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1、河北工业大学硕士学位论文六西格玛设计与TRIZ集成和应用研究摘 要DMADV是以6质量水平为目标的设计方法。DMADV主要在产品、流程需要重新设计，或需要对产品、流程进行重大的突破性改进时使用，它按照合理的流程、运用科学的方法准确理解顾客需求，开发出创新性强的产品，实现6甚至更高的质量水平。众多国内外大型企业通过实施DMADV项目，提高了企业的竞争力，为企业带来了巨大的经济效益。在实施DMADV过程中，设计人员常常采用传统方式获取和分析顾客需求，这种方式偏重于改善已有需求，而很难提出潜在的新需求。在确定产品设计概念时，设计人员往往因为缺少一种用来生成、评价、选择产品的设计概念的系统化、结构化的
2、方法或流程而导致产品概念缺乏创新性、竞争力。本论文在分析和研究DMADV的基础上，针对在实施DMADV过程中的测量顾客需求阶段及分析产品设计概念阶段存在的一些不足，将TRIZ中的需求进化定律、技术进化定律及其路线、冲突解决原理、物质场分析及76个标准解、9窗口法等设计方法及工具集成到DMADV中。应用需求进化定律获取、分析已有需求和提出新需求，应用技术进化定律确定创新性高的产品设计概念，并通过冲突解决原理改善产品设计概念，进而建立基于TRIZ的需求进化定律和技术进化定律与DMADV集成模型。本论文首先介绍了DMADV以及TRIZ的需求进化定律、技术进化定律、冲突解决原理、物质场分析、76个标准
3、解等设计方法及工具，然后将TRIZ的相关工具、方法与DMADV集成，建立基于TRIZ的需求进化定律和技术进化定律与DMADV集成模型，最后通过对新型指甲刀概念设计和塑料导爆管自动切割机的改进设计对DMADV与TRIZ的集成流程模型进行验证。关键词：六西格玛设计，DMADV，TRIZ，需求进化定律，技术进化定律，冲突解决原理RESEARCH ON INTEGRATED AND APPLICATION OF DESIGN FOR SIX SIGMA AND TRIZABSTRACTDMADV is a design method based on 6 quality level. DMADV is
4、 mainly used in product need to redesign or breakthrough improvement. Its according to reasonable flows, using scientific methods to accurately understand needs, developing innovative products, to achieve 6 even a higher quality level. Many large enterprises at home and abroad through the DMADV proj
5、ects, improve the competitiveness, and bring the enormous benefits to enterprises.In the process of DMADV implementation, designers often adopt the traditional way to obtain and analyse needs. This way focus on improving the existing needs, but it is difficult to put forward new needs. In determinin
6、g the concepts, designers often as lacking a systematic, structural method or flow used to generate, evaluation, selection concepts, cause concepts lack of innovation, competitiveness.Based on the analysis and study DMADV, aiming at some shortages in the Measure and Analyse, integrate the Laws of ne
