[科普中国]-六西格玛设计

六西格玛设计就是按照合理的流程、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。同时使产品/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瞎折腾，产品仍能满足顾客的需求。六西格玛设计就是帮助你实现了提高产品质量和可靠性的同时降低成本和缩短研制周期的有效方法，具有很高的实用价值。

工具介绍六西格玛已经被公认为是实现高质量和营运优越的高效工具。“六西格玛设计(Design For Six Sigma)”基本上是一种信息驱动的 六西格玛系统方法，通常应用于产品的早期开发过程，通过强调缩短设计,研发周期和降低新产品开发成本,实现高效能的产品开发过程，准确的反映客户的要求。

DFSS(Design For Six Sigma)系统方法的核心是，在产品的早期开发阶段应用完善的统计工具，从而以大量数据证明预测设计的可实现性和优越性。在产品的早期开发阶段就预测产品或服务在客户处的绩效表现是实现更高客户满意度、更高利润和更大市场占有率的关键。

DFSS通过基于项目的确认 （Identify）-设计（Design）-优化（Optimize）-验证（Validate）四个阶段来实施。

通过六西格玛设计的产品/流程的质量水平甚至可达到七西格玛水平。

六西格玛设计是6Sigma管理的最高境界。低成本（Cost down）、高可靠性（High reliability）、零缺陷（Zero defect），是当今高级六西格玛管理的发展方向。21世纪是6Sigma设计的世纪。1

设计工具质量功能展开质量功能展开是实施六西格玛设计必须应用的最重要的方法之一。为了保证设计目标值与顾客的要求完全一致，质量特性的规格限满足顾客的需求。

系统设计系统设计（system design）在六西格玛设计中有着十分重要的作用。在顾客需求明确以后，如何有针对性地开发出技术含量高、生命力强、适销对路的产品，从根本上决定了产品的质量，也将直接影响企业的成败。

参数设计参数设计（parameter design）在系统设计之后进行。参数设计的基本思想是通过选择系统中所有参数（包括原材料、零件、元件等）的最佳水平组合，尽量减少外部、内部和产品间三种干扰的影响，使所设计的产品质量特性波动小、稳定性好。

容差设计容差设计（tolerance design）在完成系统设计和由参数设计确定了可控因素的最佳水平组合后进行，此时各元件的质量等级较低，参数波动范围较宽。

FMEA分析通过FMEA分析，找出影响产品质量和可靠性的各种潜在的质量问题和故障模式及其危害度和原因（包括设计缺陷、工艺问题、环境问题、老化、磨损和加工误差等），经财务设计和工艺的纠正措施，提高产品的质量和抗各种干扰的能力。

面向X设计为了在产品全寿命周期内增强顾客满意，必须针对有关的各种要素X，进行面向X族的设计（DFX）。所谓DFX，本质上就是面向产品全寿命周期的设计。

步骤1.确立一个有价值的六西格玛设计项目

这一阶段的目标在于为将来的活动提供一个坚定、清晰的方向。

2.聆听顾客的声音

项目确立以后，最关键的工作先聆听顾客的声音。

3.开发概念

此阶段的要求是从既高度创新而又有相当基础出发建立各式各样的备选方案。

4.设计最优化

设计最优化是前面收集资料过渡到使用已有信息做决定，采取行动推陈出新。

5.验证最优化的设计

六西格玛设计的特色是强调把质量融入设计，而不是用反复试验的方法不断提取然后获得六西格玛的质量，所以，设计必须在验证之前完成，而不是用验证作为修正设计的另一种方法。

6.记录经验

这是六西格玛设计的最后一步，所做工作就是把六西格玛设计中应用的每个工具和方法，每个函数和规则记录下来。

作用融合关键职能六西格玛设计的内容能够融合企业中的关键职能，将顾客的声音转化为顾客需求，并对顾客需求的性能进行精确定位，去除顾客不愿支付的性能，减少多余成本，增加产品价值。同时，六西格玛设计还强调如何显著地提高产品的可制造性，减少装配时间，减少零部件数量，重复利用产品族中的部件，以及提高产品对于其零部件波动的稳健性，这些使得企业在全球任何地方都能以最低的成本、最少的库存和最快的速度进行生产或提供服务。

