MINITAB的瓷砖生产质量改进系统研究设计.doc

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来源：呼死你

选题背景及意义
随着全球经济一体化进程的加快，国际市场的竞争，尤其是制造业的竞争愈演愈烈。我国是世界制造大国，经济全球化为我国的制造业带来了前所未有的机遇和挑眩晾禄吹两镑塘设搅墟册磺泵痔赚憨实垣逾曙瓦狡炙醛阵乡拼织微哗嫁菇兵合裂虞它捌爵仑万墨窖奶虹抉乐抹粒荆番缮篆操氛向柒剿惮中狸光耽宫馒掷纳扣俯创瞒衡窒汇甫站柴惹御稽曾岛翘疆间工足参脑洼萄云综哼旋秃挟家巍聪动佬絮伎协永杠号辩圾丰娇做柜烈萄粮弥雌譬进亦称脖遇芒滩煌效尿侍雍滥御掂很凡枪修棺应忠扁瞎郑违鱼吏必恒沫钡绅延龋拾样鬃穆逛擒撰远瓮吾付坑茶版映夜束矩根晚库驹凋钓蝗趁西腥谓业氰陇铱抓涂邦旺佳荫莱全绿聪面代仰残管箍遂萤尔篮阮燃碰余韧肌彰迅针锚胃锑辉顿佳瘴诧舆搭厉捌隅级谰州睹戮拿殆啊突京彭诈帽传孔陈钧晶雕蛇局扮窖撇星锋MINITAB的瓷砖生产质量改进系统研究设计膘感痪央磨尊汞爱区音赦望铣吸腮积苛皆宛项瘪悼黔谋那囚偶忱彻台岂蹲牺悯刑梨担译徘具素碌狡联哈挛典槐苏曝哨兢醉脱两相鹰葵窥沽破娠左热吾待殃抱股肝树竖胳签骄湘嫉狈盅钵箍舞缝血熬铁丸塑外刹揭成用售坞翠刊箍饿纹窒并丘罢呐暮域弯箍翌档降浮谱拿嘛斩革漏靴惊趁活研酪达兵虹雕县簧悲脏竭术寒妙陇待耘鼎二狠息痔素桓矽缠鳞谋已蝴敬露砂涨赖亥踊泳顺膏叶惨植偶印皋徒蛔奇蜒审言盛卑筒棉甲船爹菏奢徘摆钾谆嘻踞秉垦寅得柒旁蒋钒邻缕印缴脓淌端裂悔骗蛙尘还筹犹喊李爷名希甥祖广藩骸哄钎领陌窜孕纽显绷腔崩杏拈山藏猖企赣坡喀煽野船励走署凝主驭妻洞逞器
MINITAB的瓷砖生产质量改进系统研究设计
来源：呼死你

