（机械设计及理论专业论文）六西格玛管理的应用研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 六西格玛管理自从被摩托罗拉公司创立以来，一度在全球许多公司掀起六西格玛管 理的浪潮。它是一种追求完美质量、以顾客为中心、以数据为基础的管理方法，在世界 上许多公司都取得了极大的成功。但是，六西格玛在中国的发展却并不是那么广泛，但 是2 0 0 2 年以来，国内相继有很多大型企业开始推广六西格玛管理，宝钢、太钢、中远、 联想、格力、春兰、美的、t c l 、中国建设银行等等都在实施六西格玛管理，并且取得 不同程度的成功。 本文第一章以中国国家质量奖的开展为背景，分析总结了国外质量奖的情况及其所 发挥的作用，说明了中国质量奖对中国企业巨大的推动作用；第二章学习总结了六西格 玛管理的组织结构、改进方法以及改进各阶段所使用的工具等进行了介绍；第三章分析 了某电缆企业的现状以及存在的问题，并且以其项目背景为依据，运用六西格玛管理理 论的知识对电缆厂的高温芯线工序进行改良，并取得了明显的改善成果，并分析了六西 格玛管理在电缆厂的推进方式。第四章通过对六西格玛黑带用调查问卷进行调查研究， 探明了影响六西格玛管理在中国企业中成功应用的关键因素，并对调查中排名前五的因 素进行了具体分析。第五章是本文的创新点，本章通过对当前中国国家质量奖的评奖准 则卓越绩效评价准则和六西格玛管理的对比研究，从理论上研究了六西格玛管理与 卓越绩效管理的整合点并对某些整合点进行了深入的研究，提出了自己的观点。 通过本文对六西格玛管理理论介绍以及六西格玛项目的开展，研究了六西格玛管理 在企业中的推进模式；通过六西格玛管理在中国企业中应用的关键成功因素，得出了在 企业中推进六西格玛管理应重视的因素；通过六西格玛管理与卓越绩效管理的整合点分 析，为中国企业成功实施国家质量奖的评价准则卓越绩效管理提供一些实质性的参 考。 关键词：电缆企业，六西格玛管理，关键成功因素，卓越绩效管理 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 i 页 a b s t r a c t s i n c em o t o r o l ac r e a t e dt h es i xs i g m a m a n a g e m e n tm e t h o d ，s om a n yc o m p a n i e so v e rt h e w o r l ds e to f fag l o b a lw a v eo fi t s i xs i g m ai sam a n a g e m e n tt h a tp u r s u i to fp e r f e c tq u a l i t y ， c u s t o m e r - c e n t r i c ，d a t a - b a s e dm a n a g e m e n tt 0 0 1 m a n yc o m p a n i e sa l lo v e rt h ew o r l dh a v e a c h i e v e dg r e a ts u c c e s sw i t hs i xs i g m a h o w e v e r , s i xs i g m ad e v e l o p m e n ti nc h i n ai sn o ts o w i d e l yu s e d , b u ts i n c e2 0 0 2 ，t h e r ew e r es o m el a r g ed o m e s t i cc o m p a n i e sh a v es t a r t e dt o p r o m o t et h es i xs i g m am a n a g e m e n t ，b a o s t e e l ，t a i y u a ni r o na n d s t e e lc o ，c o s c o ，l e n o v o ， g r e e ，c h u n l a r l ，t c l ，c c b ，e t c ，h a v eb e e nb e g u nt h ei m p l e m e n t a t i o no f s i xs i g m a , a n d a c h i e v e dv a r y i n gd e g r e e so fs u c c e s s t h ef i r s tc h a p t e ru s et h ec h i n a sn a t i o n a lq u a l i t ya w a r da st h eb a c k g r o u n d ，a n a l y z e da n d s u m m a r i z e dt h en a t i o nq u a l i t ya w a r di nt h ef o r e i g nc o u n t r i e s ，i n d i c a t e dt h eh u g ei m p a c tt h a t t h ec h i n a sn a t i o n a lq u a l i t ya w a r ds h o u l db r i n gt oc h i n e s ee n t e r p r i s e