7、eds evolution, Laws of technological evolution, principle of contradiction,Su-Field Analyse,76 Standard Solutions,Multi-screen approach into DMADV. Application Laws of needs evolution to obtain and analyse existing needs and put forward new needs, application Laws of technological evolution to deter
8、mine design concepts, through principle of contradiction to improve concepts, then set up DMADV and TRIZ integrated model based on coordination of Laws of needs evolution and Laws of technological evolution. This paper firstly introduces DMADV and the related tools of TRIZ, and then integrate DMADV
9、and TRIZ, set up DMADV and TRIZ integrated model. Finally, through the novel nail-clipper concept design and the automatic shearing machine for the nonel tube to verify the integration model of DMADV and TRIZ. KEY WORDS：Design for Six Sigma, DMADV, TRIZ, Laws of needs evolution, Laws of technologica
10、l evolution, principle of contradiction目录第一章 绪论11-1 课题研究背景11-2 DFSS研究现状11-2-1 国外DFSS研究现状21-2-2 国内DFSS研究现状21-2-3 目前DFSS存在的不足31-3 课题研究的意义51-4 课题研究的主要内容61-4-1 课题研究的主要内容61-4-2 论文的组织结构61-5 本章小结7第二章 六西格玛设计概述82-1 引言82-2 DFSS的产生与发展82-3 DFSS的定义92-3-1 六西格玛的基本含义92-3-2 DFSS的定义102-4 DFSS项目选择及团队组建102-4-1 DFSS项目选择
11、112-4-2 DFSS团队组织结构及成员角色112-5 DFSS的目的及意义122-6 DFSS的设计流程122-6-1 DFSS的指导思想132-6-2 DFSS的设计流程132-6-3 DMADV模式152-7 DMADV与DMAIC的关系172-7-1 DMADV与DMAIC的联系172-7-2 DMADV与DMAIC的不同172-8 本章小结18第三章 TRIZ概述193-1 引言193-2 TRIZ的定义193-3 TRIZ的体系结构203-4 TRIZ解决发明问题的一般流程213-5 需求进化定律213-5-1 需求的定义、特征及其分类223-5-2 需求进化定律223-6 技术
12、进化定律243-6-1 技术成熟度预测技术243-6-2 技术进化定律263-7 冲突解决原理283-7-1 技术冲突解决原理283-7-2 物理冲突解决原理293-8 物质-场及76个标准解303-9 9窗口方法313-10 本章小结31第四章 DMADV与TRIZ集成研究324-1 引言324-2 DMADV与TRIZ集成的必要性和可行性324-3 需求进化定律在测量阶段的应用344-3-1 需求进化定律在测量阶段应用的可行性344-3-2 基于需求进化定律的顾客需求获取及分析364-4 技术进化定律、冲突解决原理等在分析阶段的应用384-4-1 技术进化定律在分析阶段的应用384-4-2