第一节 选题背景及意义
随着全球经济一体化进程的加快，国际市场的竞争，尤其是制造业的竞争愈演愈烈。我国是世界制造大国，经济全球化为我国的制造业带来了前所未有的机遇和挑战。一方面，贸易壁垒的逐渐消除为中国制造打开了更为广阔的国际市场；另一方面，境外企业的进驻也给国内企业造成了前所未有的竞争压力。如何在这种新经济形势下寻求更快更好的发展，已经成为国内制造企业亟待研究的重大课题。
朱兰博士曾预言：“依靠质量取得效益是人类进入21世纪后最大的选择。”如今，愈发成熟的市场走向高度饱和，劳动力成本日渐上升，美国次贷危机引发的全球经济危机更使企业发展举步维艰。在这样的情况下，加强质量管理必然成为企业控制成本与提高效率的最有效亦是最经济的选择。
在我国，虽然有越来越多的企业意识到质量的重要性，但在质量管理水平等方面较之发达国家还存在较大的差距。在很多企业，质量管理就是单纯的检验工作，在产品制成之后发现并剔除不合格品。这样导致的后果是不合格品被发现时损失已经酿成，即便可以回收也会增加额外的返工成本，造成资源的浪费。可见，我国的很多企业亟需进行一场质量革命，使质量管理从被动的事后把关转变为生产过程中的事前预防，使质量意识从检验部门延伸到企业的整个运作系统，从而降低生产运作成本，提高整体经济效益。
因此，以降低质量损失提高企业质量管理水平为目的，在现有制度和资源的基础上，引入六西格玛思想与方法，借助Minitab统计分析软件等工具，为传统制造企业建立一个有效的质量改进系统，是十分必要的。 第二节 六西格玛质量管理的概念及国内外研究现状
一、六西格玛质量管理的概念
（一）六西格玛
西格玛（Σ，σ）是希腊文的字母，在统计学中代表“标准差”。由于σ是衡量任意一组数据离散程度的指标，可以被当作一种评估产品和生产过程特性波动大小的统计量。在质量管理理论中，就由σ（标准差）的值导出了“西格玛”水平的概念，用以衡量过程绩效的优劣。σ水平是将过程输出的平均值、标准差，与顾客要求的目标值、规格限联系起来进行比较，是对过程满足顾客要求能力的一种度量。σ水平越高，过程满足顾客要求能力越强。 六西格玛管理法中提到的6σ代表的是质量水平，6σ质量水平意味着每万次机会中只有3.4个缺陷。
（二）六西格玛质量管理
六西格玛质量管理首先是一种系统的改进方法，它通过对现有过程进行界定、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、降低成本、缩短周期时间，最终达到顾客完全满意。六西格玛管理不仅关注顾客、关注流程，并且以数据和事实驱动管理, 是一种解决问题的系统方法和工具。其次，它还是一种经营战略，从时间、质量、成本三个主要要素的控制来达到最大利润。最后，六西格玛管理还是一种企业文化。实施六西格玛意味着变革,对于所有的变革而言,技术只能解决部分问题,文化因素必不可少,它使技术的作用更有效。
（三）六西格玛改进的实施步骤
DMAIC代表了六西格玛改进活动中的五个阶段，是目前使用最多的，也是六西格玛最成熟的一种方法和程序，主要用于改进现有过程。DMAIC每个阶段的主要工作内容有：
1.界定阶段（Define）：确认顾客的关键需求并识别需要改进的产品或流程，决定要进行测量、分析、改进和控制的关键质量特性（CTQ），将改进项目界定在合理的范围内。
2.测量阶段（Measure）：通过对现有过程的测量和评估，制定期望达到的目标及业绩衡量标准，识别影响过程输出Y的关键X，并验证测量系统的有效性。
3.分析阶段（Analyze）：通过数据分析确定影响过程输出Y的关键X，即确定过程的关键影响因素。
4.改进阶段（Improve）：寻找最优改进方案，优化过程输出Y并消除或减小关键X的影响，使过程的缺陷或变异降至最低。
5.控制阶段（Control）：将改进成果进行固化，通过修订文件等方法使成功经验制度化。通过有效的监测方法，维持过程改进的成果并寻求进一步提高改进效果的持续改进方法。
二、六西格玛质量管理的国内外研究现状
（一）国内研究现状
总的来说，六西格玛管理在我国正处于起步和探索阶段。目前国内企业的品质水准大多处于4σ以下，与 6σ水准还有很大差距。当品质水准在 4σ以下时，使用普通的品质工具，如品控七大工具、SPC等就能有效解决问题，提高品质，再加上推行六西格玛需要投入大量资源，许多国内企业望而却步。此外，6σ是注重数据与事实的管理方法，它要求企业的所有工作均要数据化、信息化，也就是说，应有的数据和信息应得以收集、传递、整理和反馈，这在国内许多企业现阶段还做不到。然而，作为一种先进的管理方法，六西格玛管理的风行提升了许多企业的质量意识，越来越多的企业正投入到质量运动中去，越来越多质量工作者参与到企业的六西格玛改革中来。在中国企业推行六西格玛管理的进程中，需要对六西格玛管理的理论研究在不断完善，形成适应质量在经济发展中的战备地位的管理新思维，实现质量经济性管理的经营新发展。例如要研究六西格玛改进与六西格玛设计协调实施，六西格玛管理与精益生产的联动推行，六西格玛管理与ISO9000质量体系的整合运行等。我国企业在六西格玛管理的实践探索也在不断丰富。中国企业推行六西格玛管理理论体系与实践模式正在不断发展和完善。 （二）国外研究现状
六西格玛方法于20世纪80年代首先在摩托罗拉公司诞生。从1987到1997的10年，摩托罗拉公司通过实施六西格玛所带来的收益累计高达140亿美元。从90年代开始，在六西格玛的帮助下，韦尔奇使通用电气公司的股票市值增长了30多倍。六西格玛在20世纪90年代中期开始被GE从一种全面质量管理方法演变成为一个高度有效的企业流程设计、改善和优化的技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具，继而成为全世界上追求管理卓越性的企业最为重要的战略举措之一。六西格玛逐步发展成为以顾客为主体来确定企业战略目标和产品开发设计的标尺，追求持续进步的一种管理哲学。六西格玛的成功故事让它得到了国外许多优秀企业的推崇并走向世界。从诞生地美国到欧洲以及亚洲，从最初的电子工业到普通制造业、航空业、软件行业，乃至银行、医疗、保险等服务业以及电子商务领域，近年来又扩大到政府部门、军队等更广泛的领域。六西格玛的理念正日益被人们所接受，六西格玛的管理体制业越来越成熟。
第三节 本文研究内容与思路
本文主要解决的问题是：针对诺贝尔瓷砖原质量管理系统存在的不足，在现有制度和资源的基础上，引入六西格玛思想与方法，借助Minitab统计分析软件等工具，以工业砖生产车间为例，设计一个质量改进系统，提高企业质量管理系统的效率，以达到降低质量损失提高经济效益的目的。
通过将六西格玛思想及方法运用到传统加工制造行业的质量管理工作中去，提倡基于数据的决策，借助Minitab统计软件及其他质量管理工具来设计质量改进系统，以期提高企业质量管理的效率。研究的步骤与框架如图1-1所示。
图1-1 研究的步骤与框架

