六西格玛

这是一篇关于六西格玛的思维导图，主要内容包括：9.1六西格玛设计概述，9.2质量功能展开，9.3 系统设计，9.4 稳健参数设计，9.6 FMEA分析，9.7 面向X的设计，9.8 服务设计概述。

六西格玛

• 9.1六西格玛设计概述
  • 9.1.1 六西格玛设计的产生和发展
    • DMAIC：对现有流程的改进，针对产品/流程的缺陷问题为出发点；通过DMAIC，西格玛水平只能达到约4.8西格玛，普遍面临“五西格玛墙”。
    • DFSS:根据顾客需求，寻找机会，设计出顾客需要的产品，以机会为出发点；
  • 9.1.2 六西格玛设计的重要意义
    • 技术视角：设计质量决定了产品的固有质量
    • 管理视角：质量策划/质量设计是质量三部曲中最重要的，朱兰博士提出质量管理三部曲：质量策划/质量设计、质量控制、质量改进
    • 经济视角：（1）质量改进行动启动得越早，质量成本就将越低；（2）六西格玛设计为企业带来多方面的财务效益等
  • 9.1.3 六西格玛设计流程
    • 基本概念：按照合理的流程，运用科学的方法准确理解和把握顾客需求，对新产品/新流程进行健壮设计，使产品/流程在低成本下实现六西格玛质量水平；使产品/流程本身具有抵抗各种干扰的能力，即使使用环境恶劣或操作者有所谓，产品仍能满足顾客的需求。
    • DMADV：定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、设计（Design）、验证（Verify）；只用于现有流程或产品的易部重新设计。
    • IDDOV：识别（Identify）、定义（Define）、研发（Develop）、优化（Optimize）、验证（Verify）；是由美国供应学商会(ASI)总裁乔杜里提出的，更适合新产品和新流程的开发要求。
  • 9.1.4 六西格玛设计部署
    • ①管理承诺：得到从基层到中层管理者的认明；
    • ②公司领导和项目团队：选择六西格玛项目领导（倡导者、资深黑带和黑带），组成跨职能的项目团队
    • ③有效沟通：确立准确有效的沟通方式；
    • ④教育和培训：结合项目展开六西格玛设计培训；
    • ⑤整合战略：将六西格玛设计同其他工作及ISO9000系统实施整合；
    • ⑥提高盈利能力：项目与盈利能力的结合促成企业文化的变革。
  • 9.1.5 六西格玛设计的指导思想
    • 1.以顾客为关注焦点：采用QFD等方法分析和确定客户需求，并初步确定质量特性的规格限；规格限必须是客户可以接受的；客户对产品全寿命周期的各种要求，都应满足。
    • 2.创新驱动：
      • ①创新的理念和设计思想应贯穿DFSS的全过程
      • ②创新通常包括三个空间：创新的灵感、创新的构思和创新的实施
      • ③创新还必须满足可行性、延续性和需求性三个方面的约束
      • ④创新是一项系统工程，创新活动贯穿于产品全寿命周期
      • ⑤技术创新必须形成产品、服务和利润
      • 技术创新是必由之路，但也得兼顾进度、基础性技术水平、资金、质量、可靠性、成本、销售价格等约束条件的限制。
    • 3.提高产品抗干扰能力，减少质量波动：
      • 传统方法：“门柱法” 检验法则，规格内都一样，无差别
      • 六西格玛设计：减肥（减小标准差）使质量特性的概率密度曲线变陡；纠偏（减少偏差）使其均值尽可能靠近设计目标值
    • 4.缩短周期，降低成本：提高质量的同时，尽可能缩短周期、降低成本
  • 9.1.6 六西格玛设计的主要工具
    • DFSS主要技术工具整合为市场需求分析、系统设计、稳定性优化设计、面向X的设计、通用的可靠性工程和设计验证六个模块
    • IDDOV五个阶段有先后的次序，但不是串行关系
    • 在实施中必须贯彻并行工程，在产品研发初期就要面向市场和顾客，考虑和着手解决产品全寿命周期中可能遇到的所有问题
• 9.2质量功能展开
  • 9.2.1 概述
