六西格玛设计 | 工业新概念 | 自由微信

六西格玛设计 | 工业新概念

Original 2017-10-18 杨凯贲霖 知识自动化

【中文】六西格玛设计

【英文】Design for Six Sigma

【正解】六西格玛设计是一种高度规范化的业务流程和方法，它将六西格玛的原则和方法尽量早地运用到产品的设计和开发的流程中去，并成为一种独立于六西格玛的方法论。六西格玛设计是客户需求驱动的，创造性使用一系列现代产品设计方法，最终由设计带来的最大满足客户需求的六西格玛产品质量。六西格玛设计不仅适用在产品设计领域，也用于流程设计领域；不仅用于传统制造业，也用于服务业。

六西格玛的天花板

美国摩托罗拉首创，通用电气公司发扬光大的“六西格玛”质量持续改善方法，成为制造业的标杆参考。六西格玛是指产品缺陷的发生率在正态分布正负六倍标准差以外，也就是长期百万分之3.4的缺陷率，它代表一种理想的质量水平，也有一套完整的六西格玛的方法和理论体系。

在六西格玛在业界日益普遍接受和采用后几年，也就是2000年前后，人们发现产品质量水平在达到4-5个西格玛后，再进一步提高时，常常会遇见一个问题：产品质量提高的受阻是“原生的”，靠六西格玛方法改善生产流程去达到，代价非常高昂，有时甚至是不可能。也就是，六西格玛是对现有产品和流程的改进于产品的设计方面产生的潜在问题，并不能很好地解决。比如，由于产品设计的不合理，造成生产工艺上的困难，而进一步造成高质量水平难以达到。要真正达到理想的六西格玛质量水平，从最初的设计就要采用面向六西格玛质量的理念和方法。这也就是六西格玛设计的由来。

质量不单单是产品

六西格玛设计的核心是实现客户价值。客户价值简而言之是客户愿意为某产品或者服务而付出的代价。这种代价并不能简单地等同于产品价格，但它一定意味着利润空间。例如，苹果公司的新款iPhone推出，客户不仅愿意接受相对高昂的定价，而且愿意排队抢购，或者较长时间的交货期。这都是客户愿意为产品和服务付出的代价。这意味着，质量不单单是产品自身的概念。在质量学界，广泛接受的质量的定义跟产品的性能和期望值密切相关，质量是产品性能和用户期望的比值。越大程度地实现（满足和超越）客户价值，质量越好。通常有可靠性、性能、特点、耐用性、美观等9个维度来衡量和实现客户价值，而DFSS致力的目标正是在这9个维度上从产品设计着手，最大化实现客户价值。

推动创新

从DFSS诞生以来，创新就是它最根本的推动力。因为DFSS是要从产品/流程设计上着手，解决实现客户价值的根本问题，而不是延续现有的产品和流程进行改善。这也是DFSS和六西格玛的根本区别。

创新有两种根本形式：技术创新和市场创新。技术创新包括新技术的研发，新流程的创造，新产品的研制等，也就是从技术角度突破现有的局限、框架或者陈规。比如，量子技术就是一种技术创新；市场创新包括发现现有技术的新市场，新的商务模式，开发新的客户需求等，简而言之就是开拓一个新的市场。例如，目前流行的共享服务（摩拜单车、优步汽车）就是一种市场创新。这两种创新都会带来一系列的裂变，引发一个新的产业链的形成。

创新以实现用户最大价值为目的，创新都要形成产品（硬或者软）才能服务于用户。这里就有两个关键因素：时效和质量。时效就是形成产品的时间需要足够高效，也就是所谓精益产品开发；质量就是需要以低成本高水平地从满足客户需求。DFSS正是从这两个关键因素着手而将创新转化为客户价值。例如某著名液晶电脑显示器生产商，注意到客户在调节屏幕对比度的同时会感觉屏幕亮度变化的痛点，运用DFSS的方法集中的公理设计的方法，将对比度的调节和亮度的调节在用户感官上做到彼此独立，而代价是仅仅添加一个可变电阻，从而实现创新的想法迅速实现，推向市场，转化为客户价值。

