六西格玛设计的基本定义与方法体系

一、系统设计的基本原理与方法

1.设计是一个映射过程。

在产品开发初期，由于产品的工作原理和结构尚未确定，其技术方案就像一个黑盒，设计输入是通过黑盒映射的设计输出，设计过程就是将黑盒透明化的过程。完成这种映射的技术方案是无穷无尽的，系统设计的目的就是找到一个优化的技术方案。公司通过对顾客或市场需求(包括潜在需求)的调查，整理出对产品的要求，形成需求规格，构成产品开发中最初的、最基本的设计输入。

在此基础上，分析系统的工作环境，定义系统的基本输入输出，确定系统的功能结构，将对产品的设计需求落实到功能需求，实现从需求规格到功能需求的映射。然后根据产品的功能需求，确定产品的层次体系和组件结构，完成产品的设计方案。最后，将产品的设计方案映射到相应的工艺方案。如下图所示

。

图  设计的映射过程

2.自顶向下的设计

自顶向下设计的基本思想是深入分析和确定客户的需求，从系统的顶层开始，进行自顶向下的设计和自底向上的集成，如功能分配、系统原理框架开发、信息传递、处理与集成、接口控制、冗余和系统重构设计、工程专业集成等。通过对子系统和组件并行开发的有机管理，协调技术、进度和成本之间的矛盾，确保产品开发按照标准程序、规定的时间节点和成本完成，保证产品的高质量和高可靠性。

3.合理设计

为了优化映射过程，提出了相应的设计公理。

①公理1:独立性公理(模块化公理)——保持功能需求的独立性。

一个好的设计应该以模块化为特征。特定的子系统(组件)可以实现特定的功能，互不干扰，尽量减少功能需求之间的“耦合”。对于完全实现独立公理(非耦合设计)的设计方案，当调整设计参数以更好地实现某一功能时，其他功能的实现不会受到影响。这样会使设计思路更加清晰，避免设计参数之间复杂交互带来的不确定性，有利于故障诊断和产品维护，也有利于产品功能的扩展和升级。

②公理2:信息公理(简化公理)——信息量最小化。

要实现六西格玛设计的理想目标，必须依靠更先进的工具和方法。针对六西格玛设计的武器装备有很多，包括风险分析、质量功能展开(QFD)、容差设计、设计失效模式与影响分析(DFMEA)、TRIZ法、可靠性分析、试验设计(DOE)、仿真、数据挖掘等。下面将介绍几种典型的工具。

二、质量功能展开(QFD)

QFD是实现六西格玛设计最重要的方法之一。为了保证设计目标值完全符合客户的要求；质量特性的规格极限能满足顾客的需求。在六西格玛设计的第一阶段，应采用QFD法分析和确定顾客的需求(设计目标值)，并初步确定质量特性的规格限值。在定义产品时，需要应用QFD技术将顾客的要求科学地转化为设计要求，并确定关键质量特性(CTQ)和瓶颈技术。QFD还可以在产品开发的后期起到辅助作用。