六西格玛管理在核电项目管理中量化应用初探

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摘要：本文简要介绍了六西格玛管理模式，论述了在核电项目中推广六西格玛管理的可行性、必要性。同时对核电站两个重要设备——主管道和环吊在采购项目管理阶段的质量和进度进行了初步的量化，基本揭示了目前核电项目管理的西格玛水平。六西格玛管理机制的引入，将原本定性的管理流程提升到量化管理流程，将会给核电项目管理带来极大的改善和提高。

关键词：六西格玛；西格玛水平；量化；核电；项目管理

中图分类号：C93-0 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-02

一、引言

核电站建设是一个庞大的系统工程。其生命周期具有以下典型特点：工艺及控制系统众多而复杂且在厂房（尤其在反应堆厂房）内布置密集，因此建造工作活动的逻辑性极强、难度大、要求高、建设周期长；从设计采购、土建安装到调试及试运行，参加建设的单位众多，工作活动接口多，对项目管理要求极高。因此一个核电项目建设的质量优劣、进度控制是否能达到目标要求在很大程度上取决于项目管理效果。[1]

六西格玛管理模式以其高效、科学、追求完美的质量管理备受各大企业青睐，被广泛应用于航空、电力、制造以及石油等企业[2-3]。但是六西格玛管理在近几年以清洁能源为标志的核电领域还鲜有涉足。

二、六西格玛管理简介[4]

六西格玛是一种以数据为基础，追求完美的质量管理方法。“西格玛”一词源于统计学中标准差σ的概念，表示数据相对于平均值分散程度。六西格玛管理强调对组织的过程满足目标值能力进行量化，并在此基础上确定改进目标和寻找改进机会。西格玛水平（通常用“Z”表示）是过程满足目标值能力的一种度量，它将过程输出的平均值、标准差与目标值、规格值（允许的质量特性的波动范围）联系起来并进行比较。假定过程输出质量特性服从正态分布，并且过程输出质量特性的分布中心与目标值重合，Z越高，过程满足目标值的能力就越强，过程出现缺陷的可能性就越小；反之，Z越低，过程满足目标值的能力就越低，过程出现缺陷的可能性就越大（如图1所示）。

图1 无偏离情况下的西格玛水平示意图

显然，过程输出分布越集中，则输出落在规范下限和规范上限外的概率就越小，过程输出出现缺陷的可能性就越小。实际上，过程输出质量特性的分布中心与目标值完全重合的可能性是很小的。而且由于过程在长期运行中总会受到人、机、料、法、环、测（即5M1E）方面的影响，使过程输出的分布中心偏离目标值。因此，依据国外经验，在计算过程长期运行中出现缺陷的比率时，一般将上述正态分布的中心向左或向右移动1.5σ。各西格玛水平Z在无偏移情况及考虑±1.5σ偏移情况对应过程出现缺陷的概率分别如表1所示。

表1 西格玛水平Z对应的缺陷概率

西格玛水平是一种表示品质的统计尺度。任何一个工作程序或工艺过程都可用几个西格玛表示。6个西格玛意指为每一百万个机会中有3.4个出错的机会，即合格率是99.99966%。而3个西格玛的合格率只有93.32%。6个西格玛的管理方法重点是将所有的工作作为一种流程，采用量化的方法分析流程中影响质量的因素，找出最关键的因素，加以不断改进从而达到更高的目标。

三、实施六西格玛管理的可行性和必要性

中国核电历经近三十年的发展，已初步形成了一套完整的管理体系、方法和理念，不过，这只是一种定性的管理模式。六西格玛管理模式可以把目前核电企业定性的管理提升到定量管理的层次，支持以数据基础的决策和解决方案，它可以把对产品质量的关系通过对工作过程和步骤进行量化、细化来提高工作质量、减少人因失误，是核电企业提升安全水平、运行业绩，实现精细化管理的有力工具。

六西格玛管理的核心理念和目前世界上核电发展较先进的国家所倡导的以风险为导向的核安全管理理念相一致，包含着注重过程控制、全员协作、团队精神、力求完美、容忍失败、持续改进，以及预防性管理（即在事件发生之前采取行动，而不是事后做出反应；重视问题的预防而非事后补救）等管理理念和方法。这无疑也是核电企业大力推行的管理方法和原则。[5]

六西格玛作为一套连续的优化工具，可以在核电设备采购项目管理中，通过对合同执行阶段各环节的质量、进度两方面的控制和优化，来达到工艺、人因失误等缺陷的减少，提高设备质量控制，同时通过降低问题的产生率、缩短制造周期、稳定进度计划等措施提升电站的经济效益。将质量、进度通过六西格玛管理度量指标进行量化，选取适合的取值范围，可对工作质量进行评判。

四、六西格玛管理的量化应用

六西格玛管理中常用的度量指标有很多，比如西格玛水平Z、百万机会缺陷数DPMO、单位缺陷数DPU、首次产出率FTY、滚动产出率RTY等，它们覆盖了各种连续型和离散型测量数据的情况[4]。

