六西格瑪設(shè)計(jì)DFSS和產(chǎn)品需求管理
作者: 來源: 文字大小:[大][中][小]
1．DFSS設(shè)計(jì)方法
根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，不同的σ(希格瑪)質(zhì)量控制等級(jí)，企業(yè)付出的質(zhì)量控制成本占總營業(yè)額的比例不同。
目前
產(chǎn)品開發(fā)普遍采用的方法是：
* 在設(shè)計(jì)過程中逐步展開產(chǎn)品、部件、零件等需求；
* 通過大量的設(shè)計(jì)疊代，逐步逼近最佳設(shè)計(jì)；
* 最后采用樣機(jī)測(cè)試確定上市的產(chǎn)品性能；
* 產(chǎn)品在投入使用后，不斷發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高性能；
* 在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中不斷完善產(chǎn)品的功能，直至該產(chǎn)品退出歷史舞臺(tái)。
由上可見，目前的產(chǎn)品質(zhì)量是測(cè)試出來的。
為了提高質(zhì)量控制等級(jí)，企業(yè)通常在生產(chǎn)準(zhǔn)備和加工裝配的過程中引入6σ的質(zhì)量管理方法。實(shí)踐證明測(cè)試出來的產(chǎn)量質(zhì)量最多達(dá)到4σ等級(jí)。在加工裝配階段改正缺陷的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)品開發(fā)前期調(diào)整設(shè)計(jì)的成本。為了突破4σ的壁疊，人們提出面向6σ的設(shè)計(jì)方法（Design For Six Sigma, DFSS）。DFSS產(chǎn)品開發(fā)方法特點(diǎn)是：
* 利用DFSS方法自上而下分解產(chǎn)品各個(gè)模塊的需求；
* 采用率概論方法進(jìn)行模塊化系統(tǒng)性能仿真；
* 最佳的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該是選擇恰當(dāng)?shù)男阅苤笜?biāo)和合理的制造方法；
* 在開發(fā)過程中充分考慮到產(chǎn)品的全部功能。
由此可見，DFSS方法保證產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來的。
FSS認(rèn)為變異存在于所有系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件及各種過程中。如果在設(shè)計(jì)階段不能及時(shí)辨認(rèn)、了解和預(yù)測(cè)這些變異，則錯(cuò)誤、返工和失敗將是不可避免的。DFSS常用蒙特卡洛方法進(jìn)行分析，具體流程圖如下：
通過蒙特卡洛方法，人們?cè)诋a(chǎn)品開發(fā)的早期分析多種變異作用在同一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)的表現(xiàn)，從而提供健壯的總體設(shè)計(jì)方案,減少和避免產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配和調(diào)試階段的缺陷數(shù)，實(shí)現(xiàn)6σ的質(zhì)量等級(jí)。
2．變異來源
變異分為可控制與不可控制兩類。不可控制的變異如噪聲等可以放到概率分布模型中。可控制變異又分為用戶需求變化和總體技術(shù)指標(biāo)的調(diào)整。通常可控制變異用下述模型進(jìn)行管理：
圖中Xi表示可以控制變量，如衛(wèi)星各設(shè)備、部件、零件的重量偏差； Yi表示上一層的控制變量，如衛(wèi)星的系統(tǒng)、分系統(tǒng)的重量偏差；Yi=f (Xi)表示下層變量的變異對(duì)上層的影響函數(shù)，如零件的重量偏差之和等于部件的重量偏差等。一旦某個(gè)零件的重量偏差發(fā)生變異，則對(duì)應(yīng)的部件重量偏差也發(fā)生某種變異。加工和裝配的公差也存在類似的關(guān)系。
目前手工管理上述模型面臨以下問題：
（1）各級(jí)技術(shù)指標(biāo)必須經(jīng)過由上到下，由粗到精的分解和疊代過程。在手工管理中，技術(shù)指標(biāo)的傳遞不實(shí)時(shí)、變化的影響不直觀、疊代的過程難追溯，從而導(dǎo)致技術(shù)指標(biāo)分配不合理、落實(shí)不到位，影響總體質(zhì)量和研制周期。
（2）各種變異經(jīng)過層層傳遞，容易發(fā)生失真、延遲、遺忘、錯(cuò)位甚至丟失的現(xiàn)象。
（3）變異的歷史沒有完整的記錄。后期的事故分析、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、資料歸檔等工作缺乏必要的原始資料，給交付正確的培訓(xùn)教材、使用手冊(cè)及竣工資料帶來很大的困難。
3． 需求管理
在DFSS方法中必須建立一套結(jié)構(gòu)化的需求變異管理模型。該模型管理可能發(fā)生變異的系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件及其對(duì)應(yīng)的需求說明、關(guān)鍵目標(biāo)、附加備注與相互關(guān)聯(lián)。具體的需求管理模型有以下幾種元素組成：
文件夾：用來分門別類地組織不同類型的需求結(jié)構(gòu)樹或產(chǎn)品構(gòu)件樹。
需求：用來組織同一系列的需求和需求樹。
構(gòu)件：用來組織同一系列的產(chǎn)品構(gòu)件和構(gòu)件樹，可以是實(shí)際的產(chǎn)品對(duì)象，也可以是虛擬的工作任務(wù)。
備注條：TEXT文本格式的備注條可附加在任何需求或構(gòu)件上，記錄該對(duì)象的變化歷史和變異原因等事項(xiàng)。
文件：有關(guān)需求變更的相關(guān)文件，如用戶輸入的原始文檔、輸出的測(cè)試報(bào)告等。
目標(biāo)：用來描述總體考核的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，附加在關(guān)鍵的構(gòu)件上。
關(guān)聯(lián)
描述需求與需求，需求與目標(biāo)、構(gòu)件、備注條、文件，甚至需求與
