鋰電池行業精益六西格瑪管理推進案例

日期:2016-12-06 / 人氣: / 來源:www.xpnups.live

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  六西格瑪是基于數據的決策方法,強調用數據說話,而不是憑直覺、憑經驗行事。量化是六西格瑪的基礎,量化的指標客觀地反映博革咨詢的現狀,從而引起人們的注意。六西格瑪通過對真實數據進行科學分析來發現問題的癥結所在。

  近幾年來,隨著智能手機為代表的數碼消費電子產品、儲能電站、電動汽車的高速發展,鋰離子電池行業也迎來了迅猛的發展,很多鋰電池生產廠家乘風而起,迅速發展壯大。但行業的快速發展是機遇也是挑戰,只有快速迎合市場不斷變化的消費需求的公司才能不斷贏得市場份額,而質量、成本、交期跟不上節奏的企業卻舉步維艱。
鋰電池行業精益六西格瑪管理推進

  總體來說,動力電池對產品的“質量安全、產品的一致性、后續的維護成本”有更高的要求,其產品質量需要更好的保證。消費電子的配套電池以手機、平板、電腦為主,其發展趨勢是鋁殼電池快速萎縮、聚合物電池高速發展,產品向“明星機、旗艦機”的方向發展,客戶集中度也越來越高,手機市場份額基本集中在“蘋果、三星、華為、小米、Vivo、OPPO”等大客戶手中,這樣的局面導致電池的質量尤其重要,沒有過硬的產品質量很難打入一線的客戶供應鏈,即使進入了一線供應商,但如果質量出問題將導致嚴重的后果。比如說,一兩起電池鼓殼、漏液、起火、爆炸等嚴重質量問題都可能導致客戶的流失甚至索賠的后果,而外觀的凸點、黑點、劃痕、偏厚等質量缺陷也會帶來極大的客戶投訴。
 
  總而言之終端產品對電池的要求就是“更安全、更高容量、更快速充電、更小更輕更薄”,所以電池生產企業必須有更好的質量管控、質量保證系統。

  六西格瑪常用改善工具DOE、SPC、MSA、FMEA、DFMEA、PFMEA、QFD、MINITAB等。

  一、產品質量控制的幾個階段

  品質是設計制造出來的,不是檢驗出來的,好的品質首先要有好的設計團隊,設計出來的產品要經過DFM(Design for Manufacturing,即面向制造的設計)。在DFM這個階段,產品設計需要滿足產品制造的要求,具有良好的可制造性,使得產品以最低的成本、最短的時間、最高的質量制造出來。每一款電池,從客戶需求VOC出發,必須經過QFD質量功能展開,把顧客或市場的要求轉化為設計要求、零部件特性、工藝要求、生產要求。這樣正負極材料體系、隔膜品種、導電劑、電解液、極耳、外殼等材料及規格和制造工藝、參數的選擇、工裝夾具的設計必須在滿足客戶要求的情況下,選擇更適合本公司制造的方法、材料、工藝、工裝夾具。而過程能力指數CPK能否達到設計團隊的要求,這一點非常重要。

  設計團隊在設計的時候,要通過DFMEA(設計失效模式分析),設計團隊要同公司跨團隊討論產品有哪種失效模式,從電池的一致性、可靠性、工作性能方面考慮來加強產品的設計。同時當設計團隊在設計的時候,與供應商也要討論DFMEA, 因為產品不是設計團隊設計出來,供應商過程能力就能達到,設計出來的公差或者余量要供應商過程能力能夠達到,設計才能實現。當DFMEA確定下來以后,博革咨詢公司的團隊及供應商的能力都能達到設計要求,過程能力都沒有問題。

  接下來博革咨詢用PFMEA(過程失效模式分析),當設計確定以后,公司的制造過程有哪些失效模式會影響產品,博革咨詢對制造過程能力做失效模式分析,對應的博革咨詢有改善措施。比如說,軟包裝電池外觀壞品經常有凸點,博革咨詢經過分析知道這是粉塵導致的,就應該把可能導致粉塵被卷進電池鋁塑膜可能的工位、原因、對應措施搞清楚。當DFMEA設計和跨部門PFMEA設計完成之后,我們會對產品在過程里的失效模式和過程里遇到的問題有了預防措施,接下來在IQC、PMP、CTQ、 OQC、MSA、ORT等都要做一個詳細的計劃。

