航空產品六式碼構想分析范文
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本文作者：鄒峰汪邦軍郝建春鄭立偉單位：中國航空綜合技術研究所
1六西格瑪設計的流程與工具
企業實施六西格瑪管理提升競爭力主要通過兩個途徑：一是基于現有流程改進的六西格瑪改進，即DAMIC流程；二是面向六西格瑪設計（DesignforSixSigma，DFSS）。
六西格瑪改進注重的是簡化生產和業務流程，以消除錯誤、提高效率、節約資金。而六西格瑪設計則是對流程本身進行設計或重新設計，從而把問題消滅在初始階段，以便從體制上防止后面各環節中可能出現的錯誤。與DMAIC模式的基本統一不同，DFSS模式呈現出相對多樣化的特征。不同公司針對自身產品或過程設計特點的差別，開發出了各種形式或是結構不同的面向六西格瑪管理的設計模式。如DMADV流程，即定義、測量、分析、設計、驗證；DMADOV流程，在DMADV流程中增加了優化環節；還有DCCDI流程，指的是定義、顧客、概念、設計、實現；DMEDI流程，指的是定義、測量、研究、概念、實現；以及ASI的質量管理專家喬杜里先生提出的IDDOV流程，即識別、定義、概念設計、優化設計、驗證設計等。當然還有其它的六西格瑪設計流程，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，雖然對流程的表述不同，但本質相差無幾。從設計和客戶角度來看，這些流程或是DMAIC流程的發展和延伸，或是從設計和優化角度給予強調，但基本上都始于需求開發階段終于驗證階段。
由于六西格瑪設計是一種方法論，它需要相關的質量工具和設計輔助工具的支持。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。如質量功能展開（QualityFunctionDeployment，QFD）、基準比較（Benchmarking）、卡諾（Kano）分析、Pugh矩陣、頭腦風暴法（BrainStorming）等；2）系統概念設計相關工具方法。如發明問題解決理論（TRIZ）、失效模式與故障分析（FMEA）、公理設計、可靠性設計、六西格瑪設計計分卡、風險矩陣等；3）穩健性和優化設計以及仿真預測工具。如實驗設計（DOE）、田口的穩健性設計、響應曲面法、調優運算（EVOP）、統計過程控制（SPC）、蒙特卡羅仿真法等。
2六西格瑪設計的實施流程模式
針對航空產品多品種、小批量，且制造難度大、零件項目多、配套周期長的特點，我們將常用的設計工具及方法融合到六西格瑪設計的流程框架中，將流程、路線與設計工具、方法相整合，提出兩種適合于航空產品研制的六西格瑪設計模式：一種是針對產品的改進設計的基于DMADOV框架的設計模式；另一種是針對產品創新設計的基于DIDOV框架的設計模式。
2.1DMADOV產品改進設計模式
該模式主要是針對航空產品的改進設計而提出的，主要包括定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、設計（Design）、優化（Optimize）、驗證（Verify）6個階段，其設計模式的集成框架如圖1所示。
定義（Define）階段
航空型號產品研制過程中，首先走訪各用戶，做好市場調查，開發和挖掘潛在的客戶需求。隨后，采用卡諾模型對收集和整理的客戶需求信息進行分析，并運用QFD將客戶的需求轉化為產品的技術特性，確定關鍵質量特性（CTQ），根據客戶或軍方提出的研制任務書或技術指標，同時參考行業標準，確定CTQ的上下規格限、均值、方差、故障率和壽命期。
測量（Measure）階段
首先通過功能分析，以物料清單（BOM表）或產品樹的形式對CTQ進行細分，采用QFD確定CTQ與設計參數間的對應關系，并確定其傳遞函數。隨后，對分解的CTQ的過程能力和故障率進行評估，并對關鍵特性測量系統的重復性和再現性進分析。
分析（Analyze）階段
首先對產品的功能進行分析，如果產生沖突，則運用TRIZ的發明原理解決沖突問題，確定可行方案，采用Pugh矩陣或公理化設計的信息公理對可行方案進行選擇和權衡，確定最佳設計方案。繼而對產品進行可靠性分析和設計，判斷其分布類型，求出其平均故障時間（MTBF）；并運用FMEA和風險矩陣進行風險分析與評估，建立風險規避計劃。
設計（Design）階段
針對每個細分的CTQ，確定響應輸出Y，找出可控因素和不可控因素，建立設計模型，如果Y與影響因素x的傳遞函數無法直接得到，可運用實驗設計，確定對響應輸出有顯著影響的因素，并估計設計參數對產品功能和波動的影響，運用回歸或響應曲面法確定響應輸出和顯著影響因素的傳遞函數。然后利用蒙特卡羅模擬法，預測CTQ的分布和過程能力。
優化（Optimize）階段
根據傳遞函數Y=f（x），通過尋找可以控制的設計因素來實現參數設計，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，對影響輸出的關鍵因素進行參數優化，找出最佳的參數組合，并進行防錯設計，然后定義關于該響應輸出的價值函數，建立公差–成本的數學模型，合理分配各因素的公差，使成本最小，價值最大。
