基于六西格瑪管理的某型飛機(jī)機(jī)身機(jī)翼對接質(zhì)量改進(jìn)

潘 悅，曾 天，周 磊，胡輝艷，周 彤

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

機(jī)身機(jī)翼對接是飛機(jī)裝配過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其對接質(zhì)量直接影響飛機(jī)性能參數(shù)。隨著現(xiàn)代飛機(jī)對飛機(jī)對稱性等性能參數(shù)的不斷提高，機(jī)身機(jī)翼對接已經(jīng)成為困擾飛機(jī)批產(chǎn)交付的主要瓶頸之一。以某型飛機(jī)為例，在批產(chǎn)過程中，大量出現(xiàn)機(jī)身機(jī)翼對接超差的技術(shù)問題，產(chǎn)生大量審理，影響飛機(jī)質(zhì)量。裝配現(xiàn)場不得不通過擴(kuò)孔配鉸等方式保證機(jī)身機(jī)翼順利對接，這會造成工序返工，嚴(yán)重拖延了生產(chǎn)進(jìn)度，無法滿足設(shè)計要求，也不能滿足機(jī)翼互換性的要求。為有效控制飛機(jī)機(jī)身機(jī)翼對接質(zhì)量，減少故障的發(fā)生，應(yīng)用六西格瑪管理的方法進(jìn)行分析，并制定有效的控制措施。六西格瑪管理是基于數(shù)據(jù)分析的過程改進(jìn)方法，旨在消除工作流程中的缺陷和浪費，從而提高工作效率，滿足顧客需求。本文以機(jī)身機(jī)翼對接工序為例，簡要介紹通過六西格瑪?shù)腄MAIC五步分析法提升機(jī)身機(jī)翼對接工序合格率的全過程[1]。

1 定義機(jī)身機(jī)翼對接工序中的改進(jìn)項目

1.1 機(jī)身機(jī)翼對接工序改進(jìn)項目的選定

統(tǒng)計全年該型飛機(jī)機(jī)身機(jī)翼對接工序中，各種缺陷發(fā)生的頻次、數(shù)量并進(jìn)行比較，根據(jù)“關(guān)鍵的少數(shù)，次要的多數(shù)”的原則，通過排列圖將機(jī)身機(jī)翼對接工序中缺陷類型從最重要到最次要進(jìn)行排列，區(qū)分最重要項目，用最少的投入獲得最大的改進(jìn)效果。如圖1所示，對接接頭同軸度超差是主要的不良項目，占總數(shù)的55.6%，應(yīng)作為重點問題進(jìn)行解決[2]。

圖1 機(jī)身機(jī)翼對接缺陷類型的排列圖

1.2 機(jī)身機(jī)翼對接改進(jìn)項目的范圍界定

通過SIPOC圖界定項目應(yīng)關(guān)注的重要環(huán)節(jié)，首先識別過程的起始和終止點，梳理流程的輸入和輸出，在機(jī)身機(jī)翼對接工序中，輸入為機(jī)身、機(jī)翼、機(jī)翼安裝車、工藝指令、螺栓、螺母、檢驗銷、千分尺。顧客為檢驗，合格的機(jī)身機(jī)翼對接工序作為輸出，進(jìn)而確定過程的流程：確認(rèn)工藝指令；對接前的準(zhǔn)備；進(jìn)行機(jī)身機(jī)翼對接；對同軸度和間隙要求進(jìn)行測量；安裝螺栓、螺母；完工保險，清理現(xiàn)場；交檢。

2 確定同軸度的測量方法

2.1 同軸度的測量方法及測量系統(tǒng)分析

采用檢驗銷對機(jī)身機(jī)翼各個對接接頭的同軸度Y進(jìn)行測量，根據(jù)設(shè)計數(shù)模圖中的裝配要求，若其中有一個對接接頭同軸度大于0.3mm即判斷為缺陷。

因為同軸度Y為非連續(xù)型數(shù)據(jù)，故此次測量系統(tǒng)分析采用專家法進(jìn)行評價，通過對每個操作者的測量結(jié)果與權(quán)威評價結(jié)果對比來確定該測量系統(tǒng)的有效性。

