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问题解决利器--DFSS入门及解题思路

 降本设计 2022-10-11 发布于上海

注:本文为工程师投稿,按要求未署名。

书写是为了更好地思考,欢迎各位工程师投稿。

DFSS是工具,是方法,更是思维,它是一个庞大而系统的框架。
DFSS内容非常多,本文将介绍DFSS的一些基础知识及理念、DMADV解题过程,属于入门级的介绍,而要掌握DFSS,则需要结合项目或者课题去不断实践



 1 
DFSS基础知识

DFSS是Design forSix Sigma的首字母缩写,中文翻译为六西格玛设计,西格玛用希腊字母σ来表示。

六西格玛起源于摩托罗拉开发的一种方法,旨在将缺陷减少到如此低的价值,以至于它们几乎不存在。

它是最受推崇的业务流程改进方法之一,它配备了大量统计工具,可以帮助企业了解流程需要优化哪些方面,以及如何实际实现近乎完美的流程。

作为一名工程师,你知道好的产品是怎么来的吗?

相信大家都能说出个一二来。

其实,历史上对好的产品质量经历了从质量是检验出来的->到生产出来的->最后到设计出来的逐步演变,产品质量管理也跟着转变,如图1所示。

1 质量管理的发展

在六西格玛管理中,西格玛(σ)水平衡量我们所提供的产品或服务有多少能够达到顾客的要求,σ水平越高,产品或服务满足顾客要求的程度就越高,缺陷就越小,达到6σ质量水平意味着只有3.4PPM,如图2所示。

  

图2 不同σ水平对应的PPM值及±6σ正态分布图(考虑±1.5σ偏移)





 2 
DFSS理念

DFSS只是提升专业水平的一种工具,但它的价值是锻炼个人和组织的思维方式。

也许你经常听到或者看到文章写到要有系统思维能力,进行刻意练习,深入思考,那学习DFSS的的确确能帮助你提升这些能力。

在研发过程中,真正用到DFSS等工具解决的问题大概占20%,大部分其实凭借经验、设计规范,简答的计算就能解决。

研发遇到的问题也可以归纳成三个:①功能属性;②结构属性;③参数属性。

在解决一个复杂问题时,先进行分析将其分解成若干个简单的问题,各个击破,然后再综合汇总将问题解决,这其实是大多数解决问题的工具的一个特点。

不管你是研发人员,还是质量人员,在工作岗位上,一定要对质量成本要有清晰的认知,如图3所示。

图3 不同时机改进所对应的质量成本(据国外调查统计)

从图中得知质量成本是呈几何级增加的,质量改进行动启动的越早,质量成本就降得越低。

传统的六西格玛管理是对已有问题基于DMAIC流程进行改善,但这种改善是事后改善,非常局限,如前所述质量首先是设计出来,设计质量决定了产品的固有质量。

实践表明,至少80%的产品质量是在早期设计阶段决定的,DFSS就是在产品/流程设计一开始就寻找潜在缺陷,将一切可能的问题消灭在萌芽状态,努力创造一个新的更好的产品/流程,如图4所示。 

图4 DMAIC改善与DFSS设计





 3
 DMADV解题过程

DFSS的流程/模式有10多种,常用的是DMADV模式,以下我将按DMADV这5个阶段分别进行介绍,各阶段相关工具总结如图5所示。

图5 DMADV五个阶段的工具及QFD连接路线图

第1阶段 D阶段(即Define界定)

第1阶段是定义过程和设计目标,了解客户的声音(VOC:Voice of Customer),对顾客的需求分析可通过狩野(Kano)模型量化。

Kano模型将顾客的需求定义三个层次,即基本功能、绩效功能,兴奋(魅力)功能。

第2阶段 M阶段(即Measure测量)

第2阶段运用了QFD(Quality Function Deployment质量功能展开/质量屋)工具识别过程/产品的CTQ(Critical-to-QualityCharacteristics关键质量特性。

针对内部需求,则借用DFX(Design for eXcellence,卓越设计)理念,DFX包括DFM、DFA、DFQ、DFC、DFR等,认真研究钟老师的DFMA《面向制造和装配的产品设计指南》。

M阶段还需进行SFMEA失效分析,制定CPM(Critical Parameter Management关键参数管理)。

第3阶段 A阶段(即Analyze分析)

第3阶段是开发过程设计和评估选择最优设计方案,借助IFR(Ideal Final Result最终理想解),利用资源,创新问题解决理论TRIZ,进行方案设计。

然后进行仿真,如散热仿真、振动仿真、信号完整性仿真等,根据仿真结果符合性选择最优方案。

第4阶段 D阶段(即Design设计)

第4阶段是细节设计和优化设计,利用DOE(Design of Experiment,试验设计)研究影响因子的贡献度,选出最优组合,达到稳健设计的目的;对细部设计方案进行公差分析,给定公差。

第5阶段 V阶段(即Verify验证

第5阶段是验证所选设计,并对流程实施控制,设计方案是否能满足要求需要可靠性测试,V阶段让我们初步了解Minitab软件,进行数据分析。

方案验证通过后最终需要通过控制计划对关键工艺参数管控,最终保证产品的关键参数。



最后的话

DFSS是让我们做正确的事(Do the Right Thing),把正确的事情做正确。

在工作之余,也希望大家能主动学习DFSS,运用其中的知识点到工作中,做出让客户更放心、更满意的卓越的产品。

----全文完---



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注:本文为工程师投稿。书写是为了更好地思考,欢迎各位工程师投稿。


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