工业工程(第十一讲)六西格玛设计模式及其应用.pdf

l 一 j l 工业-t t(第十一讲 !。I 1 r-摘要：结 合 六 西 以 六 西 格 玛 设 计 中 的 I；工具以及各阶段的实方 0 六西格玛设计时应注薏 ，v，-，-_、_ _ ，_，_ _ 关键词：六西格玛 随着我国加入 WT O，国 相继来到中国，市场竞争更加 机械产品的质量、寿命和可靠 实存在着较大差距。我们的 是一个关键的问题，我们的 发和创新能力，提升设计质量 竞争力，才有生存和发展的希 前比较先进的设计理念和方(D e s i g nf o r S i xS i g m a，D F S S)六西格玛管理是一套旨 程，实现客户满意的业务改进 实施六西格玛管理提升竞争，一是基于现有流程改进的六i 流程；二是面 向六西格玛设 雾D F S S)。其 中 D F S S 在 近 年 越 予说明，同时提出我国企业实施 D F S S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 1 DF S S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 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 D F S S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 D F X(D e s i g n f o r X)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，基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(7 0 5 7 2 0 4 4)；天津市科技攻关资助项目(0 4 3 1 0 8 8 1 R)；育部新世纪优秀人才资助计 划(N C E T-0 4-0 2 4 0)一6 2 一 杠 械2 o o 6(7)维普资讯 http:/ _ 露 疆 圜 一 弱 圄 翟 鼹 霞 瞄 嚣 瞄 醴 骚 霞 疆 霞 囊 醒 翳 霞 鞫 霪 豳 蠢 疆 曩瞄 霞 翳 一 一 _ l f 企业解决产品和过程设计问题提供了有效的解决 满足此项目开发所需的资源等，如市场上的竞争对 法。手 的 产 品 状 况，企 业的 工 艺 水 平、人 员 情 况、开 发费 ；3 D F S S 与D A M I C 流 程 的 比 较 用 等，以 确 定 项目 的 可 行 性。这 一 阶 段 对 整 个D F S S l D F S S 与 D A M I C流程同为实施六西格玛管理的 项 目是非常重要的，所谓差之毫厘，谬以千里，若此 种途径。其中六西格玛改进主要通过 D M A I C流程 阶段不能充分收集和分析顾客的需求，客观评价项 实现，即定义(D e fi n e)、测量(M e a s u r e)、分析(A n a 一 目的可行性，将给项目带来致命的打击。在此阶段的 z e)、改进(I m p r o v e)、控制(C o n t r o 1)，是旨在通过持 成果一般包括：顾客的需求分析报告、项目的成本分；改进企业业务流程，实现客户满意的业务改进方 析及可行性报告、产品的功能要求等资料。体系。(2)定义(D e fi n e)定义 阶段是 D F S S实施的核 但 D M A I C流程对产品的质量优化仍具有局限 心过程，此阶段的任务是进一步细化展开顾客的需：。众所周知，质量首先是设计出来的，实践表明，至 求(V o i c e o f C u s t o m，V O C)，并将海量的，具有模糊和 8 0 的产品质量是在早期设计阶段决定的，所以 不确定性，甚至矛盾的 V O C利用一些模糊信息处理：有面向的设计，仅采用 D M A I C流程来提高产品的 技术转化为准确的 V O C，再通过质量功能展开将：量，其成效是有限的，难以突破五西格玛的质量水 V O C逐层展开为设计要求、工艺要求、生产要求，并(称为五西格玛墙)闭。若想真正实现六西格玛的质 提炼出顾客的关键需求，准确地识别、量化顾客需求：水准，就必须考虑六西格玛管理战略实施的另外 和期望并针对需求和期望进行产品设计【句，最后生成 种 途径六西格玛设计。下面结合六西格玛设 产品的设计方案和工艺要求说明书。_的流程对其的实施给予介绍。(3)开发(D e v e l o p)在 D F S S的开发阶段，所做 六 西 格 玛 设 计 的 实 施 流 程 嚣 言 跟六 西格玛 改进 中的 D MA I C流程一样，D F S S T o Q u a l i t y，C T Q)和关键过程特性(C r i ti c al t 0 P r o c e s s 有 自己的流程，但目前还没有统一的模式，迄今研 C T P)尺度之内进行新产品的设计。