六西格玛设计

2012年11月本章内容：六西格玛设计的产生和发展，从技术、管理、经济等方面阐述了六西格玛设计的重要意义。六西格玛设计的IDDOV流程。提出了产品全寿命周期的六西格玛解决方案。六西格玛设计的主要技术方法：质量展开功能（FQD）、系统设计、参数设计、容差设计、故障模式与影响分析（FMEA）、面向X的设计。原设计年产能为70万吨的生产线，想提高为产能100万吨，经效益预算发现得不偿失。通过各种改进措施提高产品质量，但发现西格玛水平达到4.8时却难以突破了。对现有产品进行以六西格玛质量为目标的改进设计；对新开发的产品和业务流程，一开始就采用六西格玛设计。GE公司的总裁韦尔奇说：六西格玛改进是引进了修理工，六西格玛设计则是引进了设计工程师。GE、摩托罗拉、陶氏、霍尼韦尔、微软等先后加入了六西格玛设计行列。六西格玛设计的产生和发展六西格玛设计的意义从技术角度:设计质量决定了产品的固有质量。产品设计工艺设计生产控制为了真正实现六西格玛质量，必须开展六西格玛设计，只有在设计阶段就赋予产品很高的固有质量，才有可能实现六西格玛的质量目标。从管理角度：把质量管理向产品的源头延伸，变“救火”为“防火”，根除隐患。质量策划/设计质量控制质量改进从经济角度:1、质量改进行动启动的越早，质量成本降低的越低。如果某个质量问题在草图设计中被发现，改进的代价为1美元；生产阶段被发现，改进代价为100美元；出厂检验被发现，改进代价为10000美元；顾客使用过程中被发现，代价为10万甚至更高。2、为企业带来的财务收益：满足顾客需求，销售量上升，为企业增加；产品魅力质量超顾客预期，可适当提高价格；提高产品抗干扰能力，降低企业维护费用和使用者运行费用；研发周期缩短；降低制造装配过程中的故障和缺陷率。六西格玛设计流程主要设计流程有：DMADV（界定、测量、分析、设计、验证）；DMEDI（界定、测量、探索、研发、实现）；IDDOV（识别、界定、设计、优化、验证）；ICOV（识别、特性实现、优化、验证。IDDOV以顾客需求为向导，以质量展开功能为纽带，深入分析和展开顾客需求，通过系统设计、参数设计等方法大幅提高产品的固有质量，从而更好的满足顾客需求。IDDOV流程各阶段的工作步骤：1）识别：寻找市场机会、识别顾客需求、制定项目特许任务书三步骤。2）界定：顾客需求的确定和展开、产品总体设计方案的论证和确定。3）设计：产品设计的优化、过程设计的优化。5）验证：设计质量的验证、制造质量的验证、产品的验证与确认。六西格玛设计部署管理承诺公司领导和项目团队有效沟通教育和培训整合战略提高盈利能力六西格玛设计的指导思想1）以顾客为关注焦点2）提高产品抗干扰能力、减少质量波动3）缩短周期、降低成本六西格玛设计的主要工具1）质量展开功能2）系统设计3）参数设计4）容差设计5）FMEA分析6）面向X的设计7）设计实验验证产品全寿命周期的六西格玛解决方案在工程实践中，经常会遇到孤立的实施六西格玛改进和六西格玛设计均不适用的情况。如在六西格玛改进的分析阶段发现不改动设计已经无法解决问题，但整个项目又不是新产品的设计，只好放弃。产品全寿命周期的解决方案：建立了DMAIC流程和IDDOV流程之间的联系。P475，图10-6质量展开功能（QFD）把顾客对产品的需求进行多层次的演绎分析，转化为产品设计的要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的质量工程工具，用来指导产品的稳健设计和质量保证。QFD起源于日本，在美国得到进一步发展。它体现了以市场为向导，以顾客需求为产品开发为依据的指导思想。