1.六西格瑪設計簡介


1.1六西格瑪設計的起源和發展


六西格瑪設計是20世紀90年代誕生的一種先進管理方法，在世界500強的GE公司中已經有了不俗的表現。1998年，GE宣布六西格瑪設計應在未來所有新產品和業務中采用。1999年使用GE醫療系統7個產品六西格瑪設計，利潤增長25%。GE在2000年采用了六西格瑪設計 29產品，并宣布2001年超過50%的銷售額將來自六西格瑪設計產品。除了GE，三星、陶氏、霍尼韋爾、微軟、杜邦等公司都在公司中引入了六西格瑪設計。經過近二十年的運行和發展，六西格瑪設計已經成為六西格瑪管理理念的一個重要分支，在國內越來越多的制造業中得到應用。一般公司引進六西格瑪改良(DMAIC)兩到三年，引進六西格瑪(DFSS)設計。


1.2六西格瑪設計的概念


六適馬的設計是源于六適馬改進(DMAIC)的一種管理方法。它是一種基于團隊的系統方法，可以改變產品和流程的開發方法，以提高質量、成本和交付時間，滿足或超過客戶需求。與六西格瑪(DMAIC)用于改進現有產品或流程不同，六西格瑪設計主要應用于新開發的產品和業務流程。


1.3現有的六西格瑪設計流程


現有的六個適馬設計流程分為不同的階段，共有四種常見類型:


1)DMADV過程，即定義、測量、分析、設計和驗證。


2)DMEDI流程，即定義、測量、探索、開發和實施；


3)IDDOV流程，即識別、定義、設計、優化和驗證。


4)ICOV過程，即識別、表征、優化和驗證。


本文以眾多公司廣泛使用的DMADV路徑為基礎，結合當前機械制造業對產品設計和開發的要求，闡述六西格瑪設計 concept在R&D質量管理中的應用。


2.六西格瑪設計的質量管理理念


朱蘭博士提出的質量管理三部曲是質量策劃、質量控制和質量改進。目前，大多數企業的質量管理處于質量控制和質量改進階段(見圖1a)。就連在現場忙著“救火”的質量人員，也被視為企業的救星。然而，產品的內在質量取決于設計質量，因為產品的設計質量沒有得到足夠的重視。雖然我們在過程控制上做得很好，但是很多新產品進入市場后仍然不可避免地存在各種問題。產品成本的增加也損害了公司的品牌知名度。六西格瑪設計的思路是從產品開發階段的質量管理入手，首先根據客戶的要求設計產品系統，通過以下思路減少或消除設計階段的質量波動:可靠的參數設計和公差設計，以降低制造、裝配、運輸和使用階段的故障率，變消防為防火，從而最終使產品在質量、成本和交貨期方面滿足客戶的要求。


3.六西格瑪設計的質量管理流程


3.1定義階段(d)


定義階段的目的是分析項目開發的機會，可以概括為以下幾個方面:


1)項目現狀分析:主要介紹項目背景，通過分析項目的緊迫性和重要性來判斷是否有必要開展項目。


2)項目的機會和收益分析:通過對項目實施的優勢、劣勢、機會和威脅的分析，評估項目的實施是否有機會贏得部分客戶的滿意，并產生一定的收益。


3)確定項目目標和范圍:根據機會分析的結果，選擇勝算較大的點作為項目目標，根據現有資源和市場確定項目范圍段作為項目的投入。


4)建立項目組和項目計劃:根據項目的目標和范圍，確定主要利益相關者作為項目組成員。制定詳細的項目計劃，確定團隊成員的任務分配和完成時間，保證項目開發的各個階段都有。一些技術和資源支持可以保證項目按計劃順利完成。


5)項目風險及風險控制措施分析:基于目前已有的資源和技術水平以及其他一切可能影響項目目標實現的方面，探討項目風險，制定有針對性的風險控制措施。


3.2測量階段(m)


測量階段的目的是測量需求。需求收集可以是項目目標各方面的信息，可以概括為客戶需求、業務需求、技術需求、法律法規需求、基準分析等。當需求收集過量時，可以對需求的重要性進行排序，根據團隊的判斷，選擇重要性級別較高的需求，為分析階段的計劃生成提供數據支持。。


3.3分析階段(a)


分析階段的目的是將M階段測得的需求轉化為具體的整體設計計劃。該行動計劃可歸納為以下幾個方面:


1)將需求轉化為技術參數:使用QFD將M階段度量的需求轉化為相應的功能性能指標，得到功能性能指標的重要程度，確定每個指標的目標值。


2)確定總體設計方案:這個過程就是功能性能指標的提升。需要根據具體的產品特性，找出影響功能性能指標的因素。當功能性能指標根據不同的場景有不同的影響因素時，可以使用產品價值、收集要求等來篩選選項，以確定功能性能指標和最佳傳遞函數。因素，進而確定產品的整體設計方案。值得注意的是，在這個過程中，我們需要根據項目實現的風險不斷評估方案的可行性，直到確定最終方案。


3)項目方案的調整:總體方案確定后，需要對項目的技術參數進行評估，必要時調整技術參數的指標值。同時，根據最新的總體計劃設計結果，需要重新設計項目計劃，確認所需資源，刪除冗余步驟，制定詳細的行動計劃。


3.4設計階段(d)


設計階段的主要目的是實現總體計劃的目標。設計階段的實施可以概括為設計三部曲:第一次系統設計提出總體方案的框架；第二次系統設計提出了總體方案的框架。第二次穩健參數設計，為了保證項目中功能性能指標達到目標值，在存在不可控影響因素時，利用穩健設計思想確定可控影響因素達到目標值。第三種公差設計是對零件之間的配合間隙進行設計和優化，以減少制造、裝配、運輸和使用過程中的質量隱患。


3.5驗證階段(M)


驗證階段的主要目的是驗證樣品是否滿足項目建議書的要求，包括功能驗證、性能指標驗證、制造驗證、產品質量驗證、可靠性驗證、交付和交付日期驗證等。當產品本身在使用過程中涉及健康、環境和安全要求時，也需要對使用過程進行驗證。


4.機械制造研發運用六西格瑪設計（DFSS）總結


隨著機械制造業競爭的加劇，通過持續質量改進滿足客戶需求的時代即將結束，改變傳統的質量管理理念勢在必行。六西格瑪設計的誕生標志著質量管理理念的發展。作為一種先進的質量管理理念，將其應用到產品研發活動中是非常必要的。通過在設計階段為產品提供更高的內在質量，可以確保用戶使用產品。過程中的質量目標最終將實現公司的可持續發展。


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