基于六西格玛设计和红X的某车型怠速抖动问题解决

余 义

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州545007）

0 引言

现有NVH（振动噪声）问题解决方法如头脑风暴、SPR（源-路径-接收）、QC（质量改进）等具有三方面短板：（1）没有从顾客需求和公司利益的角度切入问题解决，往往造成措施无法实施或者过设计；（2）把所有可能性按例如鱼骨图的方式找出可能性后再逐个排查，造成大量资源浪费；（3）排查、验证过程缺乏对系统误差的考虑，造成验证结果不稳健的。

六西格玛设计（DFSS）是一种新产品开发工具，能够准确把握客户需求（VOC），并将其转化为可实现的工程指标（FR），使得产品能在低成本下实现产品设计的稳健性，从而实现6σ质量水平[1]。红X策略是一种基于统计技术的方法，是美国通用汽车权威的质量问题解决方法。其将传统由X（因子）到Y（目标）的思维，转为由Y到X的思维，核心在于：识别差异、渐进式搜索和根据事实数据进行决策推进直至问题根源。为此，本文围绕某车型怠速抖动问题，提出了一种融合六西格玛设计（DFSS）定位机会和目标设定方法以及红X问题排查功能的方法，解决了其抖动问题。

1 方法的框架

本方法的框架如图1所示。首先按照DFSS流程进行机会定义、客户声音转化以及目标设定，保证目标的针对性；然后进行红X流程中的测量系统检查、多变量分析、元件查找、参数确认，保证问题排查过程的可靠性，最后再进行具体问题的改进。整个过程规避了现有问题排查方法的弊端，并且发挥了DFSS和红X方法的优势。

图1 方法框架流程

2 定义机会及目标

2.1 定义机会

某车型上市后接到不少怠速抖动的抱怨，通过数据收集和分析发现，怠速工况占22.8%，排行第一，是主要需要解决的问题，如图2所示。

图2 某车型车身抖动问题统计帕累托图

接着对故障车进行初步排查，发现主要抖动问题开空调状态，且问题频率在43 Hz和电子扇基频一致，如图3所示。

图3 抖动问题频率识别

2.2 顾客声音转化

通过对顾客的回访得到顾客抱怨声音（VOC），将同种问题归类，得到三类问题，根据问题抱怨的频度将重要性等级分为三个层次，分别为5、3、1分，使用质量屋（QFD）工具进行声音转化[2]，如图4所示，通过关系矩阵可以看出，降低怠速抖动的呼声与怠速方向盘抖动的指标有强相关，并且从技术竞争性评估矩阵中可以看出，某车型怠速方向盘抖动性能有提升空间。

图4 抖动问题质量屋（QFD）

至此，通过QFD将客户降低怠速抖动的呼声转化为降低怠速方向盘抖动的要求。

2.3 目标设定

通过对厂内样车怠速方向盘抖动性能的调查，通过统计发现其满足正态分布，现有均值为0.7 m/s2，标准差为0.1835 m/s2，通过对故障车和非故障车的分析发现抱怨的阀值为0.75 m/s2，通过概率分析不良率达到了41.2%，为了达到比较好的顾客体验，本问题解决的目标是将不良率降至5%以下，且均值满足整车技术要求（＜0.4 m/s2），如图5所示。

图5 目标设定

通过对不良率降低期望的进一步收益分析[3]，如果能达到不良率[4]降低36.2%的目标，每百辆故障数（PPH）将降低0.032，不良数将降低22230，见表1，本问题解决无疑对提升顾客满意度以及提升经济价值，具有非常正面的意义。

表1 预期收益

3 问题排查

3.1 问题展开

在红X理论里，问题解决者一般通过问题树的形式来帮助我们明确项目定义，先从广泛的范围开始分析，最后明确地聚焦于管理者所关注的方案，输入是广义的问题集合，输出的就是需要解决的问题描述[5]。

3.2 测量系统检查

在红X方法里策略系统的评估一般使用Isoplot图，这种方法对比常用的MSA（测量系统分析）方法更加直观和简单。Isoplot图能够评价该测量系统是否能够辨别好车和坏车，避免测试误差造成错误判断。一般要求测量对象的差异范围（△P）与测试系统的偏差（△M）比大于6，本问题解决中为△P/△M=11.7，通过策略系统检查。

