基于西格瑪管理的汽車離散制造車間生產效率提升研究以某合資企業沖壓車間為例基于6西格瑪管理的汽車離散制造車間生產效率提升研究以某合資企業沖壓車間為例RESEARCHONENHANCINGPRODUCTIVITYOFAUTOMOBILEDISCRETEMANUFACTURINGPLANTBASEDON6SIGMAMANAGEMENTBASEDONPRESSSHOPOFONEAUTOMOTIVEJOINTVENTURECOMPANY專業作者姓名于東海指導教師王媛副教授天津大學管理與經濟學部二零一三年十一月獨創性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經發表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學或其他教育機構的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所作的貢獻均已在論文中做了明確說明并表示了謝意。學位論文作者簽名簽字日期年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解天津大學有關保留、使用學位論文的規定。特授權天津大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段進行保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部分或機構送交論文的復印件和磁盤。（保密的論文在解密后適合本授權說明）學位論文作者簽名導師簽名簽字日期年月日簽字日期年月日摘要面對全球汽車產業市場的飛速發展，各汽車制造企業不斷地發明新技術和管理方法來提高汽車的生產速度和生產效率。沖壓車間作為整車生產的第一道工藝，同時，沖壓車間也是汽車四大工序唯一的離散制造工序，其生產情況對整車的質量和生產速度有著巨大的影響。因此，提升汽車沖壓車間的生產效率成為被廣泛關注和研究問題。論文主要研究了采用6西格瑪管理方法提升車間效率。本文通過對某合資企業沖壓車間的管理現狀和生產效率現狀，細致分析了沖壓車間效率提升所面臨的挑戰和存在的問題，并結合了相關的理論，對沖壓車間的生產效率提升做了深層次的研究。首先，面對著生產計劃編排效率低下，人為因素過大的情況，文章然后找出影響生產計劃編排效率的關鍵因素，提出了規則式搜索的生產計劃編排方法，并用計算機程序得以實現。板料、模具、設備是沖壓三要素，接著對三個要素進行深層剖析。在板料方面，經過分析得到，控制清洗油粘度對控制板料油膜有著重要的影響，從而影響模具效率。本文通過理論結合實際的方法，把經驗公式應用到實際中，經過大量的實驗，找出變化規律，并創新式提出兩種不同粘度油相混合的方法控制清洗油粘度。在設備方面，主要研究通過“看、聽、畫、講”培訓方法提升人員能力，運用分析問題八步法提升對故障的分析思路，通過威布爾分布優化設備檢修周期，從而優化檢修標準。在模具方面，主要研究通過員工能力模型、師徒協議等方式提升員工能力、優化檢修流程和標準。對于板料油膜、設備管理、模具管理本文采用了6西格瑪的方法進行開展，6西格瑪是解決問題的一種方法和思路，通過6西格瑪方法解決問題，使思路更加明確，問題更容易解決的徹底。關鍵詞6西格瑪；效率；沖壓車間；汽車制造ABSTRACTWITHTHEWORKOFAUTOMOBILEDEVELOPINGRAPIDLY,ALLAUTOMOBILERESEARCHWORKSARETRYINGTOFINDTHENOVELTECHNIQUEANDIMPROVETHEPRODUCTIVITYOFAUTOPRESSSHOPISTHEFIRSTSTEPOFPRODUCINGCARSANDALSOISTHEONLYDISCRETEMANUFACTURINGPROCESSOFTHEFOURCARMAKINGPROCESSESITSSTATEHASAVERYINFLUENCEONTHEQUALITYANDTHESPEEDOFAUTOMOBILEPRODUCTIONHENCE,ITISWIDELYRESEARCHEDTOIMPROVETHEEFFICIENCYOFPRESSSHOPINTHETEXT,WEDORESEARCHONIMPROVINGTHEEFFICIENCYOFTHEPRESSSHOPBY6SIGMAMANAGEMENTBASEDONAJOINTVENTUREPRESSSHOPMANAGEMENTANDTHEPRODUCTIONEFFICIENCYSTATUS,DETAILEDANALYSISOFTHEEFFICIENCYCHALLENGESANDPROBLEMSWASRESEARCHEDCOMBINEDWITHTHERELEVANTTHEORY,THEPRESSSHOPPRODUCTIVITYMOREDEEPRESEARCHWASMADEFIRST,THEFACEOFTHEINEFFICIENTPRODUCTIONPLANANDINVALIDHUMANFACTORS,THISARTICLETRIEDTOIDENTIFYTHEKEYFACTORSOFTHEPRODUCTIONPLANTHEN,PROPOSETHEPRODUCTIONOFRULEBASEDPROGRAMMINGANDSEARCHMETHODS,ANDACHIEVEDITBYCOMPUTERPROGRAMSHEETMETAL,MOLDS,STAMPINGDEVICESARETHREEELEMENTS,THENDEEPANALYSISONTHETHREEELEMENTSFORTHESHEETMETAL,BYCONTROLLINGCLEANINGOILVISCOSITYIMPACTTHEFILMMATERIALOFSHEETBLANKET,THUSAFFECTINGTHEEFFICIENCYOFTHEMOLDTHROUGHTHEORETICALCOMBINEDWITHTHEACTUALMETHODS,THEEMPIRICALFORMULAAPPLIEDTOPRACTICEAFTERALOTOFEXPERIMENTSTOIDENTIFYVARIATION,PROPOSEINNOVATIVEIDEAOFMIXINGTWODIFFERENTTYPESOFOILWITHDIFFERENTVISCOSITYOILTOCONTROLTHECLEANINGOILVISCOSITYINTERMSOFEQUIPMENTMANAGEMENT,USEANEW“SEE,HEAR,PAINTING,STRESSES“TRAININGMETHODSTOENHANCEHUMANCAPACITYUSE“EIGHTSTEPSSOLVEPROBLEM”TOENHANCETHEFAULTANALYSISOFIDEASTHROUGHTHEWEIBULLDISTRIBUTIONOPTIMIZINGEQUIPMENTMAINTENANCECYCLE,MAINTENANCESTANDARDSWEREOPTIMIZEDFORTHEMOLD,THEMAINRESEARCHWASFOCUSONENHANCINGEMPLOYEECOMPETENCY,MENTORINGANDOTHERWAYSTOENHANCESTAFFCAPACITYAGREEMENTS,OPTIMIZINGMAINTENANCEPROCEDURESANDSTANDARDSFORSHEETFILM,EQUIPMENTMANAGEMENT,MOLDMANAGEMENT,THISPAPERUSESTHEMETHOD“SIXSIGMA”“SIXSIGMA”ISAPROBLEMSOLVINGMETHODANDIDEASTHROUGHSIXSIGMAMETHODTOSOLVEPROBLEMS,MAKETHEIDEAMORECLEARLYKEYWORDSIXSIGMAPRODUCTIONEFFICIENCYPRESSSHOPAUTOMOBILEMANUFACTURING目錄第一章緒論111研究背景112研究內容413論文結構514本章小結6第二章效率提升研究相關理論綜述8216SIGMA相關理論822生產研究相關綜述1123生產計劃研究相關綜述1224生產要素提升研究相關綜述1425本章小結16第三章沖壓車間現狀分析1731沖壓車間現狀1732沖壓車間生產現狀分析2033沖壓車間生產效率分析2234沖壓車間效率存在問題與面臨的挑戰2635限制條件下提升生產效率的方法3036本章小節30第四章基于規則式搜索的車間生產計劃編排3241生產計劃對車間重要性3242沖壓車間作業方式分析3343沖壓車間的生產計劃要素分析3444基于規則式搜索的生產計劃編排方法3845生產計劃編排實例4246本章小節44第五章基于6西格瑪管理的沖壓生產要素提升研究4551沖壓生產要素板料管理方法研究4552沖壓生產要素模具管理方法研究5253沖壓生產要素設備管理方法研究5954本章小結69總結與展望71參考文獻72發表論文和參加科研情況說明76致謝77第一章緒論第一章緒論本章主要研究汽車產業發展的歷史以及發展趨勢、汽車制造業離散制造車間發展歷史以及面臨的主要問題，基于以上的研究，提出本論文的研究內容，以及研究內容對生產制造帶來的意義，再給出論文的主要章節結構。11研究背景111汽車產業的發展介紹工業革命后，從德國人奔馳和戴姆勒于1886年制造的第一輛汽車開始，接著法國1890年制成第一輛汽車，美國是1893年，英國是1896年，日本是1907年，俄羅斯是1910年，各國都爭相發展汽車，使汽車工業有了日新月異的變化1,2。全球的汽車制造管理也經歷了由單件生產大量流水線生產精益生產全球化制造管理體系的過程，每個里程碑都使汽車制造業發生了重大的變化3。單件生產方式起源于歐洲，這種生產沒有標準和互換性，使成本極高。后來發展到流水線方式，起源于美國福特汽車，這種生產方式使美國汽車工業快速領先于全球并達到鼎盛時期，也使福特汽車一舉成名。精益生產是成功于日本豐田4，這種生產方式提高了生產效率，降低了浪費和損耗，使日本汽車制造業打敗美國多年的積累，也是豐田汽車慢慢走向世界第一的寶座5。我國的汽車行業起步較晚，但是發展迅速。從解放初期的第一臺解放牌車下線，到現在，我國已經成為世界上汽車產銷大國。從自主造車到合資開發再到自主品牌的汽車，如今，我國內市場汽車種類多種多樣，汽車在我國市場保持著較高的增長率，人們對汽車的渴望和要求也越來越高。112汽車制造車間的發展介紹車間是汽車制造的最基本的單位，汽車制造管理的核心是車間管理。車間的管理是利用一些先進的管理理念和管理手段，使人、機、料、法、環運行的更加有序，組織的更加效率。