專家法的有效性評估：正確性——與真值符合的測量樣件數(shù)與總樣件數(shù)之比，評判標(biāo)準(zhǔn)：≥90%。

測量系統(tǒng)正確性（有效性）計算方法:測量系統(tǒng)有效性=與真值符合的測量數(shù)/總數(shù)。檢驗員A=17/18=94%,檢驗員B=17/18=94%，測量系統(tǒng)正確性=38/40=94%。

綜上可知：該測量系統(tǒng)的正確性≥90%，故該測量系統(tǒng)是有效的，可以使用此測量系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。

2.2 同軸度超差的影響因素分析

用因果圖對“人機(jī)料法環(huán)測”等影響同軸度超差的原因進(jìn)行分析，可能性大、容易測量的因素為耳片與耳槽干涉、工藝方法合理性、工裝磨損，如圖2所示。

圖2 因果圖分析

通過因果圖確定的3個需要關(guān)注的X因素記錄數(shù)據(jù)。

X1-耳片與耳槽干涉:對接接頭耳片頭部與耳槽底部是否倒角。

X2-對接工藝方法:對接時采用的不同安裝基準(zhǔn)。

X3-加工工裝磨損:按檢修時間點對比對接同軸度。

2.3 制定數(shù)據(jù)收集計劃

制定數(shù)據(jù)收集計劃，明確如何對變量Y及因果圖識別的耳片與耳槽干涉（X1）、對接工藝方法（X2）、加工工裝磨損（X3）進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。

1）同軸度測量值（Y）：取樣間隔為每架，測量地點為總裝現(xiàn)場，測量方法為用檢驗銷，測量時機(jī)為裝配后，測量者為檢驗員，記錄測量結(jié)果。

2）耳片與耳槽干涉（X1）：取樣間隔為每架，測量地點為總裝現(xiàn)場，測量方法為目視檢查，測量時機(jī)為裝配后，測量者為操作工，記錄是否干涉。

3）對接工藝方法（X2）：取樣間隔為每架，測量地點為總裝現(xiàn)場，測量方法為查看工藝指令，測量時機(jī)為裝配過程中，測量者為操作工，記錄相應(yīng)的工藝方法。

4）加工工裝磨損（X3）：取樣間隔為每架，測量地點為部裝現(xiàn)場，測量方法為查看檢修記錄，測量時機(jī)為對接接頭加工前，測量者為檢驗員，記錄工裝是否檢修。

3 分析影響同軸度超差的因素

3.1 影響因素的圖形分析

用MinTab的圖形分析工具對X進(jìn)行分析，通過箱線圖可以看出，耳片與耳槽位置是否干涉對同軸度影響很大。由箱線圖可以看出，對接工藝方法對同軸度影響很大。（工藝方法A：采用了以27框上下接頭斷面和孔為安裝基準(zhǔn)，調(diào)整其他各框的方法和對接順序。工藝方法B：即采用了以27框下接頭端面及26框上接頭孔、29框處上接頭孔為基準(zhǔn)的工藝方法。）由箱線圖可以看出，加工工裝是否檢修對同軸度影響不大。如圖3所示。

圖3 3個影響因素圖形分析

3.2 關(guān)鍵因素的分析結(jié)論

“耳槽與耳片位置干涉”：從機(jī)身機(jī)翼結(jié)構(gòu)數(shù)模上分析發(fā)現(xiàn)，對接處下部4組接頭配合位置的機(jī)身接頭配合位置的機(jī)身耳片頭部與機(jī)翼耳槽底部倒角處間隙小，給出的理論間隙不足1.5mm。由于機(jī)身機(jī)翼對接接頭為保證同軸度的要求需要進(jìn)行精加工，而精加工就會帶來孔中心相對耳片位置偏差，導(dǎo)致孔中心到耳片外緣的距離加長。在機(jī)身機(jī)翼對接時，容易發(fā)生頂死或干涉現(xiàn)象，機(jī)翼無法安裝到位，導(dǎo)致同軸度超差。

