航空產(chǎn)品六式碼構(gòu)想分析范文
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本文作者：鄒峰汪邦軍郝建春鄭立偉單位：中國航空綜合技術(shù)研究所
1六西格瑪設(shè)計(jì)的流程與工具
企業(yè)實(shí)施六西格瑪管理提升競(jìng)爭力主要通過兩個(gè)途徑：一是基于現(xiàn)有流程改進(jìn)的六西格瑪改進(jìn)，即DAMIC流程；二是面向六西格瑪設(shè)計(jì)（DesignforSixSigma，DFSS）。
六西格瑪改進(jìn)注重的是簡化生產(chǎn)和業(yè)務(wù)流程，以消除錯(cuò)誤、提高效率、節(jié)約資金。而六西格瑪設(shè)計(jì)則是對(duì)流程本身進(jìn)行設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)，從而把問題消滅在初始階段，以便從體制上防止后面各環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。與DMAIC模式的基本統(tǒng)一不同，DFSS模式呈現(xiàn)出相對(duì)多樣化的特征。不同公司針對(duì)自身產(chǎn)品或過程設(shè)計(jì)特點(diǎn)的差別，開發(fā)出了各種形式或是結(jié)構(gòu)不同的面向六西格瑪管理的設(shè)計(jì)模式。如DMADV流程，即定義、測(cè)量、分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證；DMADOV流程，在DMADV流程中增加了優(yōu)化環(huán)節(jié)；還有DCCDI流程，指的是定義、顧客、概念、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)；DMEDI流程，指的是定義、測(cè)量、研究、概念、實(shí)現(xiàn)；以及ASI的質(zhì)量管理專家喬杜里先生提出的IDDOV流程，即識(shí)別、定義、概念設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、驗(yàn)證設(shè)計(jì)等。當(dāng)然還有其它的六西格瑪設(shè)計(jì)流程，如DMCDOV（Define,Measure,Characterize,Design,Optimize,Verify）、DCOV（Define,Characterize,Optimize,Verify）、DCCDI（Define,Customer,Concept,Design,Implement）、DMEDI（Define,Measure,Explore,Develop,Implement）、DMADIC（Define,Measure,Analyze,Design,Implement,Control）、RCI（Requirements,Concepts,Improvements）等，雖然對(duì)流程的表述不同，但本質(zhì)相差無幾。從設(shè)計(jì)和客戶角度來看，這些流程或是DMAIC流程的發(fā)展和延伸，或是從設(shè)計(jì)和優(yōu)化角度給予強(qiáng)調(diào)，但基本上都始于需求開發(fā)階段終于驗(yàn)證階段。
由于六西格瑪設(shè)計(jì)是一種方法論，它需要相關(guān)的質(zhì)量工具和設(shè)計(jì)輔助工具的支持。這些工具方法總體來說分為3類：1）顧客需求獲取和分析工具方法。如質(zhì)量功能展開（QualityFunctionDeployment，QFD）、基準(zhǔn)比較（Benchmarking）、卡諾（Kano）分析、Pugh矩陣、頭腦風(fēng)暴法（BrainStorming）等；2）系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)相關(guān)工具方法。如發(fā)明問題解決理論（TRIZ）、失效模式與故障分析（FMEA）、公理設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、六西格瑪設(shè)計(jì)計(jì)分卡、風(fēng)險(xiǎn)矩陣等；3）穩(wěn)健性和優(yōu)化設(shè)計(jì)以及仿真預(yù)測(cè)工具。如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）、田口的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)、響應(yīng)曲面法、調(diào)優(yōu)運(yùn)算（EVOP）、統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）、蒙特卡羅仿真法等。
2六西格瑪設(shè)計(jì)的實(shí)施流程模式
針對(duì)航空產(chǎn)品多品種、小批量，且制造難度大、零件項(xiàng)目多、配套周期長的特點(diǎn)，我們將常用的設(shè)計(jì)工具及方法融合到六西格瑪設(shè)計(jì)的流程框架中，將流程、路線與設(shè)計(jì)工具、方法相整合，提出兩種適合于航空產(chǎn)品研制的六西格瑪設(shè)計(jì)模式：一種是針對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)的基于DMADOV框架的設(shè)計(jì)模式；另一種是針對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基于DIDOV框架的設(shè)計(jì)模式。
2.1DMADOV產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)模式
該模式主要是針對(duì)航空產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)而提出的，主要包括定義（Define）、測(cè)量（Measure）、分析（Analyze）、設(shè)計(jì)（Design）、優(yōu)化（Optimize）、驗(yàn)證（Verify）6個(gè)階段，其設(shè)計(jì)模式的集成框架如圖1所示。
定義（Define）階段
航空型號(hào)產(chǎn)品研制過程中，首先走訪各用戶，做好市場(chǎng)調(diào)查，開發(fā)和挖掘潛在的客戶需求。隨后，采用卡諾模型對(duì)收集和整理的客戶需求信息進(jìn)行分析，并運(yùn)用QFD將客戶的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的技術(shù)特性，確定關(guān)鍵質(zhì)量特性（CTQ），根據(jù)客戶或軍方提出的研制任務(wù)書或技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定CTQ的上下規(guī)格限、均值、方差、故障率和壽命期。