隨著人們對汽車的要求越來越高，質量和安全性、經濟性、外觀美觀度等成為人們選擇汽車的首要因素6。汽車的質量作為人們選擇汽車的最重要的因素，按照工藝來分，汽車制造分成沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝，四大工藝的每一個細節，都決定了汽車質量。沖壓車間作為汽車制造的第一道工序，沖壓工藝是決定車身制造質量的重要環節，好的汽車從沖壓開始。沖壓車間是把鋼卷加工成汽車所需的沖壓件，而在1第一章緒論這過程中，需要高噸位的機床、做工精細的模具、精準的輔具，除此之外，鋼卷的性能也是影響沖壓件質量的一個重要因素。因此，板料、設備和模具是沖壓的三大重要因素，影響沖壓件的質量。為了獲得質量較好的沖壓件，我們需要從生產組織7、設備狀態、模具狀態等各個方面去分析，如果要保持沖壓件的質量，需要保證正確的成型工藝、需要選擇性能好的成型材料、保證模具質量狀態、有合理的質量控制程序和制度、板料清潔性、設備狀態等條件8。焊裝車間是汽車制造的第二道加工工序車間，基本的工藝流程是先將各個沖壓好的零部件分別壓合、焊裝，其中包括了車身前后端等部件；然后是地板線的焊裝，這里完成了車身左、右側圍等部分的焊裝過程；地板部分焊裝好后，就進入了車身成型線的焊裝，經過這個工序之后，我們可以看到，一輛轎車的雛形已經基本誕生了。在焊裝過程中，要保證焊裝車身整體結構的穩定性，也要保證車身的尺寸，不能出現超差，在車身的不同結構中，正確合理使用焊接方法，不能錯焊，更不能出現漏焊。焊裝的好壞對車身結構的穩定性起到很重要的作用，也為涂裝做好準備。涂裝車間是汽車制造的第三道加工工序車間，基本的工藝流程是涂裝前表面處理工藝和防銹底漆涂裝工藝。首先，具有防銹保護作用，從主體上講制造汽車90用的是鋼材、假設不給汽車涂漆的話大家可想而知。汽車的壽命就大大折扣、所以說汽車涂漆的必要性。油漆工藝可以保護愛車不受到腐蝕、隨著新型材料上市涂膜保護的作用越來越大比如高耐劃傷性能、彈性、耐污染性等等；其次，可以提升汽車美觀，外觀美給予人美感；可以體現顧客價值觀導向；最后，汽車噴涂后就有識別作用?？傃b車間是汽車制造的最后一道加工工序車間，把各種零件、部件、合件或總成按照規定的技術條件和質量要求連接組成完成的汽車產品。裝配是汽車生產中必不可少的最后一道工序，沒有裝配就沒有完整的汽車，具有重要的作用。首先，裝配將最終檢驗零部件的制造質量；其次，裝配可以發現汽車生產的薄弱環節；最后，裝配將最終影響產品質量。上述的四大車間中，只有沖壓車間屬于離散制造，是典型的JOBSHOP，其他三個車間屬于流水線制造，屬于典型的FLOWSHOP。其制造和生產方式不同導致其管理方法和手段也不同。113汽車離散制造車間面臨的問題離散制造車間是車間加工產品或者完成生產任務被分解成多個加工任務來完成，每一項任務僅僅占用車間的一小部分資源，這部分資源的丟失或者損壞，并不能對整個任務造成很大的影響，離散制造的產品是由一系列并不連續的工具2第一章緒論加工組合裝配完成。在手工生產的沖壓車間，每個壓機都是獨立的，也是可以互換的，沖壓件的生產使用的模具即可以在一臺壓機上生產，也可以在另一臺壓機上生產。一個沖壓件需要的幾個工序，可以在壓機之間進行互換生產。在自動化生產的沖壓車間，每條生產線可以獨立看做一個壓機，不同壓機形成互換性。離散制造車間有以下幾個特點（1）生產品種、系列較多離散制造車間往往生產相關或者不相關的產品往往較多，并且產品結構較為復雜。沖壓車間的一條生產線往往承擔20套以上的模具生產。（2）生產計劃對效率影響很大生產計劃是根據加工成本、工序加工運輸距離、產品切換時間、相鄰產品之間的相似性等因素有關系，生產計劃排序的研究也是很多國內外學者研究的重點。（3）加工過程中控制復雜生產過程中，數據收集和維護的工作量較大。同時也對工人要求較高，能夠適應不同品種之間差別對能力的要求。鑒于以上情況，離散制造企業面臨以下挑戰（1）亟待優化離散車間生產調度生產計劃對離散制造有著很大的影響，所以合理安排生產計劃對提高離散車間的制造效率有重要作用。離散制造生產任務多，不同任務之間差別較大，如何合理安排生產計劃，使車間的設備空置率最低、產品切換時間最短、員工對產品的熟悉程度最高、減少半成品和廢品的頻繁出入等問題。（2）設備和模具狀態有待提高離散制造往往產品結構復雜，設備和模具復雜度也比較高。這里既要求操作人員對產品復雜度有一定的了解，做好生產過程的質量控制環節，也需要技術工種對設備和模具的使用和維護狀態有相當的熟悉程度，以免在出現問題的時候，能夠使故障時間降到最低。減少因為設備和模具狀態不好造成的生產停滯、影響客戶按期交貨。（3）管理方法對離散車間效率有著很大的影響離散制造生產過程中，數據量大、生產品種多，可以自動收集和記錄的手段較少，所以造成整個過程中，數據的統計和收集較為困難；再加上混線生產，不同品種切換后的標準不同造成對不同生產工種的要求也不同，所以對員工的管理也較為困難；離散制造企業也往往依賴于經驗，管理也是逐漸將經驗做慢慢地積累起來，并且把經驗變成標準，能夠進行推廣。綜上，汽車制造離散車間面臨著諸多問題，這些問題的形成都影響著車間效率。在日趨競爭激烈的汽車市場，各汽車制造廠在不斷設計推出新車型的同時，3第一章緒論還不斷地提高汽車制造速度，這就要求汽車制造車間要提高其生產效率。12研究內容本文研究對象是某汽車制造廠沖壓車間。