某著名企业炼铁厂某著名企业炼铁厂
二二○○一一年十二月一一年十二月
销售收入 – 制造成本
D-1 D-1 项目选定及与战略的关系项目选定及与战略的关系
利润最大化
近几年来，我国钢铁行业受
到国内外经济形势的影响
（产能过剩、供大于求及原、
燃料价格上涨等），导致钢
铁企业普遍进入微利时代，
业甚至出现亏损。在此行业
背景下，钢铁企业的生存与
发展，必然要求企业的经营
战略重点在降低产品制造成
本方面，把提高企业成本管
控水平作为企业管理工作的
重要任务。
Background
D M A I C
表1 钢材成本构成（2010年数据）
项目 钢材 铁 铁后工序
吨材成本 4715 2890 1825
图1 钢材成本比例
在钢材产品的成本构成中，
铁成本占总成本的60%以上，
因此钢铁企业普遍把降低铁
成本工作当作企业降成本的
重点工作。本项目的选题为：
《运用六西格玛管理方法 降
低铁成本》，此项目的开发
运用符合企业的核心利益和
发展方向，受到领导的强力
推进。
D-1 D-1 项目选定及与战略的关系项目选定及与战略的关系
D M A I C
D-2 VOCD-2 VOC与与CTQCTQ
D M A I C
生铁成本包括：
矿石成本、燃料成本、动力成本、
回收成本、其他费用等五个大的方面，
其中矿石成本占铁成本的63%，燃
料成本占铁成本的31%，是影响生
铁成本的两个主要因素。
表2 铁成本构成表（2010年数据）
铁成本项目 矿石成本 燃料成本 动力成本 回收成本 其它费用 工序成本
元/吨铁
占百分比 % % % % % %
图2 铁成本比重图
D-2 VOCD-2 VOC与与CTQCTQ
D M A I C
铁
成
本
价格
消耗
市场价格
关联价格
其它
矿石
回收
动力
燃料
配矿
煤比
焦比
工序费用
能源介质
煤气
水渣
图 3：铁成本分解图
CTQ 一层 二层 三层
影响成本
权重（%）
影响成本
重要度
责任单位 类型
铁
成
本
价格
市场 1 国贸 N
关联 3 相关部门、单位 S
消耗
矿石 配矿 4
国贸、制造部、炼
铁
C
燃料
焦比 2 炼铁、焦化、国贸 C
煤比 8 炼铁、国贸 C
动力 能源介质 6 炼铁、相关单位 C
回收 7 炼铁、相关单位 C
其它 工序费用 5 炼铁、相关单位 C
D-2 VOCD-2 VOC与与CTQCTQ
D M A I C
表3 铁成本影响因素评价矩阵
D-2 VOCD-2 VOC与与CTQCTQ
D M A I C
表4 高炉评价矩阵图
项目 1BF 2BF 4BF 5BF 6BF 7BF 8BF
产量地位 1 1 3 3 3 3 9
消耗水平 3 3 9 3 1 1 1
提升空间 3 3 9 3 1 3 1
总分 7 7 21 9 5 7 11
图4 高炉的pareto图
我们选定炼铁厂四号高炉降
低成本推进项目，一是它具备改
进的潜力，目前能耗高，各种影
响因素多；二是它较具代表性，
炉容居中，影响铁成本的因素更
全面。
D-3 D-3 项目范围项目范围
D M A I C
SIPOC-宏观流程图
原料检验 筛分 称量 冶炼 出铁水
高炉生产 炼钢厂原燃料
原料车间
煤粉车间 铁水
D-4 YD-4 Y及缺陷定义及缺陷定义
D M A I C
燃料成本由焦比和煤比两部分构成，通过喷吹价格较为低廉的煤
粉入炉，可提供一定热能，达到替代部分焦炭的效果，是降低焦比的
有效手段。数年以来，国内外高炉不断对煤比的提高进行探索和试验，
2000年某著名企业的煤比试验曾达到历史最高水平250~260kg/t，
而事实证明，当煤比大于170kg/t时（四高炉煤比已达到175kg/t），
