DFSS的概念

DFSS是当前国内外质量工程和六西格玛管理研究的一个热点问题。C.M.Creveling等比较系统地介绍了DFSS中的管理和技术问题，提出了实现DFSS的I2DOV模式和关键参数管理的基本框架和流程、魏恩洲里大学从事DFSS的知名教授杨凯将公里设计(Axiomatic Design)发明问题决绝理论(Theory of Invebtive Problem Solving,TRIZ)、DFX、FMEA和实验设计技术融入DFSS之中。Chowdhur Subir探讨了DFSS的实验战略和参与人员的作用，并提出了DFSS的IDDOV模式。这些文献都是将六西格玛方法和工具以及设计方法分解到各个阶段。 Geoff Tennant从设计方法学角度为实施DFSS提供指南，比较偏重于理论和原理，并研究了如何将TRIZ和六西格玛工具进 行整合。JosephA等提出了一种面向六西格玛创新设计的方法 I-DFSS(Innovative Design for Six Sigma),将创思想结 合到设计一个单一过程之中。Basem Said EI-Haik提出了X- FSS(Manufaturing and Design for SixSigma)的概念，强化概念设计方法，指出了如何将公理设计、Taguchi的线外质量方法和六西格玛肯理相融合的问题。因内 对DFSS的研究较少，邵家俊、何祯等在该方而做了一定的研究。DFSS的是在开发周期的上游阶段改进设计质呈，这些文献虽然将许多设计方法学中的新方法应用于DFSS，提 出解决问题的框架，但没有分析DFSS作为一个设计过程如何成为质量设计中的精髓。从而使得产品特性具有可预测性并且过程得以持续改进口实践表明，没有DFSS,仅采用DMAIC的成效是有限的 。从国内制造业的实际情况来着，虽然有些大企业已经引入了六西格玛管理方法，但很少将重点放在产品和流程的前期设计阶段。传统的设计开发流程不重视对顾客需求的深入分析，不能在设计阶段并行地考虑其下游阶段的制造、装配和服务等过程，而且设计上缺乏系统方法的指导和创新机制，导致产品质呈低和稳健性差。因此，有必耍对DFSS的设计过程及其设计思想作进一步的分析、探讨，以求在理论上给予必要的补充，同时为在实践中有效应用DFSS提供一些借鉴。

DFSS流程及主要设计工具

DFSS也有自己的流程，但目前还没有同一的模式，迄今研究者已提出的DFSS流程有13种:

(1)DMADV——定义(Define)、测量(Measure)、分析(Analyze)、设计(Dseugn)和验证(Verify)

(2)DMADOV——定义(Define)、测量(Measure)、分析(Analyze)、设计(Dseugn)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(3)DMCDOV——定义(Define)、测量(Measure)、特征化(Chaiacterize)、设计(Dseugn)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(4)DMADIC——定义(Define)、测量(Measure)、分析(Analyze)、设计(Dseugn)、特征化(Chaiacterize)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(5)DCOV——定义(Define)、特征化(Chaiacterize)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(6)IDDOV——识别(Identify)、定义(Define)、开发(Develop)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(7)DMEDI——定义(Define)、测量(Measure)、调查(Explore)、开发(Develop)和实现(Implement)

(8)IDEAS——识别(Identify)、设计(Dseugn)、评价(Evaluate)、保证(Assure)和扩大规模(Scale-up)

(9)RCI——定义和开发需求(Define and Develop Requirements)、概念设计(Define and Develop Concepts)和改进(Define and Develop Improvements)

(10)IDOV——识别(Identify)、设计(Dseugn)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(11)I2DOV——创新性设计(Invention and Innovation)、优化(Optimize)和验证(Verify)

(12)DCCDI——定义(Define)、识别顾客需求(Customer)、概念设计(Concept)、产品和 过程设计(Design)和实现(Implement)

(13)CDOV——概念开发(Concept development)、设计开发(Design development)、优化(Optimize)和验证(Verify)

总结这些模式可以发现，他们或者是DMAIC流程的发展和延伸，或者是从设计和优化角度给予强调，但基本上都始于需求开发阶段、终于验证阶段、根据这些模式，本研究提出DFSS的设计路线DDOVP——定义和开发需求(Define and Develop Requirements)、并行产品和过程设计(Concurrent Design)、优化(Optimize)、评价和验证(Evaluata and Validate)和开发控制计划( Develop Control Plan)，简记为:定义〔Define)、设计(Design)、优化(Optimize)、验证(validate)和计划(Plan)，以求更符合DID的设计思想，这一设计路线注重的是顾客需求和设计优化的重耍性，更适于在产品开发阶段应用。然而，建立和保持一个高度有效的并行工程团队是实现DFSS的前提。下面对该设计模式加以详细闸述：