13、 冲突解决原理在分析阶段的应用414-4-3 评价和选择概念434-4-4 基于技术进化定律确定产品设计概念的过程模型474-5 DMADV与TRIZ集成模型494-6 本章小结52第五章 DMADV与TRIZ集成应用研究535-1 引言535-2 新型指甲刀的概念设计535-2-1 应用背景535-2-2 新型指甲刀的概念设计545-3 塑料导爆管自动切割机的改进设计585-3-1 应用背景585-3-2 塑料导爆管自动切割机的改进设计585-4 本章小结69第六章 结论与展望706-1 主要结论706-2 未来展望71参考文献72致谢76符号说明缩写词：DFSS Design for Si
14、x Sigma，六西格玛设计。DMADV Define- Measure- Analyse- Design- Verify，定义-测量-分析-设计-验证。DMAIC Define- Measure- Analyse- Improve- Control，定义-测量-分析-改进-控制。VOC Voice of the Customer，顾客之声。CTQ Critical to Quality，关键质量特性。TRIZ Theory of Inventive Problem Solving，发明问题解决理论。IFR Ideal Final Result，最终理想解。Su-Field Substance
15、-Filed，物质-场。77第一章 绪论1-1 课题研究背景随着经济全球化的发展，科学技术的突飞猛进，产品竞争越来越激烈，企业面临以顾客需求为拉动的市场环境，如何实现技术和产品的创新，开发出满足新的顾客需求的新产品以及如何提高产品市场竞争力，已经成为决定企业是否能够长久生存和快速发展的关键。提高企业自主开发能力和加快创新速度已经成为我国经济结构调整的重要战略任务，企业未来的经济增长点就是持续的开发出满足顾客新需求的产品。产品首先是设计出来的，先进的管理理论和科学的创新方法是提升企业创新力的核心和重要保障。因此，企业最关心的问题是通过不断应用具有创新性的理论及其设计工具、方法，最大程度的开发出满
16、足顾客需求的产品，以及实现企业战略和目标，形成企业核心竞争力。现代质量管理经历了质量检验阶段、统计质量控制阶段、全面质量管理阶段1。日本企业大力推行全面质量管理，其产品占领了大部分美国市场，迫使美国企业不得不采取更有竞争力的生产管理模式。20世纪80年代Motorola公司实行了六西格玛管理（DMAIC）给企业带来了前所未有的效益。DMAIC经过在GE公司的发展，现在已经演变成为许多公司文化理念。DMAIC是以顾客为中心、以质量经济性为原则、以数据为基拙，以近乎完美为目标，实现企业持续领先和卓越绩效的一套管理系统。DMAIC核心是以系统科学和统计科学为手段，通过定义问题、测量顾客需求、分析问题
17、的根本原因、改进并优化产品和控制改进的性能等阶段对产品进行改进2。然而，通过DMAIC对流程的改进作用是有限的，产品的质量仍无法无限接近产品的设计质量，即所谓的“五西格玛墙”。应用六西格玛设计（DFSS）可以解决“五西格玛墙”的问题。DFSS是对产品、流程或服务进行以6质量为目标的设计，它作用于产品、流程或服务生命周期的早期阶段3。DFSS常用的一个模式是DMADV，它能将产品、流程或服务设计过程中使用到的方法、工具进行系统化的整合，用来对产品、流程或服务进行重大改进或重新设计，以满足顾客的需求和期望。DFSS的目标是激发创新能力4。DFSS能够让设计者找出问题的根本原因，提出富有创新性的产品