随着煤比的逐渐升高，焦比的降低效果并不明显，反而导致了燃料比
的额外提高，反而使燃料成本上升，因此，降低燃料成本的主要手段
仍是降低焦比。
焦比=∑入炉焦量×（1-水分%）/∑产量
D-5 D-5 基线目标基线目标
D M A I C
BASELINE
现况
现 状：
380kg/t
目 标：
370kg/t
极限目标：
360kg/t
目标：
370kg/t
D-6 D-6 按月预计效益按月预计效益
D M A I C
2011年10月份外购焦价格：2096元/吨。
如果四高炉入炉焦比降低至目标值（主要降低
外购焦）。则燃料成本可降低20元/吨，四高炉
每月产量约19万吨，即月预计效益：
20×19=380万元。
现状：
380kg/t
D-7 D-7 团队构成团队构成
D M A I C
Project Leader
陆隆文
邹明东
黄立准
舒文虎
制造部 景宏杰
质 检
贾丽辉
国 贸 董汉东
焦 化
烧 结 肖 扬
赵 思
李 进
李 昕
邓振权
徐 晓
企管科设备部 高炉生技部厂部
CHAMPION
应宏
MBB/BB
工程学院六西格玛团队
相关单位
陈德权
D-8 D-8 项目推进计划项目推进计划
D M A I C
全员共同制定
目标
推进计划制定
测量系统重复性及
再现性分析与确认
各工序 INPUTN
OUTPUT分析 寻找
X变量
收集数据，进行多
元回归分析
找出关键X变量
确定改善方向
DOE
关键X变量改善
员工个人别管理
CONTROL PLAN
重点管理
标准化管理
小组小组
活动活动
时间时间 Define Define Measure Measure Analyze Analyze ControlControl Improve Improve
8月 8月1日-9月30日
9月 9月16日-9月30日
10月 10月1日-10月13日
11月 10月14日-11月30日
12月 11月1日-12月10日
M-1 M-1 数据采集计划数据采集计划
D M A I C
序
号
指标
名称
实际性问题
数据
类型
数据收集方法
W H 收集人 收集时间 样本量
1 大块焦 正常生产情况下 ∑每批料收集一次 连续
8月1日~9月15日
焦炭数据
46
2 小块焦 正常生产情况下 ∑每批料收集一次 连续
8月1日~9月15日
焦炭数据
46
3 矿石 正常生产情况下 ∑每批料收集一次 连续
8月1日~9月15日
矿石数据
46
4 产量 正常生产情况下 ∑每次铁收集一次 连续
8月1日~9月15日
铁水产量
46
M-2 yM-2 y的测量系统分析的测量系统分析
D M A I C
C
O
焦秤测量值的嵌套方差分析:
对于 测量值 的方差分析
来源 自由度 SS MS F P
班次 2
循环1 6
误差 18
合计 26
方差分量
来源 方差分量 总和的 % 标准差
班次
循环1 *
误差
合计
结论：%P/T＝6×÷=%﹤10%。
说明测量系统是可靠的。
矿秤测量值的嵌套方差分析:
对于 测量值 的方差分析
来源 自由度 SS MS F P
班次 2
循环1 6
误差 18
合计 26
方差分量
来源 方差分量 总和的 % 标准差
班次
循环1
误差
合计
结论：%P/T＝6×÷=%﹤10%
说明测量系统是可靠的
M-3 M-3 能力分析能力分析
D M A I C
P大于
Y有正态性
工程能力不够充分需要继续改善！
CPK=
M-4 M-4 过程图过程图IPOIPO
D M A I C
原料
检验
输入
·物理性能
·化学成份
·运输方式
类型
N
N
N
输出
焦比
.筛网规格
.筛分速度.
