戴姆勒Deltalyze方法及其应用

吴清祥, 100176) (北京奔驰汽车有限公司北京

Automobile Technology & Material - - 生 产现场 - 1979—),作者简介:吴清祥( 男,中级工程师,学士学位,研究方向为汽车总装质量、谢宁方法及六西格玛。

Deltalyze摘要:本文系统性阐述了德国戴姆勒创建的 方法,一种解决制造业技术问题的新Deltalyze V-方法,详细介绍了 方法的创建背景、解决问题的思路、 模型、六大步骤、专用名词和Deltalyze术语以及解决问题的主要工具。通过案例分析呈现给大家如何有效地运用 方法的解题思路和工具。该方法与谢宁方法高度相似,但有自己的创新点,以规避侵权。Deltalyze关键词: 谢宁方法 创新F20 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180110中图分类号: 文献标识码: 1 引言

汽车生产模式为流水线、大批量制造、工艺流程长而且复杂,在这种生产模式下解决问题的思路通常是:问题出现,迅速采取临时措施消除问题保证车辆下线,过一段时间相同问题又出现,周而复始。因为没有采用系统性的问题解决策略,没有深入研究问题寻找根本原因,没有验证改进措施是否长期有效,所以问题反复出现。创建一种解决制造业技术问题的新方法,深入研究问题,快速有效地解决问题,显得尤为迫切、重要。Deltalyze

本文介绍的 方法能够系统性地帮助工程技术人员研究问题、找到问题根本原因并有效地解决问题。Deltalyze

戴姆勒公司创建的 方法将统计方法和工程技术结合起来解决工程问题,从失效模式 到根本原因逆向思维、科学分割策略、失效模式类3型的选择等解题思路,运用对比图、阶段图、集中图、过程流程图、操作过程搜索等多种线索生成技术,真正地实现“与部件对话”和“与过程对话[1]”,系统性深入研究技术性问题,科学有效地找到问题的根本原因并实验验证改进措施的有效性。

2 系统性方法

汽车从无到有主要经历三个阶段,概念阶段、车辆研发阶段及量产阶段。车辆研发阶段细分为

Deltalyze数字化阶段和实物化阶段。本文介绍的方法适用于车辆研发阶段和量产阶段。

戴姆勒公司将系统性方法分为两大类,一类是反应性问题解决方法,另一类是预防性问题解Deltalyze决方法。反应性问题解决方法包括 和Six Sigma

两种系统性方法,适用于车辆研发阶段的实物化阶段和量产阶段;预防性问题解决方法

DFSS是 系统性方法,它适用于概念阶段和车辆研1发阶段的数字化阶段。系统性方法如图 所示。

2.1 反应性问题解决方法 2.2 预防性问题解决方法

Deltalyze Six Sig⁃反应性问题解决方法包括 和ma Deltalyze两种系统性方法, 方法主要分为六大(Define) (Failure description)步骤:定义 、失效描述 、(Analyze) (Prove) (Improve)分析 、验证 、改进 、经验总(Lessons Learned), DFAPIL Six Sigma结 即 。 分主要(Define) (Measure) (An⁃分为五大步:定义 、测量 、分析alyze) (Improve) (Control), DMAIC、改进 、控制 即 。反应性问题解决方法强调运用分析工具,找到根本原因,基于根本原因采取最合适的改进措施,完全执行改进措施,控制、监测根本原因。本文详Deltalyze细介绍反应性问题解决方法中的 方法。

DFSS预防性问题解决方法是 系统性方法,它适用于概念阶段和车辆研发阶段的数字化阶段。预防性问题解决方法强调基于客户的需求开发产品,稳健的设计理念,稳健的结构和容差,运用系统性的方法论开发零件、系统和模块。