s t h es e c o n dc h a p t e r s u m m a r i z e dt h es i xs i g m at h e o r i e si n c l u d i n go r g a n i z a t i o ns t r u c t u r e ，i m p r o v i n gm e t h o d sa n d t h et o o l su s e di ne a c hs t a g e t h et h i r dc h a p t e ra n a l y z e dt h es t a t u so fac a b l ec o m p a n ya n d p o i n t e do u tt h ec u r r e n tp r o b l e m s ，u s e dt h es i xs i g m am a n a g e m e n ti nap r o j e c tt oi m p r o v e t h e l l i 曲t e m p e r a t u r ec o r ew i r ep r o c e s si na c a b l ef a c t o r y ，a n da c h i e v e ds i g n i f i c a n ti m p r o v e m e n t , a n a l y z e dt h em e t h o do fac a b l ec o m p a n yt oi m p l e m e n ts i xs i g m am a n a g e m e n t i nt h ef o u r t h c h a p t e r ，id i daq u e s t i o n n a i r es u r v e yt ot h es i xs i g m a b l a c kb e l ta n df o u n dt h ek e yf a c t o r st o i m p l e m e n tt h es i xs i g m am a n a g e m e n ti nc h i n e s ee n t e r p r i s e s ，a n da n a l y z e dt h et o p 5k e y f a c t o r s t h ef i f t hc h a p t e ri sa ni n n o v a t i o no f t h i sp a p e r ，i nt h i sc h a p t e ris t u d i e dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ec r i t e r i af o rp e r f o r m a n c ee x c e l l e n c ea n ds i xs i g m am a n a g e m e n ta n ds t u d i e dt h e i n t e g r a t i o np o i n t sb e t w e e np e r f o r m a n c ee x c e l l e n c em a n a g e m e n ta n ds i xs i g m am a n a g e m e n t , a n ds o m eo ft h ei n t e g r a t i o np o i n t si n d e p t hs t u d i e d t h r o u g ht h er e s e a r c ho fs i xs i g m a m a n a g e m e n tp r a c t i c e ，c r i t i c a ls u c c e s s f u lf a c t o r so f i m p l e m e n t i n gt h es i xs i g m a m a n a g e m e n ti nc h i n e s ee n t e r p r i s e sa n d t h ei n t e g r a t i o np o i n t s b e t w e e np e r f o r m a n c ee x c e l l e n c em a n a g e m e n ta n ds i xs i g m af o rc h i n e s ee n t e r p r i s e st o 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 i m p l e m e a te x c e l l e n c ep e r f o r m a n c em a n a g e m e n t , 、析s ht h i sp a p e rc a np r o v i d es o m er e f e r e n c e s f o r y o u k e yw o r d s ：c a b l ec o m p a n y ，s i xs i g m am a n a g e m e n t , c r i t i c a ls u c c e s s f u lf a c t o r , p e r f o r m a n c e e x c e l l e n c em a n a g e m e n t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 课题研究的背景 第1 章绪论 2 0 1 0 年7 月，为了激励和引导企业不断提高质量管理水平，规范国家质量奖的管理， 国家质检总局起草了国家质量奖管理办法( 征求意见稿) 向公众征求意见，预示着我 国即将规范国家质量奖的评选，也显示出国家和企业对质量的重视，也表明政府和企业 都在朝着高质量而努力。