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多層實木復合地板6σ管理方案的研究
【摘 要】本文基于浙江裕華木業(yè)有限公司多層實木復合地板生產(chǎn)工藝，引入6σ（西格瑪）產(chǎn)品品質(zhì)管理方法，分析了制約產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率提高的瓶頸問題，提出解決問題的工藝方案。經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證結(jié)果表明，地板榫槽和表面涂飾加工工段產(chǎn)品合格率提高了4.76%，地板榫槽加工工段單班產(chǎn)量提高了820m2，地板表面涂飾工段產(chǎn)量提高了410m2。1個月抽查監(jiān)控結(jié)果表明地板加工精度穩(wěn)定可靠。
【關(guān)鍵詞】多層實木復合地板；6σ管理
浙江裕華木業(yè)公司始創(chuàng)建上世紀九十年代初，目前總占地面積1000多畝，擁有廠房100多萬平方米，配置了從歐美等國引進的多層實木復合地板生產(chǎn)線，設計年產(chǎn)量可達1600萬平方米，擁有從原木采購至成品地板出廠完整生產(chǎn)工藝鏈，是集研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷售、售后服務為一體的實木復合地板企業(yè)。
2011年在美國針對國內(nèi)實木復合地板產(chǎn)品“雙反”訴訟中成為國內(nèi)第一家，也是唯一一家取得對美“雙反”勝利的企業(yè)，最終裁決對美出口多層實木復合地板產(chǎn)品永久零關(guān)稅。近年來公司主產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)值均以每年30%以上的速度快速增長，公司進入快速成長期。浙江裕華木業(yè)公司的多層實木復合地板出口訂單激增，產(chǎn)品供不應求，因此公司急需增加產(chǎn)量，提升效率，擴大公司的產(chǎn)能。鑒于此，公司對發(fā)展戰(zhàn)略進行了重大的調(diào)整，引進6σ管理方法，改進產(chǎn)品質(zhì)量、工藝流程品質(zhì)，提高生產(chǎn)效率和企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)合理產(chǎn)能最大化。
地板行業(yè)是典型的規(guī)模經(jīng)濟模式的行業(yè)，以規(guī)�；a(chǎn)獲得高效益，但是目前市場需求又日趨多樣化，訂單批量減小，產(chǎn)品品種花樣增多。面對這種形勢，傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量管理模式或多或少存在一些不夠完善的地方，因此企業(yè)需要采用全過程的、系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量管理，注重的不僅僅是產(chǎn)品質(zhì)量的改進，而是整個產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程的改進和產(chǎn)品質(zhì)量改進帶來的經(jīng)濟收益，這些是6σ管理方法和程序中的主要原則和核心理念。
本研究選取多層實木復合地板工藝中地板榫槽和表面涂飾加工二個關(guān)鍵工段應用6σ管理法，分析各工藝環(huán)節(jié)中產(chǎn)生缺陷的原因和提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的措施，在產(chǎn)品質(zhì)量保證措施和產(chǎn)能提高措施方面尋求一個最佳平衡點，實現(xiàn)高速、高效，低出錯率的生產(chǎn)。應用定量數(shù)學分析方法管理企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化加工過程，獲得產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能平衡關(guān)系。
一、6σ（六西格瑪）質(zhì)量管理方法
