六西格玛工具箱之新七种QC工具Word文件下载.docx

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因果图有三个显著的特征：

1、是对所观察的效应或考察的现象有影响的原因的直观的表示；

2、这些可能的原因的内在关系被清晰地显示出来；

3、内在关系一般是定性的和假定的。

六西格玛工具箱之质量损失函数

2003-11-25

质量特性的波动（即产品性能相对设计目标值的偏离）是引起质量损失和质量问题的原因，田口博士建立了质量损失函数，以描述质量损失与质量波动之间的关系。

质量损失QL（QualityLoss）是质量特性y的函数。

不同的产品和不同的质量特性对应不同的质量损失曲线。

当产品性能恰好为目标值m时，质量损失最小，相对值可定义为零。

产品性能偏离目标值越远，质量损失越大。

质量损失函数L（y）的图象为一条曲线，在y=m处有极小值零。

假定L（y）在y=m处存在二阶导数，可将L（y）在y=m处展开

成泰勒级数，考虑L（y）=0，L￠（m）=0，并忽略高阶无穷小，L（y）可简化为式中k=L￠￠（m）/2!

为不依赖于y的常数。

因此质量损失函数的图像在y=m附近近似地等于一条抛物线。

j（y）为一批产品的性能概率分布密度函数，其均值为μ，标准差为σ，则这批产品的质量损失的数学期望为

当随机变量y服从正态分布N（μ，σ2）时，由（1-8）式可得

可见质量损失的数学期望L与产品性能方差σ2、平均波动的平方（μ-m）2和损失系数k有关。

σ2和（μ-m）2决定了曲线j（y）的形状与位置，而k则决定了质量损失函数L（y）的形状。

健壮设计的目标有两个，一个目标是使[s2+（m-m）2]最小，即曲线j（y）很陡且均值接近m，另一个目标是使k最小，即曲线L（y）很平坦，从而使产品的质量损失最小。