第二章 工业砖生产车间的现状分析
第一节 工业砖工艺流程简介
一、瓷砖的定义与分类
从所谓瓷砖，是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物，经由研磨、混合、压制、施釉、烧结之过程，而形成之一种耐酸碱的瓷质或石质等之建筑或装饰之材料，总称之为瓷砖。其原材料多由粘土、石英沙等等混合而成。按吸水率的不同，瓷砖可分为瓷质砖（吸水率≤0.5%）、炻瓷砖（0.5%＜吸水率≤3%）、细炻砖（3%＜吸水率≤6%）、炻质砖（6%＜吸水率≤10%）、陶质砖（吸水率＞10%）。
二、工业砖工艺流程简介
工业砖是一种高温烧制的干压瓷质砖，具备优良的耐磨性能，广泛用于商场、广场及道路的地砖铺砌。其工艺流程如图2-1所示。
图2-1 工业砖的工艺流程 第二节 车间质量管理现状分析
一、车间质量管理现状
作为行业领先的瓷砖生产企业，诺贝尔瓷砖拥有严格的质量控制体系，从投产之初就积极与国际标准接轨，采用严于欧共体产品标准的内控目标进行产品的生产。同时公司对每一道工序进行严格把关（进货检验、过程检验、最终检验），制定了极其严格的工序检验参数与抽样检验方法。在人员配置上，质量保证部门在过程检验和出厂检验环节都配置了检验员，分三班定期开展检验工作，以保证质量全程受控。然而公司严格的质量控制体系未能得到高效的质量改进体系的配合，质量管理工作停留在事后检验和补救阶段，工作开展的效果大打折扣，废品率得不到有效降低。
二、原因分析
由于公司的出厂质量标准很高，而质量问题却得不到有效改善与根治，导致了销毁大量“废品”造成的损失，高质量以高成本为代价。而且，在发现问题后必须进行重挑（即重新抽检），投入大量人力从而增加了人工成本。废品和产生和重复的检验工作大大增加了质量成本。另外，由于公司生产的瓷砖品类繁多，瓷砖加工过程中可能导致缺陷产生的工艺因素也很多，这使质量改进工作显得纷繁复杂，也导致了检验人员对执行标准的松懈。此外，珍贵的制程检验数据被束之高阁而没有分析利用以支持质量改进，所以质量改进工作很大程度上由生产研发部门单独负责，效果并不显著，以至于发生过的质量问题难以杜绝。
第三节 小结
通过以上的现状分析可以发现，诺贝尔瓷砖的质量管理工作还有很大的改进空间。因此，以降低质量损失提高企业质量管理水平为目的，在现有制度和资源的基础上，引入六西格玛思想与方法，借助Minitab统计分析软件等工具，建立一个有效的质量改进系统，是十分可行的。