18、设计概念，创造出一种鼓励企业与个人快速成长、发展的环境，从而在整体上加快企业创新的速度，增强企业的竞争力量。因此，对DFSS进行深入的研究，可使企业在激烈的市场竞争中占据产品设计和开发领域的制高点。1-2 DFSS研究现状DFSS是新产品、新流程的开发与设计方法，能避免企业在设计过程中或设计完成之后想再通过试错法、质量控制、质量改进等方法来试图提高质量，降低了不必要的成本费用，减少了大量的时间的浪费，能够为企业提供高额利润，同时能够以高质量的产品、流程或服务为顾客提供最大的价值，为企业在新产品、流程或服务的市场上建立强大的竞争优势。基于上述DFSS所能为企业带来巨大的经济效益以及在开发新产品方
19、面的优势，国内外越来越多的学者对DFSS进行了多方面的探索与研究。1-2-1 国外DFSS研究现状Basem El-Haik, David M. Roy教授5对六西格玛改进及六西格玛设计进行了研究，并对在设计流程中应用到的QFD、DFX、TRIZ、FEMA等设计方法和工具进行了详细论述；Subir Chowdhury4基于DFSS的IDDOV模式、采用一种浅显易懂的方式对DFSS五大步骤中的任务、采用的设计方法等进行了论述；Maurice L. Berryman, Associate教授6通过对比传统六西格玛与DFSS的不同，论述了DFSS设计流程注重从设计源头解决问题，并通过顾客与产品需求的
20、关系、开发和分析内部需求、制造过程对产品性能的影响的三个方面解释了DFSS设计思想；Larry R. Smith教授7建立了基于公理设计四个设计域和设计过程三个思维层次两者集成的新产品开发模型，研究并确定了在不同设计域和不同的设计思维层次中采用相应的设计工具和设计方法，并论述了在设计思维结构层采用DFSS与TRIZ、AD集成的方法来进行新产品的设计开发是未来的发展趋势；Geoff Tennant8从设计学角度出发，在充分研究DFSS产生的背景和基础框架之下，对DFSS设计流程进行了论述，重点研究了顾客需求分析、产品设计概念等内容；Clyde M. Creveling等学者9主要论述了六西格玛设
21、计在技术和产品开发中的应用，针对关键参数管理、创新和概念生成等关键过程进行了深入的研究，并详细阐述了在设计开发过程中使用的QFD、RD等工具；Chantal Baril等学者10通过整合可靠性设计和考虑决策者偏好的交互式多目标方法，开发出一种提高顾客满意度的DFSS方法，即基于可靠性的帕累托最优解决方法，这个方法包括了基于可靠性的优化、稳健设计和多目标优化等领域的许多概念；Carl Berardinelli等学者11通过论述DFSS五个设计阶段及其相关工具（如QFD、PMAP、Pugh矩阵等）的应用，阐明了DFSS是一个能达到产品无缺陷设计的流程，并用Delpi（德尔福）公司塑料激光透射焊接的
22、设计过程进行了实例验证；Yousef Amer, Lee Luongd等人12论述了DFSS设计流程5个阶段的目的及任务，将DFSS设计流程与模糊逻辑学相结合，并建立基于DFSS流程的供应链管理活动过程模型，用于消除在订单执行的关键过程中货品延期、损坏等问题；Yang Kai, Basem El-Haik教授3详细的论述了六西格玛设计流程在产品开发过程中的具体步骤，对QFD、AD、TRIZ、DOE、稳健设计、优化设计等工具进行了详细介绍，并提出了融合多种设计工具和设计方法的六西格玛设计集成模型；Dana Ginn, Evelyn Varner等学者13对六西格玛设计流程的DMADV模式五个阶段
23、进行了详细论述，并阐述了五个步骤的目的、意义以及采用的具体的设计工具，使企业在新产品的开发过程中实行DFSS有很强的指导意义；Chiao-Tzu Huang等学者14论述DFSS的DMADV设计流程在产品创新设计和提高设计质量方面的优势，通过对DMADV设计流程的步骤及应用进行深入研究，并将提高监控摄像机质量的项目过程按着DMADV设计流程的五个步骤进行，从而确定出提高产品质量的方法。1-2-2 国内DFSS研究现状何桢、梁昭磊等学者15通过探讨六西格玛设计和六西格玛改进的关系，论述了六西格玛设计的基本流程、主要工具，并指出企业在实施六西格玛设计过程中存在的一些问题以及注意事项；邵云飞、谢建民
