工业工程_第十一讲_六西格玛设计模式及其应用

专题讲座ＳｐｅｃｉａｌＳｅｍｉｎａｒ２００６（７）工程机械工业工程（第十一讲）六西格玛设计模式及其应用＊""!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"摘要：结合六西格玛设计模式的研究和应用实际，探讨六西格玛设计和六西格玛改进的关系，并以六西格玛设计中的ＩＤＤＯＶ五阶段为基础，论述六西格玛设计的基本流程、流程中各阶段所用的主要工具以及各阶段的实施成果，介绍六西格玛设计辅助数字化平台的开发与研究的现状，指出企业在实施六西格玛设计时应注意的一些问题。

有助于我国企业科学地认识和成功地实施六西格玛设计。

关键词：六西格玛设计六西格玛改进数字化平台顾客需求随着我国加入ＷＴＯ，国际品牌的工程机械产品相继来到中国，市场竞争更加激烈。

目前，国产工程机械产品的质量、寿命和可靠性，与国外产品相比确实存在着较大差距。

我们的产品设计质量本身不高是一个关键的问题，我们的企业只有在提高自主开发和创新能力，提升设计质量水平，形成企业的核心竞争力，才有生存和发展的希望。

本文介绍国际上目前比较先进的设计理念和方法———六西格玛设计（ＤｅｓｉｇｎｆｏｒＳｉｘＳｉｇｍａ，ＤＦＳＳ）六西格玛管理是一套旨在持续改进企业业务流程，实现客户满意的业务改进方法体系［１］。

现今企业实施六西格玛管理提升竞争力主要通过两个途径：一是基于现有流程改进的六西格玛改进，即ＤＡＭＩＣ流程；二是面向六西格玛设计（ＤｅｓｉｇｎｆｏｒＳｉｘＳｉｇｍａ，ＤＦＳＳ）。

其中ＤＦＳＳ在近年越来越受到业界的关注。

有鉴于此，笔者认为有必要对有关ＤＦＳＳ的实施给予说明，同时提出我国企业实施ＤＦＳＳ时应注意的一些问题，供业界商榷。

１六西格玛设计研究现状及意义１．１ＤＦＳＳ实施的现实意义在当今全球经济一体化的进程中，为实现从制造大国到制造强国的转变，国家先后出台多项措施鼓励企业提高自主创新能力，打造核心竞争力，以适应动态多变的国内外市场环境，对于工程机械企业更是如此。

我国的工程机械企业正面临着走出国门的机遇与挑战，而现今我们面对的是以顾客需求为驱动的全球市场，企业只有不断缩短产品开发时间，提高质量，降低成本并改进服务才能抓住机遇，适应不断变换的国际市场需求。

六西格玛设计正是基于这种理念而发展起来的。

国外的一些知名大企业如：摩托罗拉、通用电器、工程机械领域的卡特彼勒等已先后应用了六西格玛设计，但我国制造业中，现在只有一些规模较大企业如：宝钢、联想、徐工集团等引入了ＤＭＡＩＣ流程，实施六西格玛设计的企业更是凤毛麟角。

因此要适应日益激烈的国际竞争，实施ＤＦＳＳ对我国企业已是迫在眉睫。

１．２ＤＦＳＳ与传统设计开发流程的比较传统的产品设计一般分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计彼此相对独立的４个阶段，这种产品设计开发流程很难做到对顾客需求的深入分析，也无法从产品的全生命周期来考虑产品的设计，而且缺乏系统的开发创新流程和方法以及必要的工具支持，从而致使产品的质量、稳健性、可制造性、可维修性、可靠性都不能令人满意，开发新产品的过程也很难控制和审查。

而ＤＦＳＳ是一种实现无缺陷的产品和过程设计方法。

它基于并行工程和ＤＦＸ（ＤｅｓｉｇｎｆｏｒＸ）的思想，面向产品的全生命周期，采用系统的解决问题的方法，把关键顾客需求融入到产品设计过程中。

从而确保产品的开发速度和质量，降低产品生命周期成本，天津大学管理学院何桢梁昭磊邹峰＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（７０５７２０４４）；天津市科技攻关资助项目（０４３１０８８１Ｒ）；教育部新世纪优秀人才资助计划（ＮＣＥＴ－０４－０２４０）６２——专题讲座ＳｐｅｃｉａｌＳｅｍｉｎａｒ２００６（７）工程机械为企业解决产品和过程设计问题提供了有效的解决方法。