S
C
冶炼
上部调剂
批 重
·配 比
.风 量
·风 温
富 氧
喷 煤
风口面积及布局
炉
造渣制度
休风率
渣铁排放
煤气利用率
输入
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
类型 输出
铁水
·产
量
C
筛分
称量.超标补偿 C
焦比
焦比
焦比
焦比
M-5 M-5 失效模式分析失效模式分析
D M A I C
序号 输入 潜在模式 潜在影响 SEV 潜在要因 OCC 当前控制方法 DET RPN
1 上部调剂 环数、角度变化
气流引起煤气流
变化
8
改变矿焦
在炉内的分布
2 经验调整 9 144
2 批重 批重变化
矿焦层厚度不合
适
3 与炉况不匹配 4 工艺制度 5 60
3 配比 配比不合理 渣铁排放不畅 3 供应链出现问题 5 工艺制度 5 75
4 筛网规格 筛孔尺寸太小 影响透气性 5 筛网堵塞 2 技术规程 3 30
5 筛分速度 筛速过快 筛分效果不佳 5 料流过大 2 技术规程 4 40
6 超标补偿 未及时补偿 影响炉况 6 控制程序故障 2 工艺设备 7 84
7 风量 超出正常范围 影响炉况
8 渣铁排放不畅 6
技术规程
6 288
8 操作不当 5 6 240
8 外围条件变化 4 6 192
8 风温 风 导致燃料增加
10 设备影响、 4
工艺制度
技术要求
4 160
10 操作影响 5 4 200
9 富氧 富氧量变化 影响冶炼强度 7 炉况不好 5 工艺要求 2 70
M-5 M-5 失效模式分析失效模式分析
D M A I C
序
号
输入 潜在模式 潜在影响 SEV 潜在要因 OCC
当前控制
方法
DET RPN
10 喷煤 置换比波动 不能充分燃烧
10 配煤不合理 5
工艺
标准
3 150
10 操作影响 4 3 120
10 设备影响 6 3 180
11 风口面积及布局 布局调整不及时 影响初始煤气流动速度 8 风口面积与布局不匹配 1 工艺制度 8 64
12 炉 炉波动 焦比升高
10 操 6
技术要求
质检
3 180
10 外部因素导致炉况变化 4 3 120
13 造渣制度 调整不合适 渣铁流动不畅
4 渣温 3
工艺制度
3 36
4 碱度 3 3 36
14 设备休风率 休风率高 产量损失、热量损失
8 设备故障 4
工艺
制度
4 128
8 待罐 5 4 160
8 待料 5 5 200
15 渣铁排放 憋炉 影响冶炼进程
9 炉前维护 6
工艺
制度
3 162
9 设备故障 5 3 135
9 待罐 5 4 180
16 煤气利用率 利用率过低 焦比升高 10 炉况波动 6 质检 4 240
17 产量 产量波动 单耗高
10 外部条件、内因 5
生产
计划
3 150
9 5 3 135
M-6 M-6 快速改快速改
善善
D M A I C
输入 要因名称
改进前
RPN 改进措施 责任人 完成日期
措施结果
S O D RPN
上部调剂 改变矿焦在炉内的分布 144 改进矿焦在炉内的分布。 9月15日 5 2 7 70
设备休风率
设备故障 128
加强设备点检，降低设备故障
率。
9月15日 6 3 3 54
待料 160 建立原燃料库存动态信息。 9月15日 6 2 2 24
待罐 200
及时组织翻铁，保证合理的
铁罐数量。
9月15日 5 3 2 30
渣铁排放
炉前维护 162
控制适宜的打泥量，保证铁口
深度。
9月15日 5 4 3 60
待罐 135
及时组织翻铁，保证合理的
铁罐数量。
9月15日 7 4 2 56
设备故障 180
加强设备点检，降低设备故障
率。
9月15日 6 2 1 12
产量
外部条件 150 加强进厂原燃料质量的检查。 赵 思 9月15日 8 5 2 80
内因 135 减少各类耽误。 9月15日 7 4 2 56
M-7 M-7 快速改善效果的比较快速改善效果的比较
D M A I C
结论：经过正态性检验上半月与下半月焦比P
值都大于，说明数据服从正态分布；等方
差检验P=＞，说明改善前后方差没
有明显差别。
M-7 M-7 快速改善效果的比较快速改善效果的比较
D M A I C
结论：均值检验采用的是双样本T检验，其中P=＜，
说明改善后焦比均值有显著降低。
双样本 T 检验和置信区间
时间段 N 平均值 标准差 标准误