24、等学者16深入分析了TRIZ与六西格玛设计集成的依据，得出两者的共同点及互补点，分别从TRIZ、六西格玛的角度出发，建立并研究了TRIZ与DMAIC的集成框架以及TRIZ与DMADV的集成框架；朱正礼等学者17通过阐述DFSS模式的步骤及其在技术创新中的作用，结合新能源汽车电子产品的要求，通过设计实例表明DFSS是提高产品质量和竞争力的重要推动力；顾青峰18通过论述TRIZ冲突解决原理以及六西格玛设计中DMADV模式产品开发的设计流程，提出了一套TRIZ在DMADV中解决问题的模式，可有效的激发设计灵感、缩短设计时间，得到最佳方案；戴雀桥、祁明19在分析了六西格玛改进和六西格玛设计流程的基础上
25、，针对企业在实施六西格玛管理过程中创新力度不够的情况，将TRIZ应用到企业的创新模型中，帮助企业实现质量与创新的双赢；邹峰20通过对DFSS、AD、TRIZ、稳健设计等设计理论的深入分析与研究，提出了以AD设计过程为主线，融合TRIZ、QFD、稳健设计等设计工具与方法的公理化六西格玛设计的方法；马彦辉、何桢21通过论述QFD、TRIZ和DOE的相关知识，分析了其集成的可能性，提出了基于QFD、TRIZ和DOE集成框架的DFSS模式，并以此作为将顾客需求转化为可量化的设计特性的重要支撑工具；陈娜、朱玉锋22分析了六西格玛改进、六西格玛设计各个阶段在实施过程中所存在的问题和遇到的瓶颈，论述了TIR
26、Z中的重要工具与六西格玛结合的可行性，并在此基础上提出了如何具体的解决问题的模式；赵有23针对DFSS中缺乏对顾客需求获取及分析深入研究的问题，提出了基于Web和CRM的顾客需求获取方法，并研究了基于模糊c-划分的顾客需求模糊聚类分析；李龙一，蒋媛媛24通过对比DMAIC与DFSS的区别以及论述DFSS的一般流程，作者提出了基于DFSS的产品创新设计流程模型，并对顾客需求分析、产品概念设计、优化设计等阶段以及各阶段所涉及到的重要问题进行了深入研究；张志红等25首先简要论述了设计质量的重要性，然后通过分析研究目前常用的DFSS的设计流程模式之间存在的区别与联系，并基于DFSS的指导思想，从设计学
27、和顾客角度出发，提出了DFSS的DDOVP设计流程模式；胡廉卿26结合传统六西格玛与DFSS的比较，阐述了DFSS在企业中产品创新的意义，并对DFSS不同阶段使用的主要工具（如，QFD、系统设计、可靠性设计等）进行了分析与研究；徐秋莹等学者27基于对DFSS中DMADV模式五个步骤的研究，通过确立项目、获取顾客需求、提出设计概念等，将DMADV、产品设计应用到农村医疗药箱设计中；胡艳等学者28通过对DFSS的深入研究，提出一种基于QFD、FBS、CDOE集成的DFSS方法，并将该方法应用于弥补DFSS在新产品设计时缺乏具体实现工具的不足中。1-2-3 目前DFSS存在的不足通过对目前国内外学者
28、对DFSS不同方面研究，可知其研究方向主要体现在以下几个方面：（1） 从设计方法学、设计的本质、设计目的及经济的角度出发，综合考虑DMAIC在产品、流程实施过程中存在的一些不足，从整体上论述了实施DFSS的必要性和可行性，探讨了DFSS研究的基本内容。如图1.1所示，从经济学角度来看，DFSS比DMAIC更具优越性，IDDOV（DFSS的一个流程模式）在项目实施阶段的初期收益低于DMAIC，但是随着项目的开展，IDDOV的增长速率以及收益要远远高于DMAIC。IDDOVDMAIC收益0$+_项目实施时间65图1.1 IDDOV与DMAIC的对比4Fig. 1.1 IDDOV versus DM
29、AIC4（2） 由于不同行业、不同领域以及不同的企业对产品的改进与设计的侧重点不同，设计人员在系统地、详细地应用与研究DFSS时提出了多种计流程模式。最常用的DFSS模式有以下几种：1）DMADV（Define-Measure-Analyze-Design-Verify）模式，即定义、测量、分析、设计、验证13；2）IDDOV（Identify-Define-Develop-Optimize-Verify）模式，即识别、定义、设计、优化、验证4；3）CDOV（Concept-Design-Optimize-Verify）模式，即概念、设计、优化、验证9；4）DCCDI（Define-Custo