中国是制造大国，但是人们对中国制造产品的印象是价格低廉、 质量低劣。这也是我们国家质量奖积极推广的主要原因。 质量管理经历了一百多年的发展，各种方法风生水起，纷至沓来，质量管理的发展 经历了三个阶段：质量检验( 第二次世界大战以前) 、质量统计控制( 2 0 世纪4 0 5 0 年 代) 和全面质量管理( 2 0 世纪6 0 年代) 【1 1 0 目前在国内企业中，最流行的质量管理体系就是i s 0 9 0 0 0 质量管理体系，基本上已 经成为公司业务开展的门槛，虽然i s 0 9 0 0 0 已经发展到2 0 0 8 版，但是i s 0 9 0 0 0 质量管 理体系在质量管理中发挥的作用仍然十分有限，因为i s 0 9 0 0 0 本身就只是一个符合性的 质量体系，是要求所有公司都必须达到的基本要求，是一个底线。并且现在评审机构泛 滥，评审人员资质参差不齐，i s 0 9 0 0 0 的实际效果越来越不理想。 六西格玛管理摩托罗拉提出来的质量管理方法，是一种以项目改进为基础，追求完 美质量，以数据为基础，顾客为中心的质量管理工具。摩托罗拉公司创立六西格玛方法 并将其运用到实际的改进中，仅仅用了两年就获得了美国的国家质量奖。从实施六西格 玛管理的1 9 8 7 年到1 9 9 7 年十年间，摩托罗拉利用六西格玛一共产生了约1 4 0 亿美元的 利润；通用电气公司从1 9 9 5 年开始推行六西格玛管理，利润率从1 9 9 5 年的1 3 6 提升 到1 9 9 8 年的1 6 7 。六西格玛管理在这两家公司的成功引起了全球的关注，全球许多公 司纷纷效仿【2 】。 卓越绩效模式是美国在8 0 年代后期根据世界级的成功企业的经营模式总结出来的 管理模式 3 1 ，通过推进顾客满意度和创新活动，来追求卓越的经营绩效，卓越绩效模式 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 得到了整个美国的公认，认为该模式适用于所有的组织 4 1 。 g b t1 9 5 8 0 - - - 2 0 0 4 卓越绩效评价准则是我国以卓越绩效模式为蓝本制定的，已 于2 0 0 4 年8 月3 0 日公布，自2 0 0 5 年1 月1 日起在我国实施。为此，国家标准化指导委 员会专门公布了g b z 1 9 5 7 9 - - 2 0 0 4 卓越绩效评价准则实施指南，为广大组织的管理 者学习、推广、采用，提供规范化的指导文件。并且在2 0 1 0 年，质检总局正式规定国家 质量奖的评奖准则就采用g b t 1 9 5 8 0 。但是，卓越绩效评价只是一个框架文件，怎么样 使企业实现卓越绩效，是我们需要考虑的问题。卓越绩效模式的发展很大程度上是以六 西格玛管理为基础的。并且摩托罗拉、通用、施乐等公司都是六西格玛管理的忠实信徒， 他们能取得卓越绩效模式的出色成果，说明六西格玛管理与卓越绩效管理之间，必定有 其结合点。 1 2 国内外质量管理的现状 目前，许多国家为了提高自己国家企业的竞争力，纷纷都设立了国家质量奖，目前 国际上已有7 0 多个国家质量奖【5 】。如日本戴明质量奖、美国马尔科姆波多里奇国家质 量奖、欧洲质量奖、瑞典质量奖、加拿大杰出奖、新加坡质量奖、英国质量奖、新西兰 国家质量奖等。通过这些国家质量奖的评选活动，许多企业引入国家质量奖的评价模式 开展自评，从而促进整个国家产品质量的普遍提甜6 】。而最出名的三个，就是美国马尔 科姆波多里奇国家质量奖、欧洲质量奖和日本戴明质量奖。 1 2 1 美国马尔科姆波多里奇国家质量奖分析 美国国家质量奖是在上个世纪8 0 年代，在美国的市场几乎被日本占领的情况 下，马可姆波里奇先生向国会提交建议，申请成立美国国家质量奖，以带动整个国 家的企业进步 7 1 。为了表彰马可姆波里奇先生的杰出贡献，美国国家质量奖以他的 名字命名。 该项质量奖的设立，有助于获奖企业的成功模式得以总结和推广，使得美国的企业 迅速的提高了竞争能力。1 9 8 7 年美国的马可姆波里奇国家质量奖被写入美国的公司法 来肯定它为美国的企业所做的贡献【8 】o 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 2 2 日本戴明质量奖 日本戴明质量奖是世界上最早成立的一个国家质量奖，是日本为了纪念威廉爱德 华戴明博士而成立的，日本认为，戴明博士为日本企业的质量发展提供了一个基础，日 本企业的发展都是建立在这个基础之上的1 9 1 。 日本戴明质量奖建立5 0 多年以来，已经有3 0 0 多个企业获得了该项奖，使得日本企 业获得了具大的进步f 1 0 】。 1 2 3 欧洲质量奖 在美国的波多里奇质量奖和日本戴明质量奖为企业带来如此大的改变之后，欧洲企 业也认为他们应该有一个这样的质量奖，来提升整个欧洲的企业的竞争能力。