3 Deltalyze方法 3.1 Deltalyze方法创建背景及其解决问题的思路

3.1.1 Deltalyze方法创建背景2009年德国辛德芬根,戴姆勒公司创建Deltalyze Marco Woetzel Deltalyze方法, 是 方法之Deltalyze Delta Analyze父。 由 和 两个英文单词合并而成,意为分析变量。美国著名质量管理大师· Dorian Shainin)多里安 谢宁( 创立谢宁方法[2]。 Deltalyze方法由谢宁方法演变而来,两者解决问题的思路、工具相似度非常高。谢宁公司注重知识产权保护,在德国和美国申请专利的专有名词和Deltalyze术语,为了避免侵权,戴姆勒公司创立 方法的专有名词和术语,申请了专利商标。这种创新应用的做法值得国内企业借鉴。3.1.2 Deltalyze方法解决问题的思路Deltalyze是一种适用于解决制造业技术问题的系统性方法,结合了统计学、工程学和逻辑学的Del⁃原理和方法,专门用来解决复杂综合性问题。talyze方法是基于物理现象和柏拉图原则,解决问Main Y( Main X题的重要策略是由 后果)推导出3 (原因)。使用约登图、阶段图、集中图、过程流程△L(图、操作过程搜索等工具,评估、对比 好件)和△H( Main Y坏件)的 差异,基于这些统计出来的真Main Y Main X实的 差异,推导出 根本原因,最终确Main Y Main X Main定影响 的 根本原因,通过控制X Main Y Main X根本原因达到控制 的目的。 根本原因需要通过实验再次确认。3.1.3 V- -DFAPIL®模型Deltalyze V- - DFAP⁃方法的中心主旨是 模型IL® 2 V- ,如图 所示,模型的指导路线是从问题到V-项目,再从项目到物理原因。 模型描述了基于物理原因从问题到方案的过程。V- a.模型左侧过程步骤包括:关键思维:通过Main Y Main分割过程(排除法)、选择 类型以及对Y b.的变差提出正确方向的问题;零部件:使用集

3中图、阶段图等线索生成技术确定引起失效的Main X c.零部件;特性:使用多变量分析、特性对比Main X图等线索生成技术,确定引起失效的 特性; d.物理现象:验证根本原因。 V- 3模型左侧各步骤目的,如图所示。具体操作:关键思维阶段,运用“项目定义树”将模糊、,笼统的问题转化为具体项目 运用“失效描述树”并基于四种不同的策略类型,将具体项目定义为一Main Y 4种合适 类型,如图 所示。3 △ L( 3 △H零部件阶段,收集 个 好件)和 个3 (坏件)产品,运用 阶段图(即交叉实验)确定Main X子零部件;特性阶段,收集大量的失效产品,运用对比图、集中图、多变量分析、特性对比图等线索生成Main X技术确定 特性。Main X物理现象阶段,详细说明 特性是如何Main Y,影响 两者之间的物理原因是什么,并验证Main X Main Y直接影响 。V-模型右侧过程步骤包括:改进措施的验证,根本原因与问题的深度解析,改进措施的执行,经验总结。 △ LOW vs. △ High Tukey具体操作:通过 实验、 5 Penny Main X实验、 实验验证改进措施的有效性。Main Y Main X ,Main Y存在, 出现; 不存在 不出现。3.1.4 三棵树图1 V-如表 所示,模型左侧的思路围绕“三棵树”展开,第一棵树:通过项目定义树,将宏观的问题聚焦到具体项目;第二棵树:通过失效描述树, Main Y;将具体项目转化为的 第三棵树:通过分析Main Y Main X树,将 推导出 。 3.1.5 Deltalyze的专用名词和术语、策略类型Main Y:代表绩效分布或特性、属性、缺陷、事Main Y件描述。 起着洞悉失效物理现象的作用。Main X:是问题的根本原因,影响问题的最关Main Y键因素,是引起 变量最大的因素。每个问Main X Main X题总是存在 。找到 最快的路径是定Main Y义好 和先进的搜索。△ H(WOW) △ L(BOB):△ H和 定义为最差的不Wow(worst of the Worst);△合格件,对应谢宁方法L BOB(BEST of定义为最好的合格件,对应谢宁方法the Best) △ H(WOW) △ L(BOB)。 和 是正态分布图上的两个极端值,不一定是按照客户需要定义的坏的产品与好的产品[3]。策略类型:根据不同类型的失效模式,选择不Main Y,同类型的 如:缺陷(划伤、异物等);特性半径、长度等);属性(密度、硬度、强度等);事件细分为功能故障(噪声、泄露等)和破坏性缺陷(开Main Y裂、熔化等)。 的类型决定了其数据类型,是连续性数据,还是非连续性数据。数据类型不同,使用的测量系统和工具则不同。策略类型的4选择如图 所示。