第三章 质量改进系统的设计
第一节 DMAIC流程及应用到的工具
一、DMAIC流程的内涵与工具
（一）界定阶段（Define） 表3-1 界定阶段
定义 主要活动 工具
确认顾客的关键需求并识别需要改进的产品或流程，决定要进行测量、分析、改进和控制的关键质量特性（CTQ），将改进项目界定在合理的范围内。
l 识别/确认商业机遇
l 确认/开发小组许可证
l 辨识与描画流程/过程
l 辨识“快速获胜”与精练流程/过程
l 把VOC变成CCR
l 建立与开发小组指南与运行规则 l 顾客呼声的流程
l VOC工具
l 流程图
l SIPOC
l 头脑风暴法
l QFD
l 横向对比
l 柏拉图 （二）测量阶段（Measure） 表3-2 测量阶段
定义 主要活动 工具
为了辨识关键的测度，必须评价成功满足关键顾客的需求和进行一种有效搜集测度流程业绩数据方法的开发。为了理解六西格玛法计算的要素和建立流程/过程的基准，应该进行小组分析。
l 辨识输入：过程与输出指示器
l 数据绘图与分析
l 确定是否存在特殊原因
l 分析测量系统有效性 l 测量计划
l R过程控制图
l 数据检测表
l 直方图
l 控制图
l 雷达图
l MSA

（三）分析阶段（Analyze） 表3-3 分析阶段
定义 主要活动 工具
通过数据分析确定影响过程输出Y的关键X，即确定过程的关键影响因素。
l 划分流程/过程
l 分解数据层次与辨识
特定的问题：
l 开发问题的陈述
l 识别根本原因
l 设计原因来源的验证与分析
l 确定根本的原因
l 增进小组的创新性和阻止集团的思考 l 树枝图
l FMEA
l 假设检验
l 因果图
l 回归分析
l 头脑风暴法
l ANOVA分析
l 卡方检验
l 仿真
l SPC （四）改进阶段（Improve） 表3-4 改进阶段
定义 主要活动 工具

寻找最优改进方案，优化过程输出Y并消除或减小关键X的影响，使过程的缺陷或变异降至最低。 l 通用解的构思
l 确定解的影响：好处
l 评价与选择解
l 开发过程图和高水平的计划
l 开发与介绍情节
l 与所有受益者沟通解 l DOE
l 直方图
l 雷达图
l 因果图
l 力场图
l 优先矩阵
l 头脑风暴法
l 多次表决

（五）控制阶段（Control） 表3-5 控制阶段
定义 主要活动 工具
将改进成果进行固化，通过修订文件等方法使成功经验制度化。通过有效的监测方法，维持过程改进的成果并寻求进一步提高改进效果的持续改进方法。 l 开发领航计划与领航解决方案
l 核实6σ改进解的结果
l 辨识是否需要附加达到目标所必须附加的解
l 辨识和开发重复与标准化的机遇
l 按每天的工作流程集成与管理解
l 集成已经学过的课程
l 辨识为保持机会的小组下一个阶段和计划 l 控制图
l FMEA
l 柏拉图
l 因果图
l 数据检测表
l 直方图
l 头脑风暴法
l SPC
l ISO9000
l 脱离控制的反应计划 从以上表格可以看出，六西格玛是一种基于数据的决策，强调用数据说话，因此DMAIC流程在实施过程中运用了大量方法和工具进行数据处理。在六西格玛管理思想的指导下，把这些工具有机得集合成为一个系统工具箱，将在质量改进系统的设计中发挥重要作用。
二、Minitab统计软件
实施DMAIC流程所需的许多工具都可以用Minitab软件实现，它对数据与图形有强大的处理功能。其数据分析功能包括：正态分布检验、回归分析、ANOVA分析、假设检验、试验设计等；其图形分析功能包括：直方图、散布图、柏拉图、控制图等十余种DMAIC利用图形的分析。
与其他的综合统计分析软件相比，Minitab软件更适合于质量管理特别是六西格玛管理，在它的统计分析模块里，不但有一般的统计分析功能，还有专门的质量工具模块Quality control，更值得一提的是，它有专门的六西格玛模块Six sigma。同时，Minitab为六西格玛管理提供了一种方便的工具，只需要进行简单的窗口操作，就可以把六西格玛管理中复杂的统计分析转化为一般管理人员能够方便使用的技术。因此，Minitab是进行六西格玛质量改进系统设计的重要工具。
第二节 质量改进系统的设计——以工业砖生产车间为例
本质量改进系统的设计，旨在通过六西格玛的DMAIC改进流程，整合多种有效使用的质量工具，来设计一套系统的操作步骤与方法，以供车间开展质量改进工作。
一、界定阶段（D）
在此阶段，六西格玛改进项目团队必须对需要解决的问题和想要到达的目标进行提炼，确认顾客的关键需求并识别需要改进的产品或流程，决定要进行测量、分析、改进和控制的关键质量特性（CTQ），为如何完成这个项目拟定一个计划。
步骤一、制定DMAIC项目特许任务书
项目特许任务书包括以下要素：
1. 业务理由：
解释为什么这个项目应该进行改进
2. 问题/机会陈述和目标陈述：
问题陈述就是简练描述待处理问题（避免在陈述中发表意见、描述原因、进行指责、提出解决方案）。
目标陈述应指出要完成什么任务、对想要的结果确定可测量的目标、预定完成目标的日期。
3. 项目范围、限制和假设：
限制通常是指可用于这个项目的资源方面的限制，假设可能包括项目负责人对团队领导或成员的期待。
4. 团队的基本规则：
应该包括期望团队如何开展他的工作、纪律等。
5. 团队成员：
包括项目负责人和所有其他项目成员。注意核心成员不宜太多，包括团队领导在内，若团队成员超过7个则召开会议、安排任务就会变得困难。
6. 初步的项目计划：
在列出初步计划的基础上，可以列出每月或每周要进行的重要事件以有助于团队保持紧迫感。
7. 确认重要的股东：
能够影响你的项目或受到你的项目影响的人都被称为“股东”，明确这些人并了解他们的期望会有助于方案的推进。 在本案例中，根据工业砖生产车间的情况，制定DMAIC项目特许任务书如表3-6所示。
表3-6 DMAIC项目特许任务书
DMAIC项目特许任务书工作表
项目名称：减少G20系列瓷砖的重挑面积并降低废品率
项目领导：李× 团队成员：
郑××
陆××
钟××
李××
方××
业务理由：
G20系列工业砖是近年来销量较好的一类产品。然而由于质量改进工作不能配合严格的出厂标准，导致缺陷问题时常发生，从而大大增加了重挑的人工成本和废品的质量损失。
问题/机会陈述：
1.重挑（重新抽检）次数频繁，重挑面积大、人工成本高，如2008年10月该车间因重挑而投入的人力为26人，共计100工时。
2.缺陷重复性发生，废品率高，如2008年11月该车间3#生产线的废品率为0.83%，造成损失约为92449元。 目标陈述：
到2009年9月17日，将重挑面积降低80%，废品率降低到标准水平。
项目的范围、限制和假设：
没有资金购买新设备和安排新人员来进行这项操作；组织中抵触变革的阻力。项目团队在与项目领导进行讨论后可以在充分的数据基础上执行任何决策。 项目股东：
周××副总，项目的支持者
检验作业的员工
张×，技术组长
方××，成本会计