6σ來自于統(tǒng)計學，表示與平均值的標準偏差。1986年摩托羅拉公司的比爾·史密斯提出6σ質(zhì)量管理方法，6σ質(zhì)量管理方法的實質(zhì)是在生產(chǎn)過程中降低產(chǎn)品及流程的缺陷次數(shù)，減少產(chǎn)品質(zhì)量變異，提升產(chǎn)品品質(zhì)。
6σ質(zhì)量管理模式是一套以實現(xiàn)高質(zhì)量、優(yōu)服務，不斷追求完美為目標的方法體系和一系列貫穿其中的應用工具和實施規(guī)范。
20世紀80年代，美國摩托羅拉公司創(chuàng)立并最初使用了6σ管理，有效地改進了產(chǎn)品質(zhì)量，隨后，該管理方法進一步應用于美國聯(lián)合信號(Allied Signal)等企業(yè)，成為提升企業(yè)戰(zhàn)略執(zhí)行力和改善經(jīng)營績效的有效方法。通用電氣(GE)公司總裁杰克·韋爾奇(Jack·Welch)在1996年將6σ引入GE公司,并將其作為持續(xù)提升GE經(jīng)營績效的四大發(fā)展戰(zhàn)略之一。6σ管理在GE公司的成功應用，促進了它的普及。在西方制造業(yè)6σ管理成了許多公司的學習標桿。
6σ管理充分體現(xiàn)了量化科學管理的思想理念，推行6σ管理必須首先改變傳統(tǒng)經(jīng)營觀念，建立顧客驅(qū)動的企業(yè)文化，讓顧客需求引導企業(yè)決策。使用6σ產(chǎn)品質(zhì)量管理方法，有益于規(guī)范和優(yōu)化企業(yè)的管理流程。將6σ管理的思想理念、統(tǒng)計方法和強大的工具引入到ERP，即質(zhì)量管理子系統(tǒng)的六個功能模塊，為6σ與ERP的進一步結(jié)合與集成研究打下了基礎(chǔ)。
二、6σ的主要工具
1、80/20法則及排列圖法
80/20法則由意大利經(jīng)濟學家帕累托1897年提出，故又稱帕累托法則。80/20法則認為80%的后果源自20%的起因。產(chǎn)品質(zhì)量問題可能主要集中于2-3個因素引起，它們在產(chǎn)品加工中對產(chǎn)品質(zhì)量起決定性作用。
排列圖法，又稱主次因素分析法，是找出影響產(chǎn)品質(zhì)量主要因素的一種簡潔而有效的圖表方法。排列圖根據(jù)“關(guān)鍵的少數(shù)和次要的多數(shù)”原理制成。就是用直方圖將影響產(chǎn)品質(zhì)量的眾多因素按影響程度的大小順序排列，從而找出主要因素。圖1排列圖示意圖表明81%的質(zhì)量問題是由于A,B兩個因素造成的，一旦解決了這兩個問題，大部分的質(zhì)量問題就都解決了。
2、魚骨圖與頭腦風暴
魚骨圖又名因果圖。從生產(chǎn)加工中的操作者、機器、材料、方法、環(huán)境和測試六個方面進行問題原因的查找及分析。這六項因素包羅了所有可能出現(xiàn)問題的方向及維度，是一種幫助人發(fā)現(xiàn)問題，透過現(xiàn)象看本質(zhì)的分析方法。
魚骨圖中的每一個原因又可以由“主原因”與“分原因”組成，分原因的多少即決定了“魚刺”的多少。
繪制魚骨圖通常需要通過“頭腦風暴法”來完成。頭腦風暴法是一種激發(fā)新思想的思維方法。魚骨圖的繪制步驟通常如表1所示：
木材制品加工業(yè)中經(jīng)常用到的因果分析圖的類型是工序分類型，作圖時先畫工藝流程，而后按每個工序記入原因，其基本思想是質(zhì)量問題產(chǎn)生于制造過程中，多層實木復合地板表板產(chǎn)生開裂的因果分析結(jié)果如圖2所示。
3、統(tǒng)計過程控制圖（SPC）
產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程中會出現(xiàn)波動，這些波動主要是因為生產(chǎn)過程參與加工的人、機械設備、加工材料、加工工藝、作業(yè)車間環(huán)境和實驗測試手段等基本因素的波動影響所致。在產(chǎn)品加工過程中出現(xiàn)波動是不可避免的，對工藝結(jié)果進行監(jiān)控，消除和避免異常波動，這個過程就叫過程控制，由此能夠使過程處于正常波動的范圍內(nèi)。
SPC是利用過程波動的統(tǒng)計規(guī)律對過程進行分析控制。正常變異時過程的質(zhì)量特性一般呈現(xiàn)正態(tài)分布，其分布狀態(tài)見表2。
二、多層實木復合地板生產(chǎn)能力
（一）生產(chǎn)能力