图6 红X方法的测量系统检查

3.3 策略图与多变量分析

策略图是红X方法的核心，基于对差异的观察，由小至大渐进式搜索，通过零件互换的效果统计来进行差异判断，最终得出根本原因处于哪个系统中。本问题中，电子扇、空调系统分别有A、B两种形式，车型有S、C、W三种形式，通过组合测量得到如图7的多变量分析图，从中可以看出电子扇的差异范围（△P）远比其他系统大，可以判断红X主要存在于电子扇中。

图7 策略选择

3.4 元件查找

虽然已经定义了红X存在于电子扇系统中，要通过元件查找的功能分析：（1）红X存在于装配还是零件本身？（2）如果是零件本身，又存在于哪个子零件中？

元件查找本质上是一个换件验证的过程，第一阶段会将故障件（WOW）和完好零件（BOB）分别拆装三次，看拆装对怠速方向盘抖动（Y）的影响，从图8（a）中可以看出，影响很小，判断是红X存在零件本身中；第二阶段会接着对子零件互换，从图8（b）中可以看出，互换了衬套和控制器对整体没有产生明显影响，而互换叶片之后，故障件和好零件出现反转，而且直接落到了BOB和WOW的决策限内，通过零件恢复能够重新反转达到闭环验证的目的，说明红X存在于电子扇叶片之中。

图8 元件查找

3.5 关键参数（Red x）查找及确认

接下来需要分析电子扇叶片零件的哪些特征参数是红X，本问题选择了配对对比方法，从零件叶片中选择了三个关键参数：叶片质量、动不平衡量和转速，通过选择分别五组（置信度设为95%）故障件和完好零件进行参数测量比对，发现只有动不平衡量在BOB件和WOW件之间存在一致的趋势，如图9所示，所以动不平衡量为红X的候选者。

图9 电子扇叶片参数配对比对

为了验证动不平衡量是否为唯一的红X，需要再反向验证一次。从动不平衡特别好和特别差的零件中各选择三个，随机装车测试，得到结果后按大小重新排列，如果参数B和C完全分离，则说明电子扇动不平衡（以95%的置信度）确认是红X。如图10所示，结果完全分离。说明电子扇动不平衡为根本原因。

图10 电子扇叶片红X确认结果

以上分析显示，该车型怠速抖动问题主要是由于电子扇动不平衡超标造成的，电子扇工作时产生力，并通过车身传递到转向机上，继而通过转向立柱传递到方向盘，形成方向盘抖动，如图11所示。

图11 问题总结

3.6 改进措施及改进效果

针对电子扇动不平衡问题，最终做了如下控制：

（1）增加叶片和电机动不平衡量检测程序，控制动不平衡量＜10 g·mm；

（2）更换供应商老旧动不平衡检测仪器并确保开机重新标定；

（3）100%检查电子扇总成下线时的动不平衡并调整平衡块，确保动不平衡量＜25 g·mm。

通过对改进后28辆车的跟踪，未发现一辆车的怠速抖动超过顾客抱怨的阀值。即以超过95%的置信达成了故障率小于5%的目标。

4 结束语

本文将DFSS和红X方法结合起来解决某车型怠速抖动问题，充分发挥了两种方法的优势，使得整个问题解决过程既满足顾客需求，也高效和稳健。

怠速抖动问题主要是由于电子扇动不平衡超标造成，电子扇工作时产生力，并通过车身传递到转向机上，继而通过转向立柱传递到方向盘，形成方向盘抖动。

DFSS结合红X的方法具有很强的叠加效果，能够弥补传统问题排查方法的诸多短板，使用了DFSS方法进行了机会定义和目标设定，可将售后数据、顾客声音转化为性能指标。基于顾客声音转换、基于比对排除、基于数据的问题解决方法，值得所有问题解决项目的借鉴。但针对不同类型的问题，需要选用不同的工具进行分析，本文使用的工具只适用于同类问题的解决。