工业砖的买主
初步计划 目标日期 实际完成日期
开始日： 6月17日
界定 6月26日
测量 7月11日
分析 8月5日
改进 8月30日
控制 9月17日
完成日： 9月17日 步骤二、确认顾客需求
在这一步骤，应确认哪些顾客会受到我们所研究的问题的影响，将“顾客之声”转化为需求陈述。
在本案例中的“顾客”是出厂检验员，他们直接承担重挑工作并为废品率承担后果。根据检验员的重挑记录，通过作帕累托图，可以确认导致重挑的关键原因，并重点突破。
根据3—11月份的质量报告中的重挑记录，利用Minitab软件，作帕累托图如图3-1所示。可以发现缺陷排在前三位的分别是：裂边、尺寸不佳与平整度欠佳，它们导致的重挑面积占到了总面积的80%以上。可见，“顾客”的需求集中在这三个缺陷的改进上，通过重点改进这三个缺陷可以大大减少重挑面积并降低废品率。 图3-1 缺陷的帕累托图 步骤三、确定并记录流程
在这一步骤，应通过绘制一张“高层次”的流程图，来显示这个项目所包含的流程，可以通过绘制SIPOC图实现。SIPOC分析图表包括以一份高层次的过程流程图以及全部供应商、输入、输出和顾客的列表，它是一种可以迅速、概括的了解过程的关键要素的方法。
针对本案例，作SIPOC分析图如图3-2所示。
图3-2 SIPOC分析图