生產(chǎn)能力是指在一個計劃期內(nèi)，企業(yè)參與生產(chǎn)的全部固定資產(chǎn)，在既定的組織技術(shù)條件和組織框架下，完成的產(chǎn)品數(shù)量，或者消耗的原材料數(shù)量。生產(chǎn)能力對于制造企業(yè)而言，在生產(chǎn)層面上反映企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模。
實木復合地板生產(chǎn)線的產(chǎn)能通常是以班為時間單位，即每班生產(chǎn)線上實木復合地板的產(chǎn)出量。實木復合地板生產(chǎn)線的產(chǎn)能決定于生產(chǎn)線關(guān)鍵設備的加工生產(chǎn)能力，對于實木復合地板生產(chǎn)線而言主要取決于地板榫槽加工工段和地板表面涂飾工段的生產(chǎn)能力。地板榫槽工段加工機械包括地板縱、橫向開榫機，聯(lián)線生產(chǎn)，自動控制。由于地板的寬度尺寸遠小于長度尺寸，因此縱向開榫機的生產(chǎn)能力決定了地板素板的產(chǎn)量。這種通過特定設備的產(chǎn)能確定整個生產(chǎn)線的產(chǎn)能，即計算某一或某二種工藝設備在單位時間能夠加工實木復合地板的平方米數(shù)來確定生產(chǎn)線的產(chǎn)能。
地板縱向雙端開榫機的加工能力，主要取決于地板坯料的進料速度。
其單班產(chǎn)量為：
Q＝60BTUK1K2K3/1000（m2／班）
式中：B——切削加工寬度，即地板寬度尺寸（mm）；
Τ——單班工作時間(小時)；
U——機床切削加工時，地板坯料的進料速度(m/min.)；
K1——進給間斷系數(shù)；
K2——工作時間利用系數(shù)；
K3——機床利用系數(shù)。
一般在較高的進料速度下，切削的寬度和厚度，即切削用量較小，在較低的進料速度下，可適當增加切削用量，從而達到電機功率的要求，但為保證加工表面的質(zhì)量，刀軸轉(zhuǎn)速不可太低。在機械、刀具系統(tǒng)強度和剛度允許的范圍內(nèi)，機床刀軸的轉(zhuǎn)速越高，銑刀外徑越大，進料速度越低，加工表面的質(zhì)量越好。
例如，一條實木復合地板生產(chǎn)線開榫機進料速度60m/min.，加工地板寬度127mm,則單班產(chǎn)量3000m2，如果單班加工3000平方米地板，每個工作日2班，那么它的最大月產(chǎn)能即為：
3000X2X25=150000m2。實際生產(chǎn)中還有機臺可利用率等諸多制約因素影響，由于切削加工中，縱橫銑削都有可能產(chǎn)生加工缺陷，產(chǎn)生不合格的產(chǎn)品。因此，在本研究的定義中，實木復合地板有效產(chǎn)能是生產(chǎn)線加工完成不需要返工或報廢的合格產(chǎn)品。
生產(chǎn)能力余量是指超過預期需求的生產(chǎn)富余能力。例如，浙江裕華木業(yè)有限公司多層實木復合地板每月訂貨量預計為100萬m2，而四條榫槽加工線和三條涂飾線的單班設計生產(chǎn)能力為120萬m2，由此計算出的生產(chǎn)能力余量為20%，那么企業(yè)在這個月，生產(chǎn)該訂單的產(chǎn)品的生產(chǎn)能力利用率為83%。反過來，如果企業(yè)的設計或查定生產(chǎn)能力不能滿足市場需求，企業(yè)的生產(chǎn)能力余量即為負值。如浙江裕華木業(yè)有限公司每月實木復合地板訂貨量為144萬m2，而單班設計生產(chǎn)能力仍為120萬m2，則企業(yè)的生產(chǎn)能力余量-20%。生產(chǎn)線上單班生產(chǎn)不能滿足按時出貨要求，需要安排適當加班。
（二）生產(chǎn)效率
工廠的生產(chǎn)效率表示工廠生產(chǎn)加工產(chǎn)品的時間占工廠總開工時間的比例，由于調(diào)度延誤、原料和半成品周轉(zhuǎn)，機械故障和預防性維修等原因，加工設備生產(chǎn)可利用時數(shù)中的一部分實際上是沒有被利用，這部分時間設備等于空轉(zhuǎn)了，具體到生產(chǎn)線的某個工段也稱之為設備負荷率。工廠或車間的生產(chǎn)效率一般為50%到95%。這樣，如果每天生產(chǎn)4萬m2實木復合地板，每條榫槽生產(chǎn)線需要加工生產(chǎn)1萬m2，生產(chǎn)線單班生產(chǎn)工作時間8小時，假定工廠的生產(chǎn)效率或負荷率為0.80，則實際上榫槽加工機床加工時間6.4小時，也就是說，4條生產(chǎn)線累計約有6.4個小時是空轉(zhuǎn)的。
