六西格瑪設計 | 工業新概念

【中文】六西格瑪設計

【英文】Design for Six Sigma

【正解】六西格瑪設計是一種高度規範化的業務流程和方法，它將六西格瑪的原則和方法盡量早地運用到產品的設計和開發的流程中去，並成為一種獨立於六西格瑪的方法論。六西格瑪設計是客戶需求驅動的，創造性使用一系列現代產品設計方法，最終由設計帶來的最大滿足客戶需求的六西格瑪產品質量。六西格瑪設計不僅適用在產品設計領域，也用於流程設計領域；不僅用於傳統製造業，也用於服務業。

六西格瑪的天花板

美國摩托羅拉首創，通用電氣公司發揚光大的「六西格瑪」質量持續改善方法，成為製造業的標杆參考。六西格瑪是指產品缺陷的發生率在正態分布正負六倍標準差以外，也就是長期百萬分之3.4的缺陷率，它代表一種理想的質量水平，也有一套完整的六西格瑪的方法和理論體系。

在六西格瑪在業界日益普遍接受和採用後幾年，也就是2000年前後，人們發現產品質量水平在達到4-5個西格瑪後，再進一步提高時，常常會遇見一個問題：產品質量提高的受阻是「原生的」，靠六西格瑪方法改善生產流程去達到，代價非常高昂，有時甚至是不可能。也就是，六西格瑪是對現有產品和流程的改進於產品的設計方面產生的潛在問題，並不能很好地解決。比如，由於產品設計的不合理，造成生產工藝上的困難，而進一步造成高質量水平難以達到。要真正達到理想的六西格瑪質量水平，從最初的設計就要採用面向六西格瑪質量的理念和方法。這也就是六西格瑪設計的由來。

質量不單單是產品

六西格瑪設計的核心是實現客戶價值。客戶價值簡而言之是客戶願意為某產品或者服務而付出的代價。這種代價並不能簡單地等同於產品價格，但它一定意味著利潤空間。例如，蘋果公司的新款iPhone推出，客戶不僅願意接受相對高昂的定價，而且願意排隊搶購，或者較長時間的交貨期。這都是客戶願意為產品和服務付出的代價。這意味著，質量不單單是產品自身的概念。在質量學界，廣泛接受的質量的定義跟產品的性能和期望值密切相關，質量是產品性能和用戶期望的比值。越大程度地實現（滿足和超越）客戶價值，質量越好。通常有可靠性、性能、特點、耐用性、美觀等9個維度來衡量和實現客戶價值，而DFSS致力的目標正是在這9個維度上從產品設計著手，最大化實現客戶價值。

推動創新

從DFSS誕生以來，創新就是它最根本的推動力。因為DFSS是要從產品/流程設計上著手，解決實現客戶價值的根本問題，而不是延續現有的產品和流程進行改善。這也是DFSS和六西格瑪的根本區別。

創新有兩種根本形式：技術創新和市場創新。技術創新包括新技術的研發，新流程的創造，新產品的研製等，也就是從技術角度突破現有的局限、框架或者陳規。比如，量子技術就是一種技術創新；市場創新包括發現現有技術的新市場，新的商務模式，開發新的客戶需求等，簡而言之就是開拓一個新的市場。例如，目前流行的共享服務（摩拜單車、優步汽車）就是一種市場創新。這兩種創新都會帶來一系列的裂變，引發一個新的產業鏈的形成。

創新以實現用戶最大價值為目的，創新都要形成產品（硬或者軟）才能服務於用戶。這裡就有兩個關鍵因素：時效和質量。時效就是形成產品的時間需要足夠高效，也就是所謂精益產品開發；質量就是需要以低成本高水平地從滿足客戶需求。DFSS正是從這兩個關鍵因素著手而將創新轉化為客戶價值。例如某著名液晶電腦顯示器生產商，注意到客戶在調節屏幕對比度的同時會感覺屏幕亮度變化的痛點，運用DFSS的方法集中的公理設計的方法，將對比度的調節和亮度的調節在用戶感官上做到彼此獨立，而代價是僅僅添加一個可變電阻，從而實現創新的想法迅速實現，推向市場，轉化為客戶價值。

