航空产品六式码构想分析范文

本文作者：邹峰汪邦军郝建春郑立伟单位：中国航空综合技术研究所

1六西格玛设计的流程与工具

企业实施六西格玛管理提升竞争力主要通过两个途径：一是基于现有流程改进的六西格玛改进，即DAMIC流程；二是面向六西格玛设计（DesignforSixSigma，DFSS）。

六西格玛改进注重的是简化生产和业务流程，以消除错误、提高效率、节约资金。而六西格玛设计则是对流程本身进行设计或重新设计，从而把问题消灭在初始阶段，以便从体制上防止后面各环节中可能出现的错误。与DMAIC模式的基本统一不同，DFSS模式呈现出相对多样化的特征。不同公司针对自身产品或过程设计特点的差别，开发出了各种形式或是结构不同的面向六西格玛管理的设计模式。如DMADV流程，即定义、测量、分析、设计、验证；DMADOV流程，在DMADV流程中增加了优化环节；还有DCCDI流程，指的是定义、顾客、概念、设计、实现；DMEDI流程，指的是定义、测量、研究、概念、实现；以及ASI的质量管理专家乔杜里先生提出的IDDOV流程，即识别、定义、概念设计、优化设计、验证设计等。当然还有其它的六西格玛设计流程，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，虽然对流程的表述不同，但本质相差无几。从设计和客户角度来看，这些流程或是DMAIC流程的发展和延伸，或是从设计和优化角度给予强调，但基本上都始于需求开发阶段终于验证阶段。

由于六西格玛设计是一种方法论，它需要相关的质量工具和设计辅助工具的支持。这些工具方法总体来说分为3类：1）顾客需求获取和分析工具方法。如质量功能展开（QualityFunctionDeployment，QFD）、基准比较（Benchmarking）、卡诺（Kano）分析、Pugh矩阵、头脑风暴法（BrainStorming）等；2）系统概念设计相关工具方法。如发明问题解决理论（TRIZ）、失效模式与故障分析（FMEA）、公理设计、可靠性设计、六西格玛设计计分卡、风险矩阵等；3）稳健性和优化设计以及仿真预测工具。如实验设计（DOE）、田口的稳健性设计、响应曲面法、调优运算（EVOP）、统计过程控制（SPC）、蒙特卡罗仿真法等。

2六西格玛设计的实施流程模式

针对航空产品多品种、小批量，且制造难度大、零件项目多、配套周期长的特点，我们将常用的设计工具及方法融合到六西格玛设计的流程框架中，将流程、路线与设计工具、方法相整合，提出两种适合于航空产品研制的六西格玛设计模式：一种是针对产品的改进设计的基于DMADOV框架的设计模式；另一种是针对产品创新设计的基于DIDOV框架的设计模式。

2.1DMADOV产品改进设计模式

该模式主要是针对航空产品的改进设计而提出的，主要包括定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、设计（Design）、优化（Optimize）、验证（Verify）6个阶段，其设计模式的集成框架如图1所示。

定义（Define）阶段

航空型号产品研制过程中，首先走访各用户，做好市场调查，开发和挖掘潜在的客户需求。随后，采用卡诺模型对收集和整理的客户需求信息进行分析，并运用QFD将客户的需求转化为产品的技术特性，确定关键质量特性（CTQ），根据客户或军方提出的研制任务书或技术指标，同时参考行业标准，确定CTQ的上下规格限、均值、方差、故障率和寿命期。

测量（Measure）阶段

首先通过功能分析，以物料清单（BOM表）或产品树的形式对CTQ进行细分，采用QFD确定CTQ与设计参数间的对应关系，并确定其传递函数。随后，对分解的CTQ的过程能力和故障率进行评估，并对关键特性测量系统的重复性和再现性进分析。

分析（Analyze）阶段

首先对产品的功能进行分析，如果产生冲突，则运用TRIZ的发明原理解决冲突问题，确定可行方案，采用Pugh矩阵或公理化设计的信息公理对可行方案进行选择和权衡，确定最佳设计方案。继而对产品进行可靠性分析和设计，判断其分布类型，求出其平均故障时间（MTBF）；并运用FMEA和风险矩阵进行风险分析与评估，建立风险规避计划。

设计（Design）阶段

针对每个细分的CTQ，确定响应输出Y，找出可控因素和不可控因素，建立设计模型，如果Y与影响因素x的传递函数无法直接得到，可运用实验设计，确定对响应输出有显著影响的因素，并估计设计参数对产品功能和波动的影响，运用回归或响应曲面法确定响应输出和显著影响因素的传递函数。然后利用蒙特卡罗模拟法，预测CTQ的分布和过程能力。

优化（Optimize）阶段

根据传递函数Y=f（x），通过寻找可以控制的设计因素来实现参数设计，并且利用这些因素来尽量减少或消除任何可能的偏差所带来的消极影响，对影响输出的关键因素进行参数优化，找出最佳的参数组合，并进行防错设计，然后定义关于该响应输出的价值函数，建立公差–成本的数学模型，合理分配各因素的公差，使成本最小，价值最大。