在沖壓工藝中，軋制鋼板作為原材料，經過清洗機清洗，涂油機潤滑，再進入模具進行沖壓，最終形成車身零件。沖壓車間各工序的布置安排，具有鮮明的離散制造特點。基于該車間的生產、設備、模具現狀，并結合國內外沖壓車間研究的趨勢，提出了基于本車間的效率提升方法，主要從生產計劃編排方法、生產要素提升（板料、設備、模具）兩方面進行研究。本車間效率提升方法，主要包括（1）基于規則式搜索的車間生產計劃編排優化，即以庫存報警為生產排序先后判斷依據的排方法。沖壓車間的零件生產計劃根據公司生產經營計劃進行規劃，主要滿足年度裝車需求。另外根據沖壓件可存儲的特性，進行車間自身最低庫存規劃，平衡在既滿足裝車需求，盡量減少庫存降低存儲成本的同時，還能通過有限庫存，降低庫存報警危險，為沖壓車間生產設備及模具維護提供時間。（2）板料質量提升。板料要素的提升主要指板料機械性能及板料油膜研究。板料的機械性能直接影響是否能夠得到合格的沖壓件。板料的屈服強度、抗拉強度、延伸率、各向異性指數R值和硬化指數N值，是影響板料成型的基本特性。沖壓車間通過對板料的檢測數據與生產零件對應狀態積累對比，獲得能夠生產出合格零件的板料性能參數區間，并通過不斷優化模具，擴大板料性能區間，達到節約成本的目的。另外，板料表面油膜的厚度和粘度也在很大程度上決定了板料的成型性能，在油膜異常的情況下，甚至無法生產。本文通過對油膜監控的摸索，得到由于存料時間長短引起的板料表面油膜變化，摸索出板料存儲的合理時間范圍，將由于存儲時間引起的油膜變化，導致生產失效零件的浪費降至最低。（3）生產設備維護。該沖壓車間，通過著重提升維修工技能，開展多樣化維修工技能培訓及技能大賽，培養維修工正確的解決問題的思路和方法，并通過大量故障案例積累，給維修工創造了適用于本車間的“設備故障百科全書”。除此以外，不斷優化TPM流程和標準，強調預防維修的重要性，將事故防患于未然。（4）模具維護。類似于設備維修工作的優化，對于模具維修，同樣將重點放在了對人員技能提升方面。由于沖壓車間員工普遍年輕，平均年齡在25歲左右，員工技能的提升顯得尤為重要。模修工段通過對員工進行課程式講解，國外優秀員工陪伴及員工技能大賽等方式，培養員工工作技能，激勵員工工作熱情。另外對模具的TPM流程和標準也進行了重新梳理，精確至螺釘的標定、模具表面的油漆選擇。4第一章緒論生產效率是指產出對于投入的比值，用來度量單位投入的產出效率。在競爭日趨激烈的汽車市場，提升車間生產效率無疑會給汽車制造廠在激烈的市場競爭下增加砝碼，總體來看，為提升離散制造車間效率而提出的一些方法，有以下意義通過生產計劃的優化，為車間安排未來的生產計劃留有更多的時間和選擇，有利于生產計劃控制。提升生產效率，建立合理庫存，還能夠給優化生產計劃提供空間，不斷為本車間的生產編排帶來便利的同時，還為后續加工車間的生產提供方便。降低汽車的制造成本，節約能耗，減少污染。僅僅通過板料油膜的監控工作，就能有效提升板料利用率和沖壓零件合格率。通過板料存儲時間的有效控制，能使沖壓車間節約出約1/4的空間進行工位優化。提升設備開動率，建立合理庫存，一方面最大可能的規避沖壓件中斷供給風險，另一方面能夠給予生產設備和模具調試維護的時間。在線修理，是最貼近生產過程的修理，能夠還原真實生產狀況，在線修理，能夠得到最優設備及模具狀態。有更充足的時間來進行工藝優化和改進。13論文結構針對汽車制造離散車間固有問題的分析，加之對車間調度的總結，在本論文中，我們將主要研究如何采用6SIGMA方法來對車間進行管理和改善，以提高離散制造車間效率。本文結構如圖11所示。5第一章緒論圖11論文結構第一章緒論闡述了本課題的來源，研究背景及目的。第二章效率提升研究相關綜述，提出6SIGMA研究情況、生產研究相關綜述、生產計劃研究相關綜述、生產要素提升研究相關綜述。第三章沖壓車間現狀分析，從車間現狀、生產現狀、效率分析三個方面介紹，并提出面臨的問題和挑戰。第四章基于規則式搜索的車間生產計劃編排。主要通過開發一個智能的生產計劃編排系統，進而使生產更為合理有效的進行，避免生產過剩或不足，提高人、機器、板料的利用率，減少浪費。第五章基于6SIGMA的生產計劃要素提升研究。通過6SIGMA方法對生產要素板料、設備、模具進行合理的優化和改進，進而提高設備的開動率、控制板料的質量，降低損耗，提高車間效率。最后總結了全文的工作，并對以后工作做了展望。14本章小結6第一章緒論本章是論文的緒論部分，首先介紹了本課題的來源和研究背景及目的，提出論文的研究內容和研究的意義，在本章的結尾列出了文章的組織結構，并對每個章節的內容做簡要的描述。7第二章效率提升研究相關理論綜述第二章效率提升研究相關理論綜述本章主要的研究內容是有關生產車間效率提升的國內外研究理論綜述。由于6SIGMA管理方法是論文的研究主線，所以先介紹了6SIGMA的來源以及6SIGMA在其他企業和本論文的應用情況。相關理論綜述分成三大部分生產研究相關綜述、生產計劃研究相關綜述和生產要素相關綜述。其中生產要素相關綜述又按照設備和模具兩方面來進行詳細闡述。216SIGMA相關理論2116SIGMA發展歷程6SIGMA方法起源于摩托羅拉公司，原本是為了應對企業危機，用來改善產品質量，滿足顧客需求。后來被杰克韋爾奇引入通用電氣，經過10年的發展，6SIGMA方法對通用電氣的飛速發展起到了很大的作用，并得到全球的推廣和發展。