨论决定把Henschel机械手的运行效率100%作为目标水平。

机械手运行效率（Y）=当前打箱的数量/工作台时/原设计每小时打箱的数量

2.1.4 项目收益

项目直接收益：

如果需求原厂家解决，厂家报价170余万元。

项目间接收益：

降低了操作工人的劳动强度，降低了维护的成本，提高了维护人员的维护水平。

2.2 项目测量（Measure）

2.2.1 測量系统分析（Y-MSA）

用来对被测指标定量测量或定性评价的仪器仪表、标准、操作、夹具、软件、人员、环境灯的集合，用来获得测量结果的整个过程我们称为测量过程或测量系统。

6Sigma管理的成败在很大程度上决定于所使用数据的质量。为了获得高质量的数据，必须对产生数据的测量系统要有充分的理解和深入的分析。由于我们的测量系统来源于设备原始文件（技术协议）和实时监控系统，同时我们会定期送检测量仪表等，所以我们的测量系统是真实有效的。

2.2.2 流程图及C&E矩阵分析

通过分解设备主体和维护过程，我们将设备各个部分分解为多个因子，按照动作顺序对因子排序构成流程图;然后根据每个因子对缺陷的影响程度不同进行不同的赋值，形成C&E矩阵。

通过分解设备主体和维护过程，我们对所有参数建立相应的微观流程图。

通过微观流程图和C&E矩阵分析，我们从119个因子筛选出26个分值较高（影响较大）的关键因子，进行FMEA分析。

2.2.3 FMEA分析

由于设备各部件及人员等方面都有可能失效，为了有效地分析这种过程中的失效给缺陷带来的影响，我们决定采用结构化的分析方法——失效模式与效果分析（FMEA）。

由于严重度（潜在失效对客户的严重程度）、频度（造成失效的原因发生频率）、检测度（失效模式可检测的概率）的影响不同，我们对上述因子进行FMEA赋值，综合运算以后，我们从26个因子中筛选出9个分值较高的关键因子，来进一步分析改进。针对这九个因子我们制定了相应的因子分析和改进计划，如表1所示。

2.3 项目分析（Analyze）

2.3.1 数据收集计划

上述过程中我们已经找出4个主要因子，为了更好的分析因子对缺陷的影响程度，我们需要对4个因子制定更为详尽的数据采集计划，如表2所示。

2.3.2 X影响分析

假设检验用于确定所观测的差异是确实存在，还是偶然发生。我们需要设定两个假设H0和Ha，两者是完全对立的假设，通过P-value来确定哪一方成立，如果p<0.05，后者就会成立，相反，前者成立。

我们需要逐一对四个因子做X影响分析-双样本T检验，通过双样本T试验，我们发现三个因子（电线电缆、夹爪、电位计）影响Henschel机械手效果显著，需要进一步改进。

2.4 项目改进（Improve）

我们对Vital Few X’S因子的特性进行了分析，按照因子的重要性我们排列了因子解决的先后顺序，针对每一个因子我们采用不同的方案，经过四个月的努力，顺利恢复了Henschel机械手的运行效率。

2.5 项目控制（Control）

为了巩固现有的成果，我们需要修改相应的控制文件，比如Henschel机械手日常工作点检卡、设备日常点检卡，设备维护点检卡等，同时需要制定详尽的过程控制计划。

3  结论

6Sigma策略的有效运用，实现了在不停机状态下Henschel机械手故障的诊断和运转效率的恢复。在生产线和大型设备的故障诊断和排查中运用6Sigma策略不失为一种行之有效的好方法。

参考文献：

[1]王瑞红.6Sigma管理法对手术室仪器设备完备率的影响[J].医学理论与实践，2019，32（04）：623-624.

[2]赵金泉.汽车设计中6Sigma设计的应用探讨[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（04）：153.

[3]刘茜，齐金平，史亚娟.基于机车检修流程再造的六西格玛管理应用[J].铁路计算机应用，2010，19（03）：38-40.

作者简介：李晓明（1985-），男，山东寿光人，硕士，助教，研究方向为控制系统;秦健（1977-），男，吉林九台人，本科，副教授，研究方向为自动监测与自动化装置。