六西格玛设计在民用航空业的应用

一.背景

示例产品是HDD的样机，HDD是C919大型民用运输机显示系统的核心部件，也是主要的驾驶舱人机界面之一。通过使用六西格玛设计 (DFSS)的理论和方法来开发该项目，可以达到完善产品设计流程和方法、提高产品设计质量、降低C919飞机平视显示器开发风险等目的。同时也可以提高企业在民机显示器开发领域的技术水平，从而促进企业尽快加入民机显示器供应商的行列，尽快在民机市场占据一席之地。

1.识别阶段

下游客户提出的产品(如过程和测试等)。)应满足可制造性的要求，以及来自通用标准或约束的要求。为此，客户主要分为10部分，包括合资公司和工艺技术中心(见图1)。六西格玛设计为了有效区分不同客户的优先级，用1到5分来评价客户的重要性。为了有效区分不同客户需求的优先满足程度，本项目首先采用卡诺模型进行需求分析，用基本需求、单一性需求和吸引性需求进行区分。六西格玛设计项目对每个需求的重要性进行1~5分的评分，同时考虑客户的重要性，最终生成需求树(见图2)。这些需求将作为下一阶段工作的输入，并成为功能架构和物理架构设计的标准。量化每个客户需求获得技术需求，并利用质量函数扩展客户需求与技术需求的相关性，进而识别重要的技术需求(如图3所示)。

图1

图2

图3

2.概念阶段

概念的输入来自前一阶段的输出:根据客户需求转化的技术需求，以及它们之间的技术冲突矩阵。在概念阶段，通过使用QFD-2、TRIZ，绘制功能图和边界图，从输入开始进行概念生成、架构设计和可靠性设计，最终生成功能需求、概念设计方案、结构需求、子系统/结构方案和可靠性设计需求，完成技术需求到功能需求的转化，形成概念设计方案和子系统/结构方案作为下一阶段的输入。

为了在设计阶段估计产品的未来质量，六西格玛设计项目使用设计记分卡初步估计产品的质量。预测模型如图4所示。通过模型中各零件的缺陷数据来估计平视显示器产品的质量水平。

图4

3.优化阶段

优化阶段的输入来自前一阶段的输出:设计记分卡和关键模块样本。在优化阶段，通过IDEF建模和试验设计(DOE:Design of Experiment)实验对参数进行优化，得到关键参数的最佳组合。最后得出关键设计参数，完成设计优化和样机设计。

4.验证阶段

在此阶段，通过前期验证和后续验证计划，实现最终原理样机的验证，最终实现DFSS在平视显示器产品设计过程中的全过程应用。

二、好处

随着国家对民航投入的不断加大，研发民机产业进入了快速发展时期。机载显示器作为座舱显示系统的核心部件和主要人机界面，具有巨大的市场需求和发展前景。运用DFSS理论和方法开展本项目，改进了产品设计流程和方法，提高了产品设计质量，降低了C919飞机平视显示器的开发风险，大大提高了企业在民机显示器开发领域的技术水平，对企业尽快加入民机显示器供应商行列，早日在民机市场占有一席之地具有重要意义。

六西格玛设计项目的研究成果将广泛应用于各种航电产品的研发。未来将结合现有的研究流程，对现有流程进行补充和强化，真正达到提高产品质量、缩短开发周期的目的。同时要让更多的人参与和分享，形成良好的质量文化，最终达成“质量就是设计”的共识。