3.1.6 Deltalyze六个步骤Deltalyze方法主要分为六大步骤:定义、失效描述、分析、验证、改进、经验总结,各大步骤包含15 5若干小步,共 个小步,如图 所示。a. Define):定义( 完成项目任务书,编制项目时间进度表,完成详细的项目定义树图。b. Failure description):失效描述( 详细描述失

3.2 Deltalyze主要解决问题的工具

3.2.1 Youden Plot约登图约登图是一种图示工具,以描点画图的形式ΔP) ΔM),区分开产品或过程( 偏差与测量误差( 利ΔP/ΔM≥6,用约登图评估测量系统。如果 则测量系统通过测试。6 XY绘制约登图的步骤如如图 所示,建立 座标系,横轴与纵轴范围一样。a. XY 30 x在 座标系画出 对数值,每对数据( 数 效模式,定义失效模式的测量系统,掌握现在失

Main Y效比率,确认最大差异,初步选择 的策略类型。c. Analyze):分析( 确定问题的根本原因,确认测量系统,运用线索生成技术发现引导失效的零部件或特性,充分理解引起失效的物理现象,根本原因引起失效的机理。d. Prove):验证( 说明验证实验的适当风险,确定根本原因,解析失效模式与根本原因之间的关系,验证改进措施。e. Improve):改进( 把改进措施落实到系统化生产,执行改进措施。f. Lessons Learnad):经验总结( 把项目的经验推广到其他产品和过程,关闭项目任务书,完成项目总结。 y b.值:第一次测量结果,数值:第二次测量结果); 画c.一条二等分线;画边界线。第一条边界线通过第二远的点并与二等分线平行。第二条边界线是以d.二等分线为中心线,镜像第一条边界线; 两条边界ΔM,线的距离称为 代表着测量误差。两条边界线包95% e.含了 的测量误差因素; 在二等分线上找到最大值和最小值的这两个点的垂直相交点,这两个点X f.在 轴上的最大值和最小值;零件测量数值分散ΔP,ΔP X度称为 是第一次测量( 轴上)最大值和最

3.2.2

对比图对比图从不同的族群和对比开始,描述和创建补充说明的示意图,以实际数据评估对比差异

Main Y大小,从而确定对 的影响程度。每个对比设置“不知道”,“大差异”,“小差异或无差异”或“不适用”四档,当出现大差异时,此差异就是问题解决的线索和方向。

基于失效类型,选择适当的对比示意图;从最小的特性开始创建对比族群,标识对比等级,确定对比方向、特性等,识别出最大差异。

7迎宾踏板线束断裂对比图如图 所示。对比断裂线束的点到点、位置到位置、线束到线束;对比前迎宾踏板到后迎宾踏板;对比白班与夜班;线束的点到点、位置到位置、线束到线束的对比差异明显,提供了问题解决的线索和方向。 3.2.3 集中图集中图其作用是协助研究非随机的失效模式,非随机失效模式位置信息提供了可用于识别根本原Main X因 的关键线索,通常用于缺陷类问题的分析。集中图分析步骤:收集足够数量的失效零件, 拍照或画零件草图,将零件分成若干部分,观察失效模式及缺陷位置信息,把这些信息汇总起来,画到零件图上,分析失效模式及缺陷位置信息是随机还是非随机的,找出明显差异,沿着这个线索寻

Main X找根本原因 。

对比图和集中图常常结合使用。集中图显示的缺陷位置与对比图里的对比族群能对应上。“与零件对话”,非随机分布的缺陷位置,往往会告诉你

Main X Main Y根本原因 与问题 之间的物理现象。

8迎宾踏板线束断裂集中图如图 所示,收集足够断裂线束,将断裂模式及断裂位置信息汇总起来,用红点标注在线束上,断裂位置是非随机分布,确定断裂位置是关键线索。 通过集中图分析发现: a.迎宾踏板线束被完全或部分切断,切断截面

80% 40是斜着的, 切断点距离线束根部 毫米; b.

