西格瑪工具箱之新七種QC工具

1、.六西格瑪工具箱之新七種QC工具 2003-11-21六西格瑪論壇 新七種QC工具可以應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)各階段，特別適用于難以得到充分?jǐn)?shù)據(jù)的方案論證和初步設(shè)計(jì)階段。新QC七種工具的特點(diǎn)是以圖形為基礎(chǔ)，適于整理不夠系統(tǒng)的思路，將各要素間的復(fù)雜關(guān)系理出頭緒，明確地提出問題，找出解決問題的手段、方法，并按時(shí)間先后排序，確定工作計(jì)劃。 新七種QC工具是：關(guān)聯(lián)圖法、親和圖法（KJ法）、系統(tǒng)圖法、矩陣圖法、矩陣數(shù)據(jù)分析法、過程決策程序圖法(PDPC法)、矢線圖法。 六西格瑪工具箱之因果圖 2003-11-21六西格瑪論壇 因果圖又叫“石川馨圖”，也稱為魚刺圖、特性要因圖等。它是利用“頭腦風(fēng)暴法”，集思廣益，尋

2、找影響質(zhì)量、時(shí)間、成本等問題的潛在因素，然后用圖形形式來表示的一種十分有用的方法，它揭示的的是質(zhì)量特性波動(dòng)與潛在原因的關(guān)系。 因果圖有三個(gè)顯著的特征： 1、是對(duì)所觀察的效應(yīng)或考察的現(xiàn)象有影響的原因的直觀的表示； 2、這些可能的原因的內(nèi)在關(guān)系被清晰地顯示出來； 3、內(nèi)在關(guān)系一般是定性的和假定的。六西格瑪工具箱之質(zhì)量損失函數(shù) 2003-11-25六西格瑪論壇 質(zhì)量特性的波動(dòng)(即產(chǎn)品性能相對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)值的偏離)是引起質(zhì)量損失和質(zhì)量問題的原因，田口博士建立了質(zhì)量損失函數(shù)，以描述質(zhì)量損失與質(zhì)量波動(dòng)之間的關(guān)系。 質(zhì)量損失QL(Quality Loss)是質(zhì)量特性y的函數(shù)。不同的產(chǎn)品和不同的質(zhì)量特性對(duì)應(yīng)不同的

3、質(zhì)量損失曲線。 當(dāng)產(chǎn)品性能恰好為目標(biāo)值m時(shí)，質(zhì)量損失最小，相對(duì)值可定義為零。產(chǎn)品性能偏離目標(biāo)值越遠(yuǎn)，質(zhì)量損失越大。質(zhì)量損失函數(shù)L(y)的圖象為一條曲線，在y=m處有極小值零。假定L(y)在y=m處存在二階導(dǎo)數(shù)，可將L(y)在y=m處展開成泰勒級(jí)數(shù)，考慮L(y)=0，L(m)=0，并忽略高階無窮小，L(y)可簡(jiǎn)化為式中k=L(m)/2!為不依賴于y的常數(shù)。因此質(zhì)量損失函數(shù)的圖像在y=m附近近似地等于一條拋物線。 j(y)為一批產(chǎn)品的性能概率分布密度函數(shù)，其均值為，標(biāo)準(zhǔn)差為，則這批產(chǎn)品的質(zhì)量損失的數(shù)學(xué)期望為 當(dāng)隨機(jī)變量y服從正態(tài)分布N(，2)時(shí)，由(1-8)式可得 可見質(zhì)量損失的數(shù)學(xué)期望L與產(chǎn)品性

4、能方差2、平均波動(dòng)的平方(-m)2和損失系數(shù)k有關(guān)。 2和(-m)2決定了曲線j(y)的形狀與位置， 而k則決定了質(zhì)量損失函數(shù)L(y)的形狀。健壯設(shè)計(jì)的目標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)目標(biāo)是使s2+(m-m)2最小，即曲線j(y)很陡且均值接近m，另一個(gè)目標(biāo)是使k最小，即曲線L(y)很平坦，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量損失最小。六西格瑪工具箱之容差設(shè)計(jì) 2003-11-13六西格瑪論壇 容差設(shè)計(jì)(Tolerance Design)在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和由參數(shù)設(shè)計(jì)確定了可控因素的最佳水平組合后進(jìn)行，此時(shí)各元件(參數(shù))的質(zhì)量等級(jí)較低，參數(shù)波動(dòng)范圍較寬。 容差設(shè)計(jì)的目的是在參數(shù)設(shè)計(jì)階段確定的最佳條件的基礎(chǔ)上，確定各個(gè)參數(shù)合適的容差。