验证（Verify）阶段

根据设计和优化的结果，该产品的技术指标基本达到客户或军方的要求，主要的不确定因素和风险已不存在或降低到可以接受的程度，方可进行样机试制，并邀请客户或军方对样机进行测试和鉴定，评估测试样机功能满足客户要求的程度。最后，将验证后且经客户或军方同意的优化设计方案固化下来，并制订控制计划。2.2DIDOV六西格玛产品创新设计模式该模式主要是针对产品的创新设计而提出的，主要包括定义（Define）、创新（Innovate）、设计（Design）、优化（Optimize）、验证（Verify）5个阶段，其设计模式的集成框架如图2所示。

定义（Define）阶段

同DMADOV流程中的D阶段。

创新（Innovate）阶段

首先在对现有产品分析的基础上，形成新产品的理想解描述，以尽可能少的功能要求（FunctionRequirement，FR）和设计参数（DesignParameter，DP）满足顾客需求。然后在产品的技术专利信息和历史信息分析的基础上形成产品的S曲线，判断产品在生命周期中的位置。随后应用技术系统的演化路线，确定产品开发的路线，运用功能分析确定产品的功能，采用冲突分析法将存在的功能冲突抽象为物理冲突和技术冲突，并分别应用4条分离原理和冲突矩阵进行创造性的解决；最后确定产品的功能要求。

设计（Design）阶段

首先对功能要求的质量水平和故障率进行评估，采用Z形层级分解对每个功能要求进行细分，并运用Pugh矩阵或公理化设计的信息公理对可行方案进行选择和权衡，确定满足功能要求的设计参数。然后对产品进行可靠性分析和设计，判断其分布类型，求出其MTBF值；运用FMEA和风险矩阵进行分析与评估，建立风险规避计划。最后，针对每个，利用DOE找出影响该功能要求的显著性因素，并剔除非显著因素，拟合出功能要求与设计参数的数学模型，确定功能要求向设计参数映射的设计矩阵。然后利用蒙特卡罗模拟法，预测功能要求的分布和过程能力。

优化（Optimize）阶段

根据设计矩阵，通过寻找可以控制的设计因素来实现参数设计，并且利用这些因素来尽量减少或消除任何可能的偏差所带来的消极影响，对影响输出的关键因素进行参数优化，找出最佳的参数组合，并进行防错设计，消除功能要求的偏差，减小方差，选择出最能满足的设计参数；然后对所有的固定成本和设计参数的控制成本进行评价，定义价值函数，建立公差优化的非线性数学模型，制定改进措施，合理分配设计参数的公差，减小过程波动，使产品的质量–成本达到最优。

验证（Verify）阶段

同DMADOV流程中的V阶段。以上两种模式是航空制造业中DFSS实施阶段的简要介绍，需要说明的是，各企业虽然可以遵循上述的DMADOV六西格玛产品设计模式和DIDOV六西格玛产品创新设计模式两种流程，但在实施的过程中也不可拘泥于流程或工具的运用，而要从DFSS的本质上去把握其精髓，根据产品和流程的差异有选择地应用DFSS中的工具。

3实施六西格玛设计中应注意的问题

目前我国航空工业部分企业已经或正准备导入DFSS，但不少企业对DFSS的认识尚存在偏差，因此企业在实施DFSS过程中应注意以下事项：

实施DFSS的基础

DFSS的实施，需要企业有扎实的六西格玛改进基础，需要企业高层管理者的高度关注与参与。此外，内部良好的管理沟通体系和对产品质量管理的重视也是实施DFSS不可或缺的条件。

DFSS实施的本土化

虽然关于六西格玛设计的咨询、相关黑带的培训等商业炒作势头强劲，但企业切不可“形式化”，“从众主义”。先进的理念可以通用，但DFSS的实施必须符合企业的实际情况，企业应将DFSS的理念逐步转化为企业文化的一部分，让DFSS方法和理念成为本企业固有的DNA。

项目选择

企业在进行项目选择时，要将客户的需求转化为产品的技术要求，并把这些要求嵌入到产品研制中。同时兼顾企业的工艺、人力、过程、操作规范和供应商水平等实际情况。同时注意设计正确的项目周期，确定必要的可量化的指标。

DFSS流程和工具的使用

DFSS项目领导和团队成员必须遵循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。项目组应根据项目的性质和实际情况，选择合适的方法工具。

项目收益的评估

DFSS的收益一部分可以通过一些指标的实现情况反映出来，如项目选择阶段量化的性能指标、财务指标等，同时我们也不应该忽视六西格玛设计所取得的隐性收益。因为对于一个创新的设计，其预期收益一般很难在新产品投产的初期予以度量，其对企业的收益很可能在一个相当长的时期才能得以体现。

4结束语

为在航空工业中有效地推进六西格玛设计的实施与实践，提高航空产品质量，增强企业竞争力。本文通过对六西格玛设计的流程、工具方法的研究，提出了基于DMADOV流程的产品改进设计模式和基于DIDOV流程的产品创新设计模式，旨在为航空企业实施六西格玛设计提供适合产品研制的设计流程模式，在此基础上，针对当前企业实施DFSS过程中存在的问题，给出几点注意事项，希望对质量工作者有所裨益。