30、mer-Concept-Design-Implement）模式，即定义、顾客、概念、设计、实现8；5）IDDOVP（Define-Design-Optimize-Validate-Plan）模式，即定义、设计、优化、验证、计划25。另外，还有其他一些比较常用流程模式，如DMADOV模式、DMEDI模式、DMCDOV模式、DOCV模式、DMADIC模式等。（3） 对DFSS流程中使用的设计工具、方法（如，测量顾客需求阶段对顾客需求获取、分析的工具；分析产品设计概念阶段的概念生成及评选工具等）进行深入研究。DFSS的目标是激发创新能力，要求经过实施DFSS项目后的产品、流程要有创新性和竞争力。因此
31、，在实行DFSS项目中的不同阶段，要集成来自统计质量控制、全面质量管理等其他设计理论或思想方面的相应的设计工具、方法，发挥每个工具的优势，实现6质量水平目标，如图1.2所示。FMEA参数和容差设计验证测试VA/VE系统工程SPC检验和报废/返工测试TRIZ定向进化理论QFD担保请求和顾客抱怨ADTRIZ过程域物理域功能域顾客域结构层ADTRIZDFMDFA事件层行为层DFSSDMAIC图1.2 DMAIC和DFSS关注的不同层次7Fig. 1.2 Focus of DMAIC and DFSS7随着对DFSS理论上的深入研究和在实践中广泛应用，DFSS也出现了一些不足或不完善的地方，主要体现为
32、在DFSS的整体流程框架下，如何有效的集成其他相关领域、相关学科的相关设计理论、工具及方法达到6质量水平目标。具体说，存在以下几个方面的不足：（1）聚焦于产品机构工作原理的实现及优化方面，对产品设计实施和验证阶段的工具（如，稳健设计、优化设计、可靠性分析）应用研究较多，而对获取及分析顾客需求、确定产品设计概念研究较少，而这两方面正是DFSS的核心阶段。（2）在确定产品设计概念时，由于缺少一种系统化、结构化生成并评选产品设计概念的流程而导致产品的概念缺陷3。由于DFSS主要作用于产品设计流程的概念设计阶段，此阶段属于产品生命周期的上游阶段，需要在此阶段集成更多的、能产生具有竞争力的创新性想法的创
33、新性的设计工具，而非传统的统计、控制类的工具。1-3 课题研究的意义在当今以顾客需求为中心的产品开发设计中，为继续维持较高的市场占有率和开辟国内外新兴市场，提高企业竞争力，实现产品的高质量水平，企业必须不断地将新理论或工具应用到企业的一切设计活动中，必须根据顾客需求的发展动向调整产品结构，研发适应市场需要的新产品。在科学技术和经济全球化迅猛发展的形势下，企业产品的创新力决定了企业在激烈市场竞争中的地位和未来的命运，开发高质量的新产品己成为企业长久生存和快速发展的关键。创新是设计的灵魂，设计是产品开发过程中首要和核心环节，产品设计可决定产品总体成本的70%-80%以上。如果产品缺乏创新、设计质量
34、不高、产品功能不能适应时刻变化的顾客需求，将使企业在激烈市场竞争中缺乏竞争力。产品创新的关键阶段就在产品设计的初期阶段概念设计阶段，因此概念设计的优劣决定着整个产品设计质量的高低29-30。概念设计是运用新的设计理论、方法与工具创新性的解决企业所遇到的技术、管理等方面的问题，寻求解空间范围内理想解的过程，是一个多学科交叉、多职能部门合作的决策过程，这个过程中所用的经验、知识结构以及设计工具、方法要包含多个领域，只有这样才能保证最终设计出的产品与企业的整体战略目标以及顾客需求相吻合。并且，顾客需求是产品设计概念的输入，是产品设计概念的基础以及评价和选择最优概念的依据。因此，如何更加全面地获取及分
35、析顾客需求，如何将顾客需求转化为可量化的设计特性，并以此为基础得到最优产品概念，使新产品的开发达到高质量水平和最大化顾客满意度，己成为国内外学术界和企业界日益关注的焦点，这也正是DFSS和TRIZ所关心和要解决的问题。DFSS综合运用科学的方法及工具对顾客需求进行精确的分析，使新产品或新流程本身在设计之初具有较高的固有质量，消除产品或流程的潜在缺陷，从而使产品或流程具有较强的抗干扰能力，达到6甚至更高的质量水平，最终最大程度的满足顾客需求。虽然DFSS通过使用相关流程和工具，为企业提供了一种便于把性能特性融入其产品生产与开发流程的方法，但是缺少一种更为全面地、系统地、结构化地创新设计方法来解决
