英文全稱:DFSS,Design for Six Sigma
中文名稱:六西格瑪設計
(注:有時為了區別“面向運營的六西格瑪”,也稱為“面向設計的六西格瑪”)
中國制造2025提出之后,制造業的轉型升級成為一只在弦之箭。成功實現轉型,趕超德國、日本等制造強國,絕不只是制造與信息化結合這樣簡單,首先要解決困擾中國設計制造行業多年的質量問題。 然而,質量問題,可不是簡單呼喚一下工程師的精益求精,或者倡導“工匠精神”,就能手到病除地解決問題。
中國制造業的質量,必須在源頭上進行有效的系統化設計。而“面向設計的六西格瑪”DFSS(Design for Six Sigma),正是這樣的一件利器。
DFSS是正向設計思路
從傳統的測繪仿制或逆向工程的產品研發模式轉為以顧客需求為驅動的正向設計將成為關鍵,DFSS在制造業轉型的過程之中必定能發揮重要的作用。
DFSS倡導精細化的正向設計方法,這給設計人員會增加很多工作量,也改變了設計員的設計思維和工作習慣,因此這不僅是一種方法論的應用,而是在設計領域推動的一場管理變革。
工四100術語解讀
DFSS(Designfor Six Sigma)六西格瑪設計,是一套應用于新產品開發的方法論,可使產品在低成本下實現六西格瑪質量水平(百萬機會缺陷率3.4)。DFSS融合先進的設計理念和方法,為設計師提供面向產品質量和可靠性的正向設計方法。
DFSS遵循系統工程的科學邏輯,如果未來應能夠自然地融入到產品研發體系之中,成為工程師研發活動的日常工具,那將全面提升企業自主創新能力。
DFSS以顧客需求為驅動,通過應用場景分析、卡諾分析、質量功能展開(QFD)等工具,準確把握顧客的需求,并將顧客需求轉化成為技術要求,確保在設計過程中“以客戶為中心”。在設計過程中,基于系統工程、實驗設計(DOE)、可靠性工程、面向制造性和裝配性的設計(DFMA)等技術與方法,確定顧客需求與系統、子系統、部件、零件之間的傳遞函數,實現定量化描述顧客需求轉化的過程,并逐層優化設計參數和公差,權衡分析后得到最優的設計結果。區別于用經驗和拍腦袋的方式,數據分析讓決策更科學和理性。
正是從需求展開開始,逐級回溯,靠模型和數據說話,DFSS成為質量體系的源頭保障。
DFSS的技術路徑
當依靠傳統的DMAIC最多只能將質量管理水平提升到大約五西格瑪水平(百萬機會缺陷率233)時,想繼續改進質量水平,企業必須在產品設計階段全面考慮客戶的需求、原材料的特性、生產工藝的要求及生產人員的素質等各方面的要素和條件,從而使產品設計達到六西格瑪水平。
實際上,統計結果也表明,產品設計對最終質量的影響達到70%-80%,在設計階段開展質量提升工作具有最佳的效費比。在這種情況下,產生了DFSS方法。
可以說,DFSS試圖穿透5西格瑪墻,這就決定了它必須從設計入手。
當前在國內外形成了多達上百種的DFSS技術路徑,基本遵循了從需求—功能—物理—工藝—驗證的設計過程。最為著名的包括通用電氣DMADOV(定義、測量、分析、設計、優化、驗證)等。而霍尼韋爾公司、質量管理專家喬杜里、道格拉斯等都各自提出大同小異的模型。
DFSS方法論歸為五個主要過程階段,每個階段都有相應的工具,幫助達成這個階段的設計任務。
DFSS的五大流程
五大流程的工具
第一個DFSS技術路徑是由摩托羅拉公司提出的MADV(Measure,Analyze, Design, Verify),然而發揚光大則是在GE通用電氣公司。GE原總裁韋爾奇,正是主導了一系列這樣的思想統一,才能從質量、從研發創新上,有效地支撐GE龐大的工業產業。
DFSS的起源
毫不意外的是,DFSS主要技術源自質量工程方法,上世紀七十年代。
DFSS方法起源于系統工程,大部分方法和技術是在美國國防部(DoD)與美國航空航天局(NASA)的倡導下逐步發展起來的,其中,系統工程中的需求管理引導并推動了整個過程。大致分為以下二個階段:
質量工程技術應用階段:上世紀70年代至90年代,是現有DFSS方法的核心質量工程技術的應用階段。在這一階段,質量工程技術得到蓬勃發展和廣泛應用,如質量功能展開(QFD)、實驗設計(DOE)和穩健設計等。國外各企業對這些質量工程技術的應用是DFSS應用的初級階段,尚未形成完整的DFSS應用的技術路徑及工具方法體系。
方法論形成與應用階段:上世紀90年代至上世紀末是DFSS的方法論形成與應用的階段。由于各企業產品發展歷程不同,導致產品研發流程各具特色,同時各企業的管理基礎也存在明顯差異,產品研發的數據基礎及項目管理模式均有所不同,這種特點導致各企業均依據自身產品研發流程和研發管理基礎開發了適合自身的DFSS方法論。
DFSS在企業端的突飛猛進
DFSS已在諸多世界500強企業的產品研發中得到了應用,如通用電氣、霍尼韋爾、波音、西門子等大型跨國企業,并且在這些企業取得了良好的效益。
通用電氣公司醫學系統分部在1990年代末引進光學CT系統,引導六西格瑪設計應用的潮流。光學CT系統是第一個由通用電氣采用DFSS獨立設計和研制的產品,實現了CT功能的革命化進步。
這一令人驚喜的成果極大地鼓舞了當時的GE總裁韋爾奇的信心。他索性宣布,所有產品都將采用DFSS進行研發,到2000年已有22種產品得以貫徹。2000年,通用電氣公司宣布其50%以上的銷售額來自應用DFSS研發出的產品。不僅在民用行業,通用電氣公司還將DFSS應用到軍工產品研制之中。比如其原航空發動機子公司(GEAE)在其噴氣發動機的研制過程應用六西格瑪設計進行精雕細琢,保證設計質量和可靠性,以滿足客戶的要求。
在軍工行業,中國航空工業集團公司于2010年著手研究、開發了面向軍工產品的DFSS方法體系,并提出了ICDOV方法論和技術路徑,在固定翼飛機、直升機、航空發動機、航空電子、航空機電等領域的研制項目中進行了實踐,探索著強化研制流程及提高裝備質量的途徑。
DFSS是質量的源頭機制
質量,是每一個成功企業的基本功;然而作為重要的推手,DFSS要獲得成功卻并不容易,因為這牽扯到管理變革。企業高層必須要有清醒的意識,并且下定足夠的決心去推動。
在實際推進DFSS應用時,由于組織高層對DFSS的定位不清,導致產生大量的短期行為。比如將DFSS簡單定位在降低成本,忽視穩健性或者最優設計,忽視長期的工程數據和知識的積累;或者將DFSS專家和工程與制造部門分開,造成DFSS的黑帶和綠帶職位被政治化,而不能作為實際項目的領導、教練和培訓師。
質量已經成為中國制造業最大的軟肋,而DFSS在中國研發領域的應用還在初級階段。這一點并不奇怪。或者可以武斷地說,后者正是前者發展最需要的重型武器。
DFSS,才是質量的源頭保障機制。