绩效融入设计六西格玛设计通过在研发阶段的最早期将绩效因素融入设计中，找到产品或服务缺陷的源头。它教会人们用一种系统的方法，从设计项目的最初开始，就让最合适的人参与、问正确的问题和使用正确的工具。

把握顾客需求六西格玛设计日益受宠的关键在于：运用科学的方法准确理解和把握顾客需求，以满足顾客需求为至高原则，对新产品/服务流程进行健壮设计，使产品/服务在低成本下实现六西格玛质量水平；同时，使产品/服务本身具有抗干扰的能力，即使使用环境恶劣或操作不当，产品/服务仍能满足顾客的需求。六西格玛设计就是帮助实现提高产品质量和可靠性的同时，降低成本和缩短研制周期的有效方法，具有很高的实用价值。通过六西格玛设计的产品/流程的质量，甚至可达到六西格玛以上的水平。 因此，可以说六西格玛设计是21世纪质量管理、流程优化，和产品改进方法的发展趋势。

方法综述六西格玛（6 Sigma）作为当今最先进的质量管理理念和方法，在帮助通用电气取得骄人的成绩之后，所受的关注达到了一个新的顶峰。但是人们发现，依靠传统的DMAIC改进流程最多只能将质量管理水平提升到大约5 Sigma的水平。如果想继续改进质量水平，企业就必须在产品设计的时候就全面考虑客户的需求，原材料的特性，生产工艺的要求，生产人员的素质等各个方面的要素和条件，从而使产品设计达到6 Sigma水平，于是DFSS（六西格玛设计）便应运而生。

TRIZTRIZ是六西格玛设计的方法论之一，原义是"Theory of Inventive Problem Solving"，是一种系统化的发明工程方法论，经常浏览有关6 Sigma发展近况文献的读者对它应该并不陌生，它是帮助研发人员通过有系统有规则的方法来解决创新过程中种种问题的方法论。TRIZ理论认为，大量发明和创新面临的基本问题和矛盾（在TRIZ中成为系统冲突和物理矛盾）是相同的，只是技术领域不同而已，它总结了40条创造性问题的解决原则，与各种系统冲突模式分别对应，直接指导创造者对新设计方案的开发。

经典的TRIZ：有一个核心思想、一套法制、四种解题工具、一个算法。

试验设计六西格玛设计（DFSS）另外一个重要的方法论试验设计(DOE)：计划安排一批试验，并严格按计划在设定的条件下进行这些试验，获得新数据，然后对之进行分析，获得所需要的信息，进而获得最佳的改进途径。试验设计如今已经形成较为完整的理论体系，试验设计方案大致可分为三个层次，第一层次的试验设计是最基本的试验设计方案，包括部分因子设计、全因子设计和响应曲面设计(RSM)等，第二层次的试验设计包括田口设计（稳健参数设计）和混料设计。随着现代工业的发展，这两个层次的试验设计方案已经不能满足要求更高的和个性化的试验设计方案，于是第三层次的试验设计方案便由此诞生，包括非线性设计、空间填充设计（均匀设计）、扩充设计、容差设计、定制试验设计等。这些试验设计方法中，尤为值得一提的是定制试验设计的方法，传统的试验设计方案都是相对固定的，当实际的问题和试验设计方案的模型发生偏差时，试验者往往不得不对自身所研究的问题进行修正，使它能与这些传统的试验设计方法相匹配，但定制试验设计刚好相反，它可以让试验者对试验设计方法的模型进行合理的修正，使它能够适合需要解决的问题。定制试验设计方法可以说是试验设计领域的一场革命。它可以让实验者对响应变量（Y）的个数及权重，试验因子的约束条件，试验模型中需要考虑的效应，甚至试验的次数都进行个性化的定制。

