柴若蕓,李顥,周廣興

(北京汽車股份有限公司, 北京 101300)

0 引言

DOE(Design of Experiment)實驗設(shè)計是質(zhì)量控制和改進(jìn)中重要的工具和方法，尤其是在航空、汽車工業(yè)中發(fā)揮了重要的作用。它是對工程實踐的強(qiáng)化，能有效地幫助分析人員找到影響問題的重要因素，并為兩者建立聯(lián)系，從而尋求對問題最有效的解決方案[1]。

文中以內(nèi)后視鏡為研究對象，借助Minitab軟件，研究DOE在質(zhì)量問題改進(jìn)中的應(yīng)用。

1 問題分析

內(nèi)后視鏡脫落問題發(fā)生的環(huán)境為顧客在調(diào)整內(nèi)后視鏡角度過程中引起的，識別內(nèi)后視鏡的拉脫力是影響內(nèi)后視鏡脫落失效的重要因素，需要針對拉脫力進(jìn)行深入分析。

該款內(nèi)后視鏡拉脫力的實測數(shù)據(jù)如表1所示，數(shù)據(jù)無極值點、服從正態(tài)分布，但整體力值偏小，存在客戶調(diào)節(jié)過程中施加了過大拉脫力的情況。查詢企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)，未發(fā)現(xiàn)關(guān)于內(nèi)后視鏡拉脫力相關(guān)要求，因此需增加拉脫力的實驗要求，并通過DOE實驗設(shè)計從設(shè)計結(jié)構(gòu)角度增大拉脫力。

表1 拉脫力測量值 N

2 確定目標(biāo)與影響因素

DOE實驗設(shè)計的首要任務(wù)是確定拉脫力的設(shè)計目標(biāo)，通過對比過往車型及其他主機(jī)廠發(fā)現(xiàn)：當(dāng)內(nèi)后視鏡的拉脫力不小于300 N時，未出現(xiàn)內(nèi)后視鏡脫落問題，因此將內(nèi)后視鏡拉脫力目標(biāo)值設(shè)定在300 N。

使用魚骨圖對拉脫失效的原因進(jìn)行分析，得到影響內(nèi)后視鏡拉脫力的所有因子(如圖1所示)，其中鏡桿長度指鏡桿拉力點到鏡桿中心與底座面交點的距離，鏡桿中心距指底座中心到鏡桿中心的距離。

此次問題主要針對內(nèi)后視鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析的主要因素有：鏡桿形狀、鏡桿長度、鏡桿中心位置、內(nèi)后視鏡安裝底座面積。通過對標(biāo)得到4個因子的兩水平如表2所示。

圖1 內(nèi)后視鏡拉脫失效魚骨圖

表2 因子水平表

為保證實驗的準(zhǔn)確度，實驗中其他因子需保持不變，并盡量減少對系統(tǒng)變差的影響：3M膠型號為9214；內(nèi)后視鏡安裝力矩為2.5 N·m定扭；使用同一批次前風(fēng)擋玻璃；同一實驗員同一角度測量拉脫力。

3 1/2部分因子設(shè)計

基于實驗經(jīng)費的考慮并減少實驗次數(shù)，對于四因子兩水平分析采用1/2部分因子設(shè)計，建立1/2部分因子實驗矩陣并隨機(jī)化后的實驗矩陣及結(jié)果如表3所示。

表3 1/2部分因子實驗矩陣

利用Minitab繪制實驗矩陣的主效應(yīng)圖和交互作用圖，如圖2—圖3所示。

圖2 拉脫力主效應(yīng)圖

圖3 拉脫力交互作用圖

可以看出鏡桿長度和鏡桿中心距對拉脫力變化有顯著影響，各因子之間基本無交互作用。設(shè)置顯著性水平α=0.05，從帕累托圖中可以看出，建立拉脫力的分析模型需要重點研究鏡桿長度和鏡桿中心距的影響；而鏡桿形狀和底座面積對主效應(yīng)的影響很小，并且優(yōu)化也會產(chǎn)生變更費用，因此維持現(xiàn)有設(shè)計即可。

利用Minitab得到拉脫力F擬合模型(編碼公式)為：

F=275.88-42.12l-26.62d

式中：l為鏡桿長度；d為中心距。

圖4 拉脫力殘差圖

通過擬合公式得到最優(yōu)解如表4所示，其中，鏡桿形狀與底座面積維持現(xiàn)有內(nèi)后視鏡設(shè)計。根據(jù)最優(yōu)解得到拉脫力值F為344 N，滿足拉脫力不小于300 N的要求。

表4 各因子確定最優(yōu)解

4 方案確定與校核

通過DOE實驗設(shè)計結(jié)果的分析，確定內(nèi)后視鏡的設(shè)計結(jié)構(gòu)調(diào)整方案為：鏡桿長度由85 mm減小到65 mm，鏡桿中心與底座中心基本同心。

結(jié)構(gòu)調(diào)整后，需要對方案可行性進(jìn)行分析，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，新款內(nèi)后視鏡與頂襯最小間隙滿足手部調(diào)節(jié)空間要求，后方視野滿足法規(guī)GB 15084-2013《機(jī)動車輛間接視野裝置的性能和安裝要求》要求。

改進(jìn)后達(dá)到修改后設(shè)計要求，實際測量滿足拉脫力不小于300 N要求，并將拉脫力要求寫入到企業(yè)試驗標(biāo)準(zhǔn)中。DOE實驗設(shè)計對于內(nèi)外飾零件的質(zhì)量分析與改進(jìn)有明顯的效果，在有效改進(jìn)問題的同時，也為質(zhì)量問題的改進(jìn)節(jié)省了大量的時間和成本，為其他質(zhì)量問題的改進(jìn)提供了很好的借鑒[2]。