１．３ＤＦＳＳ与ＤＡＭＩＣ流程的比较ＤＦＳＳ与ＤＡＭＩＣ流程同为实施六西格玛管理的两种途径。

其中六西格玛改进主要通过ＤＭＡＩＣ流程来实现，即定义（Ｄｅｆｉｎｅ）、测量（Ｍｅａｓｕｒｅ）、分析（Ａｎａ－ｌｙｚｅ）、改进（Ｉｍｐｒｏｖｅ）、控制（Ｃｏｎｔｒｏｌ），是旨在通过持续改进企业业务流程，实现客户满意的业务改进方法体系。

但ＤＭＡＩＣ流程对产品的质量优化仍具有局限性。

众所周知，质量首先是设计出来的，实践表明，至少８０％的产品质量是在早期设计阶段决定的，所以没有面向的设计，仅采用ＤＭＡＩＣ流程来提高产品的质量，其成效是有限的，难以突破五西格玛的质量水平（称为五西格玛墙）［２］。

若想真正实现六西格玛的质量水准，就必须考虑六西格玛管理战略实施的另外一种途径———六西格玛设计。

下面结合六西格玛设计的流程对其的实施给予介绍。

２六西格玛设计的实施流程跟六西格玛改进中的ＤＭＡＩＣ流程一样，ＤＦＳＳ也有自己的流程，但目前还没有统一的模式，迄今研究者已提出的ＤＦＳＳ流程有多种［３－５］，如：ＤＭＡＤＶ流程，即定义、测量、分析、设计、验证；ＤＭＡＤＯＶ流程，在ＤＭＡＤＶ流程的基础上增加了优化环节；还有ＤＣＣＤＩ流程，指的是定义、识别顾客需求、概念设计，产品和过程设计、实现；ＤＭＥＤＩ流程，指的是定义、测量、调查、开发、实现；此外还有其它的六西格玛设计流程，如ＤＭＣＤＯＶ、ＤＯＣＶ、ＤＣＣＤＩ、ＤＭＥＤＩ、ＤＭＡＤＩＣ、ＲＣＩ等，虽然这些流程的表述不同，但内容却大同小异，这里不作逐一介绍。

以下我们重点介绍一下在业界较为广泛应用的，由美国的质量管理专家ＳｕｂｉｒＣｈｏｗｄｈｕｒｙ先生提出的ＩＤＤＯＶ流程，即识别（Ｉｄｅｎｔｉｆｙ）、定义（Ｄｅｆｉｎｅ）、开发（Ｄｅｖｅｌｏｐ）、优化（Ｏｐｔｉｍｉｚｅ）、验证（Ｖｅｒｉｆｙ）。

（１）识别（Ｉｄｅｎｔｉｆｙ）ＤＦＳＳ在识别阶段的主要任务是收集和确定待开发产品的顾客需求，并论证即将开展的ＤＦＳＳ项目的可行性。

ＤＦＳＳ的特点之一在于产品设计之初就充分考虑顾客的需求，聆听客户的声音，利用一些评价工具对顾客需求进行识别和优先级排序，以保证设计出的产品满足客户的需要。

在此基础上系统地考虑外部环境、市场和企业内部满足此项目开发所需的资源等，如市场上的竞争对手的产品状况，企业的工艺水平、人员情况、开发费用等，以确定项目的可行性。

这一阶段对整个ＤＦＳＳ项目是非常重要的，所谓差之毫厘，谬以千里，若此阶段不能充分收集和分析顾客的需求，客观评价项目的可行性，将给项目带来致命的打击。

在此阶段的成果一般包括：顾客的需求分析报告、项目的成本分析及可行性报告、产品的功能要求等资料。

（２）定义（Ｄｅｆｉｎｅ）定义阶段是ＤＦＳＳ实施的核心过程，此阶段的任务是进一步细化展开顾客的需求（ＶｏｉｃｅｏｆＣｕｓｔｏｍ，ＶＯＣ），并将海量的，具有模糊和不确定性，甚至矛盾的ＶＯＣ利用一些模糊信息处理技术转化为准确的ＶＯＣ，再通过质量功能展开将ＶＯＣ逐层展开为设计要求、工艺要求、生产要求，并提炼出顾客的关键需求，准确地识别、量化顾客需求和期望并针对需求和期望进行产品设计［６］，最后生成产品的设计方案和工艺要求说明书。

（３）开发（Ｄｅｖｅｌｏｐ）在ＤＦＳＳ的开发阶段，所做的工作是对新产品进行详细的局部设计，在前期工作给定的解决方案框架以及关键质量特性（ＣｒｉｔｉｃａｌＴｏＱｕａｌｉｔｙ，ＣＴＱ）和关键过程特性（ＣｒｉｔｉｃａｌｔｏＰｒｏｃｅｓｓ，ＣＴＰ）尺度之内进行新产品的设计。