PDM中的產(chǎn)品對(duì)象，需求與Project中的任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)。根據(jù)關(guān)聯(lián)可以方便地查詢?nèi)魏我稽c(diǎn)的變化將會(huì)牽涉到其他因素，并自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的提示。
構(gòu)件樹
按照系統(tǒng)、分系統(tǒng)、零部件構(gòu)成的構(gòu)件樹實(shí)際上就是一棵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。每個(gè)構(gòu)件都有一套缺省的屬性，其中用戶可自行定義的重量、功耗、成本、
可靠性等關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)均可實(shí)時(shí)反映在需求管理系統(tǒng)中，供全部有關(guān)人員共享。任何關(guān)鍵指標(biāo)的變化均可立即通知相關(guān)人員開展必要的分析與變更。
構(gòu)件的全部或部分屬性可以直接輸出到
Excel電子表格系統(tǒng)中，在Excel中很容易進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)和概率分析。Excel中元素和構(gòu)件屬性的同步性保證任何葉節(jié)點(diǎn)上關(guān)鍵指標(biāo)的變異能夠立即反映到根節(jié)點(diǎn)上。
需求樹
每個(gè)產(chǎn)品面對(duì)各種各樣的需求，如立項(xiàng)需求，總體方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書，測(cè)試大綱，培訓(xùn)教材，分系統(tǒng)開發(fā)合同，業(yè)務(wù)流程等等。通常每個(gè)需求可以分解成若干的子需求和子子需求，由此便構(gòu)成一棵產(chǎn)品開發(fā)過程中內(nèi)部的需求樹。
作為一個(gè)對(duì)象，無論是根節(jié)點(diǎn)，還是枝、葉節(jié)點(diǎn)上的需求均有一套屬性，如所有者、創(chuàng)建日期等便于查詢。需求的內(nèi)容可以用文字、表格、公式、數(shù)據(jù)圖片等各種形式進(jìn)行描述。一旦把整棵需求樹輸出成文本格式的文件，便可以得到最新版本的立項(xiàng)報(bào)告、總體方案、任務(wù)書、測(cè)試大綱、培訓(xùn)教材、協(xié)作合同、業(yè)務(wù)流程等文件。文本文件中的各種元素和需求內(nèi)容的保持一致。通過需求管理系統(tǒng)可以立即將任何需求的變異通知全部有關(guān)人員，保證協(xié)同工作中需求同步的要求。
4．質(zhì)量設(shè)計(jì)
采用DFSS方法提高產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)水平，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，具體操作如下：
（1）將國家法律、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、用戶需求、會(huì)議記錄、電話傳真、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等分解成相應(yīng)的外部需求樹。
（2）建立產(chǎn)品內(nèi)部需求樹和構(gòu)件樹。
（3）將外部需求與內(nèi)部需求建立橫向聯(lián)，將內(nèi)部需求之間建立縱向聯(lián)系，將全部需求與構(gòu)件建立聯(lián)系。
（4）一旦某項(xiàng)需求發(fā)生變異，根據(jù)上述橫向與縱向的聯(lián)系找到全部關(guān)聯(lián)對(duì)象，進(jìn)行必要的分析和調(diào)整。各種變異原因和原來結(jié)果記錄在備注條上。
（5）按照DFSS方法進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)的概率分析，先自上向下分解設(shè)計(jì)指標(biāo)，然后再自下而上驗(yàn)證目標(biāo)。左下圖描述起落架彈簧的長(zhǎng)度和彈力系數(shù)在給定的概率分布條件下，起落架支架到地面距離的概率分布。調(diào)整彈簧的長(zhǎng)度和彈力系數(shù)的公差設(shè)計(jì)，改變概率分布指標(biāo)，保證支架到地面距離的制造結(jié)果滿足規(guī)定的質(zhì)量要求。
（6）通過上述分析和驗(yàn)證后發(fā)布的設(shè)計(jì)任務(wù)書，提供準(zhǔn)確的詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)，保障達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。右上圖定義起落架中連接支架各安裝位置的形位公差。通過隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成2000個(gè)帶有公差的連接支架和起落架裝配。圖中的正態(tài)分布曲線統(tǒng)計(jì)2000個(gè)樣本中彈簧的實(shí)際長(zhǎng)度及其概率分布。根據(jù)不同的質(zhì)量要求便可以給出合理的、經(jīng)濟(jì)的、可靠的設(shè)計(jì)公差。不同的零件按不同的裝配次序得到不同的結(jié)果，從而設(shè)計(jì)出最佳的工藝流程。
5．結(jié)論
產(chǎn)品需求管理系統(tǒng)的效益：
（1）任何需求變化一但發(fā)布，相關(guān)需求的負(fù)責(zé)人立即獲得消息，同步開展工作。
（2）總體設(shè)計(jì)人員通過該系統(tǒng)分解、傳遞、控制、協(xié)調(diào)各類技術(shù)指標(biāo)，實(shí)時(shí)掌握各種變異，通過DFSS方法優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)。
（3）需求變化的歷史落實(shí)到PDM中的具體對(duì)象和Project中的具體任務(wù)，有利于保證項(xiàng)目的質(zhì)量和工程進(jìn)度。
（4）為實(shí)現(xiàn)6σ等級(jí)的設(shè)計(jì)與制造打下基礎(chǔ)，極大地減少更改成本。