測(cè)量（Measure）階段
首先通過功能分析，以物料清單（BOM表）或產(chǎn)品樹的形式對(duì)CTQ進(jìn)行細(xì)分，采用QFD確定CTQ與設(shè)計(jì)參數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并確定其傳遞函數(shù)。隨后，對(duì)分解的CTQ的過程能力和故障率進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)關(guān)鍵特性測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性進(jìn)分析。
分析（Analyze）階段
首先對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)行分析，如果產(chǎn)生沖突，則運(yùn)用TRIZ的發(fā)明原理解決沖突問題，確定可行方案，采用Pugh矩陣或公理化設(shè)計(jì)的信息公理對(duì)可行方案進(jìn)行選擇和權(quán)衡，確定最佳設(shè)計(jì)方案。繼而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析和設(shè)計(jì)，判斷其分布類型，求出其平均故障時(shí)間（MTBF）；并運(yùn)用FMEA和風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估，建立風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避計(jì)劃。
設(shè)計(jì)（Design）階段
針對(duì)每個(gè)細(xì)分的CTQ，確定響應(yīng)輸出Y，找出可控因素和不可控因素，建立設(shè)計(jì)模型，如果Y與影響因素x的傳遞函數(shù)無法直接得到，可運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定對(duì)響應(yīng)輸出有顯著影響的因素，并估計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品功能和波動(dòng)的影響，運(yùn)用回歸或響應(yīng)曲面法確定響應(yīng)輸出和顯著影響因素的傳遞函數(shù)。然后利用蒙特卡羅模擬法，預(yù)測(cè)CTQ的分布和過程能力。
優(yōu)化（Optimize）階段
根據(jù)傳遞函數(shù)Y=f（x），通過尋找可以控制的設(shè)計(jì)因素來實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)，并且利用這些因素來盡量減少或消除任何可能的偏差所帶來的消極影響，對(duì)影響輸出的關(guān)鍵因素進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，找出最佳的參數(shù)組合，并進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)，然后定義關(guān)于該響應(yīng)輸出的價(jià)值函數(shù)，建立公差–成本的數(shù)學(xué)模型，合理分配各因素的公差，使成本最小，價(jià)值最大。
驗(yàn)證（Verify）階段
根據(jù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的結(jié)果，該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到客戶或軍方的要求，主要的不確定因素和風(fēng)險(xiǎn)已不存在或降低到可以接受的程度，方可進(jìn)行樣機(jī)試制，并邀請(qǐng)客戶或軍方對(duì)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試和鑒定，評(píng)估測(cè)試樣機(jī)功能滿足客戶要求的程度。最后，將驗(yàn)證后且經(jīng)客戶或軍方同意的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案固化下來，并制訂控制計(jì)劃。2.2DIDOV六西格瑪產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式該模式主要是針對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)而提出的，主要包括定義（Define）、創(chuàng)新（Innovate）、設(shè)計(jì)（Design）、優(yōu)化（Optimize）、驗(yàn)證（Verify）5個(gè)階段，其設(shè)計(jì)模式的集成框架如圖2所示。
定義（Define）階段
同DMADOV流程中的D階段。
創(chuàng)新（Innovate）階段
首先在對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品分析的基礎(chǔ)上，形成新產(chǎn)品的理想解描述，以盡可能少的功能要求（FunctionRequirement，F(xiàn)R）和設(shè)計(jì)參數(shù)（DesignParameter，DP）滿足顧客需求。然后在產(chǎn)品的技術(shù)專利信息和歷史信息分析的基礎(chǔ)上形成產(chǎn)品的S曲線，判斷產(chǎn)品在生命周期中的位置。隨后應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)的演化路線，確定產(chǎn)品開發(fā)的路線，運(yùn)用功能分析確定產(chǎn)品的功能，采用沖突分析法將存在的功能沖突抽象為物理沖突和技術(shù)沖突，并分別應(yīng)用4條分離原理和沖突矩陣進(jìn)行創(chuàng)造性的解決；最后確定產(chǎn)品的功能要求。
設(shè)計(jì)（Design）階段
首先對(duì)功能要求的質(zhì)量水平和故障率進(jìn)行評(píng)估，采用Z形層級(jí)分解對(duì)每個(gè)功能要求進(jìn)行細(xì)分，并運(yùn)用Pugh矩陣或公理化設(shè)計(jì)的信息公理對(duì)可行方案進(jìn)行選擇和權(quán)衡，確定滿足功能要求的設(shè)計(jì)參數(shù)。然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析和設(shè)計(jì)，判斷其分布類型，求出其MTBF值；運(yùn)用FMEA和風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行分析與評(píng)估，建立風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避計(jì)劃。最后，針對(duì)每個(gè)，利用DOE找出影響該功能要求的顯著性因素，并剔除非顯著因素，擬合出功能要求與設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，確定功能要求向設(shè)計(jì)參數(shù)映射的設(shè)計(jì)矩陣。然后利用蒙特卡羅模擬法，預(yù)測(cè)功能要求的分布和過程能力。