即可以把设计过程看作满足一定功能约束与设计约束的优化过程。

本阶段结束后应完成样品的设计，并为采购、生产和售后服务提供一定的参考标准供后阶段讨论，如原材料和产品的验收准则，规定安全和正常使用所必需的产品特性以及初步的售后质保体系等。

（４）优化（Ｏｐｔｉｍｉｚｅ）此阶段是对产品和过程设计参数的优化，其目标是在质量、成本和交付时间允许的基础上达到企业利益的最大化。

首先设计应该是稳健的，在ＤＦＳＳ中强调预防和稳健性；其次设计应尽量消除产品或服务失效的潜在可能，通过失效模式和效应分析（ＦａｉｌｕｒｅＭｏｄｅａｎｄＥｆｆｅｃｔｓＡｎａｌｙｓｉｓ，ＦＭＥＡ）分析潜在的失效模式和功能变异性，从而在设计阶段就尽量减少产品和过程失效的可能。

此阶段结束后应有详细的产品生产流程图，并对生产的各环节有相应的生产要求标准，完善的售后质保体系。

（５）验证（Ｖｅｒｉｆｙ）ＤＦＳＳ的验证阶段的任务是对产品设计是否满足顾客要求、是否达到期望的质量水平的确认过程。

通过试生产等手段营造一个仿真的生产环境，测试设计的能力、稳健性和可靠性。

６３——专题讲座ＳｐｅｃｉａｌＳｅｍｉｎａｒ２００６（７）工程机械最后提交设计的验证报告和ＤＦＳＳ项目的总报告。

以上是ＤＦＳＳ实施阶段的简要介绍，需要说明的是虽然ＤＦＳＳ有固定的流程可以遵循，但在实施的过程中也不可拘泥于流程或工具的运用，而要从ＤＦＳＳ的本质上去把握其精髓，根据产品和流程的差异有选择地应用ＤＦＳＳ中的工具。

此外，在产品设计的过程中还必须考虑并行的产品和过程设计，利用并行工程的思想并行设计产品和过程，每个阶段的工作都要充分考虑其后续阶段，在相邻的阶段之间需要有一定的交叉。

鉴于篇幅所限，本文不再讨论详细的实施工具，图１是笔者综合ＩＤＤＯＶ的设计阶段并结合各阶段所用的工具及相应流程给出的六西格玛设计实施路线图。

３数字化六西格玛设计平台的开发与研究基于上述的六西格玛设计的研究现状、设计模式及关键技术的研究表明，ＤＦＳＳ正在发展成为现代管理与设计理论。

在这一理论的框架下，许多质量工具与设计方法的综合集成成为其有力的支持工具。

但由于有些质量工具和设计方法要求掌握的统计学知识比较多，对于非专业人士应用相对比较困难，所以在相当长的一段时期不能得到很好的推广。

但随着计算机技术的发展，如今许多工作都可以通过软件得以解决，其中应用较为广泛的质量统计软件有ＭＩＮＩＴＡＢ和ＪＭＰ。

这些统计软件在一般的统计工具上已经做得比较完善，可以快速便捷地对大量的数据进行统计处理，并且根据输入的数据生成直观形象的统计图形以利于工程师做出分析判断，这些都给六西格玛管理的实施带来了方便。

但遗憾的是现有的这些统计软件都过多的偏重于统计方面，没能把质量的工具真正融入项目的流程中，至今仍无比较完善的商业化软件可以满足ＤＦＳＳ项目实施的需要。

有鉴于此，笔者所领导的团队在天津市科技攻关项目的支持下正在尝试开发一套支持ＤＦＳＳ的软件工具平台。

此平台拟基于ＤＦＳＳ的流程管理模式和并行设计技术路线，将主要的质量工具、统计工具及设计方法融合在ＤＦＳＳ的框架之中，通过流程与工具的整合，希望能开发出一套基于Ｂ／Ｓ的易于操作的ＤＦＳＳ管理系统。

通过这套ＤＦＳＳ管理系统，实现了对多项目的集成化和动态化管理。

ＤＦＳＳ项目小组成员从开始的项目计划、定义，直到最终的项目验证、完成，在整个项目周期内每一阶段的数据都可在ＤＦＳＳ流程的框架中进行!图１六西格玛设计实施路线图６４——专题讲座ＳｐｅｃｉａｌＳｅｍｉｎａｒ２００６（７）工程机械集中管理。