現在眾多全球企業結合本公司的情況，使用和改善6SIGMA方法，不僅僅用來改善產品質量，還用來指定質量戰略和管理戰略。2126SIGMA方法簡介16SIGMA的定義6SIGMA是一種商業流程或準則，企業通過監視其商業活動，在過程中發現、分析、解決問題，優化流程，進而不斷提高其收益，不斷降低資源的浪費，同時提高顧客滿意度。26SIGMA管理的管理理念6SIGMA有四個管理理念，分別是（1）以顧客為中心要求以“了解顧客并確定顧客的關鍵要求”為先；（2）系統觀點將組織當系統來對待，而不是一些獨立分散的部門；（3）依據數據決策要求用數據說話；（4）關注過程管理不斷優化過程來提高企業的競爭力。36SIGMA的步驟實現6SIGMA管理一個重要的方法是DMAIC改進過程界定（DEFINE）、衡量（MEASURE）、分析（ANALYZE）、改善（IMPROVE）、控制（CONTROL），如圖11所示。8第二章效率提升研究相關理論綜述圖216SIGMA流程圖2136SIGMA方法在國內外企業中的應用6SIGMA原本使用在摩托羅拉公司，用來提高產品質量控制，后來被杰克韋爾奇帶入到GE，并在通用電氣取得了很好的效果，并得到全球推廣。6SIGMA做為一種先進的管理方法和管理思路，至今仍在國內外各領域中得到廣泛關注。16SIGMA在醫療方面應用6SIGMA方法廣泛地被應用在醫療方面。徐宇紅9等把6SIGMA方法應用到消毒供應中心的手術器械中，首先建立中心的6SIGMA管理團隊，然后分析影響器械的質量因素，從中找出關鍵因素，優化手術器清晰和滅茸流程。最后制定出了方案。6SIGMA管理模式對消毒供應中心手術器械進行管理。馮晶，謝春玲為了提高醫院的對護士的管理質量，找出目前管理存在的缺陷，對現在的流程提出改進方法，采用6SIGMA管理模式對68名文職護士進行管理，并把研究結果采用相同人前后四年績效考核通過率做對比，結果表明采用6SIGMA管理模式后68名文職護士4項考核的通過率逐年提高。6SIGMA將能更好地提高文職護士的910第二章效率提升研究相關理論綜述綜合素質，提高護理質量和衛勤保障能力。徐文堅，馮衛11等針對于數字化醫院內在流程建設（放射學工作流程）中存在的效率低下、消耗較大的問題，利用6SIGMA方法，找出工作流程的優化點，保留有意義的工作流程，簡化無意義但必須存在的工作流程，消除無意義的工作流程。通過6SIGMA方法對流程的再造，提升了放射科的工作效率。26SIGMA在制造業中的應用曹康，金國斌12通過對SM公司JD生產線進行研究，采用6SIGMA方法優化JD的生產效率，通過三個步驟，首先繪制和分析“VSM現狀圖”畫出主要的價值鏈，采用6SIGMA方法對所有可能對價值產生的因素進行分析。然后繪制出未來理想的價值鏈進行分析。最后根據現狀和未來理想的差距，利用6SIGMA的DIMAC方法，進行逐一的分析。程石13分析了6SIGMA方法在軍需裝備企業中使用的可能性，首先建立了符合6SIGMA的裝備質量體系標準，然后應用方法的改進模式到裝備質量改進中，辨別裝備采購業務的核心流程，界定流程輸出物，繪制裝備采購核心流程圖分析過去及當前的業績數據并且設定明確的6SIGMA質量改進目標確定過程的決定因素，通過對過去的和目前的業績數據進行分析就可找到準確的因果關系分析、提出和實施以解決問題為中心的方案。6SIGMA方法在管理領域，無論是生產現場管理、質量管理還是對于人員管理的領域的企業，很多都采用了并得到推廣。2146SIGMA在本論文應用1利用6SIGMA方法開闊對問題解決的思路對于問題的研究，尤其是復雜問題的研究，最后解決的好與壞，決定于對解決方案的好與壞，解決方案的好與壞，往往取決于對問題思考的邏輯。本論文研究對沖壓車間生產效率的提升，正是借助于6SIGMA提供的分析工具和分析方法，使一個戰略性的課題最后能夠落實到一項項具有挑戰性的任務上。分析和解決問題常用的三種方法是PDCA、八步法、6SIGMA，他們之間的關系如圖21所示。10第二章效率提升研究相關理論綜述圖21分析和解決問題方法6SIGMA方法是一種更加廣泛的、使用范圍更廣的一種解決問題的思路，更適合于車間對解決問題的思路推廣，在應用6SIGMA方法的同時，也可以使用解決問題八步法和PDCA對一個具體的小問題和方案進行優化。本文同時使用了6SIGMA和解決問題八步法，對問題的研究。26SIGMA方法在使對影響因素思考更加廣泛6SIGMA管理強調用科學方法優化流程，并且6SIGMA質量管理要求以用戶為導向，在思考6SIGMA影響因素的同時，更加重視對用戶的思考。在本文中，借助于6SIGMA方法，對生產計劃的優化時，考慮生產計劃影響因素更加注重對用戶焊裝的需求。使對影響因素考慮更加全面。36SIGMA方法更加強調全員參與其次，6SIGMA管理強調企業全員參加。全員參加的6SIGMA管理也要求沖壓車間內部不同區域（生產區域、模修區域、維修區域）加強合作溝通，要求我們在實際生產中加強交流、有效溝通、齊心協力、相互協作，每個人不僅要努力完成自己任務，還要顧全項目組的整體項目情況，做到人人參加，切實做到112。4利用6SIGMA管理方法提高對問題的預防6SIGMA管理要求我們在生產中多采取預防性管理。即意味著提前發現問題，提前解決問題，把問題消滅在萌芽階段。例如我們應該采取適當的方法、制定合適的流程來加強設備和模具方面的管理，進而降低設備和模具的故障率。