驗證（Verify）階段
根據設計和優化的結果，該產品的技術指標基本達到客戶或軍方的要求，主要的不確定因素和風險已不存在或降低到可以接受的程度，方可進行樣機試制，并邀請客戶或軍方對樣機進行測試和鑒定，評估測試樣機功能滿足客戶要求的程度。最后，將驗證后且經客戶或軍方同意的優化設計方案固化下來，并制訂控制計劃。2.2DIDOV六西格瑪產品創新設計模式該模式主要是針對產品的創新設計而提出的，主要包括定義（Define）、創新（Innovate）、設計（Design）、優化（Optimize）、驗證（Verify）5個階段，其設計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。
創新（Innovate）階段
首先在對現有產品分析的基礎上，形成新產品的理想解描述，以盡可能少的功能要求（FunctionRequirement，FR）和設計參數（DesignParameter，DP）滿足顧客需求。然后在產品的技術專利信息和歷史信息分析的基礎上形成產品的S曲線，判斷產品在生命周期中的位置。隨后應用技術系統的演化路線，確定產品開發的路線，運用功能分析確定產品的功能，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沖突，并分別應用4條分離原理和沖突矩陣進行創造性的解決；最后確定產品的功能要求。
設計（Design）階段
首先對功能要求的質量水平和故障率進行評估，采用Z形層級分解對每個功能要求進行細分，并運用Pugh矩陣或公理化設計的信息公理對可行方案進行選擇和權衡，確定滿足功能要求的設計參數。然后對產品進行可靠性分析和設計，判斷其分布類型，求出其MTBF值；運用FMEA和風險矩陣進行分析與評估，建立風險規避計劃。最后，針對每個，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計參數的數學模型，確定功能要求向設計參數映射的設計矩陣。然后利用蒙特卡羅模擬法，預測功能要求的分布和過程能力。
優化（Optimize）階段
根據設計矩陣，通過尋找可以控制的設計因素來實現參數設計，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，對影響輸出的關鍵因素進行參數優化，找出最佳的參數組合，并進行防錯設計，消除功能要求的偏差，減小方差，選擇出最能滿足的設計參數；然后對所有的固定成本和設計參數的控制成本進行評價，定義價值函數，建立公差優化的非線性數學模型，制定改進措施，合理分配設計參數的公差，減小過程波動，使產品的質量–成本達到最優。
驗證（Verify）階段
同DMADOV流程中的V階段。以上兩種模式是航空制造業中DFSS實施階段的簡要介紹，需要說明的是，各企業雖然可以遵循上述的DMADOV六西格瑪產品設計模式和DIDOV六西格瑪產品創新設計模式兩種流程，但在實施的過程中也不可拘泥于流程或工具的運用，而要從DFSS的本質上去把握其精髓，根據產品和流程的差異有選擇地應用DFSS中的工具。
3實施六西格瑪設計中應注意的問題
目前我國航空工業部分企業已經或正準備導入DFSS，但不少企業對DFSS的認識尚存在偏差，因此企業在實施DFSS過程中應注意以下事項：
實施DFSS的基礎
DFSS的實施，需要企業有扎實的六西格瑪改進基礎，需要企業高層管理者的高度關注與參與。此外，內部良好的管理溝通體系和對產品質量管理的重視也是實施DFSS不可或缺的條件。
DFSS實施的本土化
雖然關于六西格瑪設計的咨詢、相關黑帶的培訓等商業炒作勢頭強勁，但企業切不可“形式化”，“從眾主義”。先進的理念可以通用，但DFSS的實施必須符合企業的實際情況，企業應將DFSS的理念逐步轉化為企業文化的一部分，讓DFSS方法和理念成為本企業固有的DNA。
項目選擇
企業在進行項目選擇時，要將客戶的需求轉化為產品的技術要求，并把這些要求嵌入到產品研制中。同時兼顧企業的工藝、人力、過程、操作規范和供應商水平等實際情況。同時注意設計正確的項目周期，確定必要的可量化的指標。
DFSS流程和工具的使用
DFSS項目領導和團隊成員必須遵循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。項目組應根據項目的性質和實際情況，選擇合適的方法工具。
項目收益的評估
DFSS的收益一部分可以通過一些指標的實現情況反映出來，如項目選擇階段量化的性能指標、財務指標等，同時我們也不應該忽視六西格瑪設計所取得的隱性收益。因為對于一個創新的設計，其預期收益一般很難在新產品投產的初期予以度量，其對企業的收益很可能在一個相當長的時期才能得以體現。
4結束語
為在航空工業中有效地推進六西格瑪設計的實施與實踐，提高航空產品質量，增強企業競爭力。本文通過對六西格瑪設計的流程、工具方法的研究，提出了基于DMADOV流程的產品改進設計模式和基于DIDOV流程的產品創新設計模式，旨在為航空企業實施六西格瑪設計提供適合產品研制的設計流程模式，在此基礎上，針對當前企業實施DFSS過程中存在的問題，給出幾點注意事項，希望對質量工作者有所裨益。