5、容差設(shè)計(jì)的基本思想如下：根據(jù)各參數(shù)的波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性貢獻(xiàn)(影響)的大小，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮有無必要對(duì)影響大的參數(shù)給予較小的容差(例如用較高質(zhì)量等級(jí)的元件替代較低質(zhì)量等級(jí)的元件)。這樣做，一方面可以進(jìn)一步減少質(zhì)量特性的波動(dòng)，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，減少質(zhì)量損失；另一方面，由于提高了元件的質(zhì)量等級(jí)，使產(chǎn)品的成本有所提高。因此，容差設(shè)計(jì)階段既要考慮進(jìn)一步減少在參數(shù)設(shè)計(jì)后產(chǎn)品仍存在的質(zhì)量損失，又要考慮縮小一些元件的容差將會(huì)增加成本，要權(quán)衡兩者的利弊得失，采取最佳決策。 總之，通過容差設(shè)計(jì)來確定各參數(shù)的最合理的容差，使總損失(質(zhì)量與成本之和)達(dá)到最佳(最小)。我們知道，使若干參數(shù)的容差減少需要增加成本，但由此

6、會(huì)提高質(zhì)量，減少功能波動(dòng)的損失。因此，要尋找使總損失最小的容差設(shè)計(jì)方案。用于容差設(shè)計(jì)的主要工具是質(zhì)量損失函數(shù)和正交多項(xiàng)式回歸。 參數(shù)設(shè)計(jì)與容差設(shè)計(jì)是相輔相成的。按照參數(shù)設(shè)計(jì)的原理，每一層次的產(chǎn)品（系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備、部件、零件），尤其交付顧客的最終產(chǎn)品都應(yīng)盡可能減少質(zhì)量波動(dòng)，縮小容差，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)顧客滿意；但另一方面，每一層次產(chǎn)品均應(yīng)具有很強(qiáng)的承受各種干擾（包括加工誤差）影響的能力，即應(yīng)容許其下屬零部件有較大的容差范圍。對(duì)于下屬零部件通過容差設(shè)計(jì)確定科學(xué)合理的容差，作為生產(chǎn)制造階段符合性控制的依據(jù)。但應(yīng)指出，此處的符合性控制與傳統(tǒng)質(zhì)量管理的符合性控制有兩點(diǎn)不同：第一，檢驗(yàn)工序不能只記錄

7、通過或不通過，還應(yīng)記錄質(zhì)量特性的具體數(shù)值；不能只給出不合格率，還要按照質(zhì)量損失的理論制訂科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法來給出質(zhì)量水平的數(shù)據(jù)。第二，采用適應(yīng)健壯設(shè)計(jì)的在線質(zhì)量控制方法（如先進(jìn)的SPC方法等），實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的情況，進(jìn)行反饋和工藝參數(shù)的調(diào)整；針對(duì)存在的問題，不斷地采取措施改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，在減少總損失的前提下使質(zhì)量特性越來越接近目標(biāo)值，條件具備時(shí)，應(yīng)減少容差范圍。六西格瑪工具箱之水平比較法(Benchmarking) 2003-11-14六西格瑪論壇 水平對(duì)比法(Benchmarking)又稱標(biāo)桿法。是對(duì)照最強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或已成為工業(yè)界領(lǐng)袖的公司，在產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和售后服務(wù)等各