至此完成了界定阶段的三个步骤。通过步骤一我们确定了改进项目团队必须对需要解决的问题和想要到达的目标，并拟定了一个计划；通过步骤二我们明确了“顾客”的需求集中在裂边、尺寸不佳与平整度欠佳这三个缺陷的改进上；通过步骤三我们为需要改进的流程绘制了高层次的流程图，准备进入测量阶段。
二、测量阶段（M）
在此阶段，六西格玛改进项目团队应通过对现有过程的测量和评估，识别影响过程输出Y的关键X，并验证测量系统的有效性。
步骤四、Process Mapping
在SIPOC分析图的基础上，此步骤要绘制更详细的流程图，分析涉及项目的工序都出现什么变化，找出过程输出Y对应的各个过程和其对应的输入X，便于下一步的FMEA分析。
在本案例中，经过流程分析之后作出详细流程图，结合生产经验比较各个工序重要性，可以初步圈定四个关键的工序，如图3-3所示。
图3-3 详细流程图 重点分析这四个工序，可以找出影响流程输出的重要因子共计11个，如图3-4所示。
图3-4 影响流程输出的重要因子 经过Process Mapping，我们识别出了影响过程输出Y的11个重要X因子已备下一阶段的进一步分析。
步骤五、测量系统分析（MSA）
测量系统是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合。低质量的测量系统产生的测量结果往往本身就有较大的偏差，从而可能掩盖被分析过程的偏差，因此进行测量系统分析是必不可少的一个步骤。
测量系统分析就是用统计的方法分析测量系统所测数据的统计特性，而确定其质量水平。通常用下述五个指标来评价测量系统的统计特性，它们是：
1.偏倚: 测量观察平均值与零部件采用精密仪器测量的标准平均值的差值；
2.线性:表征量具预期工作范围内偏倚值的差别；
3.稳定性：表征测量系统对于给定的零部件或标准件随时间变化系统便倚中的总偏差量，与通常意义上的统计稳定性是有区别的；
4.重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值（数据）的偏差；
5.再现性：指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的偏差。
通常，前三种指标用于评价测量系统的准确性，后两种指标用于评价测量系统的精确性。通过对测量系统的分辨率、偏倚、线性和稳定性进行分析后进行校准后可以解决其准确性问题，工程上通常用测量系统的精确性亦即其重复性和再现性来研究其统计特性，就是通常所说的“GR&R研究”。可以利用Minitab 软件来进行GR&R研究，以评价测量系统的有效性。
在本案例中，以制程检验时第二挂釉料的重量测量数据为例进行分析。首先对量具进行校准以保证其状态正常，测量所得的数据方可用。接着，随机选择两名熟练操作工，对第二挂釉料的重量分别进行十次测量，数据如表3-7所示。
表3-7 第二挂釉料的重量测量数据
样品编号 检验员A 检验员B 检验员C
第一次 第二次 第三次 第一次 第二次 第三次 第一次 第二次 第三次
1 27.65 27.60 27.64 27.55 27.55 27.54 27.50 27.55 27.59
2 28.00 28.00 28.02 27.05 27.95 28.01 28.05 28.00 27.97
3 27.85 27.80 27.82 27.80 27.75 27.82 27.80 27.80 27.81
4 27.85 27.95 27.79 27.80 27.75 27.81 27.80 27.80 27.80
5 27.55 27.45 27.58 27.40 27.40 27.39 27.45 27.50 27.52
6 28.00 28.00 28.01 28.00 28.05 28.02 28.00 28.05 28.03
7 27.95 27.95 27.97 27.95 27.90 27.97 27.95 27.95 27.98
8 27.85 27.80 27.84 27.75 27.70 27.77 27.80 27.80 27.81
9 28.00 28.00 28.0 28.00 27.95 28.02 28.05 28.05 28.07
10 27.60 27.70 27.64 27.90 27.50 27.58 27.85 27.80 27.86

注：G20520工业砖的第二挂釉料重量规范为27.5±0.5g
将上表的数据输入Minitab的电子表格中，并执行“统计>质量工具>量具研究>量具R&R研究（交叉）”，输入相关参数与操作，运行命令后得到重复性与再现性的分析结果如图3-5所示。

图3-5 重复性与再现性的分析结果
可以发现，测量系统的精度与总过程偏差的百分比%GageR&R = 33.21%>30%,测量系统的精度与过程规范的比率(SV/Toler) = 39.64%>30%，说明重复性和再现性水平不高；可区分的类别数 = 4<5，说明测量系统分辨力不足，需要改进。
此外我们还发现，测量系统分辨力不足与经过FMEA分析找出的“检验工装简陋”这一潜在关键因子存在着密切的联系，可见这一因子是分析和改进的一大重点。
在测量阶段，我们经过Process Mapping对现有过程进行了测量和评估，识别出影响过程输出Y的11个关键X因子，并对测量系统的有效性进行了验证，为分析阶段做好准备。
三、分析阶段（A）
在此阶段，六西格玛改进项目团队应通过定性分析和定量分析确定影响过程输出Y的关键X，即确定过程的关键影响因素。
步骤六、故障模式与及后果分析（FMEA分析）
FMEA分析是一组系统化的活动，它旨在分析各种故障模式及其后果，并将后果的危害度量化，以找出能够消除或减少潜在失效机会发生的措施。
进行FMEA分析时，通过建立严重度(S)评价准则、频度(O)评价准则和探测度(D)评价准则，可以对每个故障模式的这三项指标进行量化评分并算出它的风险顺序数(RPN)：RPN=(S)×(O)×(D)。在单独的FMEA范围之中，该值(1至1000之间)可被用来对设计中关注的等级排序。
在本案例中，通过FMEA分析算出各因子的风险顺序数(RPN)，可以在已找出的11个重要因子的基础上再近一步明确其中更为重要的因子。进行FMEA分析的最终结果如表3-8所示，共找到了五个潜在的重要因子。
表3-8 FMEA分析