針對一些偶然因素造成的停臺，可以做好統計分析，找到規律；而對常發事項，則可以按期進行設備和模具點檢，把隱患消除在萌芽之中，保證機器模具和設備良好的運行。56SIGMA管理方法要求我們持續改進。持續改進、不斷提高生產效率是一個離散車間保持生機活力的保證。22生產研究相關綜述11第二章效率提升研究相關理論綜述在生產組織方面，一方面提倡精益生產14，一方面需要控制質量。精益生產需要一是生產過程中不斷改善，無論整體還是局部，都有改進和提高的空間；二是杜絕浪費，任何工作只要對提高價值沒有幫助，都應該視為浪費；三是持續改善，對于生產經營中遇到的問題，先易后難，逐步改善和提高，不懈努力進行長期積累，從而獲取最后的勝利15。為了控制沖壓件的質量，把沖壓件的質量檢查分成首檢、巡檢、末檢和抽檢四種16。末檢和抽檢一般檢查35件，也可以按照生產批量進行一定的比例檢查，比如25。對沖壓件的質量檢查的內容，制定了沖壓工藝規程，包括沖壓工藝卡、檢驗卡等標準，方便操作者操作。在沖壓的指標里，換模時間同樣也是影響生產組織效率的一個重要因素，研究如何縮短換模時間是提高設備利用率的重要內容，快速換模技術SINGLEMINUTEEXCHANGEOFDIE,SMED又稱單分鐘換模，即控制換模時間在10分鐘以內，在國內外研究很多17?？s短換模時間可以通過改進壓機程序、改進工裝的通用性、合理安排生產計劃和批量等完成，然后制定標準的換模流程卡18。生產計劃是沖壓車間的指揮棒，生產計劃是研究企業在有限生產能力、庫存容量及其資源的情況下，如何制定中長期的生產任務，以達到利潤最大化或者成本最小化的決策問題19。沖壓車間與焊裝車間通過沖壓成品庫關聯，即焊裝車間根據需要到沖壓成品件倉庫領料，沖壓車間在滿足車身計劃的前提下，以最大庫存量、生產班次和換模次數等為約束條件，根據沖壓成品件庫存情況將需要的零件合理地分配到各生產線上生產20。王秀梅等21把手動排計劃變成了自動排計劃，把周計劃細分到班次計劃，提高了工作效率。鐘講鴻22建立了板料和板料利用率的模型，分析備料生產環節的信息化需求，通過軟件模擬，自動生產生產計劃。在車間管理和生產組織方面，信息化也越來越受到重視，很多企業開始引入成型的信息化系統或者是自己開發信息化系統23。23生產計劃研究相關綜述車間調度是指在指定的區域內分配各項制造資源。車間調度作為制造執行系統的核心功能之一，優化調度企業短期生產作業計劃，對企業資源優化配置和科學運作有著重要影響24。數據統計表明加工時間僅僅只占產品整個制造過程的5，而絕大部分時間都在非加工過程中耗散25。為此，我們一直尋求在給定的各項資源下達到某種目標的最大值，理想的車間調度不但可以節約資源，還可以提高生產效率及顧客滿意度。因此，提升離散制造車間的效率也可以認為是優化車間調度。12第二章效率提升研究相關理論綜述對于典型的離散性車間調度問題的現狀，國內外學者都做了大量的研究。最早由20世紀50年代美國JOHNSON教授提出了23個加工工序的問題26，然后更多地學者提出了對車間調度不同的計算方法，主要有以下幾種方法（1）基于遺傳算法的車間調度分析陶澤，謝里洋等27研究了遺傳算法，這種算法對問題模型的要求較低，能利用一定的方式避開局部最優，收斂到全局最優。雖然遺傳算法往往能夠成功地解決中小規模問題，但存在參數難以確定、容易早熟等缺點。（2）基于運籌學的車間調度研究該方法主要針對傳統的作業車間調度問題，在給定條件下，按某一衡量指標來尋找最優方案。運籌學方法具有適應性強，應用面廣，計算技術比較簡便的優點。但是由于運籌學方法自身的局限性，在運用運籌學方法時必須要附加一些脫離實際情況的假設，這使得其理論研究與實際應用之間存在差距28,29。（3）基于控制理論的車間調度研究GERSHWINL30從控制理論的角度出發，闡述了控制理論方法在制造系統的應用情況。同多數調度算法一樣，控制理論方法也是先通過對生產資源和沖壓制件之間的關系進行數學建模，再通過運用算法求解最優的分配策略。但是，這類方法對模型的描述能力有限，需要對實際環境做大量的簡化，且隨著問題規模的增大，求解時間呈指數增長，所以該方法也不適合大規模問題的求解31。（4）基于啟發式規則的車間調度研究啟發式規則的定義為一個直觀或經驗的構造算法，在可以接受的花費（時間，空間）下給出待解決組合優化問題的每個實例的一個可行解32。啟發式算法易于實現、計算復雜度低，在實際中得到了廣泛的應用。PANWALKER33總結了113個啟發式調度規則，將其分為簡單規則、復合規則、啟發式規則。啟發式方法的缺點是不一定能保證得解的可行性和最優性，甚至在多數情況下，無法闡述所得解同最優解的近似程度。（5）基于規劃理論的車間調度研究目前，國內外很多學者對汽車整車生產這種特殊的生產模式也進行了研究，特別是針對沖壓車間和焊裝車間的生產調度進行了很多研究。陳效華34的研究給出了一套生產計劃自動編排軟件，軟件的使用將大大降低編排計劃所用的時間浪費，提高工作效率。LASSERRE35建立了一個以最小化庫存成本和加工時間為目標的多功能約束下的沖壓車間生產調度模型，并設計了大規模遺傳啟發式算法進行求解。IRANPOOR36從減少提前和遲到懲罰的角度，通過最小化懲罰成本研究了流水車間的生產調度問題。JEONG37提出了在多項目多層次制造系統中確定其經濟批量的數學模型，并以流水作業生產作業系統為例對該模型進行了闡釋。