    • 质量功能展开是把顾客对产品的需求进行多层次的演绎分析，转化为产品的设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的质量工程工具，用来指导产品的健壮设计和质量保证。
  • 9.2.2 QFD的基本方法
    • QFD的基本原理：利用“质量屋”，量化客户需求与工程措施之间的关系；找出关键的工程措施，或者称为关键质量特性；抓住主要矛盾，利于开展稳定性优化设计
    • QFD质量屋的建立：
      • 1）左墙——顾客需求及其重要度
      • 2）天花板——工程措施（设计要求、技术特性或质量特性）
      • 3）房间——关系矩阵
      • 4）地板——工程措施的指标及其重要性
      • 5）屋顶——相关矩阵
      • 6）右墙——市场竞争能力评估矩阵
      • 7）地下室——技术竞争能力评估矩阵
    • 作用：
      • ①顾客需求分析与工程措施的确定
      • ②关键措施与瓶颈技术的确定
      • ③市场竞争能力和技术竞争能力分析
      • ④工程措施之间的交互作用评估
    • 四个阶段的质量功能展开：
      • 四个阶段的QFD：产品开发一般会经过：产品规划、零部件展开、工艺计划、生产计划四个阶段，经过这四个阶段进行质量工程展开
      • 上一阶段质量屋的天花板和地板的主要项目（关键工程措施及其指标）将转化成下一阶段质量屋的左墙
      • 第一阶段，一般可能是最完整的，其他阶段可以根据需要进行剪裁，一般会剪裁掉右墙和地下室
      • 剪裁或扩充的原则如下：
        • 每一阶段质量屋的工程措施应足够具体和详细，适于作为下一阶段质量屋的顾客要求（左墙）
        • 质量屋的规模不宜过大，即顾客需求和工程措施的数量不宜过多，以便于操作
        • 一般顾客需求不应多于20项，工程措施不应多于40项
      • 4个阶段的质量屋必须按照并行工程的原理在产品方案论证阶段同步完成
    • 7.并行工程与QFD结合运用：
      • 产品设计、工艺、生产和其他研发工作并行地开展，包括使有关的、有用的和所有潜在的信息在全公司各部门间流动；
      • 在方案论证阶段即并行地考虑安排各项有关工作，在产品设计阶段充分考虑安排各项有关工作；
      • 在产品设计阶段充分考虑工艺、制造、运输、维修和售后服务的需要，以便最大限度地缩短产品开发周期，并保证一次成功。
  • 9.2.3 QFD的工作程序
    • 1.顾客需求分析
    • 2.工程措施的确定与技术瓶颈的攻关：
      • ①工程措施的确定
      • ②质量屋要素的量化评估
      • ③工程措施指标的确定
      • ④工程措施与技术瓶颈的
    • 3.各级质量屋的建立
    • 4.落实关键环节的稳定性优化设计和强化控制
    • 5.质量屋的不断迭代与完善
    • 6.计算机辅助质量功能展开
• 9.3 系统设计
  • 9.3.1 系统设计的基本原理与方法
    • 设计是一个映射过程：产品开发初期，产品工作原理与结构尚待确定，其技术方案犹如一个黑箱，设计输入通过黑箱映射为设计输出，设计过程是使黑箱透明；技术方案是无穷的，系统设计的目的是找到一个优化的技术方案。
    • 自顶向下的设计：从系统顶层开始、逐层展开、并行开发。
    • 3.公理性设计：
      • 公理1：独立公理（模块化公理）：保持功能要求的独立性，减少“耦合”避免交互作用带来的不确定性；利于故障诊断；利于维修和
      • 公理2：信息公理（简化公理）：信息含量最小化，在所有满足独立性公理的设计中，信息含量最少的设计是最好的设计
  • 9.3.2 解决创造新问题的理论
    • 基本思想：基本问题和矛盾是相同的，只是技术领域不同，相同的技术发明原则先后在不同领域重复使用。
    • 最佳理想结果：功能最大、消耗资源最少，最好是不消耗资源；现实中，一般是不能实现的，但是其为创造性的解决问题指明方向；特殊情况下，最佳理想结果还是有可能实现的