36、流程中所发现的难以解决的关键问题，进而帮助企业加快发明创造的进程，提高创新的效率，更有效地进行技术创新。TRIZ能够为产品设计人员提供一套科学有效的问题解决工具31。TRIZ拥有一套具有系统化、结构化的理论体系结构的设计工具，有助于设计者拓宽思路、突破思维障碍、打破思维惯性、准确地发现现有产品或流程设计中存在的问题，为设计人员提供问题解决思路和解决方案方向性的指导。虽然TRIZ采用一套系统化的创新方法和工具来解决企业的某些关键问题，但是TRIZ在对问题的准确界定、描述等方面仍没有很理想的方式，更多的是依靠人们的经验总结。所以，在实施DFSS项目时，企业产品研发人员和设计人员如果掌握了TRIZ中
37、解决技术问题和实现产品创新的方法和工具，就能更为科学有效地对DFSS项目进行产品研发和设计，并对产品的未来发展做出更为准确的预测，进而在概念设计开发阶段就能够对产品开发设计方向的正确性予以有力的保证，开发出更有竞争力的新产品，使产品达到6质量水平的目标。1-4 课题研究的主要内容1-4-1 课题研究的主要内容论文主要对DMADV流程的五个阶段及在各个阶段中使用的设计工具、方法进行较深入的研究，针对测量顾客需求阶段及分析设计概念阶段存在的不完善之处，根据TRIZ中的相关工具、方法及其之间的关系，提出一种基于TRIZ的需求进化定律和技术进化定律与DMADV的测量顾客需求阶段、分析产品设计概念阶段集
38、成的模型。因此，本论文从以下五个方面展开：1.深入研究DFSS、TRIZ的设计方法、概念、目的、意义以及实施的工具、过程。2.针对DMADV流程中测量顾客需求阶段存在的一些不足，如使用传统的顾客调查问卷、市场调研等方式获取顾客需求的成本高、信息差异性大等，以及在为新产品开发提供有效需求信息的能力不强等问题，采用TRIZ的需求进化定律获取及分析顾客需求，发展已有需求并预测新的顾客需求，从而为后续的产品设计阶段提供准确的设计方向。3.针对DMADV流程中分析产品设计概念阶段存在的一些不足，如使用头脑风暴、类比法、试错法等创新技法生成的设计概念存在创新力不强等问题，采用TRIZ的技术进化定律及路线分
39、析，确定满足顾客需求的新一代产品的创新型概念。4.由技术进化定律及其路线生成的若干产品设计概念可能存在冲突，采用TRIZ中的冲突解决原理、物质场分析及76个标准解，确定消除冲突的解决方案，改善产品的设计概念，产生更具竞争力的产品设计概念。5.通过新型指甲刀概念设计和塑料导爆管自动切割机改进设计的实例验证TRIZ与DMADV集成模型的创新性。1-4-2 论文的组织结构通过对国内外DFSS研究与应用现状的分析，可以得出当前企业在实施和研究DFSS过程中存在的一些不足或不完善的方面，结合TRIZ及其主要的工具、方法和过程，对DFSS存在的不足进行深入研究与分析，通过集成TRIZ与DMADV两者的优势
40、，建立TRIZ与DMADV集成的流程和方法，确定并提出具有创新力的问题解决方案。论文的组织结构如图1.3所示。相关理论问题解决方案存在问题归纳总结第四章 DMADV与TRIZ集成研究第二章 DFSS概述第五章 DMADV与TRIZ集成应用研究第三章 TRIZ概述第一章 绪论第六章 结论与展望图1.3 论文组织结构Fig. 1.3 Roadmap of the thesis全文共分为六章，各章的研究内容安排如下：第一章：绪论。概述DFSS研究现状，界定并阐明本课题研究的问题、目的及意义。第二章：DFSS概述。本章主要介绍了DFSS的产生与发展以及DFSS的基本知识，并论述了DMADV流程的具体步
41、骤及主要的设计工具、方法。第三章：TRIZ概述。介绍了TRIZ的基本概念、主要工具及解决问题流程等，并详细介绍了需求进化定律、技术进化定律及冲突解决原理等工具。第四章：DMADV与TRIZ集成研究。本章首先分析了TRIZ与DMADV集成的可行性，确定两者集成的切入点。其次，将TRIZ的需求进化定律、技术进化定律与DMADV的测量顾客需求阶段、分析产品设计概念阶段集成，建立具有较强创新力的DMADV与TRIZ集成模型。第五章：DMADV与TRIZ集成研究应用。针对具体的设计实例进行分析，验证理论模型的正确性。根据建立的DMADV与TRIZ集成模型，对新型指甲刀概念设计、塑料导爆管自动切割机改进设