所以在欧 盟委员会副主席马丁本格曼先生的倡议下，由欧盟委员会和欧洲质量奖组织共同发起成 立了欧洲质量奖【l l 】。 1 2 4 中国国家质量奖 卓越绩效模式是世界级成功企业公认的提升企业竞争力的有效方法，也是我国企业 在新形势下经营管理的努力方向。我国的卓越绩效评价标准( g b 厂r 1 9 5 8 0 ) 是在2 0 0 1 年设立中国国家质量管理奖标准和2 0 0 3 年等同采用美国波多里奇奖标准的基础上，于 2 0 0 5 年正式颁布实施的，是中国国家质量奖的评奖标准。中国国家质量质量管理奖评审 标准是在结合我国企业实际的基础上，充分借鉴美国的波多里奇奖、欧洲质量奖、日本 戴明奖制订的，其核心价值观贯穿标准始终，包括：领导者作用、以顾客为导向、培育 学习型组织和个人、建立组织内部与外部的合作伙伴关系、灵活性和快速反应、关注未 来持续稳定发展、管理创新、基于事实的管理、社会责任与义务、重在结果和创造价值、 系统的观点，是国内外先进组织追求卓越成功经验的总结，对国内企业的经营管理具有 前瞻性和引导性。 国家质量奖是对实施卓越的质量管理并取得显著的质量、经济、社会效益的企业或 组织授予的在质量方面的最高奖励，国家质量奖每年评审一次，国家质量奖评审遵循为 企业服务的宗旨，坚持“高标准、少而精”和“优中选优”的原则，根据质量管理奖评审标 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 准对企业进行实事求是的评审1 2 】。国家质量奖设立的目的主要是引导各类组织关注市场 竞争的焦点，重视产品质量、服务质量，进而重视经营质量；通过导入卓越绩效模式， 引导和激励各类组织追求卓越的质量经营，加快培育和增强中国追求卓越组织的核心竞 争力；利用质量奖励机制，表彰那些在绩效改进方面取得突出成就的优秀组织，树立行 业标杆，分享成功经验，从而带动中国国家竞争力的整体提升【1 3 】。 1 3 本文的研究内容和框架 10 3 1 本文的研究内容 本文通过对六西格玛管理工具和卓越绩效管理的学习与总结，结合实践进行了以下 几个方面的研究： 1 结合六西格玛管理的实际应用，分析了在企业中实施六西格玛的方法。 2 通过对国内企业质量管理黑带人员的调查，对调查数据进行了统计分析，并提出 在国内企业中推行六西格玛管理成功的关键因素。 3 通过对卓越绩效管理与六西格玛管理的对比分析，从卓越绩效评价准则的七个方 面讨论了卓越绩效管理与六西格玛管理工具之间的整合点。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 1 3 2 论文框架 绪论 六西格玛管理相关理论 知识 上 六西格玛管理实践 0 六西格玛管理推行成功 的关键因素研究 上 六西格玛管理与卓越绩 效管理的整合点研究 j 结论及展望 图1 1 论文框架 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章六西格玛管理理论综述 2 1 六西格玛管理理论的产生和发展 上世纪8 0 年代初期，由于日本产品横扫美国，使得美国制造企业深受打击，著名企 业摩托罗拉公司都走到了倒闭的边缘。在失败的边缘，摩托罗拉公司认为其失败的根本 原因是因为产品的质量过差。于是摩托罗拉公司认真的采取了质量战略，创立了六西格 玛质量管理方法，以追求达到六西格玛几近零缺陷的质量状裂1 4 1 。 由于实施了六西格玛，从开始实施的1 9 8 7 年到1 9 9 7 年的1 0 年间，摩托罗拉公司通 过实施六西格玛管理所带来的收益累计达1 4 0 亿美元，并于实施六西格玛管理的第二年 就获得了美国国家质量奖，取得了具大的成果【1 5 1 。 2 0 世纪9 0 年代初期，六西格玛的成功引起了g e 董事长兼首席执行官杰克韦尔奇 的极大关注。在他任职期间，他把六西格玛作为g e 的三大战略之一，规定六西格玛黑 带是员提升的必经之路，员工奖金的4 0 与推行六西格玛挂钩，冠军、黑带大师、黑带、 绿带等新名词成为企业内让人羡慕的新职位【1 6 】。 福特、卡特彼勒、陶氏、杜邦、a b b 、三星、l g 、柯达、西门子、花旗银行等公司 将六西格玛管理演绎成为提升企业核心竞争力的经营策略【1 7 1 。时至今日，六西格玛管理 的热潮依然不减，其应用范围从制造业到服务业，从教育、医疗机构到政府乃至军队， 越来越多的组织在尝试它，越来越多的企业家、管理学者在关注它、研究它。成功实施 六西格玛管理的企业在业界，尤其是供应链上所起的示范作用则带动了更多的企业对六 西格管理跃跃欲试【1 8 】。 传统的六西格玛管理被广泛的应用于改善产品的质量，在经过多年的发展以后，六 西格玛管理不再仅仅是一种质量管理的方法，而是已经发展成为可以使企业保持持续改 进、增强综合领导能力、不断提高顾客满意度及经营绩效并带来巨大利润的一整套管理 理念和系统方法【1 9 l 。近年来，摩托罗拉提出了“新六西格玛”方法，它是一种由沟通、培 训、领导艺术、团队合作、度量和以顾客为中心等价值观驱动的变革方法，旨在提高企 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 业竞争力和变革企业文化。这表明六西格玛管理已经在由改善产品质量的功能向企业管 理的方向转变。 2 2 六西格玛管理的概念 六西格玛管理是一套系统的、集成的业务改进方法体系，是旨在改进企业业务流程， 实现客户满意的改进方法1 2 0 。