8、方面進(jìn)行比較分析和度量，并采取改進(jìn)措施的連續(xù)過程。水平比較法包括兩個(gè)重要的方面，一方面制訂計(jì)劃，不斷地尋找和樹立國(guó)內(nèi)、國(guó)際先進(jìn)水平的標(biāo)桿，通過對(duì)比和綜合思考發(fā)現(xiàn)自已產(chǎn)品的差距；另一方面不斷地采取設(shè)計(jì)、工藝和質(zhì)量管理的改進(jìn)措施，取人之長(zhǎng)、補(bǔ)已之短，不斷提高產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量水平，超過所有的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，達(dá)到和保持世界先進(jìn)水平。采用水平比較法不是單純地模仿，而是創(chuàng)造性地借鑒。通過深入的思考、研究，集眾家之長(zhǎng)，開展技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的突破。只有掌握了突破性的技術(shù)，才有可能領(lǐng)先世界。為了更好地貫徹水平比較法，應(yīng)當(dāng)建立有關(guān)的數(shù)據(jù)庫，并不斷更新。水平比較法在美國(guó)已獲得廣泛的應(yīng)用和明顯的成效。 六西格瑪工具箱

9、之頭腦風(fēng)暴法 2003-11-17六西格瑪論壇 頭腦風(fēng)暴法又稱智力激勵(lì)法，是現(xiàn)代創(chuàng)造學(xué)奠基人美國(guó)奧斯本提出的，是一種創(chuàng)造能力的集體訓(xùn)練法。它把一個(gè)組的全體成員都組織在一起，使每個(gè)成員都毫無顧忌地發(fā)表自己的觀念，既不怕別人的譏諷，也不怕別人的批評(píng)和指責(zé)，是一個(gè)使每個(gè)人都能提出大量新觀念、創(chuàng)造性地解決問題的最有效的方法。它有四條基本原則：第一、排除評(píng)論性批判，對(duì)提出觀念的評(píng)論要在以后進(jìn)行。第二、鼓勵(lì)“自由想象“。提出的觀念越荒唐，可能越有價(jià)值。第三、要求提出一定數(shù)量的觀念。提出的觀念越多，就越有可能獲得更多的有價(jià)值的觀念。第四、探索研究組合與改進(jìn)觀念。除了與會(huì)者本人提出的設(shè)想以外，要求與會(huì)者指出，

10、按照他們的想法怎樣做才能將幾個(gè)觀念綜合起來，推出另一個(gè)新觀念；或者要求與會(huì)者借題發(fā)揮，改進(jìn)他人提出的觀念。 六西格瑪工具箱之統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC) 2003-11-14六西格瑪論壇 統(tǒng)計(jì)過程控制(Statistical Process Control,縮寫為SPC)是由美國(guó)休哈特博士于上世20年代提出的，自第二次世界大戰(zhàn)后，SPC已逐漸成為西方工業(yè)國(guó)家進(jìn)行在線質(zhì)量控制的基本方法。根據(jù)SPC理論，產(chǎn)品質(zhì)量特性的波動(dòng)是出現(xiàn)質(zhì)量問題的根源，質(zhì)量波動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，通過控制圖可以發(fā)現(xiàn)異常，通過過程控制與診斷理論（SPCD）可以找出異常的原因并予以排除。常用的休哈特控制圖有均值極差（x-R）控制圖，均值

11、標(biāo)準(zhǔn)差（x-S）控制圖，中位數(shù)極差（x-R）控制圖，單值移動(dòng)極差（x-Rs）控制圖，不合格品率（P）控制圖，不合格品數(shù)（Pn）控制圖，缺陷數(shù)（C）控制圖，單位缺陷數(shù)（u）控制圖等。SPC方法是保持生產(chǎn)線穩(wěn)定，減少質(zhì)量波動(dòng)的有力工具。 近年來，SPC方法獲得進(jìn)一步發(fā)展，例如波音公司為了貫徹健壯設(shè)計(jì)思想，推出了一套新的供應(yīng)商質(zhì)量保證規(guī)范Dl-9000，主要的變化是要求建立先進(jìn)的質(zhì)量體系(Advanced Quality System，縮寫為AQS)。AQS體系將田口的質(zhì)量損失的概念納入到生產(chǎn)制造階段的質(zhì)量管理之中，提出了一整套與健壯設(shè)計(jì)相適應(yīng)的生產(chǎn)制造質(zhì)量控制要求。 AQS體系首先要求確定生產(chǎn)制造