即可以把设计过 者 已提出的 D F S S 流程有多种13-S l，如：D M A D V流 程看作满足一定功能约束与设计约束的优化过程。，即定义、测量、分析、设计、验证；D M A D O V流程，本阶段结束后应完成样品的设计，并为采购、生产和 D M A D V流程的基础上增加了优化环节；还有 售后服务提供一定的参考标准供后阶段讨论，如原 C D I 流程，指的是定义、识别顾客需求、概念设 材料和产品的验收准则，规定安全和正常使用所必，产品和过程设计、实现；D M E D I 流程，指的是定 需的产品特性以及初步的售后质保体系等。、测量、调查、开发、实现；此外还有其它的六西格(4)优化(O p t i m i z e)此阶段是对产品和过程设 设计流程，如 D M C D O V、D O C V、D C C D I、D M E D I、计参数的优化，其 目 标是在质量、成本和交付时间允 i d A D I C、R C I 等，虽 然 这 些 流 程的 表 述 不同，但内 许 的 基 础 上 达 到 企 业 利 益 的 最 大 化。首 先 设 计 应 该 霎 l 绍一下在业界较为广泛应用的，由美国的质量管理 专家 S u b ir C h o w d h u r y 先生提出的 I D D O V流程，即 识别(I d e n t i fy)、定义(D e fi n e)、开发(D e v e lo p)、优化(O p t i mi z e)、验证(V e l i f y)。(1)识 1(I d e n t i fy)D F S S 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D F S S 项目的可行性。D F S S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 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(F a il u r e M o d e a n d E ff e c t s A n al y s i s F M E A)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(V e r i f y)D F S S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。一6 3 维普资讯 http:/ 最后提交设计 的验证报告和 D F S S 项 目的总报告。以上是 D F S S实施 阶段的简要介绍，需要说 明 的是虽然 D F S S 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 D F S S 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 D F S S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 I D D O V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，D F S S 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 M I N I T A B和J M P。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 圆 圈 圈-6 4-图 1 六西格玛设计 实施路线图 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 具真正融人项 目的流程 中，至今 仍无 比较完善的商业化软件可 以 满 足 D F S S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 D F S S的软件工具平台。此平台 拟基于 D F S S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 D F S S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 D F S S管理系统。通过这套 D F S S管理系统，实现 了对多项 目的集成化 和动 态化管理。D F S S 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 D F S S流 程 的框架 中进 行 杠 拭2 0 0 6(7)维普资讯 http:/ _ 醒螽醢嘲闰瞄圈融奠瞎癌醴瞄蕾琵匿酲翻秘瞳鹱疆醴壤蔷翰蠢鞠麓鹱鑫隧豳馥躐鹱馥翟瞎隧疆龋隧圈鹾醋鞠岛罄馥疆鬻豳圈鲮鞫鹱爨馥醢鞠鳆稿_豳醴鞘爨蔷馥篮嘲一 中管理。