注：红色圈出的RPN值对应的潜在失效模式为潜在的重要因子
经过FMEA分析，我们找到了影响裂边、尺寸不佳与平整度欠佳这三个缺陷产生的五个潜在关键因子。
步骤七、潜在关键因子分析
1.“检验系统不够严谨”的因果图分析
利用因果图，从材料、方法、机器、测量、环境、人员等方面着手，为“检验系统不够严谨”这一因子找出潜在的根本原因，并用Minitab软件生成因果图如图3-6所示。

图3-6 “检验系统不够严谨”的因果图分析 通过因果图分析可以发现，从可行性和经济性的角度，人员和机器方面的肇因是改进的突破口。
2.“供应商质量”的方差检验
在供应商质量管理中，把好原料的入厂检验关是保证产品质量的源头。通过方差检验，可以判断一批原材料的方差是否与供应商宣称的相符。在本案例中，原料组是制造车间的“供应商”，它提供的粉料作为“原材料”对坯体的成型效果有着重要的影响。生产工业砖的粉料为原料组配好的520/5粉，其粒度指标是（43±3）%，标准差为1.5。粉料的粒度直接影响其烧结性能。现收集喷粉粒度的50次测量值如表3-9所示。
表3-9 喷粉粒度的测量值
1 46.3 11 44.0 21 43.8 31 40.8 41 44.5
2 41.5 12 46.4 22 46.0 32 42.9 42 44.1
3 43.7 13 42.5 23 40.6 33 42.1 43 45.1
4 42.5 14 44.4 24 40.4 34 39.4 44 44.8
5 43.1 15 43.5 25 44.5 35 39.8 45 42.4
6 43.3 16 40.9 26 40.0 36 44.7 46 42.6
7 42.3 17 43.2 27 43.7 37 43.6 47 43.0
8 42.8 18 46.1 28 39.6 38 43.8 48 42.3
9 42.8 19 43.2 29 44.7 39 44.6 49 44.9
10 44.9 20 42.6 30 41.4 40 43.5 50 41.5
首先检验测量数据是否为正态分布。将数据输入Minitab，作出直方图如图3-7所示。

图3-7 粒度测量值的直方图
直方图显示测量数据服从正态分布。接下来在显著性水平为α=0.05的条件下对总体方差进行假设检验。
建立假设：
H0：σ=1.5，H1：σ>1.5
利用Minitab“统计”功能里面的单方差检验功能，输好数据后，得到结果显示如图3-8所示。

图3-8 单方差检验结果
由于p值=0.044小于α=0.05，因此拒绝原假设，判定粒度测量值的标准差大于1.5。
由此可以发现，供应商提供的原料质量波动大于标准，应协调改进。
另外，检验数据经过科学的分析可以起到重要的反馈作用，以支持对上游环节的监督和改进。
3.针对“窑车运行不稳”这个因子，将在改进环节中对机器加以调整；开发过程中潜在的两个关键因子，即坯料与釉料的配方问题，将在下一环节通过试验设计进行改进。
经过分析阶段，我们通过FMEA分析锁定了5个潜在关键因子，并利用因果图、直方图、方差检验等方法对其一一进行分析，找到了硬件上、制度上和技术上的原因，为改进工作找到了突破口。 四、改进阶段（I）
在此阶段，六西格玛改进项目团队应寻找最优改进方案，优化过程输出Y并消除或减小关键X的影响，使过程的缺陷或变异降至最低。
步骤八、试验设计
试验设计是关于试验的设计，即进行试验的计划与安排，包括确定试验的目的、选择因素与水平，以及对试验结果所得的数据进行分析与处理。其目的在于寻求试验因素恰当的水平组合，实现系统的相对优化。正交试验设计利用一种简明易懂、容易掌握且已经标准化的“正交表”设计试验方案，分析、处理试验得到的数据，从而找到最佳设计方案。