12、階段產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，對(duì)這些關(guān)鍵特性及其所涉及的零部件，要求開展工藝健壯設(shè)計(jì)，以便確定健壯的工藝。在生產(chǎn)制造中要建立對(duì)關(guān)鍵特性的監(jiān)控措施，除了應(yīng)用SPC的常規(guī)控制圖外，AQS給出了三種小批量控制圖即單值移動(dòng)極差控制圖、目標(biāo)控制圖和比例控制圖，兩種改進(jìn)的控制圖即移動(dòng)平均控制圖和幾何移動(dòng)平均控制圖，另外還有提高控制圖監(jiān)控靈敏度的一些措施。根據(jù)監(jiān)控情況和實(shí)際需要，改進(jìn)工藝參數(shù)或改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，糾正引起質(zhì)量波動(dòng)的任何人機(jī)料法環(huán)的因素，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的連續(xù)改進(jìn)。 六西格瑪工具箱之系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2003-11-19六西格瑪論壇 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(System Design)在健壯設(shè)計(jì)方法體系中有著十分重要的作用。在顧客需求

13、明確以后，如何有針對(duì)性地開發(fā)出技術(shù)含量高、生命力強(qiáng)、適銷對(duì)路的產(chǎn)品，從根本上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，也直接決定了企業(yè)的成敗。在全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，知識(shí)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，僅靠提高現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本或引進(jìn)仿制先進(jìn)工業(yè)國(guó)的產(chǎn)品已不能適應(yīng)企業(yè)的生存與發(fā)展，唯有不斷跟蹤發(fā)展變化的高新技術(shù)與發(fā)展變化的顧客需求，以顧客需求為牽引不斷創(chuàng)新，更快更好地開發(fā)出一代又一代滿足顧客需求、先進(jìn)適用、效費(fèi)比高的產(chǎn)品，才能不斷地滿足顧客的需要。從產(chǎn)品開發(fā)過程來說，急需科學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法來指導(dǎo)和支持產(chǎn)品的開發(fā)，控制源頭質(zhì)量。田口玄一倡導(dǎo)的三次設(shè)計(jì)，就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)，他創(chuàng)造性地提出了參數(shù)設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)的原理、方法，

14、并開展了大規(guī)模的實(shí)踐，但他沒有提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方法。長(zhǎng)期以來，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是健壯設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的落后，不但限制了產(chǎn)品的質(zhì)量水平，也影響了參數(shù)設(shè)計(jì)等穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的正確和有效的應(yīng)用。 近年來，在質(zhì)量學(xué)界的不懈努力下，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程及其一般規(guī)律有了深入的理解，提出了一些新的方法，主要有西歐流派的理論、公理性設(shè)計(jì)原則和解決創(chuàng)造性問題的理論(TRIZ)等。西歐流派的理論認(rèn)為設(shè)計(jì)是一個(gè)映射的過程；功能的實(shí)現(xiàn)過程是能量、材料及信息流的轉(zhuǎn)換；對(duì)功能可進(jìn)行逐層分解；給出了科學(xué)的設(shè)計(jì)流程。公理性設(shè)計(jì)原則提出了設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)和應(yīng)遵循的原則。TRIZ方法是前蘇聯(lián)從1946年開始，對(duì)數(shù)以百萬計(jì)的專利文獻(xiàn)

15、加以研究，總結(jié)和提煉的技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新規(guī)律的體系，在產(chǎn)品的創(chuàng)新方法方面是一個(gè)極大的突破。我國(guó)的科技工作者在引進(jìn)和掌握了先進(jìn)的自頂向下設(shè)計(jì)方法后，還通過對(duì)自頂向下設(shè)計(jì)的一般原則與方法進(jìn)行研究，給出了通用的自頂向下設(shè)計(jì)方法。以上方法各有千秋，從不同方面揭示了系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)律，在質(zhì)量學(xué)界引起強(qiáng)烈關(guān)注，并已應(yīng)用于工程實(shí)踐，產(chǎn)生了良好的效果。六西格瑪工具箱之線內(nèi)質(zhì)量管理 2003-11-19六西格瑪論壇 線內(nèi)質(zhì)量管理是為了對(duì)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)進(jìn)行控制。即使給定了生產(chǎn)工藝，決定了作業(yè)條件，由于以下原因，產(chǎn)品的特性值也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。 原材料，外購件的波動(dòng)； 工藝的變化，工具的磨損，機(jī)械的故障等； 處理的波動(dòng)；