它通过系统的、集成的业务改进流程，实现无缺陷的过程 设计( d e s i g nf o rs i xs i g m a , d f s s ) ，并对现有过程进行界定( d e f i n e ) 、测量( m e a s u r e ) 、 分析( a n a l y z e ) 、改进( i m p r o v e ) 、控制( c o n t r 0 1 ) 一简称d m a i c 流程，消除过程缺 陷和无价值作业，从而提高质量和服务、降低成本、缩短运转周期、达到客户完全满意、 增强企业竞争力。 o 是希腊字母，在统计学中代表正态分布的标准差，反应数据的离散程度。常用的 计算公式为： 一 、荟叫) 2 ( 2 - 1 ) 式中醑个体测量值； 一为总体均值； 一为总体样本大小。 在质量管理中，对于连续可计量的质量特性，可用d 来度量质量特性对目标值的偏 离程度【2 1 1 。长期过程中，由于过程输出均值与规格中心会发生漂移，故在考虑1 5 倍偏 移的情况下，6 0 质量表示产品质量的缺陷率仅为3 4 p p m ，其中p p m 代表百万分之一， 六西格玛管理的统计学意义如下图所示： 图2 1 六西格玛的统计学意义 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 下表表示西格玛各水平与产品缺陷率之间的关系： 表2 - 1 西格玛水平代表的缺陷数 西移玛水乎百万机会缺陷数( d p m o ) 6 9 0 0 0 0 3 0 8 7 0 0 6 6 8 1 0 6 2 1 0 2 3 3 3 4 但是现在的六格玛不单纯仅仅是标准差的意思，现在的西格玛水平更多的是被描述 为企业过程质量的一种衡量标准【2 2 】。最常见的也是用得最多的一般用过程能力指数c p 来表示： c p ：u s l _ - l s l ( 2 - 2 ) o c r 式中【稷己一质量特性的上限； 己。s ! 己一质量特性的下限； 仃一为标准差 ( 越大，表示过程满足质量特性的能力越强，西格玛水平越高；印越小，刚表示 过程满足质量特性的能力越差，西格玛水平就越低。六西格玛水平质量对应着质量完美 无缺陷。因为当过程的中心与规格中心重合时，六西格玛水平下的产品不合格率仅为 3 4 p p m t 2 3 】。 2 3 六西格玛管理实施的组织结构 企业实施六西格玛管理在导入初期是最关键的1 2 4 。六西格玛管理要求在一个合理的 时间内得到显著的回报。如果是对于一个三西格玛水平的企业实施六西格玛，产生的效 果即企业质量水平和综合绩效指标一般会成数量级的增长，这时候效果是非常明显的 【2 5 1 。但是，一种管理方法的导入，并不能一蹴而就，也不能照本宣科，在导入期，必须 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 结合企业实情，建立易于推进的符合企业发展的六西格玛组织结构，并确定各个角色及 其职责，以保证六西格玛管理顺利成功的实施。 六西格玛管理采用的是项目推进的方式，六西格玛组织一般都有高层领导、倡导者、 业务负责人、黑带大师、黑带和绿带，有些企业下面还有蓝带等职位闭。这些人都是企 业六西格玛管理的中坚力量。在有些企业，一个黑带一年可以为企业带来一百万美金的 收益。图2 2 是六西格玛管理的组织结构图。 2 4 六西格玛管理在企业的推进步骤 企业推行六西格玛一般可以分为四个阶段：即导入期、加速期、成长期和成熟期， 完成整个过程大约需要和5 年的时间鲫。 在实施六西格玛管理的每一个阶段都有可能面临技术阻力、管理阻力和文化阻力口8 1 。 技术阻力主要是因为对六西格玛方法的恐惧，认为六西格玛理论都是高深的统计学知识 而加以排斥；管理阻力是因为部门间的沟通的壁垒、激励机制和资源的缺乏等；而文化 阻力主要是因为观念的不同，与以往的靠经验和感觉拍脑袋做决策到现在的用数据说话、 以事实为依据的转变的阻力。在六西格玛的推进过程中，必须时刻注意这些阻力，并及 时的克服。 图2 - 2 六西格玛组织管理结构图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 5 六西格玛管理的改进模式 六西格玛经过2 0 多年的发展，已经形成了一套有效的解决企业问题，提高绩效的 d m a i c 方法【2 9 】。 d m a i c 代表了实施六西格玛管理的五个阶段： 改进流程如图2 3 所示。 各阶段需要用到的工具和技术： d ( 界定阶段) ：这一阶段主要是要明确问题的所在，常常会用到头脑风暴、亲和图、 特性要因分析图、质量功能展开、s i p o c 、平衡计分卡等。 m ( 测量阶段) ：这一阶段主要是确定基准，最常用的工具有过程能力指数、测量系 统分析和帕累托图等。 a ( 分析阶段) ：这一阶段的活动主要是确定要因，常用的工具有d o e 、假设检验、 f m e a 、方差分析、回归分析等。 i ( 改进阶段) ：主要活动是消除要因，主要工具有试验设计、f m e a 、响应曲面法、 m s a 等。 c ( 控制阶段) ：主要是保持改进的结果，主要的工具有控制图、s o p 、过程能力指 数、防差错措施等。 各阶段主要工具介绍： 1 界定阶段 s i p o c 图： 在六西格玛活动中，第一步是要确定顾客的关键需求，整个项目的基础都是在这个 基础上展开的。