    • 缩小的问题与扩大的问题（TRIZ采用缩小的问题）：
      • (1)缩小的问题：致力于保持系统不变甚至简化，而消除系统的缺点
      • (2)扩大的问题：不对可选择的改变加以约束；可能为实现所需功能而增加零部件，甚至开发一个新的系统；使解决方案复杂化，甚至使解决问题所需耗费与解决的效果相比得不偿失
    • 系统冲突及其处理：
      • 传统解决方法——折中
      • TRIZ方法——彻底消除
      • 如果改进系统的某一部分属性，其他的属性当然就会恶化；例如天平：一端翘起，另一端必然下沉；飞机结构：减轻结构的重量，就会削弱结构的强度
    • 物理矛盾及其处理：
      • 相对对立的属性集中于系统的同一元素上，同一物体必须处于互斥的物理状态：F1对应P，F2对应-P
      • TRIZ的三种解决方法：在时间上分割、在空间上分割、在系统与部件之间分割
  • 9.3.3 TRIZ方法的结构体系
    • 解决创造性问题的理论（TRIZ）：TRIZ方法的结构体系，技术系统的演化不是随机的，而是有一般规律的
  • 9.3.4 创造性问题的分析方法
    • 创造性问题的解决步骤（ARIZ）
    • 三元分析法：主动物体、被动物体和使动物体之间的相互作用；使动物体在过程中的角色是使主动物体和被动物体相互作用，如没有这一物体，则作用不会发生
    • 物体—场分析：技术系统实现的功能都可表示为物质和能量的转换过程；直接法：能量直接施加在目标物上——过程难以控制；间接法：通过工具与目标物的相互作用来实现控制——完整稳定
  • 9.3.5 创造性问题的解决方法
    • 1.物理、化学与几何作用的知识库，寻找获取技术系统功能的方法与科学原理
    • 2.处理创造性问题的40个原则：
      • 创造性问题的解决原则就是特定的系统冲突所对应的问题解决技术
      • 典型的问题解决原则共40项（可能分出于原则，约100项）
      • 部分原则示例：
        • 原则7：嵌套原则——拉杆天线，推拉门
        • 原则32：改变颜色原则——感光玻璃，人民币防伪标志
• 9.4 稳健参数设计
  • 9.4 稳健参数的基本概念
    • 田口的思想：任何偏离目标值的情况都最终会导致损失,任何偏离都应该得到及时矫正，这样才能防止对社会造成损失
    • 简单响应：响应变量为特定的最佳值（ 大、更小或题目），且该值不变，这类响应称为简单响应，这类系统成为简单响应系统；简单响应关系具有静态特性，对应的参数设计问题称为静态参数设计
    • 信号—响应系统：响应变量显著地依赖于一个有效的信号因子，这个系统称为信号—响应系统；信号—响应系统具有动态特性，对应的参数设计问题称为动态参数设计
    • 目的：
      • 通过选择可控因子的水平组合来减少一个系统、产品、 过程对噪声变化的敏感性，减少此系统性能波动
      • 在试验中对噪声因子进行详细的分析，准确的描述，在试验中反映变差，最终实现可控因子最佳水平，提高系统、产品、过程的抗干扰能力
    • 噪声因子的理解：
      • 正条条件下难以控制的变量：反应罐中温度的波动、人体体温、参数的变化
      • 内噪声：实际值与名义值的偏离、原材料参数的变化
      • 外噪声：手表运行快慢随温度的变化而变化、环境的变化
      • 载荷因子：洗衣机洗衣量的变化
      • 不同批次、操作工的不同安排等差异：单元间与空间差异、时间差异、元器件老化、耗损降级
    • 稳健参数设计基本概念：
      • 如果可控因子本身受到噪声影响而有波动——响应变量与可控因子关系非线性
      • 选择非线性关系中，斜率较小的平坦区域从而使响应变量的变基最小
      • 如何减少响应变量的变差
  • 9.4.1 稳健参数的模型
    • 建模思路：
      • 分别建立位置和散度的度量值关于可控因子主效应和交互效应的模型。