以P477，图10-7认识质量屋结构以P479，图10-8讲诉质量屋的绘制步骤主要应用于IDDOV的界定需求和研发阶段。系统设计的基本原理和方法1、设计是一个映射的过程顾客需求功能要求设计参数工艺变量2、自顶而下的设计：深入分析确定顾客的需求，从系统顶层开始，进行功能的分析、系统框架的展开、信息的传输与处理及综合等，开展自上而下的设计和自下而上的综合。3、公理性设计公理1：保持功能要求的独立性。即特定的子系统（部件）实现特定的功能互不干扰，减少各功能要求之间的“耦合”。公理2：信息含量最小化。4、设计公理推论解决创造性问题的理论1、TRIZ方法的基本思想大量发明面临的基本问题和矛盾是相同的，只是技术领域不同。将一些有关的知识进行提炼和重新组织，就可以知道后来者的发明。2、理想的技术系统较好的技术系统应是在构造和使用维护中都消耗资源较少，而能完成同样的功能；理想技术系统则是不需要用材料来构造、不耗费能量和空间、不需维护也不会损坏的系统，是TRIZ所追求的理想目标。3、缩小的问题与扩大的问题缩小的问题致力于使系统保持不变甚至简化，而消除系统的缺点完成改进；扩大的问题则不对可选择的改变加以约束，因而可能为实现所需功能而增加零部件，甚至开发新系统，使解决方案复杂化，甚至得不偿失。4、系统冲突及其处理改进一种属性会引起另一种属性恶化，如飞机的重量和强度。典型的还有形状-速度、可靠性-复杂性冲突等。奥特舒勒统计系统冲突只有1250种，而其解决所需的典型技术只有40种，因此产生了创造性解决原则。5、物理矛盾及其处理同一物体必须处于相互排斥的物理状态。解决方法：时间分割法：如飞机起落架。空间分割法：如煎锅手柄。把矛盾的一方置于系统层面，另一方置于系统所属的部件或子系统上，如双体船。创造性问题解题原则创造性问题的分析方法1、创造性问题的解决步骤P495图10-162、三元分析法即认为所有系统功能的实现有赖于三个物体的相互作用-主动物体、被动物体、使动物体。乘员是主动物体，车内壁是被动物体，冲撞物是使动物体。冲撞物使乘员产生脱离车座的运动，使车内壁减速，乘员撞击车内壁。如何减小或消除乘员与车内壁的强烈碰撞？能否使乘员作脱离脱离的时间长一些？如何使车内壁的减速过程足够平缓？3、物体-场分析用于描述技术系统中物体和能量的相互作用。功能实现的方式：直接法：能量直接施加在目标物上。车辆行驶时，发动机把产生的能量直接传递到车轮上。问题：目标物的作用过程难以控制。间接法：引入新的物体，通过它与目标物的相互作用来控制工具为控制车轮转向与加减速的机构。处理创造性问题的40个原则矛盾矩阵图。质量损失函数1、望目特性的损失函数设产品的质量特性y为望目特性，m为目标值。则损失函数：L(y)=k(y-m)2式中k=A0/△0=A/△2。（△0为产品的功能界限，A0为产品丧失功能时的损失；△为产品的容差，A为产品的不合格损失。）若已知质量特性y的n个观测值：y1,y2,……,yn时，则产品的平均质量损失为：TniikVmynky12)(1)(L2、望小特性的损失函数TniikVynky121)(L3、望大特性的损失函数TniikVynky1211)(L容差的确定方法1、由安全系数确定容差设A0为达到功能界限时的平均损失，主要是用户损失；A为不合格品时的工厂损失。安全系数望目、望小特性的容差望大特性容差AA0000AA000AA解设某电视机电源的直流输出电压目标值为M=120v，功能界限25%*m，丧失功能后用户的平均损失A0=500元，工厂内超出规格的产品，进行调整损失A=2元，试求安全系数和容差。8.152500AA0)9.1211.118(9.1120V9.18.1512025.00VVm，解容差合格品范围