改善后 15
改善前 15
差值 = mu (改善后) - mu (改善前)
差值估计:
差值的 95% 置信上限:
差值 = 0 (与 <) 的 T 检验：
T 值 =
P 值 =
自由度 = 28
两者都使用合并标准差 =
关键的输入 X’s
20 输入
4输入
3输入
2输入
改善关键的 X’s
控制关键的 X’s
所有的X’s
验证主要因素
过程图
FMEA
筛选出显著因素9输入
快赢措施
1.通过过程图共找到 20个 X
2.通过FMEA共筛选出 9个 X
X1: 上部调剂
X2: 风量
X3: 风温
X4: 喷煤
X6: 休风率
X7: 渣铁排放
X8: 煤气利用
X9: 产量
3.快赢改善了 4个 X
X1: 上部调剂
X6: 休风率
X7: 渣铁排放
X9: 产量
D M A I C
M-8 M-8 测量阶段小结测量阶段小结
X5: 炉
5输入
M-9 M-9 分析计划分析计划
D M A I C
经过FMEA后，仍然比较重要的X有：
我们有必要在下一阶段对以上X因子作进一部的分析。
X2. 风量。
X3. 风温。
X5. 煤比。
X4. Si。
X8. 煤气利用率。
A-1 A-1 验证潜在原因验证潜在原因
D M A I C
验证潜在原因计划表
序号 潜在原因X 数据类型 因变量Y 数据类型 潜在原因X的设计水平 验证工具
1 风量 连续 焦比 连续 4900 M3～5100 M3 多元回归
2 风温 连续 焦比 连续 1150℃～1160℃ 多元回归
3 Si 连续 焦比 连续 % ～ % 多元回归
4 煤比 连续 焦比 连续 170 kg/t ～ 175 kg/t 多元回归
5 煤气利用率 连续 焦比 连续 44% ～ 45% 多元回归
A-2 A-2 数据收集计划表数据收集计划表
D M A I C
序
号
指标名称
实际性问题 收集方法
正常生产情况 收集频率 收集人 收集时间 样本量
1 风量 是 每小时一次/24 9月16日~10月13日 28
2 风温 是 每小时一次/24 9月16日~10月13日 28
3 Si 是 每次铁一次/n 9月16日~10月13日 28
4 煤比 是 每天一次 9月16日~10月13日 28
5 煤气利用率 是 每班一次/3 9月16日~10月13日 28
6 焦比 是 每天一次 9月16日~10月13日 28
因变量Y数据收集计划表
A-3 XA-3 X因子分析验证因子分析验证
D M A I C
自变量 系数 系数标准误 T P
常量
煤比
风量
风温
Si
煤气利用率
S = R-Sq = % R-Sq（调整） = %
方差分析
来源 自由度 SS MS F P
回归 5
残差误差 22
合计 27
回归方程为：
焦比 = 831 + 煤比 + 风量 - 风温 + Si - 煤气利用率
A-3 XA-3 X因子分析验证因子分析验证
D M A I C
方差 R-Sq
R-Sq
（调整）
Mallows Cp S 煤比 风量 风温 Si 煤气利用率
1 X
1 X
1 X
2 X X
2 X X
2 X X
3 X X X
3 X X X
3 X X X
4 X X X X
4 X X X X
4 X X X X
5 X X X X X
●
最
佳
子
集
回
归
回归方程为
焦比 = 823 - 风温 + Si - 煤气利用率
自变量 系数 系数标准误 T P
常量
风温
Si
煤气利用率
S = R-Sq = % R-Sq（调整） = %
方差分析
来源 自由度 SS MS F P
回归 3
残差误差 24
合计 27
A-3 XA-3 X因子分析验证因子分析验证
D M A I C
A-4 A-4 根本原因汇总根本原因汇总
D M A I C
影响因子的根本原因汇总表
序号 潜在原因X 因变量Y 是否要因 是否可控 是否关键
1 风量
焦比
否 是 否
2 风温 是 是 是
3 Si 是 是 是
4 煤比 否 是 否
5 煤气利用率 是 是 是
I-1 XI-1 X因子试验计划因子试验计划
D M A I C
标准序 运行序 中心点 区组 风温 Si 煤气利用率 焦比
4 1 1 1 1180
7 2 1 1 1140
5 3 1 1 1140 360
6 4 1 1 1180
2 5 1 1 1180
9 6 0 1 1160
