平衡尺度：OneSteel的拉沃顿棒磨机案例分析

熟悉Minitab案例分享栏目的朋友，一定知道Minitab在生产制造领域的管理控制上有非常大的作用，今天我们就来看一篇案例分析文章。

背景

OneSteel 集团为建筑、制造、住房、采矿和农业行业的约 30，000 名客户制造和分销 40，000 多种产品。在澳大利亚各地的工厂，该公司生产从粗梁到细钢丝的各种产品。OneSteel发现，其一家工厂生产的棒材在“水垢”量方面存在很大差异，“水垢”是当热钢表面在加工过程中与空气中的氧气反应时形成的氧化铁。在后续加工之前必须清除水垢，以防止昂贵设备的磨损，并避免最终产品出现缺陷。一定程度的规模是不可避免的，但过度的规模会导致巨大的产量损失。

OneSteel指派了一个团队将棒上的水垢减少到可接受的水平。团队成员信任 Minitab 统计软件来分析他们的数据并展示其项目的成功。

挑战

OneSteel的原材料从一个设施运送到另一个设施，因为它被精炼并加工成最终产品。为了生产钢丝绞线，该公司的Laverton Rod Mill将炽热的原钢轧制成细棒，然后进一步加工。在吉朗线材厂，这些棒材被加热到更低的温度，然后通过模具冷拔，以产生具有特定直径和机械性能的线绞线。

当OneSteel的Laverton Rod Mill的钢棒上的“轧机规模”开始影响该公司线材厂的产量和盈利能力时，该公司使用六西格玛和Minitab统计软件的强大功能来寻找解决方案，并展示了他们的成功。

为了在拉弗顿制造棒材，钢被加热到至少 1038°C 的温度并轧制。然后，棒穿过水箱，在水箱中通过表面应用水冷却，因为它穿过磨机。接下来，将杆路由到铺设头，在那里形成环形图案。这些环被放置在移动的输送机上，在那里它们被进一步冷却，然后积聚成线圈。

棒磨机的高温加工会导致棒材表面形成称为“磨垢”的氧化铁。水垢水平取决于所用轧机的类型、钢材的温度以及保持加热的时间。细垢粉尘颗粒的磨蚀性严重缩短了拉丝模具的使用寿命，并可能导致劣质产品。

因此，要成功地从棒材上生产钢丝，必须先去除水垢。吉朗线材厂使用一种称为反向弯曲除垢的机械工艺，其中杆穿过一系列滑轮。弯曲会导致脆性轧机结垢松动并脱落，而不会损坏柔性钢，但Laverton棒上的水垢水平通常远高于机械除垢所需的水平，结果是产量降低。超额结垢的额外成本包括清理和处置费用、与运行和维护结垢提取系统相关的成本，以及运行率降低、模具寿命缩短、润滑剂使用量增加和产品质量降低的潜在成本。

考虑到2008年Geelong Wire Mill花费了815，000美元用于内务，润滑剂和模具，减少来料棒上的水垢量有可能为OneSteel节省大量资金。

Minitab 如何提供帮助

六西格玛黑带Brett Perrin和流程所有者Shanti Arangala在他们的冠军Brian O'Connell的支持下，于2008年8月开始了他们的项目。他们的团队由棒材和线材厂的成员组成，包括技术经理、工艺工程师、质量专业人员、冶金学家和设备操作员。

使用DMAIC（定义，测量，分析，改进和控制）方法，项目团队研究了整个制线过程，并将有缺陷的棒定义为可扩展性低于95%的棒材。然后，他们继续对从拉弗顿进入吉朗线材厂的棒材进行取样。

当OneSteel的项目团队测量Laverton工厂棒上的水垢并在Minitab中分析他们的数据时，他们发现他们测试的样品中有62%具有不可接受的高水垢水平。

该团队测量了秤重量占总产品（钢棒卷）的比例，单位为公斤/吨。他们发现，他们测试的样品中有62%超过每吨7公斤的水垢，每吨的显着变化高达3公斤。这会导致巨大的产量损失，因为每吨仅 1 公斤的变化就价值 75，000 美元的产量。在吉朗工厂，估计超额规模造成的损失估计每年约为22万美元。