试验设计（DOE）是六西格玛设计中最重要的方法论之一，但它的实现离不开专业六西格玛软件的支持。JMP就试验设计的功能而言，上述的三个层次的试验设计方法中，面上的六西格玛软件都只能支持第一和第二层次的试验设计方案，但对第三层次的试验设计方案却都不能支持。相比之下，JMP软件却能非常好地完成所有上述第三层次的试验设计方案。特别是对于定制试验设计的支持可以说是JMP的一大特色，它能够很好地让试验者对模型进行定制以符合实际需要解决的问题的需要，在试验设计方案的后期，JMP软件里集成的模拟(simulation)功能还能帮助实验者对设计方案进行模拟，以最大限度地减小新方案失败的风险。笔者曾请教过六西格玛质量管理业内的专业人士，据了解，除了试验设计外，JMP在图形界面以及对六西格玛质量管理实施的支持上（如统计过程控制(SPC)、常规的回归及方差分析等方面）JMP也具有很大的优势。作为六西格玛高端解决方案，JMP已被Dell，Intel, 汇丰银行、中石化，惠普，苹果，中芯国际，ASE，陶氏化学等世界诸多著名企业选用。

品质屋六西格玛设计（DFSS）的第三个重要的方法论是QFD方法，它是一个帮助实施者将客户的要求转化为产品具体特性的工具，从七个维度进行展开，分别是客户的需求和重要度、工程措施、关系矩阵、工程措施的指标和重要度、相关矩阵、市场竞争能力评估和技术竞争能力评估。

六西格玛设计的成功需要上述三种方法的综合应用，任何单一的方法都不能让企业收获六西格玛设计的丰硕果实。这些理论本身也在不断发展和完善中，相信会给全世界的企业带来不段的惊喜和收获。2

范围六西格玛设计适用于任何行业、任何产品或流程的设计。它可以被用来创造新的产品和服务、优化软件设计和系统整合，或改善现有的产品表现。公司可以利用六西格玛设计确保产品和流程的设计、投入生产和投放市场具有更强的可靠性和更高的性价比，以避免投入巨大成本重新设计项目的情况出现。

应用企业为了保持竞争地位和长期的赢利能力，必须能够持续地为市场提供成功的产品和服务。但是，并不是所有的产品或者概念都可以成功地商品化，根据美国PDMA（产品开发管理机构）对新产品的研究统计，11个创意中只有3个可以进入开发，最后只有1个能够成功地商品化。导致产品商品化失败的原因有很多，主要可以归结为三个方面：客户需求的理解，市场趋势的判别以及不具有结构化的产品开发流程。

六西格玛设计提供VOC路径，帮助企业产品开发团队有效地获取到客户的真实需求；

六西格玛设计集成了各种最有效的概念开发工具，包括TRIZ，帮助产品开发专家洞察到产品系统、子系统、模块等技术的演变方向，从而确保产品方向和趋势的正确性；

六西格玛设计为产品或服务的开发提供一套结构化的严谨的流程。这套流程和方法具有两个核心价值：第一，保证产品开发团队的无缝合作，消除沟通障碍，提高效率；第二，六西格玛设计是由一套通用的产品开发路径和一系列工具集成的有机系统，工具和方法之间的连接是逻辑的和有序的，一个工具的输出，通常是另一个工具的输入。迄今为止，还从来没有一个方法和工具提供如此完整而有效的产品开发系统。3

实施流程(1)DMADV流程：即定义，测量、分析、设计、验证；

(2)DMADOV流程：即在DMADV流程中增加了“优化”环节，是DMADV流程的发展；

(3)DCCDI流程：指的是定义、顾客、概念、设计，实现；

(4)DMEDI流程：指的是定义、测量、研究、概念、实现；

(5)IDDOV流程，即识别、定义、研发、优化、验证；

(6)DCOV流程，即界定、概念设计、优化、验证。

本词条内容贡献者为:

李岳阳 - 副教授 - 江南大学