迎宾踏板线束被部分切断,切断截面不规20% 36则, 切断点距离插头 毫米。3.2.4

操作过程搜索操作过程搜索的目的是找出造成问题的操作步骤,该方法适用于串联和并联工艺。汽车总装车间为串联工艺,为了验证根本原因,需创建备用工艺。下面详细介绍串联工艺环境下如何运用操作过程搜索。

确定造成不合格产品的关键操作步骤,考虑是否可以取消这步操作。如果可以,以备用工艺制造产品,对比原工艺与备用工艺制造出来的产品不合格率,如果备用工艺制造出来的产品不合格率远低于原工艺,说明原工艺是根本原因。如果备用工艺制造出来的产品不合格率等于原工艺,说明备用工艺是根本原因。继续搜索直到发现根本原因。4.2.3.4

操作过程搜索案例分析,详见 引起失效的可能因素的确定。

3.2.5 事件到能量的转换9能量模型如图 所示。

强度:当给产品施加能量时,产品所能承受失效的能力;施加能量:施加给产品使其产生失效的能量;安全界限:从施加最高的能量到最差的产品

WOW WOW之间的距离( 能量到 产品);衰减:随着时间流逝,环境和能量共同作用在产品上,使产品抵抗失效的能力不断减弱。

10质量和可靠性模型,质量问题模型如图 所11示,可靠性问题模型如图 所示。 tn强度分布移向左侧,在 占据了能量供给区tn域,两者重叠, 是低于产品设计寿命。环境是非常重要的因素,在规划分析策略时必须经常考虑。疲劳、腐蚀、塑料变脆、氢脆等问题适用于事件到能量的转换。4.2.3.3事件到能量的转换案例分析,详见 引起失效的物理现象

4 案例分析:运用Deltalyze方法解决后备箱锁拉环断裂问题

4.1 案例背景及现状

进入冬季,温度降低影响塑料件强度,塑料件

PA66, 12易断裂。某车型后备箱锁拉环材质 自月份以来,拉断数量猛增。

4.2 运用Deltalyze方法分析问题

4.2.1 项目定义3后备箱锁拉环断裂问题持续 个月,后续完成12了项目任务书。项目定义树如图 所示。 4.2.2 失效描述后备箱锁拉环拉断为失效模式,在“拉力”的Main作用下拉环断裂。定义开启后备箱的拉力为Y,main Y 13类型选择功能故障。失效描述树如图所示。

对比图对比分析失效后备箱锁拉环,发现拉环断裂位置非随时分布,总是拉环“上面的一根腿”断裂,“下面的腿”不断裂。因为黄绳与后备箱锁拉环水平方向角度变大,拉环“上面的一根腿”

14承担整个拉力,易拉断。对比图如图 所示 4.2.3 分析4.2.3.1 验证测量系统IS- Test检测仪100%检测后备箱锁功能,为了

Is-test Is-test验证 检测仪测量系统可靠,拆装 检测仪发现的故障车辆,检查后备箱锁拉环是否断6裂。拆装辆相同故障车辆,后备箱锁拉环均断Is-test裂, 检测仪功能稳定、可靠。4.2.3.2 引起失效的制造过程步骤加工人通过拉黄绳打开后备箱。查阅拉环设50 N,计图纸,水平方向手动拉力最大 开启后备箱50 N,的拉力应小于 否则,拉环存在拉断的风险。5 2抽取 个关键工位测量开启后备箱拉力结果如表所示。 T1- 18/T2- 32测量结果显示, 工位拉力小于50N, T3-32/T4-27/CH3-4 50 N,工位拉力大于 不同的工位拉力值差别明显。找出拉力值差异的主要贡献因素是下一步工作方向。257 8从 个有效工位筛选出个关键工位,分别T1- 18/T2- 26/T2- 27/T2- 32/ T3- 7/T3- 30/T4- 19/是CH3-4工位。4.2.3.3 引起失效的物理现象T3-07运用过程流程图分析发现, 工位安装后1 2(备箱内板,加工人将黄绳从孔 移至孔 靠近2锁)。当黄绳移到孔 时,黄绳与后备箱锁拉环水平方向夹角变大,拉黄绳分配到水平方向的力非15常小,如图 所示,水平方向拉力开启后备箱。黄1 2 T3-07 T3-30/T4-27/绳孔 移至孔 导致 工位下游CH3-4 50N,工位开启后备箱的拉力大于 拉环存在拉断的风险。