六西格玛工具箱之容差设计

2003-11-13

容差设计（ToleranceDesign）在完成系统设计和由参数设计确定了可控因素的最佳水平组合后进行，此时各元件（参数）的质量等级较低，参数波动范围较宽。

容差设计的目的是在参数设计阶段确定的最佳条件的基础上，确定各个参数合适的容差。

容差设计的基本思想如下：

根据各参数的波动对产品质量特性贡献（影响）的大小，从经济性角度考虑有无必要对影响大的参数给予较小的容差（例如用较高质量等级的元件替代较低质量等级的元件）。

这样做，一方面可以进一步减少质量特性的波动，提高产品的稳定性，减少质量损失；

另一方面，由于提高了元件的质量等级，使产品的成本有所提高。

因此，容差设计阶段既要考虑进一步减少在参数设计后产品仍存在的质量损失，又要考虑缩小一些元件的容差将会增加成本，要权衡两者的利弊得失，采取最佳决策。

总之，通过容差设计来确定各参数的最合理的容差，使总损失（质量与成本之和）达到最佳（最小）。

我们知道，使若干参数的容差减少需要增加成本，但由此会提高质量，减少功能波动的损失。

因此，要寻找使总损失最小的容差设计方案。

用于容差设计的主要工具是质量损失函数和正交多项式回归。

参数设计与容差设计是相辅相成的。

按照参数设计的原理，每一层次的产品（系统、子系统、设备、部件、零件），尤其交付顾客的最终产品都应尽可能减少质量波动，缩小容差，以提高产品质量，增强顾客满意；

但另一方面，每一层次产品均应具有很强的承受各种干扰（包括加工误差）影响的能力，即应容许其下属零部件有较大的容差范围。

对于下属零部件通过容差设计确定科学合理的容差，作为生产制造阶段符合性控制的依据。

但应指出，此处的符合性控制与传统质量管理的符合性控制有两点不同：

第一，检验工序不能只记录通过或不通过，还应记录质量特性的具体数值；

不能只给出不合格率，还要按照质量损失的理论制订科学的统计方法来给出质量水平的数据。

第二，采用适应健壮设计的在线质量控制方法（如先进的SPC方法等），实时监控产品质量波动的情况，进行反馈和工艺参数的调整；

针对存在的问题，不断地采取措施改进工艺设计，提高产品质量，在减少总损失的前提下使质量特性越来越接近目标值，条件具备时，应减少容差范围。

六西格玛工具箱之水平比较法（Benchmarking）

2003-11-14

水平对比法（Benchmarking）又称标杆法。

是对照最强有力的竞争对手或已成为工业界领袖的公司，在产品的性能、质量和售后服务等各方面进行比较分析和度量，并采取改进措施的连续过程。

水平比较法包括两个重要的方面，一方面制订计划，不断地寻找和树立国内、国际先进水平的标杆，通过对比和综合思考发现自已产品的差距；

另一方面不断地采取设计、工艺和质量管理的改进措施，取人之长、补已之短，不断提高产品的技术和质量水平，超过所有的竞争对手，达到和保持世界先进水平。

采用水平比较法不是单纯地模仿，而是创造性地借鉴。

通过深入的思考、研究，集众家之长，开展技术创新，实现产品性能的突破。

只有掌握了突破性的技术，才有可能领先世界。

为了更好地贯彻水平比较法，应当建立有关的数据库，并不断更新。

水平比较法在美国已获得广泛的应用和明显的成效。

六西格玛工具箱之头脑风暴法

2003-11-17

头脑风暴法又称智力激励法，是现代创造学奠基人美国奥斯本提出的，是一种创造能力的集体训练法。

它把一个组的全体成员都组织在一起，使每个成员都毫无顾忌地发表自己的观念，既不怕别人的讥讽，也不怕别人的批评和指责，是一个使每个人都能提出大量新观念、创造性地解决问题的最有效的方法。

它有四条基本原则：

　　第一、排除评论性批判，对提出观念的评论要在以后进行。

　　第二、鼓励“自由想象“。

提出的观念越荒唐，可能越有价值。

　　第三、要求提出一定数量的观念。

提出的观念越多，就越有可能获得更多的有价值的观念。

　　第四、探索研究组合与改进观念。

除了与会者本人提出的设想以外，要求与会者指出，按照他们的想法怎样做才能将几个观念综合起来，推出另一个新观念；

或者要求与会者借题发挥，改进他人提出的观念。

六西格玛工具箱之统计过程控制（SPC）

统计过程控制（StatisticalProcessControl,缩写为SPC）是由美国休哈特博士于上世20年代提出的，自第二次世界大战后，SPC已逐渐成为西方工业国家进行在线质量控制的基本方法。

根据SPC理论，产品质量特性的波动是出现质量问题的根源，质量波动具有统计规律性，通过控制图可以发现异常，通过过程控制与诊断理论（SPCD）可以找出异常的原因并予以排除。

常用的休哈特控制图有均值－极差（x-R）控制图，均值－标准差（x-S）控制图，中位数－极差（x-R）控制图，单值－移动极差（x-Rs）控制图，不合格品率（P）控制图，不合格品数（Pn）控制图，缺陷数（C）控制图，单位缺陷数（u）控制图等。

SPC方法是保持生产线稳定，减少质量波动的有力工具。

近年来，SPC方法获得进一步发展，例如波音公司为了贯彻健壮设计思想，推出了一套新的供应商质量保证规范Dl-9000，主要的变化是要求建立先进的质量体系（AdvancedQualitySystem，缩写为AQS）。

AQS体系将田口的质量损失的概念纳入到生产制造阶段的质量管理之中，提出了一整套与健壮设计相适应的生产制造质量控制要求。

AQS体系首先要求确定生产制造阶段产品的关键特性，对这些关键特性及其所涉及的零部件，要求开展工艺健壮设计，以便确定健壮的工艺。

在生产制造中要建立对关键特性的监控措施，除了应用SPC的常规控制图外，AQS给出了三种小批量控制图即单值移动极差控制图、目标控制图和比例控制图，两种改进的控制图即移动平均控制图和几何移动平均控制图，另外还有提高控制图监控灵敏度的一些措施。

根据监控情况和实际需要，改进工艺参数或改进工艺设计，纠正引起质量波动的任何人机料法环的因素，从而实现质量的连续改进。

六西格玛工具箱之系统设计

2003-11-19

系统设计（SystemDesign）在健壮设计方法体系中有着十分重要的作用。

在顾客需求明确以后，如何有针对性地开发出技术含量高、生命力强、适销对路的产品，从根本上决定了产品的质量，也直接决定了企业的成败。

在全球经济一体化的今天，知识经济迅猛发展，仅靠提高现有产品质量、降低成本或引进仿制先进工业国的产品已不能适应企业的生存与发展，唯有不断跟踪发展变化的高新技术与发展变化的顾客需求，以顾客需求为牵引不断创新，更快更好地开发出一代又一代满足顾客需求、先进适用、效费比高的产品，才能不断地满足顾客的需要。

从产品开发过程来说，急需科学的系统设计方法来指导和支持产品的开发，控制源头质量。

田口玄一倡导的三次设计，就是系统设计、参数设计和容差设计，他创造性地提出了参数设计和容差设计的原理、方法，并开展了大规模的实践，但他没有提出系统设计的具体方法。

长期以来，系统设计是健壮设计的薄弱环节。

由于系统设计的落后，不但限制了产品的质量水平，也影响了参数设计等稳定性优化设计方法的正确和有效的应用。

近年来，在质量学界的不懈努力下，对系统设计的过程及其一般规律有了深入的理解，提出了一些新的方法，主要有西欧流派的理论、公理性设计原则和解决创造性问题的理论（TRIZ）等。