孫志13第二章效率提升研究相關理論綜述峻38研究了產品的批量分割生產的JOBSHOP調度問題，并提出了三步分裂算法對其進行求解。而在國內也在這方面作了大量研究，周微民39提出了基于遺傳算法的作業計劃算法，用于解決沖壓車間的批量多工藝加工作業計劃的優化問題。在算法中，以生產周期為目標，通過合理的分批加工，使得每批加工數量的確定和每批加工順序的安排能同時被優化。張曉東40提出了一個庫存儲備定額優化模型，該模型考慮了沖壓機生產過程中更換模具時間，以最小化庫存成本為目標，一定的供應下游生產能力和庫存平均占用資金為約束，并運用遺傳算法求出了模型中庫存定額的優化值。尚文利41和張曉東42中都建立了調度約束的生產計劃與調度集成優化模型。前者的目標函數是使總調整費用、庫存費用及生產費用之和最小，約束函數包括庫存平衡約束和生產能力約束，同時考慮了調度約束。后者目標函數是減少準備時間、最大化設備利用率，減少庫存，同時考慮了調度約束。常劍鋒43脫離了單獨從沖壓車間來建立模型的局限，提出了以滿足產品需求并保證第二級和第三級車間生產節拍的平衡，同時盡可能降低第一等級車間零部件庫存量、設備負荷和加工準備時間為目標的多級制造系統生產計劃和調度的模型。周微民44將沖壓生產中更換模具的調整時間引入車間調度模型，并以車間在制品最小化為優化目標來求解沖壓車間調度問題。X,D,ZHANG等45中為了研究工件的經濟批量，以在制品積壓成本以及超期成本總和最小化為優化目標，以混合優化算法來進行求解。張曉東，嚴洪森等46研究了如何在換模調整時間影響下確定生產計劃中各個沖壓件的經濟批量。張曉東47研究了整車制造過程中沖、焊、涂、總工藝車間計劃關聯作用下的排產調度問題。黃青48利用FLEXSIM軟件模擬仿真沖壓車間生產過程。常劍鋒等49,50構建了沖壓生產線的虛擬系統并通過仿真來優化生產計劃的排產。上述的車間調度方法各有特點，在提高車間效率上都有一定的成效，但是都有一定的局限性。相對比較，6SIGMA管理具有理念新穎、普適性高、應用廣泛、便于掌握、實施方便等諸多優點5152，在汽車制造離散車間調度上可能會發揮更突出的作用。24生產要素提升研究相關綜述241設備效率提升研究綜述設備管理從現代管理理念的指引下，從以前的搶修式維修，到預防式維修，再到視情式維修，每一次改變都帶來一次大的革命。搶修式維修是故障驅動的維修，先故障后維修，屬于被動維修、應急維修。預防式維修時周期性維修，是基于時間的維修，屬于主動性維修。視情式維修是預報性維修，是基于可靠性的部14第二章效率提升研究相關理論綜述件狀態檢測維修53。搶修式維修柔性較差，維修成本和經濟難以控制，缺少計劃性；預防式維修計劃性強，有利于減少功能性故障和停臺時間；視情維修是以可靠性為基礎，根據零部件特征制定的維修方法，增強可控性，但是實施較難54。維修策略對維修績效來說也非常重要，因為維修策略和維修的管理問題，直接決定著整個維修組織和體制的合理性55。危百權56王彥良57都提高，面對國內設備管理現狀和問題，比如機制不完善、人員水平不高、國外進口設備技術封閉等問題，提出需要由傳統管理維修向現代管理維修轉變。趙旭金58提出了設備維修中的“三要素”，即人、環境和設備；以及“五層次”，即系統層、單元層、功能模塊層、電路板層和元件層。LIUJAMES59對于目前流行的視情維修進行了研究，建立數據庫，利用專家系統，把實例和難題輸入專家系統進行解決，最后給出解決方案。TPM是當今先進的設備管理方式之一60，TPM是以全員參與為基礎，以自主管理為核心，以全系統的預防維修為過程，以追求設備綜合效率最大化，實現設備故障和產品質量缺陷為零、營造綠色工作環境為目標的設備保養和維修管理體系61。國內外很多企業和學者很重視TPM，在推行TPM管理和繼續研究TPM工作，不斷地豐富TPM的內容，把TPM與其他項目結合起來。SHAMSUDIIN62提出，把TPM和生態環境和5S結合起來，在他的研究中，首先建立了一個系統框架模型，包含了標準工具和技術，這個結果最后應用在一個半導體企業中。董玉波63通過TPM以及活動板、會議體系、三定和5S管理，建立起生產裝置長期經濟運行保障體系。高立敏64提出了在傳統資源共享模型的基礎上，引入了可信平臺模塊，利用TPM的安全數據存儲功能對共享資源進行密封存儲，并利用模型對共享資源進行訪問控制，從而建立TPM高度安全的層次資源共享模型。設備檢修是維修工作中最重要的一項任務之一，檢修的制度以及檢修的質量是檢修管理中重要的內容，控制檢修的質量，需要把握中影響檢修的因素人、設備、材料與備件、方法，然后考慮如何做好檢修計劃、如何合理優化計劃來源、如何使計劃有效性，并且能夠在檢修中得到很好的執行65，所以檢修要做到精細化管理，立足實施優化設備檢修的組織職能模型，設備分級模型，設備項目檢修選擇模型，建立不合格品控制程序，實施統一的設備檢修管理模式，實施工種、班組、跨區域整合，發揮人員優化作用66。同樣也可以對設備檢修進行信息化管理，使檢修工作制度更加標準化、合理化6768。242模具效率提升研究綜述模具的狀態是影響沖壓件質量的最重要的因素，沖壓件的質量優劣決定了汽車產品的優劣，而沖壓件質量的優劣最重要取決于模具的結構工藝性69。沖壓15第二章效率提升研究相關理論綜述模具在生產中是否處于良好狀態是關鍵。若沖壓模具存在問題，操作者不論如何按工藝規范操作都無法保證質量，而且還影響生產節拍正常進行。作為沖壓件生產的模具，需要進行有效控制。