（Six Sigma）是一套旨在持續(xù)改進企業(yè)業(yè)務流程，實現客戶滿意的業(yè)務改進方法體系。實施六西格瑪管理模式提升企業(yè)競爭力的主要途徑有兩個：一是基于現有流程改進的 DAMIC模式；二是面向六西格瑪設計(Design for Six Sigma，DFSS)。在其應用過程中，6σ 從一個衡量優(yōu)良程度的標準、解決問題的技術演化為一個企業(yè)建立持續(xù)改進系統、增強綜合領導能力、不斷提升業(yè)績、帶來巨大利潤的管理理念和系統方法 。

 

DFSS是當前國內外質量工程和六西格瑪管理研究的一個熱點問題。國外一些學者針對DFSS中的管理和技術問題做了個方面的討論，這些文獻都是將6σ 的方法和工具以及設計方法分解到各個階段，強調概念設計方法（公理設計、TRIZ等）、田口的線外質量方法和六西格瑪哲理相融合的問題。國內對DFSS的研究很少，邵家俊、何楨等在該方面做了一定的研究。DFSS目的是在開發(fā)周期的上游階段改進設計質量。這些文獻雖然將許多設計方法學中的新方法應用于DFSS，提出解決問題的框架，但迄今為止，還沒有學者將所提出的DFSS設計流程給予總結。而且實踐表明，沒有面向六西格瑪的設計，僅采用DMAIC的成效是有限的。從國內制造業(yè)的實際情況來看，雖然有些大企業(yè)已經引入了六西格瑪管理方法，但極少將重點放在產品和流程的前期設計階段。傳統的設計開發(fā)流程不重視對顧客需求的深入分析，不能在設計階段并行地考慮其下游階段的制造、裝配和服務等過程，而且設計上缺乏系統的方法指導和創(chuàng)新機制，導致產品質量低和穩(wěn)健性差。因此有必要對DFSS的設計過程給出具體的技術路線，為實踐有效應用DFSS提供指導。

 

1、 DFSS 流程及主要設計工具

DFSS 也有自己的流程，但目前還沒有統一的模式，迄今研究者已提出的 DFSS 流程有以下幾種：

? DMADV—定義（Define），測量（Measure），分析（Analyze），設計（Design），驗證（Verify）

 

? DMADOV—定義（Define），測量（Measure），分析（Analyze），設計（Design），優(yōu)化（Optimize），驗證（Verify）

 

? DMCDOV—定義（Define），測量（Measure），特征化（Characterize），設計（Design），優(yōu)化（Optimize），驗證（Verify）

 

? DMADIC—定義（Define），測量（Measure），分析（Analyze），設計（Design），實現（Implement），控制（Control ）

 

? DCOV—定義（Define），特征化（Characterize），優(yōu)化（Optimize），驗證（Verify）

 

? IDDOV－識別（Identify），定義（Define），開發(fā)（Develop），優(yōu)化（Optimize），驗證（Verify）

 

? DMEDI—定義（Define），測量（Measure），調查（Explore），開發(fā)（Develop），實現（Implement）

 

? IDEAS－識別（Identify），設計（Design），評價（Evaluate），保證（Assure），擴大規(guī)模（Scale-up）

 

? RCI—定義和開發(fā)需求（Define and Develop Requirements），概念設計（Define and Develop Concepts），改進（Define and Develop Improvements）

 

? IDOV－識別（Identify），設計（Design），優(yōu)化（Optimize），驗證（Validate）

 

? I2DOV－創(chuàng)新性設計（Invention and Innovation），開發(fā)（Develop），優(yōu)化（Optimize），驗證（Verify）

 

? DCCDI—定義（Define），識別顧客需求（Customer），概念設計（Concept），產品和過程設計（Design），實現（Implement）

 

? CDOV－概念開發(fā)（Concept development），設計開發(fā)（Design development），優(yōu)化（Optimize），驗證（Verify certification）

 