  接下來對產線的Layout要運用精益的理念對產線的線平衡、節拍時間、UPH、產線物流做優化設計。在設計過程中要有很多的防呆措施,對于產線設計、機械設備避免由于員工操作失誤造成的一些問題。在操作過程當中最難控制的就是員工,因為新員工、老員工的經驗的不同,難免員工會犯一些錯誤。在設計產線和機械設備的時候有防呆的措施,員工就會避免錯誤,即使員工犯了錯,機械設備會及時報警,提醒員工及時更改。

  在過程分析當中,模具和設備公差分析也很重要,在每一個工站的設計當中一定要用流程的概念對輸入輸出做一些分析。當產線在設計的時候,每個工站的UPH是否匹配決定了產線是否順暢。每個工站的檢驗措施或者檢驗手段對于控制計劃里的所有的檢測設備要有一個詳細的現場計劃。產線或者作業員工要100%的檢驗,如果有不良,要把它檢出來,防止不良流到下一個工站甚至流到客戶端。所以一個好的質量體系,不僅要有好的設計,在檢測體系里面要有完善的檢出不良品的能力。

  當產品的DFM、DFMEA、PFMEA、產線Layout之后,通過Prototype-EVT-DVT-PVT四個階段對產品的ORT、產線的UPH、設備的OEE等進行驗證和改善,當產品通過這幾個階段的測試以及改善,量產之時就可以順利的進行。

  總結一下,歐美公司對現有的產品質量控制基于以下幾個階段:DFM-DFMEA-PFMEA-產線Layout –Prototype-EVT-DVT-PVT。

  二、質量體系的建立

  體系文件的建立:按照ISO的要求,體系文件分為一階文件質量手冊,二階文件品質控制程序,三階文件SOP,四階文件檢驗記錄檢驗指導書。不同行業對于四階文件都要有完整的設立。一個好的質量體系建立之后,公司每個部門的運作都根據質量體系來執行。不是說每件事情都找老板或者經理去拍板。如果對質量體系有不完善的地方可以逐步的改善,質量體系文件是一個活的文件,是需要不斷的review不斷改善的。

  體系文件建立之后,QA工程師或者系統工程師定期對公司體系文件執行做體系審核。當公司剛建立體系文件時,一般一個季度審核一次,看公司各個部門在體系文件運行時有什么不符事項及時發現并做出改善;成熟體系一般半年甚至一年做一次體系文件審核,確保體系文件在各個部門良好的執行,對于沒有良好的執行能夠及時發現或糾正,以保證公司質量體系的良好運行。

  三、供應商質量管理

  電池的主要材料包括:正極材料、負極材料、銅箔、鋁箔、隔膜、電解液、外殼(鋁塑膜,鋁殼等)、極耳、設備等,每一個都對電池最終的性能、質量、成本有不同程度的影響。不同供應商、不同批次的材料都可能有較大的差異,這就要求對供應商進行管理。供應商的質量、成本、交期、研發能力、反應速度和供應商的戰略定位都是考核供應商的指標,而質量管理是供應商管理的最重要的考核KPI之一。

  供應商質量管理有一個重要理念win-win, 給供應商合理的利潤空間,有錢賺他們才能保證質量,一味殺價會出現供應商降低質量或者在人員培訓和檢測手段做一些偷工減料。所以在供應商報價時,應列出物料成本、制造成本、管理成本以及合理利潤空間。

