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多層實(shí)木復(fù)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(shí)木復(fù)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(shí)踐驗(yàn)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(gè)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(shí)木復(fù)合地板；6σ管理
浙江裕華木業(yè)公司始創(chuàng)建上世紀(jì)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(jìn)的多層實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量可達(dá)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(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)為一體的實(shí)木復(fù)合地板企業(yè)。
2011年在美國針對國內(nèi)實(shí)木復(fù)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(shí)木復(fù)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(jìn)入快速成長期。浙江裕華木業(yè)公司的多層實(shí)木復(fù)合地板出口訂單激增，產(chǎn)品供不應(yīng)求，因此公司急需增加產(chǎn)量，提升效率，擴(kuò)大公司的產(chǎn)能。鑒于此，公司對發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了重大的調(diào)整，引進(jìn)6σ管理方法，改進(jìn)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(jì)效益，實(shí)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(jì)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(jìn)，而是整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程的改進(jìn)和產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)帶來的經(jīng)濟(jì)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(shí)木復(fù)合地板工藝中地板榫槽和表面涂飾加工二個(gè)關(guān)鍵工段應(yīng)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(gè)最佳平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高速、高效，低出錯(cuò)率的生產(chǎn)。應(yīng)用定量數(shù)學(xué)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(jì)學(xué)，表示與平均值的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、優(yōu)服務(wù)，不斷追求完美為目標(biāo)的方法體系和一系列貫穿其中的應(yīng)用工具和實(shí)施規(guī)范。
20世紀(jì)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(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量，隨后，該管理方法進(jìn)一步應(yīng)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(yīng)用，促進(jìn)了它的普及。在西方制造業(yè)6σ管理成了許多公司的學(xué)習(xí)標(biāo)桿。
6σ管理充分體現(xiàn)了量化科學(xué)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(dòng)的企業(yè)文化，讓顧客需求引導(dǎo)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(jì)方法和強(qiáng)大的工具引入到ERP，即質(zhì)量管理子系統(tǒng)的六個(gè)功能模塊，為6σ與ERP的進(jìn)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(jì)學(xué)家帕累托1897年提出，故又稱帕累托法則。80/20法則認(rèn)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(gè)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(gè)因素造成的，一旦解決了這兩個(gè)問題，大部分的質(zhì)量問題就都解決了。
2、魚骨圖與頭腦風(fēng)暴
魚骨圖又名因果圖。從生產(chǎn)加工中的操作者、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境和測試六個(gè)方面進(jìn)行問題原因的查找及分析。這六項(xiàng)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(gè)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(fēng)暴法”來完成。頭腦風(fēng)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(shí)先畫工藝流程，而后按每個(gè)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(shí)木復(fù)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(jì)過程控制圖（SPC）
產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程中會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，這些波動(dòng)主要是因?yàn)樯a(chǎn)過程參與加工的人、機(jī)械設(shè)備、加工材料、加工工藝、作業(yè)車間環(huán)境和實(shí)驗(yàn)測試手段等基本因素的波動(dòng)影響所致。在產(chǎn)品加工過程中出現(xiàn)波動(dòng)是不可避免的，對工藝結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，消除和避免異常波動(dòng)，這個(gè)過程就叫過程控制，由此能夠使過程處于正常波動(dòng)的范圍內(nèi)。
SPC是利用過程波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律對過程進(jìn)行分析控制。正常變異時(shí)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(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)能力
（一）生產(chǎn)能力
生產(chǎn)能力是指在一個(gè)計(jì)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(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)線的產(chǎn)能通常是以班為時(shí)間單位，即每班生產(chǎn)線上實(shí)木復(fù)合地板的產(chǎn)出量。實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)線的產(chǎn)能決定于生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備的加工生產(chǎn)能力，對于實(shí)木復(fù)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(jī)械包括地板縱、橫向開榫機(jī)，聯(lián)線生產(chǎn)，自動(dòng)控制。由于地板的寬度尺寸遠(yuǎn)小于長度尺寸，因此縱向開榫機(jī)的生產(chǎn)能力決定了地板素板的產(chǎn)量。這種通過特定設(shè)備的產(chǎn)能確定整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)能，即計(jì)算某一或某二種工藝設(shè)備在單位時(shí)間能夠加工實(shí)木復(fù)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(jī)的加工能力，主要取決于地板坯料的進(jìn)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(shí)間(小時(shí))；