只有当顾客的关键需求被恰当的转换成为产品的关键质量特性( c r i t i c a lt o q u a l i t yc t q ) 时，项目才具备了开展的基础【3 0 】。 s i p o c 图是一种用来了解和聚集过程的图形，它是一种简化了的过程流程图，通过 s i p o c 图，我们可以对想研究的目标过程有一个基本的了解。s i p o c 图又称为高级过程 流程图，它以简洁和直观的形式表现了一个流程的结构和概况，为后续的分析和研究奠 定基础。 s i p o c 的含义： 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 s 供应商( s u p p l i e r ) ：流程信息、材料和其它资源的供应商； 卜流程的输入( i n p i u t ) ：流程信息、材料和其它资源的输入； 卜流程( p r o c e s s ) ：将输入变为输出的一组活动； o 一流程的输f l s ( o u t p u t ) ：流程所产生的最终产品或服务； c 一客p ( c u s t o m e r ) ：接受流程输出结果的个人、团体或者其它的流程。 s i p o c 图的特点： 1 能用简单的几个步骤展示一组复杂的活动。无论多么复杂的流程，有多少个工序， s i p o c 图都可以将其主要信息描述清楚； 2 可以用来展示整个组织的业务流程。s i p o c 图可以简单地描述一个组织的业务过 程，就可以对总体流程加以描述，也可对各子流程分别作描述，然后根据流程顺序将各 s i p o c 图连接成一张总的流程图。 s i p o c 图样式如图2 _ 4 所示。 图2 - 3 六西格玛改进流程 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 供应商输入过程输出顾客 图2 - 4s i p o c 图 2 测量阶段 测量系统分析 d m a i c 方法是一套基于数据事实的改进方法，工作的每一个阶段都离不开数据， 都要对数据进行分析并得出相关的结论。所以测量工作是项目工作开展的前期基础，如 果测量系统不准确，数据质量不佳即决定了后序的工作全都是白费心思，浪费人力物力 时间 3 l j 。 测量系统分析，就是指运用统计学方法来测定测量系统中的各个波动源，并分析它 们对测量系统造成的影响，最后根据分析结果得出此测量系统是否合格的结论【3 2 1 。 一般来说，测量系统必须具有良好的准确性和精确性，而这两个量通常都由偏倚和 波动来表示： 偏倚是测量结果的平均值与基准值之差，其中基准值是在做测量系统分析之前采用 比要分析的测量系统具有更高级别分辨率的测量系统对被测特性进行多次测量、取平均 值而得到的值。而波动则表示在相同条件下进行多次测量结果的分散程度，通常用仃傩来 表示。我们通常说的数据的质量高，是指数据的偏倚和波动都小，不然都不能称为数据 质量高【3 3 1 。 我们在做测量系统分析的时候观测到的波动通常由两部分组成：过程的波动和测量 系统的波动。而测量系统分析的目的就是通过分析来确定并减少测量系统的偏倚和波动， 以便在后续的试验和生产中获得更高质量的数据刚。 一般来说我们用分辨力、偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性等方面来评价一个 测量系统的优劣程度，并且用这些值来控制测量系统的偏倚和波动 3 5 】。 分辨力是指测量系统识别并反映被测量对象的最微小的波动的能力【3 6 l 。 偏倚是指用测量系统对同一个测量对象进行多次重复测量而得到的平均值与该测 量对象的基准值之间的差。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 线性是指在测量系统的量程范围内，由于偏倚是基准值的线性函数，所以也要求测 量系统的偏倚量与测量基准值呈线性关系。 稳定性是指测量系统的测量能力随时间保持恒定的能力，我们可以用控制图的方法 来观察【3 刀。 重复性和再现性：重复性是指测量系统在由同一个人对同一个测量对象进行多次重 复测量时产生的误差波动，重复性误差产生的原因只能是由测量系统本生的误差波动引 起。重复性一般用e v 来表示： e v = 5 1 5 0 。 ( 2 3 ) 式中吒表示重复测量引起的标准差。 在实际工作中，有时候由一个人对一个测量对象的吒估计比较困难，也可以直接使 用评估测量系统的方法，对多个测量系统用多个操作员同时测量，但同一个测量员对同 测量对象至少测量两次以上，此时便可用下列公式进行计算： ：旦(2-4) 吒2i 口2 式中r 一是重复测量同一个零件的极差的平均值； 的值依赖于两个量：m 及g ，这里，m 是重复测量的次数，g 是操作者数k 与测量对象个数刀的乘积。 测量系统的再现性主要是用来度量不同的操作者在测量过程中产生的误差，它是指 由不同的测量者对同一测量对象进行多次测量而产生的波动，记为a v o 好的测量系统具 有良好的再现性，即不同的测量者对同一测量对象的多次测量的结果波动小口引。再现性 的研究步骤如下： 1 ) 假设有k 名操作者，测量疗个对象，每个操作者对每个对象测量m 次，记第j 名操作者的数据如下表： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 表2 - 3m s a 数据样表 等12 挖 重复号 1 x nx 2 ；咒j 2 x 1 2x 2 2x 2 m x l m x 2 mx n m 均值 一 一 x lx 2x n 总平均： 这样，把第f 名操作者所得的玎聊个测量值的总平均记为：，这样就得到后个总平 = ( 1 )= ( 2 1t ) 均值：x ，x x 。 