走向创新的必经之路

就正向/逆向设计而言，DFSS无疑是一种正 43 34063 43 14939 0 0 3647 0 0:00:09 0:00:04 0:00:05 3646向设计。这对目前的中国的工业产品设计是非常重要的，因为逆向设计在早期由低水平设计开始追赶的时候非常有用，能够显著缩短追赶的时间和成本。但是，逆向设计始终是在步人后尘，无法完成超越。在目前中国产品功能与质量已经完成大幅度提高的局面下，产品的原创设计是不能回避的突破口。在众多实施DFSS的公司中，韩国三星公司是比较早也是比较成功的。早在2000年，三星从DFSS刚开始兴起的时候就积极引入。本词条作者从2003年开始，就参与韩国三星公司的DFSS的导入和实施，进行了大量培训和项目指导工作。三星也是凭借DFSS产品性能和质量获得显著提高而最终在市场上战胜日本索尼公司。

例如，三星在当时比较先进的等离子平板显示器的等离子电极的改进上，使用DFSS中的萃思原则（一种关于发明问题的理论，见TRIZ词条），将传统三角形突出电极改为平面电极，降低了制造精度的要求，显著减少残次品率，同时提高变异效应40%。三星对DFSS的导入并不是全面铺开，而是以DFSS方法集合中的Triz萃思作为突破口。三星在早期萃思导入的几个项目上的投入超过1亿美元，三星集团的每一个公司、每一家工厂，都有一个萃思小组。图1是三星公司的DFSS实施路径图。

图1：三星公司DFSS实施路径图

客户价值需要首次就做对

可以使用一个六西格玛设计屋DFSS HOUSE来描述它的体系结构。主要包括目标、指导原则及其工具、流程和算法。

图2：六西格玛设计屋

要实现客户价值最大化， DFSS的回答是“首次就做出正确的设计”，这是DFSS压倒性的目标。DFSS从两个原则着手实现目标：设计理念和具体的设计活动。也就是：设计理念上客户价值最大化，采用合理科学的设计理念，让客户对产品的期望能得到最大的满足；而在设计行为上稳定实现最佳设计，产品的高性能能够从设计上得到稳定的发挥的保障。

这两个原则下分别由一系列设计方法和理念进行支撑，设计理念上有包括质量功能展开、公理化设计等。设计行为上有FMEA、田口设计、容差设计等。而DFSS的项目实践的系统路径，也就是IDOV：Identify识别、Design设计、Optimize优化和Verify验证。

近几年，DFSS的发展从最初的主要解决产品的可靠性、实用性等问题，越来越专注于产品的创新和高质量低成本产品实现方面。

对于一个新产品来说，缺乏创新也就没有从大公司及当前市场中打开局面的可能性；而即便有了创新的设计，但是，不能及时地、高质量低成本地变成商业化产品，也是最终要被无情的市场竞争所淘汰。产品设计的方法论有很多，比如，绿色设计、可持续设计、用户中心设计、精益产品开发等。它们和DFSS一样，都是有各自的侧重点，比如，精益产品设计强调低成本快速设计，绿色设计强调设计中的环保因素，可持续设计面向经济，社会和生态的持续经营等。

DFSS强调的是最大化实现客户价值。但是它们之间的界限也不断地融合和变化，比如，绿色的含义就随着时代的不同和政治经济环境的不同在变化，而DFSS强调的客户价值，如可靠性，也是一个相对的随时间变化的指标，而绿色，也正在成为DFSS的9维客户价值之外的第10维。但是，不管它们如何变化，有一点是不变的，就是创新和高质量的商业化产品实现。在这一点上，可以说，DFSS更加接近产品设计的本质。

小结

在世界经济发展越来越依赖创新的当今，中国的制造业要做到大而强，优秀的产品原创设计是必经之路。优秀的产品设计必然是实现客户价值最大化的。DFSS从两个关键点上的突出特点使其在众多的现代产品设计方法中能够相对比较全面和有效地实现客户价值最大化，这就是创造性的设计理念及方法集和高质量低成本的产品实现。在中国制造业由大而强的道路上，DFSS必将发挥重要的作用。

注：该词条即将收录入由中国电子信息产业发展研究院组编的《智能制造术语解读》一书，敬请关注。

《工业新概念》相关词条：

DCAC/MRM——数字设计与制造的鼻祖项目

现实与数字世界的融合——增强现实/虚拟现实