西欧流派的理论认为设计是一个映射的过程；

功能的实现过程是能量、材料及信息流的转换；

对功能可进行逐层分解；

给出了科学的设计流程。

公理性设计原则提出了设计的实质和应遵循的原则。

TRIZ方法是前苏联从1946年开始，对数以百万计的专利文献加以研究，总结和提炼的技术系统创新规律的体系，在产品的创新方法方面是一个极大的突破。

我国的科技工作者在引进和掌握了先进的自顶向下设计方法后，还通过对自顶向下设计的一般原则与方法进行研究，给出了通用的自顶向下设计方法。

以上方法各有千秋，从不同方面揭示了系统设计规律，在质量学界引起强烈关注，并已应用于工程实践，产生了良好的效果。

六西格玛工具箱之线内质量管理

线内质量管理是为了对生产线上的产品的质量波动进行控制。

即使给定了生产工艺，决定了作业条件，由于以下原因，产品的特性值也会产生波动。

·

原材料，外购件的波动；

工艺的变化，工具的磨损，机械的故障等；

处理的波动；

操作差错。

对于这样四个波动因素，要求在日常作业中进行质量管理，亦即实时处理的在线质量管理。

包括以下三种工作：

1）工艺的诊断及调节，也称做工艺管理。

这种方法是每隔一定间隔进行诊断，如果判断为异常，便寻找原因使其恢复正常，再重新生产。

如果判断故障正在渐渐形成，则对工艺进行调节，作预防处理。

确定最佳诊断间隔和必要时采用适当的定期维护是两项主要的管理技术。

2）预测及修正，也可叫做控制，这种方法是对于某种想要控制的计量特性值，每隔一定间隔进行测量。

根据所测的值预测生产照原样继续时所生产物品的特性值的平均值。

预测值如与目标值偏离，则要改变用于修正的因素，即改变信号因素的水平进行修正。

这种方法也称反馈控制，在进行合理的工艺设计中很重要。

3）检测及处理。

也称为检验：

就是说对产品逐件地进行测定，其质量特性值若超出标准，便进行返修或报废等等。

线内质量管理也是田口玄一提出的，其特点是：

每种措施要以减少质量损失作为目标，进行管理方案的优化，例如最佳诊断与测量间隔，最佳修正值，最佳定期维护周期等。

与SPC相比，线内质量管理更加精细，重视预测与修正，强调降低成本。

六西格玛工具箱之箱线图

2003-11-20

箱线图是利用数据中的五个统计量：

最小值、第一四分位数、中位数、第三四分位数与最大值来描述数据的一种方法，它也可以粗略地看出数据是否具有有对称性，分布的分散程度等信息，特别可以用于对几个样本的比较。

六西格玛工具箱之谢宁方法

实验设计（DOE）方法一直在发展、丰富和完善，美国人多里安·

谢宁（DorianShainin）总结了如下七种新的DOE应用技术：

1、多变图技术 

根据以往经验确定影响质量的可能要素，例如工人班次、机床、原材料、工艺变量等，每隔一段时间抽取连续生产的几件产品，按需观察的这些要素的几种情况分别测试质量特性，画成图表进行比较分析，以确定引起波动的原因。

2、零件搜索技术 

根据以往经验确定影响产品质量的可疑零件，随机选取几个好的产品和坏的产品，将坏产品上的可疑零件与好产品上的对应零件进行交换，重新装配后进行质量特性参数的测量、比较、分析，以找到影响产品质量的主要零件。

3、成对比较技术 

随机选取5对以上的好的和坏的产品，用各种方法测试其各种参数并比较其不同之处，以确定影响产品质量的主要原因。

成对比较技术适用于不可拆卸的产品。

4、变量搜索技术 

与零件搜索有许多相似之处，都是逐个替换，进行测试比较，以搜索引起产品质量波动的主要原因，但变量搜索是针对变量的，而零件搜索则是针对零件的。

5、完全析因技术 

采用以上四项技术，寻找出4个以下的主要因素，这些因素按全部因素所有水平的一切组合逐次进行实验，研究这些因素的主效应和相互之间的交互作用，以确定最佳的因素水平匹配方案。

6、改进效果检查 

令B为改进后的工序，而C为改进前的工序。

为了验证改进效果，可以设定风险率a（第Ⅰ类风险）和b（第Ⅱ类风险），随机抽取B和C两种产品（样本量由风险率决定），进行假设检验，以确定在规定的风险率下，B产品是否优于C产品。

7、实验设计的回归分析 

对散布数据作出散布图，应用回归理论，诊断出对产品影响大和小的因素，从而找出影响产品质量波动的主要原因，并根据波动大小，确定各因素的目标值和容差。