走向創新的必經之路

就正向/逆向設計而言，DFSS無疑是一種正向設計。這對目前的中國的工業產品設計是非常重要的，因為逆向設計在早期由低水平設計開始追趕的時候非常有用，能夠顯著縮短追趕的時間和成本。但是，逆向設計始終是在步人後塵，無法完成超越。在目前中國產品功能與質量已經完成大幅度提高的局面下，產品的原創設計是不能迴避的突破口。在眾多實施DFSS的公司中，韓國三星公司是比較早也是比較成功的。早在2000年，三星從DFSS剛開始興起的時候就積極引入。本詞條作者從2003年開始，就參與韓國三星公司的DFSS的導入和實施，進行了大量培訓和項目指導工作。三星也是憑藉DFSS產品性能和質量獲得顯著提高而最終在市場上戰勝日本索尼公司。

例如，三星在當時比較先進的等離子平板顯示器的等離子電極的改進上，使用DFSS中的萃思原則（一種關於發明問題的理論，見TRIZ詞條），將傳統三角形突出電極改為平面電極，降低了製造精度的要求，顯著減少殘次品率，同時提高變異效應40%。 三星對DFSS的導入並不是全面鋪開，而是以DFSS方法集合中的Triz萃思作為突破口。三星在早期萃思導入的幾個項目上的投入超過1億美元，三星集團的每一個公司、每一家工廠，都有一個萃思小組。圖1是三星公司的DFSS實施路徑圖。

圖1：三星公司DFSS實施路徑圖

客戶價值需要首次就做對

可以使用一個六西格瑪設計屋DFSS HOUSE來描述它的體系結構。主要包括目標、指導原則及其工具、流程和演算法。

圖2：六西格瑪設計屋

要實現客戶價值最大化， DFSS的回答是「首次就做出正確的設計」，這是DFSS壓倒性的目標。DFSS從兩個原則著手實現目標：設計理念和具體的設計活動。也就是：設計理念上客戶價值最大化，採用合理科學的設計理念，讓客戶對產品的期望能得到最大的滿足；而在設計行為上穩定實現最佳設計，產品的高性能能夠從設計上得到穩定的發揮的保障。

這兩個原則下分別由一系列設計方法和理念進行支撐，設計理念上有包括質量功能展開、公理化設計等。設計行為上有FMEA、田口設計、容差設計等。而DFSS的項目實踐的系統路徑，也就是IDOV：Identify識別、Design設計、Optimize優化和Verify驗證。

近幾年，DFSS的發展從最初的主要解決產品的可靠性、實用性等問題，越來越專註於產品的創新和高質量低成本產品實現方面。

對於一個新產品來說，缺乏創新也就沒有從大公司及當前市場中打開局面的可能性；而即便有了創新的設計，但是，不能及時地、高質量低成本地變成商業化產品，也是最終要被無情的市場競爭所淘汰。產品設計的方法論有很多，比如，綠色設計、可持續設計、用戶中心設計、精益產品開發等。它們和DFSS一樣，都是有各自的側重點，比如，精益產品設計強調低成本快速設計，綠色設計強調設計中的環保因素，可持續設計面向經濟，社會和生態的持續經營等。

DFSS強調的是最大化實現客戶價值。但是它們之間的界限也不斷地融合和變化，比如，綠色的含義就隨著時代的不同和政治經濟環境的不同在變化，而DFSS強調的客戶價值，如可靠性，也是一個相對的隨時間變化的指標，而綠色，也正在成為DFSS的9維客戶價值之外的第10維。但是，不管它們如何變化，有一點是不變的，就是創新和高質量的商業化產品實現。在這一點上，可以說，DFSS更加接近產品設計的本質。

小結

在世界經濟發展越來越依賴創新的當今，中國的製造業要做到大而強，優秀的產品原創設計是必經之路。優秀的產品設計必然是實現客戶價值最大化的。DFSS從兩個關鍵點上的突出特點使其在眾多的現代產品設計方法中能夠相對比較全面和有效地實現客戶價值最大化，這就是創造性的設計理念及方法集和高質量低成本的產品實現。在中國製造業由大而強的道路上，DFSS必將發揮重要的作用。

註：該詞條即將收錄入由中國電子信息產業發展研究院組編的《智能製造術語解讀》一書，敬請關注。

作者：楊凱（美國韋恩州立大學終身教授，美國工業工程學會及美國質量學會Fellow，世界知名的質量工程/可靠性工程/精益六西格瑪專家，著有亞馬遜暢銷書《Design for Six Sigma：A Roadmap for Product Development》等八本著作）、賁霖（美國Metis工業工程公司CEO，南山工業書院研究組）

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