16后备箱锁拉环可靠性问题模型如图 所示。进入冬季以来后备箱锁拉环拉断数量猛增, PA66,拉环材质 冬季强度衰减,在较大拉力作用下50 N (大于 拉力),拉环可能断裂。, t0- tn可靠性问题 4.2.3.4 引起失效的可能因素的确定运用操作过程搜索方法找到存在根本原因的“操作过程”。T3-30工位原工艺:将连接杆工装下端勾住锁柱,上端卡进后备箱锁固定后备箱盖。安装后风挡玻璃,拉黄绳释放后备箱锁,取下连接杆工装。T3-30工位备用工艺变化点:将连接杆工装上端勾2住后备箱盖孔 固定后备箱盖。这种操作方式不用再拉黄绳打开后备箱,直接取下工装。采用备用工艺后,拉环断裂数量为零,远远低于原工艺拉Main X环断裂数量,原工艺是 根本原因。T4-19工位原工艺:关闭后备箱、安装尾翼、拉黄T4-19绳打开后备箱。 工位备用工艺变化点:将整车连接外接电源,整车通电后,按压后备箱电子开关打开后备箱。采用备用工艺后,拉环断裂数量为零。CH3- 4工位采用相同的改进措施,使用后备箱锁电子开关替代拉环机械开锁,拉环断裂数量降至零。Main X 17根本原因的分析树图如图 所示。Main Y 4.2.4 验证T3- 30/T4- 19/CH3- 4测量 工位开启后备箱的

50N,拉力均大于 拉环断裂的根本原因是开启后备50 N箱的拉力大于 。为了验证根本原因,我们要求加工人执行老工艺,记录后备箱锁拉环断裂数3 5量。经过一周的实验,发现个工位分别出现2 4 T3-30/T4-19/CH3-4次、次、次。进一步确定 操作过程步骤是引起失效的根本原因。4.2.5 改进T3- 07 T3- 07以 工位为分界点, 工位的上游T1-18/T2-32工位开启后备箱时,要求拉绳与水平45°方向夹角小于 。T3-07 T3-30/T4-19/CH3-4工位的下游 工位分别采取以下改进措施。a. T3- 30改进后的工艺:将连接杆工装下端勾2住锁柱,上端勾住后备箱盖孔 固定后备箱盖。安装后风挡玻璃,直接取下连接杆工装。采用改进2工艺后,拉环断裂数量为零。孔 和锁位置示意图18如图 所示。 b. T4- 19改进后的工艺:关闭后备箱,安装尾翼,将整车连接外接电源,整车通电后,按压后备箱电子开关打开后备箱。c. CH3-4工位采用相同的改进措施,按压后备箱电子开关打开后备箱。T3- 32/T4- 27/CH3- 4工位采用改进后的工艺, T2- 30不再使用黄绳,在 工位取下后备箱拉绳,防止拉绳非预期使用和拉环断裂风险转移。在冬季室内温度低,采取以下措施。a. 18监控室内温度,控制室温不低于 摄氏度; b.更换为自动卷闸门,以防室外冷空气进入室内; c. 72提前 小时将后备箱锁放置室内。2 4自 月日采取改进措施以来,拉环断裂数量 4.2.6 经验总结本项目的经验可以运用到其他车型和其他生10产工厂。本项目节省成本超过 万人民币。

5 Deltalyze方法的创新点

· Dorian Shainin)多里安 谢宁( 创立谢宁方法,注册了专有名词和术语,申请专利保护。为了避Deltalyze免侵权,戴姆勒公司创造性发明了 方法3专有名词和术语如表 所示。 Deltalyze方法创新的专有名词和术语与谢宁方法略有不同,但两者的核心思想和主要工具基本相同。6 结论Deltalyze本文系统性介绍了 方法的使用步骤、主要工具以及核心思想。通过案例分析详细说明Deltalyze Deltalyze运用 方法,实践证明 方法的从Main Y Main X V-推导到 根本原因的思维、 模型、线(下转第36页)

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