通过此数字化平台，可实现项 目小组成员 施做出指导。原因在于创新设计存在很大的风险性，j 即 时 通 信 和 数 据 交 流、存 储。还 可 为 企 业 提 供 网 上 因 此 需 要 根 据阶 段目 标的 达 成 情 况 及 市 场 情 况，做 I 和模拟测试，大幅度降低了项 目的实施成本、增 出终止或继续进行项 目的决定，在有些情况下及早 叽 了学习的灵活性。终止项 目 反而会为企业节省资源。若条件允许项目 另外这套系统还可以使不同的用户享有不同的 继续进行还应制定必要的纠偏措施，对计划和目标 据及文件访问权限，而且可以根据用户所处 的不 进行调整。如果未能够把好评审关的话，就会把早期】管理级别，分别从宏观和微观角度来观察项 目的 的缺陷和不足带到设计过程的后期去解决，这时将 展情况。如项 目实施的工程师主要关心项目中的 要付出更惨重的代价。始数据的一致性、项目中具体用到的统计方法等(4)成果鉴定D F S S 的成果一部分可以通过一 日 节问题；而企业或项目的领导则主要关注的是项 些指标的实现情况反映出来，如项 目 选择阶段量化 I 的总体进展、项目间需要调整的资源等全局性的 的性能指标，同时我们也不应该忽视六西格玛设计】题。我们的平台对项目组内部不同职责用户分别 所取得的隐性收益。因为对于一个创新的设计，其预 供不同的信息和工具支持。期收益一般很难在新产品投产的初期予以度量，其 相信这套 D F S S管理系统将有助于企业从质量 对企业的收益很可能在一个相当长的时期才能得以；成的角度对各种过程进行跟踪和协调，满足网络 体现。所以在对一个 D F S S 项目进行鉴定时要充分：制造模式下的过程和数据管理，实现多元化、全过 考虑到这些因素。的持续质量改进。士、果 诺 六西格玛设计实施 中应注意的问题 D F s s 是应用于产品研发阶段有效的质量管理 目前我国很多企业对 D F S S 的实施有一定的困 技术，通过其实施可以更有效地控制产品质量、降低 I 和误解，存在一些普遍性的问题，根据笔者的了解 成本、缩短研发周期、增加企业在市场中的竞争力。为在实施 D F S S 的过程中应特别注意以下几点。本文旨在介绍 D F S S的流程和在实施中应注意的问 (1)D F s S 实施的基础应用 D F S S需要企业高 题，希望以此能为其在我国企业中的推广尽绵薄之 管理者对六西格玛有清醒的认识，并致力于其推 力。(待续)工作。D F S S的实施，需要企业有扎实的六西格玛 参考文献 进中实施 D M A I C的基础，此外，内部良好的管理 1】何桢，魏明，周善忠 我国 企业推广六西格玛应注意的 7 通体系和对质量管理的重视也是实施 D F S S 不可 关键问题【J】机械工程，2 O O 4(1 2)缺 的条 件 2 1 马林 六西格玛管理 I MI j E 京：人民出 料 2 0 0 4 i 目，l 需求为驱动，D F S S 的核心是有效地获取面向客户的 产品要求，并把这些要求嵌入到产品研制中。同时兼 顾企业的工艺、人力、过程、业务规范和供应商水平 等实际情况。其次项 目的选择要有管理层的参与，并 组织跨职能的团队，以保证从产品的全生命周期来 考虑产品的设计。并规定必要的可量化的指标，使其 成为今后判断六西格玛活动成效的重要依据。(3)项目 评审管理层应按计划对六西格玛设 计项目执行的情况进行定期分阶段评审。D F S S 和一 般六西格玛改进项 目在评审时的不同之处在于，D F S S 要根据市场等外部环境的变化对项目的必要 性和可行性进行及时地评估，为下一阶段项 目的实 工 缸 械2 0 0 6(7)P e a r s o n Ed u c a ti o n，I n c 2 0 0 3 4 K a i Y a n g，B a s e m E I-H a i k D e s i g n f o r S i x S i g m a：A Ro a d ma p f o r P r o d u c t De v e l o p me n t Mc Gr a w-Hi l l ，2 0 0 3 【5 C h o w d h u r y S u b i r D e s i g n f o r S i x S i g ma：T h e Re v o l u ti o n a r y P r o c e s s f o r Ac h i e v i n g E x t r a o r d i n a r y P r o fi t s I S F T P r e n ti c e Ha l 1 2 0 0 2 6 邵家骏著 质量功能展开 M】北京：机械工业出版 社，2 0 0 4 通信地址：天津大学管理学院(3 0 0 0 7 2)(收稿 日期：2 0 0 6-0 3 2 1)一6 5 维普资讯 http:/