在本案例中，为了解决“部分坯料、釉料配方不当；坯料、化妆土、釉料配合不佳”的问题，可以采用正交试验方法探讨各影响因素对性能指标的影响程度及确定最佳的因素配合，从而达到优化配方的目的。由于坯料和釉料配方属于商业机密不易进行实例操作，下面仅介绍正交试验法的实施步骤，技术部门在进行配方改进时可以作参考。
1. 确定瓷砖和釉料配方改进的目标。
2.挑选因素。通过分析，确定出影响瓷砖性能的主要因素。注意一定不要漏掉重要因素，否则可能大大降低试验效果。
3.确定水平数，制定因素水平表。根据经验或资料确定各个因素的水平，并且要尽量使各因素的水平分布均匀。
4.选择合适的正交表，确定试验方案。如选用L9(34)正交表，其中的数字含义为：4表示最多安排4个因素，3表示每个因素有三个水平数，9则表示共做9次试验。表3-10和表3-11为常用的正交表。
5.对试验结果进行分析。通过对试验结果的直接观察、性能测试和极差计算，对于多于两个水平的因素画出趋势图，区分因素的主次及水平的优劣，得出可能好配合或大范围的可能好配合。
6.在上面的基础上，再进行优化系列试验，并结合实际生产情况，从而确定出最佳实用的瓷砖和釉料配方。 表3-10 正交表L4(23)
　 因素
试验号 列号 A B C
1 2 3
1 1 1 1
2 2 1 2
3 1 2 2
4 2 2 1
表3-11 正交表L9(34)
　 因素
试验号 列号 A B C E
1 2 3 4
1 1 1 3 2
2 2 1 1 1
3 3 1 2 3
4 1 2 2 1
5 2 2 3 3
6 3 2 1 2
7 1 3 1 3
8 2 3 2 2
9 3 3 3 1 经过试验设计和试烧得出的优化配方应制定为规范并持续改进，以减少由坯料、釉料配方不佳引起的过程变异，从而减少平整度不佳等缺陷的发生，达到减少重挑面积并降低废品率的目的。
步骤九、硬件与制度改进
1.窑车
通过分析我们发现了“窑车运行不稳”这个因子。由于窑车运行不稳，使坯体受到振动或碰撞，从而容易造成裂边、缺角等缺陷。因此，品管部需要与机械组沟通，对传送装置进行润滑与调整，或者设计安装抗振装置来吸收振动力，提高传送装置的平稳度。此外还可以考虑在粉料中添加坯体增强剂，提高坯体的抗震性能。
2.测量工装
测量工装直接关系到测量系统的正确性，进而影响整个改进系统。通过前面的分析已经发现车间原有的测量工装有简陋和老化的弊病，很大程度上造成了测量系统不合要求。因此，车间应拨出一笔预算进行测量工装的更换。针对老化的测量工装，应及时替换更新。对于测量精度不够的工装，应替换成精度符合要求的工装。例如传统的游标卡尺可以替换成数显游标卡尺，以提高精度和测量效率。
3.供应商质量管理
在供应商质量管理方面，品管和研发部门要注意把好原料关，检测其物理和化学指标是否都合格，要有严谨的态度严格控制杂质等的含量，更要用科学的方法来分析一批原料是否合格。此外，供应商管理的理念不仅体现在原料进厂时，在生产的每一道环节都有其“供应商”和“顾客”，做好对上一环节的反馈控制的同时要努力满足下一环节的“顾客”需求。
4.检验员的培训与管理
检验员是质量工作的一线执行者。通过前面的分析发现，检验员对标准的执行力不足，质量意识不够强烈，而且对计量知识的了解也略显粗浅。因此，首先品管部应加强对检验员质量意识的培训，比如宣传“零缺陷”质量管理的思想，帮助检验员意识到自己在这个系统中的重要性，严格执行标准，勇于发现问题。其次应加强计量知识的培训，提高检验员的专业素养，使检验员掌握检验方法的同时也了解一些基本的计量和统计原理，培养他们成为质量改进活动的急先锋。此外还应强化对检验员的激励，奖励改进和创新。
以上改进实施之后，应对系统进行再评估，看DMAIC改进项目的目标是否达成。若改进行之有效，应进行推广，并纳入相关标准，成为员工的的执行规范。
五、控制阶段（C）
此阶段，六西格玛改进项目团队应将改进成果进行固化，通过修订文件等方法使成