工业工程_第十一讲_六西格玛设计模式及其应用

专题讲座

ＳｐｅｃｉａｌＳｅｍｉｎａｒ

２００６（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

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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）

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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（Ｃｒｉｔｉｃａｌ

ＴｏＱｕａｌｉｔｙ，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。

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