3 7 1 1 1140
8 8 1 1 1180
10 9 0 1 1160 372
11 10 0 1 1160
1 11 1 1 1140
三因素两水平带中心点试验设计
I-2 XI-2 X因子试验报告因子试验报告
D M A I C
项 效应 系数 系数标准误 T P
常量
风温
Si
煤气利用率
风温*Si
风温*煤气利用率
Si*煤气利用率
风温*Si*煤气利用率
来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F P
主效应 3
2因子交互作用 3
3因子交互作用 1
残差误差 3
弯曲 1
纯误差 2
合计 10
S =
PRESS =
R-Sq = %
R-Sq（预测） = %
R-Sq（调整） = %
I-2 XI-2 X因子试验报告因子试验报告
D M A I C
I-3 XI-3 X因子量化试验因子量化试验
D M A I C
I-4 I-4 验证试验验证试验
D M A I C
项 效应 系数 系数标准误 T P
常量
Si
煤气利用率
来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F P
主效应 2
残差误差 8
弯曲 1
失拟 1
纯误差 6
合计 10
S =
PRESS =
R-Sq = %
R-Sq（预测） = %
R-Sq（调整） = %
I-4 I-4 验证试验验证试验
D M A I C
I-4 I-4 验证试验验证试验
D M A I C
C-1 C-1 控制计划控制计划
D M A I C
企业
名称
过程
名称
特性 规范 评价/测量方法 过程控制
CTQ CTP CTQ CTP 方法 频率
精益小
组名称
目标
名称
目标值
控制
方法
负责人
炼
铁
厂
冶炼 焦比
Si Si %
正常
生产
情况
下
每次铁
一次 运用
六西
格玛
降低
铁成本
降低
焦比
从
380kg/t
到
370kg/t
I-
MR
控制
图煤气
利用
率
煤气
利用
率
%
正常
生产
情况
下
每小时
一次
D M A I C
C-2 C-2 失效模式分析失效模式分析
输入
潜在失效
模式
潜在失效
影响
SEV 潜在失效要因 OCC 过程控制 DET RPN 改进措施
责任人/
完成时间
改善结果
S O D RPN
风
量
超出正常
范围
影响炉况
8 渣铁排放不畅 6 技术规程 6 288
改进操作，
加强铁钢平衡
/10月 4 5 5 100
8 操作不当 5 工艺要求 6 240 改进操作 /10月 5 4 5 100
8 外围条件变化 4 工艺制度 6 192 及时反馈信息 /10月 6 4 3 72
风
温
风
导致燃料
增加
10 设备影响、 4 工艺制度 4 160 改进维护 文家才/10月 7 3 4 84
10 操作影响 5 技术要求 4 200 改进操作 文家才/10月 9 3 4 108
D M A I C
C-2 C-2 失效模式分析失效模式分析
输入
潜在失
效模式
潜在失
效影响
SEV 潜在失效要因 OCC
过程
控制
DET RPN
改进
措施
责任人
/完成时间
改善结果
S O D RPN
Si
Si含量
波动大
焦比
升高
10
操
6
技术
要求
3 180
改进
操作 /10月
8 4 3 96
10
外部因素导致
炉况变化
4 质检 3 120
DOE
试验 /10月
6 3 3 54
煤比
煤比过
低
焦比
升高
10
配煤不合理
3
工艺
制度
3 90 无
陈德全
/10月 9 3 3 81
10
操作影响
4
工艺
要求
3 120
改进
操作
陈德全
/10月 9 3 3 81
10
设备影响
6
工艺
制度
3 180
点检
维护
陈德全
/10月 8 5 2 80
煤气
利用率
利用率
过低
焦比
升高
10
炉况波动
6 质检 4 240
DOE
试验 /10月
6 3 2 36
10
设备运行状况
欠佳
4
工艺
制度
4 160
点检
维护 /10月
7 4 3 84
D M A I C
C-3 C-3 改善效果跟踪改善效果跟踪
D M A I C
C-3 C-3 改善效果跟踪改善效果跟踪
结论：从控制图及能力指数分析，改善前、改善过程
中及改善后的控制水平及能力指数都有显著提高。
某著名企业炼铁厂某著名企业炼铁厂