（三）廢品率
任何實際的生產(chǎn)過程都不可避免地會生產(chǎn)出一定量的廢品，實木復合地板也不例外。如上所述，每天生產(chǎn)4萬m2實木復合地板指的是沒有缺陷的、合格地板。但實際上，設備的一部分工作時數(shù)會耗費在廢品的生產(chǎn)上，如果假定實木復合地板生產(chǎn)線產(chǎn)品的廢品率為5%，4條地板榫槽加工生產(chǎn)線設計共計25.6小時可用工作時間就要增加到25.6/0.95=27小時。如此，4條榫槽生產(chǎn)線每天工作8小時就可能不能完成預訂的生產(chǎn)任務，就需要每天加班1小時。
三、6σ管理方法的實施方案與效果
根據(jù)進料間隔、進料速度、地板規(guī)格的優(yōu)化結(jié)果,在生產(chǎn)車間選取德國HOMAG公司生產(chǎn)的地板榫槽加工線FPR260和FPR220，昆山豐巧公司生產(chǎn)的、幅面寬度為900mm、7道底涂2道表涂的地板輥涂生產(chǎn)線作為試驗測試工段，地板坯料規(guī)格為750x120x10.5mm。未實施6σ管理方法前，地板榫槽加工線進料速度60m/min.，進料無間隔，單班產(chǎn)量1320m2，輥涂生產(chǎn)線進料速度17m/min.，單班產(chǎn)量4410m2，產(chǎn)品最終合格率94.25%。
生產(chǎn)線全面實施6σ管理，地板榫槽加工線進料速度55m/min.，進料無間隔，地板表面輥涂生產(chǎn)線進料速度為17m/min.，進料間隔為100mm。測試實驗前完成機床、刀具調(diào)試等一切準備工作，累計8小時加工生產(chǎn)，榫槽加工線連續(xù)4小時生產(chǎn)，中間停機1小時30分，用于機床、刀具、氣力除塵的檢測、維護工作。地板表面輥涂線中間停止進料1小時30分，用于生產(chǎn)線檢查和維護，但不停機。最終統(tǒng)計結(jié)果見表4。
最終產(chǎn)品的合格率為地板生產(chǎn)工藝鏈最后2道加工工藝，地板榫槽加工確定了地板的外形尺寸，地板表面涂飾加工決定了地板的外觀質(zhì)量，因此最終產(chǎn)品合格率為99.01%，約為2.6σ，比原來的94.25%，提高了4.76%。地板榫槽加工工段單班產(chǎn)量提高了820m2，地板表面涂飾工段單班產(chǎn)量提高了410m2。工段設備負荷率提高了15.5%，按單班8小時計算，工段機床增加了1小時15分鐘的切削加工時間。工人體力勞動強度降低，生產(chǎn)效率提高，減少了設備空轉(zhuǎn)的動力消耗，提高了綜合經(jīng)濟效益。
如果按250工作日/年計算，年產(chǎn)量可達1205萬m2，產(chǎn)品合格率為99%。為考察地板榫槽加工工段切削加工的尺寸精度的穩(wěn)定性，連續(xù)1個月抽查地板榫槽工段加工完成地板的長度、寬度和厚度尺寸，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，計算繪制工藝過程控制圖，檢驗地板榫槽加工中產(chǎn)品尺寸波動情況，以檢驗切削加工過程中機床、刀具和操作動作的穩(wěn)定性。
從圖4，圖5和圖6可以看出，抽查的統(tǒng)計結(jié)果中，除地板厚度尺寸有一點超出控制范圍，但地板厚度應是定厚砂光引起的誤差，即進入榫槽工段前已經(jīng)存在。結(jié)果表明地板尺寸精度在抽查期間是穩(wěn)定的，地板榫槽切削加工質(zhì)量完全符合質(zhì)量標準要求，尺寸精度波動很小，加工精度穩(wěn)定可靠。說明加工工藝過程是可靠的，設計的加工工藝方案可以信賴。
四、結(jié)論
地板榫槽加工和表面涂飾8小時單班加工驗證實驗結(jié)果表明以分析得出的優(yōu)化工藝可以取得較為理想的效果，最終產(chǎn)品合格率提高了4.76%，地板榫槽加工工段單班產(chǎn)量提高了820m2，地板表面涂飾工段產(chǎn)量提高了410m2。1個月抽查監(jiān)控結(jié)果表明地板加工精度穩(wěn)定可靠。
（浙江裕華木業(yè)有限公司，浙江 嘉善 314100）
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