  供應商的定期審核及現場過程控制非常重要,在歐美企業或者蘋果公司里,有很多的工程師負責供應商的管理、過程的監控,保證供應商的品質控制按照博革咨詢的品質要求去執行。從新產品開發到樣品制作到成品量產出貨,每個供應商定期有onside人員去監控質量。當供應商產品送到下一個供應商,下一個供應商會做IQC進料檢驗,如果發現物料不良要及時反饋,博革咨詢用8D的邏輯去找Root Cause, 閉環控制去關閉這個Issue,甚至會把8D的邏輯里面這個產品或類似產品犯的錯誤,在相似的產品或者工序做預防和改善,在其他的產品或工序做徹底的改善,避免發生同樣的錯誤。

  這就是博革咨詢講的供應商的管理,保證供應商有好的管理,保證供應商過程有監控,保證供應商來料符合要求,如果有問題及時改正。保證供應商的物料達到公司的品質要求。

  四、過程質量控制

  1、SOP和SIP文件的建立

  針對每一道工序標準指導書要擬清楚,標準指導書里會涵蓋標準操作流程,注意事項,如果有重大影響產品質量(CTQ)的項目要用感嘆號和星號標注出來,告訴員工不能違規操作,誤操作會造成產品的嚴重不良。作業檢驗指導書對檢驗的抽樣頻率、檢驗方法、檢驗的使用儀器有一個清晰的定義,培訓檢驗員按照博革咨詢的作業檢驗指導書去檢驗,確保檢驗方法正確不會誤判,還有就是對于KPIV、KPOV以及輸入輸出要做出識別,對哪些過程的輸入會影響輸出做一個管控,要用DOE做一些設備參數和過程參數的優化。對于機器的輸入輸出做出管控,對于關鍵產品輸出做管控。

  2、MSA量測系統

  為確保檢驗能真實反映產品性能,必須保證檢驗系統 GR&R(測量系統誤差的重復性再現性)符合要求,當MSA GR&R<10%是好的量測系統,10%30%測量誤差太大,量測系統需要做改善,否則不能用于產品的檢驗。比如說,電池的稱重、極片的稱重、配料的稱重這類測量儀必須嚴格的校準。

  3、CTQ

  所有輸入輸出的參數影響產品質量的,必須在過程里面識別出來。對于這些CTQ的項目,要做特別的監控,包括輸入參數,比如報警或者機器設備設計的時候要考慮對于實時的監控,如果過程能力參數CPK值能夠達到1.33,那么可以采用抽檢的方式,所以CTQ的識別非常重要。

  對于過程里面CTQ的參數,要運用SPC過程統計技術去監控過程輸入輸出參數是否受控,SPC可以反應過程是否穩定,如果有異常會在SPC控制圖里面反映出來,可以提前調查原因并采取預防措施去避免生產過程的失控。對于SPC如果有異常,那么異常要及時處理,把過程遇到的問題及時解決掉,保證過程是受控穩定的生產。

  4、過程控制防呆系統(Shop Floor Control)

  對于關鍵特性參數,在過程控制中,要用現有的MES做一些監控,如果上一個工站測試不良,那么在下一個工站要把不良挑選或者攔截住,當產線有員工操作失誤,會有系統的防呆不讓不良品流到下一個工序或者流到客戶手上。在做PFMEA或者在做產品的關鍵特性控制的時候必須要有這個系統,否則不會允許供應商生產。過程控制防呆系統是蘋果審核供應商的必須條件,沒有這套系統是沒有辦法成為蘋果供應商的。

  5、產品的追溯系統

  如果生產有異常或客戶有投訴,方便對產品召回,快速確定產品影響的范圍,便于追溯、隔離產品,便于做質量調查。追溯系統至少要做到人、機、物料及生產時間,包括關鍵過程的特性參數,作業員,機器設備編號、物料批次號、生產時間、CTQ等,這些都要有系統去追溯,方便調查。

  過程控制防呆系統和產品追溯系統是供應商管理和質量管理的兩大硬性條件,兩大系統缺少任何一個蘋果不會給他項目。目前國內企業這兩點做的非常不好,沒有這兩大系統,很多品質問題無法追溯和調查。

  6、員工的自檢與復檢

  要對員工進行培訓,每個員工必須明確當前操作的工位哪些是不良品,哪些是良品,哪些是合格,哪些是不合格。必須要進行培訓、認證,考核合格后才能上崗。當生產過程中反映出不良,員工會將不良檢驗隔離出來,不會流到下一站,甚至客戶手上。