從設計和顧客角度來講，認為該流程應該為 DDOVP——定義和開發(fā)需求（Define and Develop Requirements）、并行產品和過程設計（Concurrent Design）、優(yōu)化（Optimize）、評價和驗證（Evaluate and Validate）、開發(fā)控制計劃（Develop Control Plan），簡記為：定義（Define）、設計（Design）、優(yōu)化（Optimize）、驗證（Validate）、計劃（Plan）。總結這些流程可以發(fā)現，它們或者是 DMAIC 流程的發(fā)展和延伸，或者是從設計和優(yōu)化角度給予強調，但基本上都始于需求開發(fā)階段終于驗證階段，根據這些流程，總結得到 DFSS 的設計路線如下：定義和開發(fā)產品的顧客需求，設計產品和過程（致力于并行設計、著重于預防和穩(wěn)健性），驗證設計并制定流程控制計劃。但建立和保持一個高度有效的并行工程團隊是實現 DFSS 的前提。下面對該設計路線的三個階段分別加以闡述：

 

（1）DFSS 第一階段的目的是定義和開發(fā)產品的顧客需求并論證和確定要開展的 DFSS 項目，為以后的工作提供有力而清楚的方向。在產品開發(fā)過程中，產品創(chuàng)新的核心在于概念設計，而需求設計又是概念設計的先導，分析顧客需求并將關鍵顧客需求融入到產品設計中是產品生命周期最前端的過程，所以這一階段是最重要的，這個階段一個小小的錯誤都會給以后造成嚴重的后果。在該階段的主要工具有： QFD、新 QC 七種工具、SIPOC、親和圖、基準評價、損失函數、FMEA、poka yoke 等。

 

（2）DFSS 的第二階段是設計產品和過程，在這一階段，首先是選擇產品或者過程的概念，利用創(chuàng)造性的方法確定可行的概念，采用系統設計（包括 TRIZ）的方法，通過創(chuàng)造性的思維和自頂向下的設計，形成一個可以實現顧客需求的方案；其次是選擇新產品及其過程，工程師必須考慮并行的產品和過程設計，利用并行工程的思想并行設計產品和過程，其目的是能夠在產品設計的最初階段就考慮到與最終產品有關的所有因素，并能夠同時完成或部分完成其中某些過程的設計，如制造過程、檢驗過程、裝配過程等。這樣才能使得產品設計一次達到最佳，完全消除在傳統的線性工程中由于反復修改直至完善所造成的增加成本、延誤交貨期等現象，并行設計還能夠在改善產品設計過程的同時實現生產過程設計的最優(yōu)化，為產品質量控制提供保證；第三是優(yōu)化，其目標是達到質量、成本和交付時間的平衡。首先設計應該是穩(wěn)健的，在 DFSS 中，這是最重要的特征。

 

DMAIC 模型著重于現有流程的改進，而 DFSS著重于預防和穩(wěn)健性；第四是錯誤預防以及對實時處理進行控制和調整并評價設計產品和過程，使得工程師識別和預防失效，確認并消除產品或服務失效的潛在可能。通過潛在的失效模式和功能變異性的減少來改進產品和過程；第五需要制定過程工具、測量和控制計劃。所應用的工具包括以下幾個方面:用小字樣 SPC、FMEA、信噪比和 DFSS 積分卡等方法進行設計質量的評估；采用系統工程、系統和功能圖、DFX、TRIZ、公理設計、普氏方法、CAD／CAM、田口的三次設計、實驗設計、RSM、EVOP、變異分析、MSA、數字/算法優(yōu)化、QFD、FMEA、小字樣 SPC、防故障設計等方法進行整個產品的設計和試制。

 

（3）DFSS 的第三階段是驗證設計是否滿足顧客需求并制定流程控制計劃，第一步是模型驗證和不確定性評價；第二步是通過建立、測試并固定原型，進行試生產來驗證設計和過程的能力和穩(wěn)健性/可靠性；第三步制定流程控制計劃，給出設計驗證計劃和報告，這是 DFSS 的最后一個步驟，旨在維持流程的績效水平以滿足客戶需求，并不斷促進流程的改進。在驗證階段，通過小子樣 SPC 和驗收試驗規(guī)程（ATP）等方法進行制造質量的驗證，通過仿真試驗、雙 V 試驗、可靠性試驗、壽命試驗、鑒定試驗等方法進行 DFSS 產品的驗證和確認，以及通過平均故障時間（MTBF）和信噪比等統計指標及 DFSS 積分卡等考查產品的質量可靠性水平，并請顧客試用來驗證 DFSS 是否達到了我們希望的目標。

 

