六西格玛容差设计的研究思路、框架及方法

六西格玛容差设计的研究思路、框架及方法

1、研究思路

容差设计是平衡产品质量和成本的重要方式。在工程实践中，容差优化设计隐含着巨大降低产品制造成本和改善产品品质的潜力。但当前很多研究者只从制造成本角度研究容差设计问题，没有把产品全寿命周期成本结合起来，这使容差设计方案可能导致局部最忧而不是全局最优。针对这一关键问题，本文围绕“在产品全寿命周期成本最低情形下如何实现六西格玛质量水平的容差设计方法”这样一个目标展开研究。

整个研究分四个阶段进行：

第一阶段：准备阶段。

主要工作内容是对影响产品全寿命周期的容差因素进行初步分析，目的是为第二阶段建立基于产品全寿命周期的容差设计理论体系做准备。本阶段工作通过三项工作来完成：一是通过对产品全寿命周期成本的类型、主要构成及其主要特征进行了分析，并列举了不同LCC结构的产品类型；三是对在一定工程背景下容差对产品全寿命周期成本各部分的影响进行了分析。

第二阶段：理论体系的建立。

该阶段主要对产品全寿命周期六西格玛解决方案进行了研究，目的是要建立产品六西格玛设计（DFSS）和六西格玛改善（DMAIC）的整合流程。本阶段的工作主要是根据第一阶段的LCC 的重要性和容差对LCC的影响，提出了针对产品全寿命周期各个情形下的设计和改善五大流程——新产品设计、大批量改进、小批量改进的情况分别建立了完整的实施过程路线图、方法工具箱，并给出了每个阶段的输入输出结果，最后建立了完整的LCSS理论体系。另外采用逐步深入的分析方法，对基于LCSS的容差设计进行拓展，建立了TD Based on LCSS理论方法的总体框架、容差设计实施的详细路线图及技术实现路径等，为第三阶段的纵向研究奠定了基础。

第三阶段：早期阶段容差设计方法与容差-全寿命周期成本定量模型的建立。

本研究以第二阶段的研究为基础，针对第二阶段研究过程中发现的问题，参考了国内外学者的已有研究成果，对设计早期阶段的容差设计问题提出了分析方法，重点对设计早期阶段的容差评估与概念结构优化方法进行了深入研究，目的是为建立设计早期阶段的容差需求分析、容差对产品方案选择的影响以及概念设计阶段对容差的总体量级评估的系统方法等；另

一方面，对容差与产品全寿命周期成本的定量模型进行了研究，针对已有研究发现即使相同的加工方法在不同的制造环境下成本也相差很大、容差成本数据在实际生产中很难搜集的问题，引入综合模糊神经网络、灰色理论和多元回归方法等对容差－产品全寿命周期成本定量模型分别进行了研究，最后对三种方法的精度进行了橫向比较，在一定程度上解决了采用最小二乘法对容差和成本统计数据直接拟合确定模型中的参数误差大的难题。

第四阶段：产品全寿命周期容差设计中的若干关键问题研究。

该阶段主要对产品全寿命周期容差设计中的多学科质量损失函数的计算、多目标容差优化设计和基于FMEA的薄弱环节容差设计等关键问题进行了研究。目的是对基于六西格玛管理的产品全寿命周期容差设计方法在实践中可能碰到的困难进行了深入的研究，为理论的完善提供了理论的基础，对理论中的关键问题提供了解决办法。

2、研究框架

整个研究框架如下图所示

（研究思路框架）

3、研究方法

对不同内容进行研究时采用了不同的研究方法。如在理论建立及模型构建时，采用了演绎法和归纳法；在定性分析时，采用了分类民图表法；在定量研究时，采用了多元回归统计分析方法和模糊神经网络、灰色理论、线性主元分析、互信息熵分析等方法。在研究过程中大量使用了比较法。

文章来源：张驰咨询