  7、IPQC巡檢

  IPQC就像工廠里面的警察,對生產線的機械設備參數、作業員的操作手法、作業員對作業流程的遵守、CTQ的參數、設備的input/output參數等按抽樣計劃做定期檢查。巡檢根據產品的過程穩定性,有可能2小時一次,有可能4小時一次,有可能一個班次一次。在做過程控制計劃的時候,對巡檢頻率、抽樣頻率、檢驗方法有一個清楚的定義。

  8、過程質量記錄的保存

  對于每一個過程的input/output關鍵的一些過程參數,必須有詳細的品質記錄保存下來,以保證在客戶端或者過程發現異常時,有充足的質量記錄證明去說明你的產品符合Spec,過程是受控的。當發生質量爭議或者客戶投訴的時候,過程質量記錄作為強有力的證據來證明你的過程控制是受控的,異常問題是special的,不是批量問題,生產控制是符合質量要求的。

  9、合格率的監控及改善

  要有數據記錄下來生產過程每個工序合格率是多少,根據公司的持續改善或者過程的良率目標去控制過程的良率。對于沒有達標和不良率過高的項目要收集數據,用柏拉圖去分析做持續的改善。柏拉圖就是二八原則。根據統計學上的質量分析,往往20%項目造成80%的不良,那么反過來說,博革咨詢用柏拉圖分析,往往80%的不良是由前兩項三項造成的,那博革咨詢就會把博革咨詢的精力、資源放在80%不良的前兩項三項,有重點的去改善。柏拉圖的好處就是對于過程的不良,過程的分析不會泛泛而談,而是有的放矢,這就是柏拉圖的應用。

  10、Cycle time及UPH監控及改善

  這兩個有什么好處呢,當Cycle time去做分析做改善的時候那么你的交貨周期, WIP運轉或者WIP庫存會減少,可以縮短你的交貨期,縮短產品的生產周期,可以快速響應客戶的交貨。UPH的改善在于你將設備的產能做改善和提高。

  11、機械設備的預防保養

  機械設備買回來,設備管理人員要根據設備的操作指導書擬定一個詳細的保養維護計劃,擬定設備點檢維護作業指導書。要清楚的羅列保養方法、保養頻率、備品備件更換的周期,對設備預防保養,保證設備處于一個良好的運行狀態。設備的保養類似于汽車的保養,對生產設備要做預防保養,不能等到壞了才去修,否則對設備的壽命及備品備件的利用是一個很大的損失。

  五、成品的質量管理(OQC)

  成品質量管理很重要一點就是抽樣計劃,根據不同的質量要求,抽樣計劃表需擬定不同的抽樣計劃、抽樣的頻率、抽樣的數量。當抽樣項目確定好后,量測系統,MSA(檢驗及測試設備的能力),GR&R要做評估,如果儀器設備或測量系統不符合要求需要做出改善。接下來是檢驗人員的培訓及考核,檢驗人員要培訓考核合格后才能上崗,對檢驗標準和要求如果把握不準對測量設備誤操作都會影響產品檢驗的公正性。如果當成品檢驗發現不合格時,Reaction Plan要有,當發現不良產品的時候,要通過物料評審委員會(MRB)及時處理,要么降級接受、要么重工還是要么報廢,要有一個清晰的行動計劃及時處理。

  六、產品的ORT可靠性測試管理

  ORT測試也非常重要,對產品性能進行抽樣測試,比如高溫、高濕、沖擊等測試項目,根據不同行業不同行規要求制定出不同的ORT測試項目,經過一些極端測試和模擬客戶使用中的極端條件,確保產品符合要求,有任何不良可以及時發現做一些改善。ORT的管理也很重要,你的抽樣計劃,測試的數量、頻率,測試的項目,測量系統,測試人員的培訓及考核。ORT不良的Reaction Plan,測試人員發現不良及時向上級報告,做及時的評估,做不良分析,做改善措施。

作者:博革咨詢

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