      • 用噪声重复试验的样本均值作为位置的度量
      • 用样本方差的对数或样本方差本身作为散度的度量
    • 显著影响因子：
      • 对位置度量(均值)有显著影响者——位置因子
      • 对散度度量（标准差）有显著影响者——散度因子
      • 是位置因子但又非散度因子者——调节因子
  • 9.4.2 参数设计的计划
    • 望目型问题：
      • 第一步：信噪比极大化；第一步：选择散度因子的水平使散度最小化
      • 第二步：根据不同的目标选不同的因子进行调节，不一定都选“灵敏度”；第二步：选择调节因子的水平使位置达到目标值
    • 望大或望小型问题：
      • 第二步：选择非位置因子的水平使散度最小化；第一步：选择位置因子的水平使位置达到最大（或最小）
    • 信噪比：稳健性设计中用以度量产品质量特性的稳健性指标，是测量质量的一种尺度，信噪比是信号与噪音的比率，信噪比越大表示产品越稳健；用来描述抵抗内外干扰因素所引起的质量波动的能力，或叫产品的稳定性或稳健性
    • 制定可控因子水平表：
      • 如不考虑交互作用，选用混合水平的非对称正交表
      • 如需考虑因子间交互作用，选定所有因子取相同水平的对称正交表
    • 制定控制表（内设计或内表）：很少使用全因子试验，而多是采用部分因子试验，而且不考虑其交互作用
    • 制定误差因子水平表：误差类型及来源很多；可控因子的误差也应该作为误差因子
    • 制定噪声表（外设计或外表）：
      • 综合误差法：噪声表中选择3或4点能使误差达到最大的最具代表性的试验结果作为试验误差的代表
      • 最不利综合误差法：噪声表中只选择2点最不利情况（一个偏正、一个偏负）作为试验误差的代表；第二种方法是第一种方法的特例
      • 采用正交表：相当于对内表的每一个试验都安排了一个全面的噪声表
• 9.6 FMEA分析
  • 9.6.1 FMEA方法的适用范围
    • 产品的子系统、零件，对构成过程的各个工序逐一进行分析，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采取必要的措施，以提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动。
    • 关注设计的失效，其原因及后果/影响；“核心”集中于：预防；失效还没有发生，它可能会发生，但不一定会发生——潜在的；事前的预防措施的一种工具
    • FMEA开始于产品设计和制造过程开发活动之前，并指导贯穿实施于整个产品周期。
    • 主要工作：风险评估—潜在失效模式的后果影响。
  • 9.6.2 FMEA方法的分类
    • 功能法FMEA：适用于研发研发初期；一般自上而下进行分析
    • 硬件法FMEA：适用于产品设计基本完成，可以依据设计图纸或者资料来明确
  • 9.6.3 FMEA的一般程序
    • 1.如果发生严重度S≥8的故障模式，必须采取设计和工艺的更改措施，以消除故障模式或明显降低其发生的功率；
    • 2.对于RPN,应规定某一临界值C,当某一故障模式的故障原因的RPN ≥C时，应采取纠正或补偿措施；
    • 3.C的取值应根据组织的具体要求来定，例如可定位120-150以上。
• 9.7 面向X的设计
  • 9.7.1 面向X设计的原理
    • 为了满足顾客对产品全寿命周期的所有要求，针对产品全寿命周期的各种要素进行设计的方法的统称
    • 面向X的设计主要适用于界定（D）、设计（D）和优化（O）阶段
    • 作用方式：
      • DFX设计准则：将X要素方面专家的知识和经验总结成具体设计准则，指导设计
      • DFX分析评价工具：在设计的不同阶段，对X要素进行评价，改进设计
  • 9.7.2 面向制造和装配的设计
    • DFMA的原理：产品制造、装配和试验检验中的很多问题和困难源于设计不当；设计的早期阶段考虑与制造有关的约束，进行不同材料和工艺的选择，估量不同制造方案；产品设计的早期阶段考虑并解决装配过程中可能存在的问题