當然，最優(yōu)化的方案還應當通過技術狀態(tài)控制的方法固化下來，以保證設計的產品在后繼的加工過程中完全符合顧客的需求。將上述步驟用圖 1 表示以求對 DFSS 的設計流程有一個更清晰的了解。

 

傳統的設計開發(fā)流程不重視對顧客需求的深入分析，不能在設計階段并行地考慮其下游階段的制造、裝配和服務等過程，而且設計上缺乏系統的方法指導和機制創(chuàng)新，導致產品質量低和穩(wěn)健性差。持續(xù)質量改進的一個原則是質量必須設計到產品之中，因為檢驗和統計質量控制從來不能完全的彌補不良的設計。既然設計質量決定了產品的固有質量,那么就有必要開展 DFSS，在設計階段就賦予產品很高的固有質量，使產品真正實現六西格瑪質量。

 

為了更好的理解質量和 DFSS，基于 Nam Suh 和 Peter Senge 的模型給出的理解質量演化的模型，該模型指出了在產品開發(fā)中 DFSS 和6σ 的作用，如圖 2 所示。從這一模型可以看出，在 DFSS 設計過程中，利用 TRIZ 和公理設計為 DFSS 提供概念設計基礎，質量工程為其提供了工程設計基礎，同時DFSS 和6σ 在設計中的作用有著明顯區(qū)別，因此要充分理解 DFSS，就有必要區(qū)別6σ 與 DFSS 的關系。

 

2、DFSS 與6西格瑪 的區(qū)別和聯系

 

6西格瑪 和 DFSS 的區(qū)別在哪里呢？為什么要應用 DFSS？區(qū)分兩者的一個方式是通過確定六西格瑪行為發(fā)生在產品生命周期的什么階段以及其著重點。

 

DAMIC 側重于主動找出問題的起因和源頭，從根本上解決問題，但它并不注重產品或流程的初始設計，強調對現有流程的改進，即針對產品／流程的缺陷采取糾正措施，通過不斷改進，使流程趨于“完美”。然而通過 DMAIC 對流程的改進還是有限的，即使發(fā)揮 DMAIC方法的最大潛力，產品的質量也不會超過設計的固有質量。另一方面，DMAIC 重視的是改進，對新產品幾乎毫無用處，因為新產品需要改進的缺陷還沒有出現。DFSS 即不是 DMAIC 流程的延伸也不是一種完全不同的方法，它是6西格瑪 業(yè)務改進方法的另一種實現形式，是在設計階段而非質量控制階段乃至生產階段來預防缺陷。要想突破“五西格瑪墻”，開展 DFSS 是一個重要途徑。因為只有在開發(fā)過程中努力消除產品的潛在缺陷，才能提高產品抵御各種干擾的能力，減少質量波動，實現六西格瑪的質量目標。DFSS 是在設計階段就強調質量，而不是等設計完成之后再通過“試錯法”來試圖提高質量，達到目標，這樣就節(jié)省了大量的成本和時間，通過這種方式得出的穩(wěn)固的、內在的質量是其它任何體系所無法達到的。因此，DFSS 比六西格瑪改進具有更加重要的意義和更大的效益。尤其在引進新產品和新流程的過程中，DFSS 才是最佳的方法，因為 DFSS 設計的目標就是新產品和新流程。

 

那么什么是 DFSS 呢？它是指從設計源頭出發(fā)，基于并行工程和 DFx (Design for X)的思想，面向六西格瑪設計，主動采用系統的解決問題的方法，把關鍵顧客需求融入到產品設計過程中，實現無缺陷的產品和過程設計。綜合應用現代設計和質量工程的理念和方法，確保開發(fā)速度和產品質量，降低產品生命周期成本，為企業(yè)解決產品和過程設計問題提供了有效的實踐方法。也可簡單地定義為：“一個減少交付時間、開發(fā)成本、增加有效性和更好的滿足顧客的設計產品、服務和／或過程的一個嚴格的方法。

 

 DFSS 的各種流程總結出了一個基于設計和顧客角度的流程模式：DDOPV，并針對這一流程模式設計了三個階段的技術路線。并在對 DFSS 和6σ 比較的基礎上指出：DFSS 比6σ 改進具有更加重要的意義和更大的效益。最后給出了 DFSS 的定義。