優(yōu)化（Optimize）階段
根據(jù)設(shè)計(jì)矩陣，通過尋找可以控制的設(shè)計(jì)因素來實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)，并且利用這些因素來盡量減少或消除任何可能的偏差所帶來的消極影響，對(duì)影響輸出的關(guān)鍵因素進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，找出最佳的參數(shù)組合，并進(jìn)行防錯(cuò)設(shè)計(jì)，消除功能要求的偏差，減小方差，選擇出最能滿足的設(shè)計(jì)參數(shù)；然后對(duì)所有的固定成本和設(shè)計(jì)參數(shù)的控制成本進(jìn)行評(píng)價(jià)，定義價(jià)值函數(shù)，建立公差優(yōu)化的非線性數(shù)學(xué)模型，制定改進(jìn)措施，合理分配設(shè)計(jì)參數(shù)的公差，減小過程波動(dòng)，使產(chǎn)品的質(zhì)量–成本達(dá)到最優(yōu)。
驗(yàn)證（Verify）階段
同DMADOV流程中的V階段。以上兩種模式是航空制造業(yè)中DFSS實(shí)施階段的簡要介紹，需要說明的是，各企業(yè)雖然可以遵循上述的DMADOV六西格瑪產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式和DIDOV六西格瑪產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式兩種流程，但在實(shí)施的過程中也不可拘泥于流程或工具的運(yùn)用，而要從DFSS的本質(zhì)上去把握其精髓，根據(jù)產(chǎn)品和流程的差異有選擇地應(yīng)用DFSS中的工具。
3實(shí)施六西格瑪設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
目前我國航空工業(yè)部分企業(yè)已經(jīng)或正準(zhǔn)備導(dǎo)入DFSS，但不少企業(yè)對(duì)DFSS的認(rèn)識(shí)尚存在偏差，因此企業(yè)在實(shí)施DFSS過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
實(shí)施DFSS的基礎(chǔ)
DFSS的實(shí)施，需要企業(yè)有扎實(shí)的六西格瑪改進(jìn)基礎(chǔ)，需要企業(yè)高層管理者的高度關(guān)注與參與。此外，內(nèi)部良好的管理溝通體系和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量管理的重視也是實(shí)施DFSS不可或缺的條件。
DFSS實(shí)施的本土化
雖然關(guān)于六西格瑪設(shè)計(jì)的咨詢、相關(guān)黑帶的培訓(xùn)等商業(yè)炒作勢(shì)頭強(qiáng)勁，但企業(yè)切不可“形式化”，“從眾主義”。先進(jìn)的理念可以通用，但DFSS的實(shí)施必須符合企業(yè)的實(shí)際情況，企業(yè)應(yīng)將DFSS的理念逐步轉(zhuǎn)化為企業(yè)文化的一部分，讓DFSS方法和理念成為本企業(yè)固有的DNA。
項(xiàng)目選擇
企業(yè)在進(jìn)行項(xiàng)目選擇時(shí)，要將客戶的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的技術(shù)要求，并把這些要求嵌入到產(chǎn)品研制中。同時(shí)兼顧企業(yè)的工藝、人力、過程、操作規(guī)范和供應(yīng)商水平等實(shí)際情況。同時(shí)注意設(shè)計(jì)正確的項(xiàng)目周期，確定必要的可量化的指標(biāo)。
DFSS流程和工具的使用
DFSS項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)成員必須遵循DFSS的流程，但使用多少方法工具，使用哪些方法工具是不受限制的。項(xiàng)目組應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的性質(zhì)和實(shí)際情況，選擇合適的方法工具。
項(xiàng)目收益的評(píng)估
DFSS的收益一部分可以通過一些指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況反映出來，如項(xiàng)目選擇階段量化的性能指標(biāo)、財(cái)務(wù)指標(biāo)等，同時(shí)我們也不應(yīng)該忽視六西格瑪設(shè)計(jì)所取得的隱性收益。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，其預(yù)期收益一般很難在新產(chǎn)品投產(chǎn)的初期予以度量，其對(duì)企業(yè)的收益很可能在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期才能得以體現(xiàn)。
4結(jié)束語
為在航空工業(yè)中有效地推進(jìn)六西格瑪設(shè)計(jì)的實(shí)施與實(shí)踐，提高航空產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭力。本文通過對(duì)六西格瑪設(shè)計(jì)的流程、工具方法的研究，提出了基于DMADOV流程的產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)模式和基于DIDOV流程的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式，旨在為航空企業(yè)實(shí)施六西格瑪設(shè)計(jì)提供適合產(chǎn)品研制的設(shè)計(jì)流程模式，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前企業(yè)實(shí)施DFSS過程中存在的問題，給出幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，希望對(duì)質(zhì)量工作者有所裨益。