在整个项目中，团队成员求助于 Minitab 来分析他们的数据并传达其发现的重要性。例如，他们使用 Minitab 的 2 样本 t 检验来证明钢棒等级之间的尺度重量差异，但也使用箱形图直观地显示信息。

他们使用 Minitab 强大的回归分析来揭示铺设头温度和秤重量之间的关系，并使用软件的散点图直观地显示这种关系。

该团队还将 Minitab 的概率密度函数应用于实际采样数据，并将其与所需结果进行比较，以确定由于减少变异和减少尺度权重而可能产生的潜在节省。

Minitab 强大的图形使项目中的每个人都可以轻松查看试运行（红色）和控制运行（黑色）之间的模具磨损差异。

帕累托分析确定了哪些杆级导致拉丝机延迟。Perrin指出：“Minitab 不仅在有限的数据操作下可以非常快速地完成此操作，而且还具有非常清晰的图形，是演示中的有效通信工具。

改变用于制造Laverton 棒材厂钢棒的进料特性不是一种选择，因此该团队寻找其他方法来降低棒状结垢的百分比并提高线材轧机的产量。他们进行了实验来测试各种因素，包括棒材厂使用的冷却过程、线材厂使用的除垢和拉丝实践以及两家轧机的操作参数。

首先，他们进行了一项测试，以评估冷却输送机参数对杆上水垢量的影响。他们还测量了拉丝块和棒磨机铺设头的温度。Minitab 分析显示，当冷却输送机上的重整温度降低 30% 时，存在显著差异。

接下来，他们测试了绘图方法对产量的影响。对于控制运行和测试运行，该团队都设置了生产线，包括新模具、每个模具的新润滑剂、除垢器单元中的新刷子，并保持运行速度一致。使用他们的试验参数进行运行的结果是更低的温度、更清洁的产品、更低的模具磨损和更少的可见水垢。强度测试显示，试验产品与对照产品的质量之间没有统计学差异。

他们测量了拉丝机上的模具磨损，发现新参数也极大地影响了拉丝模具的寿命。在一项测试中，在运行开始时，模具的线材直径为 6.22 毫米。使用控制杆运行 15 吨线材后，模具直径已达到近 6.32 毫米。使用试杆的生产线的模具磨损明显减少——15 吨后，直径低于 6.24 毫米。

对之前和之后收集的数据的分析揭示了改进拉弗顿棒磨机铺设头校准程序的影响。更准确的“真实”温度估计有助于工厂确保其棒材上的水垢水平在可接受的范围内。

在实施各种改进后，该团队使用 Minitab 分析了最近轧制 7 mm 钢丝的秤重量和铺设头温度。Minitab的分析证实，棒材磨机能够生产适合机械除垢的棒材，与过去相比，结垢的产量损失要低得多。

使用 Minitab，该团队创建了控制图，清楚地显示了在工厂进行的试验的效果。这是向过程所有者传达试验结果的有效方式。

结果

该团队的努力改善了Laverton Rod Mill的冷却过程。操作员现在可以更好地控制铺设头温度，Minitab 分析证实，改进的冷却工艺显著减轻了杆秤重量。

右侧的 Minitab 直方图显示了改进棒磨机的校准程序如何使估计的“真实”温度与铺设头报告的温度更接近。与以前的轧机相比，这导致实际铺设温度降低，并且这种较低的铺设温度是减少棒磨机客户作为轧机规模的产量损失量的主要驱动力。

Laverton的新棒材是Geelong Wire Mill的更清洁，明显更优质的产品。由于规模缩小和产量提高，OneSteel 预计每年可节省约 235，000 美元，另外还将节省 40，000 美元的劳动力和消耗品。规模缩小还具有额外的下游加工优势。

随着改进的确认，OneSteel的项目团队已进入其DMAIC流程的控制阶段。他们使用 Minitab 的控制图来锁定他们对程序和维护活动所做的更改，从而轻松维持这种改进并确保节省在未来几年继续下去。与此同时，OneSteel的六西格玛办公室正在寻找新的方法来应用质量改进的力量和Minitab统计软件，以提高其全球运营各个角落的效率和盈利能力。