(1)DFSS第一步的目的是定义和开发产品的顾客需求并论证和确定要开展的DFSS项目，为以后的工作提供有力而清晰的方向。在产品开发过程中，产品创新的核心在于概念设计，而需求设计又是概念设计的先导，分析顾客需求并将关键顾客需求融入产品设计中是产品生命周期最.} J端的过程，所以这一阶段是最重要的，这个阶段一个小小的错误都有可能造成严重的后果。在该阶段的上要下具有:质量功能展开(Quality Function Deployment，QFD)、新QC(Quality Control)七中工具、SIPOC(Supplier Input Process Output Customer)、亲和图、基准评价、损失函数、FMEA以及防故障设计(Poka Yoke)等。

(2)DFSS第二步是并行设计产品和过程，一片先要选择产品或者过程的概念，利用创造性的方法确定可行的概念，采用系统设计(包括TRIZ)的方法，通过创造性的思维和1'}I顶向下地设计，形成一个可以实现顾客需求的方案}}}.然后是选择新产品及其过程，工程师必须考虑并行的产品和过程设计，其目的是能够在产品设计的最初阶段就考虑到与最终产品有关的所有因素，并能够同时完成或部分完成其中某些过程的设计，如制造过程、检验过程、装配过程等。这样才能使得产品设计一次达到最佳、同时实现生产过程设计的最优化，为产品质呈控制提供保证。这一阶段的下具包括系统工程，系统和功能图、DFX、TRIZ、公理设计、普氏方法、CAD/CAM(Computer-Aided Design/Manufacturing)、Taguchi的三次设计、实验设计、变异分析、测量系统分析(Meaure System Analysis,MSA)、QFD、FMEA、小样本SPC(Statistical Procrss Control)、Poka Yoke等。

(3)第三步是优化，其目标是达到质量、成本和交货时间的平衡。首先设计应该是稳健的，在DFSS中，这是最重要的特征。DMAIC模型若重于现有流程的改进，而DFSS着重于预防和稳健性:所应用的技术有Taguchi的三次设计、DOE、RSM、EVOP(Evolutionary Operation)、数字/算法优化等。

(4)第四步是评价设计产品和过程并验证设计是否满足顾客需求。通过对实时处理进行控制和调整，使得工程师能够识别并预防失效；通过潜在的失效模式和功能变异性的减少来改进产品和过程:通过建立、测试并固定原型，进行试生产来验证设计和过程的能力和产品的稳健份可靠性。应用的工具包括以下几个方面:用小子样SPC, FMEA信噪比和DPSS积分卡、DOE、QFD 、FMEA等方法进行设计质量的评估:在验证阶段，通过小子样SPC、FMEA和接收测试程序(Acceptance Test procedure，ATP)等方法进行制造质量的验证，通过仿真试验、可靠性试验、寿命试验、鉴定试验铃方法进行DFSS产品的验证和确认，以及通过平均故障时间(MTBF)和信噪比份统计指标及DFSS积分卡等考查产品的质量可靠性水平，并通过顾客试用来验证DFSS是否达到了希望的目标。

(5)的第五步是根据评价结果制定过程工具以及测量和流程控制计划，给忠设计验iat计}l和报告，这是DFSS的最后一个步骤，旨在维持流程的绩效水乎以满足客户需求，并不断促进流程的改进。当然，最优化的方案还应当通过技术状态控制的方法固化下来，以保证设计的产品在后继的加工过程中完全符合顾客的需求。

为了更好地理解质量和DFSS参考Larry R. Smith基于Nam Suh和Peter Senge的模型给出的质量演化模型，以说明在产品开发中DFSS和DMAIC的作用,如图2-3所示。从这一模型可以看出，在DFSS中，TRIZ和公理设计为DFSS提供概念设计基础，质量工程为其提供了工程设计基础。同时DFSS和DMAIC在设计中的作用有着明显的区别。因此要充分理解DFSS，就有必要区别DMAIC与DFSS的关系。