    • DFMA的优势：减少装配时间达50%
    • 80%；减少零件数量平均达30% 70%；缩短从设计到投产的周期高达50%
  • 9.7.3 面向成本的设计
    • DFC的原理：在满足用户需求的前提下，通过分析和研究产品全寿命周期中各个部分的成本组成情况并评估，对原设计中成本过高部分进行修改
    • DFC的方法：估算制造成本：成组技术的应用；作业成本法；估算非制造成本：R&D成本；设计成本；销售成本；保修成本；使用成本；回收报废成本；管理费用
  • 9.7.4 面向试验的设计
    • DFT的内容：研发试验：可以是真实条件下的实物试验，也可以是真实条件下的仿真试验；鉴定试验：对新设计产品的性能、质量、可靠性和寿命进行真实环境下的全面考核，一般应由顾客代表和行业权威部门参加认可
    • DFT的原理：设计早期就论证和确定设计验证的方案及其设施，产品制造过程和装配过程中的调试试验、检验和计量的方案及其设施
    • DFT的特点：必须考虑故障的检测和排除，应在深入到零件一级的FMEA分析的基础上列出产品的所有故障模式及其症状
  • 9.7.5 面向可靠性和维修性的设计
    • DRRM的原理：
      • 面向可靠性：在顾客要求的寿命期内不出或尽可能少出故障，满足顾客关于寿命和平均故障间隔时间的要求并降低全寿命周期费用（LCC）
      • 面向维修性：一旦产品出现故障能迅速、经济地发现和排除，提高维修性也是降低全寿命周期费用（LCC）
    • 面向可靠性：
      • 1）可靠性指标论证与确定
      • 2）可靠性分配与预计
      • 3）可靠性设计准则
      • 4）经典可靠性设计方法
      • 5）可靠性分析方法：FMEA分析、故障树分析（FTA）、热分析、容差分析
      • 6）故障数据管理系统的设计
    • 面向维修性：
      • 1）平均修复时间MTTR的确定和分配
      • 2）维修策略
      • 3）可达性设计
      • 4）防错设计（DFMA）
      • 5）人因工程设计
      • 6）测试性设计
  • 9.7.6 面向售后服务的设计
    • DFS的原理：降低保修成本、提高顾客满意度和经济地维护对环境敏感的长寿命产品。
    • DFS的内容：维修服务策略的确定/维修性的设计/售后保障设施的设计/质量可篡性信息系统的建立
  • 9.7.7 面向环境的设计
    • DFE的原理：
      • 产品的设计应尽可能采用不会造成环境污染的材料和制造技术
      • 产品的使用过程中必须使有害物的产生低于法定的限量
      • 产品的制造过程中必须考虑有害物的排放及操作工人的防护
    • 环境适应设计：
      • 使产品本身具有很强的抵御环境变化能力（稳健设计），或改善局部工作环境
      • 减少环境变化对产品性能和可靠性的影响（耐环境设计）
• 9.8 服务设计概述
  • 服务流程设计的方法和技术
    • 生产线法：特点：简单化，标准化，自动化，规范化；采取制造业中生产线法来设计运用流程
    • 顾客参与法：特点：顾客在参与中学习，顾客承担员工的部分工作，企业员工与顾客互动；服务自动化，当顾客出现时，服务才开始
    • 顾客接触：顾客参与服务的活动中，可以根据顾客在过程中的接触程度把服务传递系统分为高顾客接触和低顾客接触的作业，也就是所谓的前台和后台
  • 服务设计常用工具
    • （1）QFD---顾客需求来转化为服务需求
    • （2）FMEA---事前防范的有效工具，能及早发现流程设计中的漏洞和困难点
    • （3）流程图---对流程逐分分解，找到流程关键环节，减少流程设计的各种浪费，采取消减/并行/前置/后移等方法，让流程设计更合理和高效
    • （4）TRIZ---解决流程设计中的矛盾冲突
    • （5）设计思考---从顾客角度着手，以人为本地、创造性地设计服务流程