如果模具質量不過關，可能造成沖壓件拉裂、縮頸、棱線不直、大的坑包、波浪等，產生不合格品，這些不合格的零件，有的經過返修可以正常使用，而有的則要當作廢品成批扔掉，造成材料和人力的極大浪費，給生產廠家帶來很大的經濟損失。還可能尺寸不對，對后續裝配也直接產生影響，造成裝配質量存在問題，甚至干涉，裝不上車。模具質量的好壞，直接影響沖壓件的質量，也就是影響整車的外觀，是用戶最直觀的感受70。模具的正確使用和維護保養直接關系到產品質量、生產效率、人身設備安全和企業的發展。許映高等71詳細列出模具在安裝前、安裝時、調整試模時、生產過程中、生產結束后、模具存放、模具吊運等階段詳細的要求。隨著技術的發展，一些新的手段開始用于模具調試和模具維修，比如可以利用有限元方法對板料成型進行分析，判斷沖壓件潛在的缺陷72，首先利用ANSYS建立模具的有限元分析，分析可能會發生的缺陷，研究沖壓速度、摩擦因數及壓邊力等因素對板料成形的影響。同樣，網格試驗可以應用在模具成型分析中，網格試驗法便于對較大區域的塑性主應變分布進行測量，獲得測定區域的應變分布、材料流向和變薄分布等73。隨著信息化的發展和計算機的普遍使用，模具的管理也越來越信息化。CHOI,YOUNGJAE74提出基于網絡的質量管理系統，利用數據庫和網絡共享模具和質量管理。宋敏等75結合模具的具體特點，提出了基于C/S的模具管理信息系統，通過這個系統，可以共享模具管理的業務流程、模具檔案以及模具信息。25本章小結本章主要講述國內外研究現狀，主要從6SIGMA理論，生產研究相關理論、生產計劃研究相關理論、生產要素提升相關理論四個方面進行詳細闡述。舉出了國內外研究領域的方法和一些實際案例。16第三章沖壓車間現狀分析第三章沖壓車間現狀分析論文的研究對象是某合資汽車制造企業的沖壓車間，首先對沖壓車間的現狀進行簡要的描述，主要從組織機構、人員、設備現狀、模具現狀等幾個方面介紹。生產是沖壓車間的主要任務，所以接著對生產進行講述和分析，然后對生產效率從效率定義、效率組成等方面進行分析，從以上結果得出沖壓車間存在的問題以及面臨的挑戰，提出提升生產效率的方法。31沖壓車間現狀311車間組織機構與職責本論文的研究對象是某合資汽車公司沖壓車間，沖壓車間于2004年3月破土動工，同年12月開始交付使用。車間占地面積47475平方米。車間組織機構如圖31所示。圖31車間組織機構生產區域主要負責的工作內容如下（1）生產過程組織編制生產計劃，按照生產計劃組織生產，完成生產任務。（2）過程質量控制做好生產過程中的質量控制，利用首檢、抽檢、專檢、尾檢等質量檢查方法，和油石、紗網等質量檢查手段，進行質量控制。（3）成品件庫房管理對沖壓件存放庫房進行管理，做到賬卡物一致和先進先出工作（4）鈑金返修對已經生產出的不合格零件進行修理工作。17第三章沖壓車間現狀分析（5）效率分析生產負荷的計算、生產效率分析等。維修區域主要負責的工作內容如下（1）設備計劃檢修制定設備保養周期，制定年度檢修計劃，按照檢修計劃進行檢修工作。（2）設備故障維修設備出現故障的時候，進行維修工作。（3）設備技術改進對設備落后的技術或者有缺陷之處，進行改進工作。（4）新設備項目新設備安裝與調試工作模修區域主要負責的工作內容如下（1）模具計劃檢修制定模具保養周期，制定年度檢修計劃，按照檢修計劃進行檢修工作。（2）模具強制維修模具出現缺陷和故障，立即對故障進行排除工作。（3）模具質量改進對零件質量進行優化。（4）新模具調試驗收新模具調試與驗收工作。（5）模具停臺控制控制模具停臺。（6）AUDIT分值控制控制零件表面質量。管理組主要負責的工作內容如下（1）現場、安全管理對車間現場、安全進行檢查，制定標準。（2）體系貫標工作貫徹公司ISO9001、ISO14001、OHSAS18001、VDA61/63等要求，并定期進行審核。（3）成本控制提出成本預算，對成本進行控制。（4）備件管理對備件進行審核、R3錄入。（5）培訓、改進工作新員工/在職員工培訓計劃制定、培訓計劃跟蹤，KVP和合理化建議工作312車間設備現狀車間設備簡要明細表如表31所示。18第三章沖壓車間現狀分析設備主要技術介紹（1）板料分層與板料清洗技術左右兩個板料料垛小車，自動切換板料。板料分層采用吹氣和磁力分層相結合的技術，在鋼料分層主要采用磁力分層，鋁料主要采用吹氣分層。采用清洗機和涂油機作為板料的清洗和涂油裝置，清洗機由引入輥，刷輥和兩對擠干輥組成，壓力可調節，適用于外表面件的清潔；涂油機通過兩層噴油嘴，實現對板料的涂油功能，適合于內表面件的涂油功能，有助于板料的成型。（2）VMT技術VMT為每一個板料統一設置一個基礎位置，采用二維光學技術，測量出生產時的板料和基礎位置的偏差，然后把偏差向量發給機器人，機器人按照偏差位置去抓取板料，使對中更加準確和有效。（3）液壓拉伸墊技術根據壓力機大小的要求，有6點液壓拉伸墊6000噸和8點液壓拉伸墊8000噸兩種，并帶有不同階段的壓力可調節，具有彈簧墊、回拉模式和脫模模式三種方式，保證板料成型良好。頭臺壓力滑塊采用機械結構，這樣的好處是保證了沖程次數和降低了維修難度。后續5臺壓力采用的是機械結構，四驅活動連桿。（4）SPEEDBAR技術零件的傳輸采用萬家頓SPEEDBAR技術，12臺伺服電機控制進給、舉升、擺動、傾斜、側移等工作，最大傳輸距離6800MM，最快速度可以達到13次/分鐘。313車間模具現狀車間共有模具488套，