其中最为简单直观，计算快捷的是西格玛水平Z（考虑±1.5σ偏移情况）和百万机会缺陷数DPMO，后者可以通过表2直接得出考虑±1.5σ偏移时西格玛水平Z[4]。

表2 DMPO对应的西格玛水平Z（考虑±1.5σ偏移）

上述两个度量指标的计算公式如下：

Z=（Tu-TL）/（2σ）+1.5…………………………………………………（1）

（其中Tu表示上规格限，TL表示下规格限）

DPMO=总缺陷数×106/产品数×每个产品产生缺陷的机会数…………………………………………………………………………（2）

下面以某在建核电1、2号机组的主管道及环吊为例，对设备制造质量、交货进度偏差、开箱检验问题率进行量化并得出相对应的西格玛水平。

1.设备制造质量

对于核电设备而言，设备的制造总缺陷数可以通过不符合项报告（NCR）的数量进行衡量，即总缺陷数=NCR数量。

核电设备多数（尤其是环吊）较为复杂，而且许多部件相互之间存在一定的牵连（比如环吊小车的尺寸对吊钩的极限位置存在一定的影响），计算出所有的单个零件不可能也没有必要。质量计划是制造阶段对设备质量监管的有效手段，所以产品数×每个产品产生缺陷的机会数即总缺陷机会数可以表示为：总缺陷机会数=机组数×部件数×每个部件在质量计划中涉及的可能发生缺陷的条目数。

综上所述，环吊及主管道的制造质量西格玛水平详见表3。

表3 环吊及主管道的制造质量百万机会缺陷数DPMO

2.交货进度偏差

设备交货的时间通常受上述两个时间点制约，即合同交货期和现场需求时间。在实际交货过程中，如果设备早于合同期交货，一方面会增加现场的库存压力，另一方面，增加了总承包单位应付账款的压力；如果设备晚于现场需求时间到货，对其他设备的安装引入以及施工的进度计划会产生不利影响。

所以基于上述论述，可以认为上规格限Tu为现场需求时间，下规格限TL为合同交货期，依据正态分布理论，目标值选为Tu和TL的中值，并记为0，因为现场需求时间和合同交货期越接近，说明项目整体的进度控制越好，当Tu=TL时，中值必然也等于Tu或者TL，因此，这样的选值是合理的。同时，为了方便计算，并考虑实际的运输周期，取最小计算单位为周较为合理。如合同交货期为2013年1月1日，现场需求时间为2013年2月30日，则中值为1月30日，前后差4周，Tu取值为4，TL取值为-4，若实际交货期为2月15日，在满足正态分布的条件下，σ2=[（-2）2+0+22]/（3-1）=4。综上所述，环吊及主管道的交货进度偏差西格玛水平详见表4。

表4 环吊及主管道的交货进度偏差西格玛水平（1号机组）

3.开箱检验问题率

设备运抵至核电现场后，开箱检验主要会产生两大类问题，一个是缺件问题，另一个是零部件本体的问题。

缺件问题：总缺陷数为缺件数；产品数×每个产品产生缺陷的机会数为发货清单所列总件数（其中电缆计总米数，不计个数）。

设备本体问题：总缺陷数为实际问题数；对于环吊而言，问题产生多发生在交货清单中所有的零部件上，但是对于电缆，问题的发生和米数无关，所以产品数×每个产品产生缺陷的机会数取为发货清单所列总件数除去电缆米数；对于主管道，现场问题多发生在预制管段（含焊接短管）本体和两端坡口，以及锻件本体和坡口或内螺纹，所以产生问题的机会总数为预制管段数×3+锻件总数×2。

表5 环吊及主管道现场问题率的西格玛水平（1号机组）

五、结论

通过对核电站两个重要的设备的三个指标简单的量化计算可知，在现行的核电设备采购项目管理的西格玛水平约为3～4，处于中等水平，离六西格玛所能达到百万分之一的缺陷水平还有较大的距离，这也给核电企业管理水平留有一个很大的提升空间。

目前，业界对六西格玛管理的实施方法还没有一个统一的标准，如何在核电项目管理现存的体系架构中找准六西格玛管理的切入点是开垦这片处女地的首要条件。创建一个成功的六西格玛体系架构是一个不断前进的过程，将这种先进的管理理念和文化意识灌输到每个核电员工的日常工作之中，使之成为企业文化的一个有机组成部分，并做到目标明确，计划准确，执行得力，资源保障，指标量化，沟通顺畅，就能在核电项目管理中实施六西格玛管理并达到预期的目标[5]。

参考文献：

[1]董霞.核电工程建设中的项目管理方法研究[J].科技咨询，2007（31）：93.

[2]武晓龙.六西格玛在电力项目管理中的应用[J].新疆电力，2006（1）.

[3]唐凌，李.浅谈六西格玛管理在石油企业管理中的应用[J].中国石油和化工，2004（8）：73.

[4]马林，何桢.六西格玛管理[M].中国人民大学出版社，北京，2007.

[5]刘卫华，佟立丽.六西格玛管理理念在核电厂的应用[J].核安全，2007（1）：32.

[6]顾翠云，高秀芬，等.核电站环形起重机安全保护功能分析[J].机械工程与自动化，2009（6）：93.