U——機(jī)床切削加工時(shí)，地板坯料的進(jìn)料速度(m/min.)；
K1——進(jìn)給間斷系數(shù)；
K2——工作時(shí)間利用系數(shù)；
K3——機(jī)床利用系數(shù)。
一般在較高的進(jìn)料速度下，切削的寬度和厚度，即切削用量較小，在較低的進(jìn)料速度下，可適當(dāng)增加切削用量，從而達(dá)到電機(jī)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(jī)械、刀具系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度允許的范圍內(nèi)，機(jī)床刀軸的轉(zhuǎn)速越高，銑刀外徑越大，進(jìn)料速度越低，加工表面的質(zhì)量越好。
例如，一條實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)線開榫機(jī)進(jìn)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(gè)工作日2班，那么它的最大月產(chǎn)能即為：
3000X2X25=150000m2。實(shí)際生產(chǎn)中還有機(jī)臺(tái)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(shí)木復(fù)合地板有效產(chǎn)能是生產(chǎn)線加工完成不需要返工或報(bào)廢的合格產(chǎn)品。
生產(chǎn)能力余量是指超過預(yù)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(shí)木復(fù)合地板每月訂貨量預(yù)計(jì)為100萬m2，而四條榫槽加工線和三條涂飾線的單班設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬m2，由此計(jì)算出的生產(chǎn)能力余量為20%，那么企業(yè)在這個(gè)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(shè)計(jì)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(fù)值。如浙江裕華木業(yè)有限公司每月實(shí)木復(fù)合地板訂貨量為144萬m2，而單班設(shè)計(jì)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(shí)出貨要求，需要安排適當(dāng)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(shí)間占工廠總開工時(shí)間的比例，由于調(diào)度延誤、原料和半成品周轉(zhuǎn)，機(jī)械故障和預(yù)防性維修等原因，加工設(shè)備生產(chǎn)可利用時(shí)數(shù)中的一部分實(shí)際上是沒有被利用，這部分時(shí)間設(shè)備等于空轉(zhuǎn)了，具體到生產(chǎn)線的某個(gè)工段也稱之為設(shè)備負(fù)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(shí)木復(fù)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(shí)間8小時(shí)，假定工廠的生產(chǎn)效率或負(fù)荷率為0.80，則實(shí)際上榫槽加工機(jī)床加工時(shí)間6.4小時(shí)，也就是說，4條生產(chǎn)線累計(jì)約有6.4個(gè)小時(shí)是空轉(zhuǎn)的。
（三）廢品率
任何實(shí)際的生產(chǎn)過程都不可避免地會(huì)生產(chǎn)出一定量的廢品，實(shí)木復(fù)合地板也不例外。如上所述，每天生產(chǎn)4萬m2實(shí)木復(fù)合地板指的是沒有缺陷的、合格地板。但實(shí)際上，設(shè)備的一部分工作時(shí)數(shù)會(huì)耗費(fèi)在廢品的生產(chǎn)上，如果假定實(shí)木復(fù)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(shè)計(jì)共計(jì)25.6小時(shí)可用工作時(shí)間就要增加到25.6/0.95=27小時(shí)。如此，4條榫槽生產(chǎn)線每天工作8小時(shí)就可能不能完成預(yù)訂的生產(chǎn)任務(wù)，就需要每天加班1小時(shí)。
三、6σ管理方法的實(shí)施方案與效果
根據(jù)進(jìn)料間隔、進(jìn)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(yàn)測試工段，地板坯料規(guī)格為750x120x10.5mm。未實(shí)施6σ管理方法前，地板榫槽加工線進(jìn)料速度60m/min.，進(jìn)料無間隔，單班產(chǎn)量1320m2，輥涂生產(chǎn)線進(jìn)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(shí)施6σ管理，地板榫槽加工線進(jìn)料速度55m/min.，進(jìn)料無間隔，地板表面輥涂生產(chǎn)線進(jìn)料速度為17m/min.，進(jìn)料間隔為100mm。測試實(shí)驗(yàn)前完成機(jī)床、刀具調(diào)試等一切準(zhǔn)備工作，累計(jì)8小時(shí)加工生產(chǎn)，榫槽加工線連續(xù)4小時(shí)生產(chǎn)，中間停機(jī)1小時(shí)30分，用于機(jī)床、刀具、氣力除塵的檢測、維護(hù)工作。地板表面輥涂線中間停止進(jìn)料1小時(shí)30分，用于生產(chǎn)線檢查和維護(hù)，但不停機(jī)。最終統(tǒng)計(jì)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(shè)備負(fù)荷率提高了15.5%，按單班8小時(shí)計(jì)算，工段機(jī)床增加了1小時(shí)15分鐘的切削加工時(shí)間。工人體力勞動(dòng)強(qiáng)度降低，生產(chǎn)效率提高，減少了設(shè)備空轉(zhuǎn)的動(dòng)力消耗，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。
如果按250工作日/年計(jì)算，年產(chǎn)量可達(dá)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(gè)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(jì)結(jié)果，計(jì)算繪制工藝過程控制圖，檢驗(yàn)地板榫槽加工中產(chǎn)品尺寸波動(dòng)情況，以檢驗(yàn)切削加工過程中機(jī)床、刀具和操作動(dòng)作的穩(wěn)定性。
從圖4，圖5和圖6可以看出，抽查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，除地板厚度尺寸有一點(diǎn)超出控制范圍，但地板厚度應(yīng)是定厚砂光引起的誤差，即進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)要求，尺寸精度波動(dòng)很小，加工精度穩(wěn)定可靠。說明加工工藝過程是可靠的，設(shè)計(jì)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(shí)單班加工驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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(gè)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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