16、操作差錯(cuò)。 對(duì)于這樣四個(gè)波動(dòng)因素，要求在日常作業(yè)中進(jìn)行質(zhì)量管理，亦即實(shí)時(shí)處理的在線質(zhì)量管理。包括以下三種工作： 1) 工藝的診斷及調(diào)節(jié)，也稱做工藝管理。這種方法是每隔一定間隔進(jìn)行診斷，如果判斷為異常，便尋找原因使其恢復(fù)正常，再重新生產(chǎn)。如果判斷故障正在漸漸形成，則對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)，作預(yù)防處理。確定最佳診斷間隔和必要時(shí)采用適當(dāng)?shù)亩ㄆ诰S護(hù)是兩項(xiàng)主要的管理技術(shù)。 2) 預(yù)測(cè)及修正，也可叫做控制，這種方法是對(duì)于某種想要控制的計(jì)量特性值，每隔一定間隔進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)所測(cè)的值預(yù)測(cè)生產(chǎn)照原樣繼續(xù)時(shí)所生產(chǎn)物品的特性值的平均值。預(yù)測(cè)值如與目標(biāo)值偏離，則要改變用于修正的因素，即改變信號(hào)因素的水平進(jìn)行修正。這種方法也稱

17、反饋控制，在進(jìn)行合理的工藝設(shè)計(jì)中很重要。 3) 檢測(cè)及處理。也稱為檢驗(yàn)：就是說對(duì)產(chǎn)品逐件地進(jìn)行測(cè)定，其質(zhì)量特性值若超出標(biāo)準(zhǔn)，便進(jìn)行返修或報(bào)廢等等。 線內(nèi)質(zhì)量管理也是田口玄一提出的，其特點(diǎn)是：每種措施要以減少質(zhì)量損失作為目標(biāo)，進(jìn)行管理方案的優(yōu)化，例如最佳診斷與測(cè)量間隔，最佳修正值，最佳定期維護(hù)周期等。與SPC相比，線內(nèi)質(zhì)量管理更加精細(xì)，重視預(yù)測(cè)與修正，強(qiáng)調(diào)降低成本。六西格瑪工具箱之箱線圖 2003-11-20六西格瑪論壇 箱線圖是利用數(shù)據(jù)中的五個(gè)統(tǒng)計(jì)量：最小值、第一四分位數(shù)、中位數(shù)、第三四分位數(shù)與最大值來描述數(shù)據(jù)的一種方法，它也可以粗略地看出數(shù)據(jù)是否具有有對(duì)稱性，分布的分散程度等信息，特別可以用

18、于對(duì)幾個(gè)樣本的比較。 六西格瑪工具箱之謝寧方法 2003-11-20六西格瑪論壇 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)方法一直在發(fā)展、豐富和完善，美國(guó)人多里安謝寧(Dorian Shainin)總結(jié)了如下七種新的DOE應(yīng)用技術(shù)： 1、 多變圖技術(shù) 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)確定影響質(zhì)量的可能要素，例如工人班次、機(jī)床、原材料、工藝變量等，每隔一段時(shí)間抽取連續(xù)生產(chǎn)的幾件產(chǎn)品，按需觀察的這些要素的幾種情況分別測(cè)試質(zhì)量特性，畫成圖表進(jìn)行比較分析，以確定引起波動(dòng)的原因。2、零件搜索技術(shù) 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)確定影響產(chǎn)品質(zhì)量的可疑零件，隨機(jī)選取幾個(gè)好的產(chǎn)品和壞的產(chǎn)品，將壞產(chǎn)品上的可疑零件與好產(chǎn)品上的對(duì)應(yīng)零件進(jìn)行交換，重新裝配后進(jìn)行質(zhì)量特性參數(shù)的測(cè)量、比較、分析，以找到影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要零件。3、成對(duì)比較技術(shù) 隨機(jī)選取5對(duì)以上的好的和壞的產(chǎn)品，用各種方法測(cè)試其各種參數(shù)并比較其不同之處，以確定影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因。成對(duì)比較技術(shù)適用于不可拆卸的產(chǎn)品。4、變量搜索技術(shù) 與零件搜索有許多相似之處，都是逐個(gè)替換，進(jìn)行測(cè)試比較，以搜索引起產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的主要原因，但變量搜索是針對(duì)變量的，而零件搜索則是針對(duì)零件的。 5、完全