“對接工藝方法”：從對接工藝方法分析，其流程不合理。采用了以27框上下接頭斷面和孔為安裝基準(zhǔn)，調(diào)整其他各框的方法和對接順序。此法將基準(zhǔn)集中在27框上下接頭一處，導(dǎo)致機(jī)翼無法進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，造成對其他各框定位誤差累積的疊加，容易造成同軸度超差。

4 改進(jìn)階段

4.1 改進(jìn)方案的技術(shù)分析

通過前面的分析，項目團(tuán)隊找出同軸度不合格的關(guān)鍵因素是：耳槽與耳片位置干涉、對接工藝方法。針對上述兩個關(guān)鍵因素，工藝人員根據(jù)現(xiàn)場反饋的情況進(jìn)行分析總結(jié)，制定最優(yōu)方案：

1）對接接頭耳片頭部與耳槽底部倒角設(shè)計優(yōu)化:與設(shè)計協(xié)調(diào)，將存在干涉處的理論間隙進(jìn)行放大，1肋中段各框耳槽底部加深1.5mm，耳片頭部增加R2倒角，加大了對接時叉耳配合倒角處的設(shè)計補償量。

2）對工藝方法進(jìn)行改進(jìn)：針對安裝基準(zhǔn)選取不合理問題，工藝上調(diào)整對接工藝方法和流程。即采用了以27框下接頭端面及26框上接頭孔、29框處上接頭孔為基準(zhǔn)的工藝方法。此方法仍以27框下接頭為定位基準(zhǔn)，把原有的以27框上接頭為輔助基準(zhǔn)改為以26、29框上接頭為輔助基準(zhǔn)。更改后的定位方法更符合多交點對接基準(zhǔn)選擇原則。

4.2 關(guān)鍵X的改進(jìn)控制

關(guān)鍵X的過程改進(jìn)控制方案：

1）耳槽與耳片位置干涉：設(shè)計發(fā)出設(shè)計更改單；

2）對接工藝方法：工藝發(fā)出工藝處理單。

5 控制階段

5.1 控制方案及計劃

以改進(jìn)過程為控制對象，以對關(guān)鍵的X及其改進(jìn)方案的FMEA分析為基礎(chǔ)，確定有效的控制方法和相應(yīng)的控制信號，制定控制計劃?？刂品桨讣坝媱澣鐖D4所示。

圖4 控制方案及計劃

5.2 改進(jìn)方案的風(fēng)險評估

改進(jìn)方案的風(fēng)險分析可避免由改進(jìn)方案帶來的失效風(fēng)險，在確定改進(jìn)方案時，對改進(jìn)方法應(yīng)用FMEA工具進(jìn)行存在的潛在失效風(fēng)險評估，評估結(jié)果表明可采用改進(jìn)后的方法，如圖5所示。

圖5 改進(jìn)后的風(fēng)險評估

5.3 改進(jìn)方案的文件化

改進(jìn)方案的文件化：

1）設(shè)計發(fā)出更改單，對接接頭耳片頭部與耳槽底部倒角設(shè)計優(yōu)化。

2）工藝發(fā)出工藝處理單，改進(jìn)工藝方法。

5.4 改進(jìn)效果

推廣改進(jìn)方案：對2年的方案改進(jìn)后同軸度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，在MiniTab的過程能力分析后，計算短期西格瑪水平Zst=5.35，長期西格瑪水平Zlt=5.35，短期與長期Z值之差Zshift=0，如圖6所示，改進(jìn)成果較明顯[3]。

圖6 改進(jìn)后的控制與技術(shù)圖

6 結(jié)語

以某型飛機(jī)機(jī)身機(jī)翼對接工序作為研究對象,基于DMAIC實施流程的具體實踐，在DMAIC流程實施過程中運用了SIPOC分析、測量系統(tǒng)分析(MSA)、因果圖、FMEA分析等,使問題得到具體的量化分析,其改善過程及效果得到有效控制,并對取得的效果進(jìn)行評估分析,達(dá)成了預(yù)期目標(biāo)。通過總結(jié)實施六西格瑪過程中所取得的成功經(jīng)驗與存在的不足,得出實施該類項目的有效方法和流程，可為六西格瑪管理方法在制造企業(yè)裝配生產(chǎn)上的應(yīng)用提供借鑒。