42、计，提出具有较强创新力的解决方案。第六章：结论与展望。总结本课题的研究主要内容，提出本课题的创新点，指出本课题仍需要进一步深入研究的方面，最后是对本课题未来研究方向的展望。1-5 本章小结本章通过对国内外学者对DFSS研究现状的分析，阐述了目前DMADV在获取顾客需求信息方面的复杂性、产品设计概念创新性不足等问题。最后阐述了本课题研究的主要内容，对论文的组织结构以及各章内容安排进行了介绍。第二章 六西格玛设计概述2-1 引言随着全球经济一体化进程的加快，国内外企业都处在以顾客需求拉动企业发展的市场环境中，DFSS的核心特征是以顾客需求为中心，要求企业的产品、流程或服务设计的出发点和落脚点都是以
43、顾客满意度为中心，并且后续产品的概念选择等步骤都以顾客满意度作为评价指标。六西格玛从DMAIC向DFSS的演变，是从改进质量、降低产品或过程缺陷到设计产品质量、避免产品或过程在后续阶段中出现问题再进行检查、测试、改进的进化，DFSS更加注重预防的思想。2-2 DFSS的产生与发展现代质量管理的发展与科学技术的发展是密不可分的。根据解决产品质量所使用的技术手段和工具的不同，可将现代质量管理分为质量检验阶段、统计质量控制阶段、全面质量管理阶段、六西格玛改进阶段、六西格玛设计阶段，其具体阶段如图2.1所示。 专职检验 事后把关质量检验阶段统计质量控制阶段 预防性控制 强调统计全面质量管理阶段 全员参
44、与 自下至上六西格玛改进阶段 领导作用 持续改进 顾客为中心 集中控制、改进六西格玛设计阶段 集中设计初期 突破5墙 稳健设计 19002000198019601940时间阶段图2.1 质量管理发展史Fig. 2.1 The development of quality management质量管理的前三个阶段：第一阶段从19世纪末到20世纪30年代末，通过检验的方式控制和保证产品质量，称为质量检验（Quality Inspection，QI）阶段；第二阶段从20世纪40年代到50年代末，通过数理统计方法与质量管理相结合的方式控制产品质量，称为统计质量控制（Statistical Qualit
45、y Control，SQC）阶段；第三阶段从20世纪60年代到80年代，把质量问题作为一个整体进行综合研究，实施全员、全过程、全企业的管理，称为全面质量管理（Total Quality Management，TQM）阶段1。日本企业大力推行全面质量管理，其产品在美国市场占有率很高，很多美国企业面临严重的考验。20世纪80年代Motorola公司实行了DMAIC，DMAIC注重对现有产品或流程进行持续地改进，消除操作错误，使产品或流程趋于完美。后经联合信号公司、GE公司等大型跨国公司的发展与推广，DMAIC已经发展为企业持续改进、不断提高顾客满意度的管理理念和企业文化。然而，通过DMAIC模式对
46、流程改进空间还是有限的，当过程接近5质量水平时，很难再通过大幅度的资金投入取得更高质量，即所谓的“五西格玛墙”32。DFSS能够解决“五西格玛墙”的问题，通过对现有产品、流程进行以6质量为目标的突破性改进设计或重新设计，可以使产品、流程达到6甚至更高的质量水平。DFSS以6质量水平为目标，以顾客需求为中心，基于并行工程，面向产品全生命周期，综合运用科学的系统的设计方法，深入分析顾客需求，通过突破性地改进或重新设计开发产品、流程或服务，从而提高顾客满意度，达到6质量水平。1998年GE公司宣布未来所有新产品、新业务都要采用DFSS，截至2000年，GE公司有30个产品系列采用了DFSS。2003年Microsoft公司宣布新产品将全部采用DFSS。随着Motorola、Honeywell等著名公司不断加入DFSS的行列中，DFSS给企业和社会带来多方面的利益，并产生了巨大的经济效益，提高了企业综合竞争力33。2-3 DFSS的定义2-3-1 六西格玛的基本含义（sigma）为希腊字母，是概率统计中的一个术语，即“标准差” （2.1）3进程6进程=M+6+3+4+2+1