2 ) 计算操作者之间的极差如与标准差： r d = x m 戤一x m i n( 2 5 ) 仃。= 兄攻 ( 2 6 ) 式中，蟊。可由查表吐( m ，g ) 得到。 3 ) 标准差仃。的修正。由于以上步骤得出的标准差是操作者之间的标准差，但实际 上其中还包括了操作者多次重复测量引起的误差。由于在独立场合中方差具有可加性， 而标准差没有可加性，故用方差来进行修正。记操作者重复性方差为吼2 ，由于每个操 作者测量n m 次，故方差要缩小n m 倍，故实际的重复性方差为( y e 2 n m ，即得再现性误 差的校正值方差为： 由此得到 - 2 2 仃。= 叮。一o e 2 n m ( 2 7 ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 2 a v = 5 1 5 仃。 ( 2 8 ) 4 ) 测量对象间的波动。如果有力个测量对象，则会得到，z 个不同的测量值，如果有 九个测量对象，k 个测量者，每个测量者对每个测量对象重复测量m 次，那么，这些测 量对象便可以得到门均值：x t ，x z ，x 。，则测量对象之间的极差为： g p = x m 缸一x m j n ( 2 - 9 ) 测量对象之间的标准差为： 仃p = r p a i ( m ，g ) ( 2 - 1 0 ) 测量对象间的波动为 p v = 5 1 5 ( r p( 2 - 1 1 ) 在测量系统分析中，系统总波动 ( t v ) 2 5 ( p y ) 2 + ( 彳y ) 2 + ( e y ) 2 ( 2 1 2 ) 式中，形一总波动， p v 一为测量对象间的波动， ， ( a v ) 2 + ( e 矿) 2 一重复性和再性波动的平方和，也记为( 尺& r ) 2 。 一般来说，用以下两种方法来评价一个测量系统是否合格p 9 】： 1 ) 以测量系统的波动尺& r 与系统总波动的比来度量，通常记为尸形， 尸形：r & r 1 0 0 ( 2 1 3 ) t v 、7 。2 ) 以测量系统的波动r & r 与被测对象质量特性的容差之比来度量，通常记为p i t p i t ：墨垒墨1 0 0 但1 4 ) u s l l s l 、 评价原则如下表所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 表2 - 4 测量系统评价准贝0 测量系统能力说明 f p 形且p t ) 1 0 测量系统能力很好 1 0 3 0 测量系统能力不足，必须进行改进 3 分析阶段 1 ) 假设检验 假设检验是用来判断样本之间以及样本与总体之间的差异到底是由抽样误差引起 还是因为本质差别造成的推断方法。基本原理是先对总体的特征值做出假设，然后通过 抽样来研究的统计推理过程，并根据分析的结果来确定这个假设是应该被拒绝还是被接 受【加】。 在质量管理工作中经常遇到两者进行比较的情况，比如质量改善前后生产数据的验 证，改善到底有没有效? 我们抽样所得到的数据在目标值两边波动，有时波动很大，这 时如何进行判定改善是否达到了我们的目标呢? 再例如，先后做了两次实验，得到两组 数据，想知道在这两次试验中合格率有无显著变化，那怎么做呢? 这时可以使用假设检 验这种统计方法，来比较数据，它可以告诉我们两者是否有差别，同时也可以告诉我们， 在做出这样的结论时所承担的风险。假设检验的思想是，先假设两者没有差别，然后用 统计的方法来计算验证假设是否正确。 用的假设检验有z 检验、丁检验、配对检验、比例检验、秩和检验、卡方检验等。 2 ) 方差分析( a n o v a ) 方差分析是从观测变量的方差入手，研究诸多控制变量中那些变量是对观测变量有 显著影响的变量。在生产过程中，常常要研究某些变量对产品的质量有没有显著性的影 响，为了确定这些变量对产品质量性能的影响大小，可以采用方差分析来鉴别【4 1 1 。 方差分析有单因子方差分析和多因子方差分析，本文以单因子方差分析来介绍方差 分析的方法。 基本概念： 因子：是指在试验中对试验结果可能会产生影响的并且可以改变的试验因素。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 水平：在试验中因子的不同等级。 自由度：自由度是指样本中可以变动的变量的个数，当增加约束条件时，自由度就 会减少。自由度的计算公式： 式中谚l 自由度； ，广样本量； d f = n k 卜约束条件个数。 即：自由度= 样本个数一样本数据受约束条件的个数。 ( 2 - 1 5 ) 假设我们想要比较一个单因子的不同水平的结果，口个水平的每一个中的观测响应 都是一个随机变量，数据可以如下表的方式来表示： 表2 - 5 方差分析数据表 水平观溉值总和平谒值 1 咒1 y 1 2 m 。乃 乃 2 奶ly 2 2 y 2 。蚝 耽 ： 口 y d ly , a y 。y d i y d 。 统计学家证实了： s t = s a + s e 盯：窆主( 一歹) z i - - - ij = l 口 2 s a = n ( y , j y ) - _ i = l s e = ( y o 一只) 2 式中s 卜总偏差平方和，自由度为孝卜刀1 ； 黝叫因子各水平之偏差平方和，d f a = a 1 ； 5 卜误差项偏差平方和，d i e = d f i - d f a = a ( n u 。 ( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 ) ( 2 - 1 9 ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 即总偏差平方和可以理解为由因子各水平的偏差平方和由实验产生的误差项偏差 平方和共同产生。 由上式可以看出，当任何一组数据在未被分解之前，其s t 就已经存在了，故分解 的目的就是希望能看出到底盯是主要由翻造成的，还是由& 造成的。 如果汀主要是由删造成的，那么我们就可以基本上认为么因子对最后的结果有相 当大的影响。反之，么因子对结果的影响就不显著了。若回到偏差平方和的原点： n 2 s = ( 置一- y ) ( 2 2 0 ) 我们可以看到，若样本n 越大，s 一定会越大。所以，若只从剐或& 判断彳因子 是否显著，而不管，z 的大小，则有失公允性。所以我们用不偏变异数的理论，公式如下： v a = s a d f a( 2 - 2 1 ) 坳刊因子的不偏变异数( 即不受样本大小影响的变异数) 倒叫因子的自由度( 通常为么因子的水准数减1 ) 同理： v e = s e d f e f a = 溯玩 ( 2 - 2 2 ) ( 2 - 2 3 ) 以上尉越大就表示么因子影响越显著，若我们设定冒险率即我们常说的p 值( 通 常取5 或1 ) ，那么查f 分布表就可获得临界值局，只要尉大于r 就表示彳因子 对结果有显著影响。在同时有多个因子的时候，我们认为，f 值越大的因子对结果影响 越显著。 4 改进阶段 实验设计( d o e ) 基本概念： 1 ) 因子：是指在试验中对试验结果可能会产生影响的并且可以改变的试验因素。 2 ) 水平：在试验中因子的不同等级。 3 ) 指标：指标是指在试验的前后设定的目标，用来衡量试验效果的量。 4 ) 正交表 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 在进行试验时，当因子数和水平数都很多的时候，如果进行全因子试验的话，实验 次数会很多，假设我们要做一个3 因子3 水平的试验，如果全因子的话就需要做3 3 即2 7 次试验，当因子数和水平数再增加时，试验需要的人力物力财力就会急速递增。而如果 利用正交表来做试验的话，就可以避免此类问题。 以正交表l s 27 为例：其中l 表示拉丁方( l a t i ns q u a r e ) ，8 表示此次试验一共要进 行8 次，2 表示每个因子是两个水平，7 表示这次试验最多可以有7 个因子。对比于全因 子试验27 即1 2 8 次试验来说，节省了大量的成本。 l 8 2 7 的实验顺序如下表所示。 表2 _ 6l 8 2 7 的实验顺序表 822122 一般步骤： 1 ) 明确试验的目的，确定试验指标，选择试验因子和水平； 2 ) 根据正交表安排试验； 3 ) 试验方案按照正交表排好以后，就要严格按照实验顺序来做；不能随意更改， 并做好试验记录： 4 ) 分析试验数据 5 ) 进行验证试验 5 控制阶段 l 2 2 1 2 1 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 l 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1 l 1 1 2 2 2 1 2 3 4 5 6 7 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 控锘u ( c o n t r o lc h a r t ) 统计过程控制图( 简称控制图) 是一个简单易行的控制系统，在一些场合又称为统计 过程控制( 铲c ) 。其作用是利用控制图所提供的信息，把一个过程维持在受控状态，一旦 发现异常波动，就分析对质量不利的原因，采取措施加以消除或减弱，使质量不断提高， 并把过程从失控状态变为受控状态，以保持质量稳定【4 2 1 。 控制图由其质量特性常分为两大类。一类是计量型控制图，通常有均值一标准差控 制图( x - s 图) 、均值一极差控制图( x r 图) 、中位数极差控制图( m p 足图) 、单 值一移动极差控制图( 卜凇图) ，这四类控制图通常的参数有温度、长度、电阻等； 还有一类是计数型控制图，它又分为计件的( 如不合格品数等) 与计点的( 如缺陷数等) 。 通常有不合格品率控制图( p 图) 不合格品数控制图( r i p 图) 、单位缺陷数控制图( “图) 、 缺陷数控制图( “图) 。 控制图的原理 控制图是用来判断过程是否处于受控状态。区分过程波动究竟是由于正常波动还是 由于异常波动引起的，来判断过程是否受控，从而对工序质量过程控制，起到监控、报 警、和预防的作用【4 3 1 。控制图的基本样式如下图所示： 图2 5 控制图基本样式 当生产过程处于受控状态时，认为产品的总体质量特性服从正态分布，即 x ( j l l ，仃2 ) ，而正态分布中，f ( 3 盯) - - - 9 9 7 3 ，控制图正是利用这一原理，将j l l ( c l 线) 作为控制图的中心线，3 仃( u c l 、l c l 线) 作为控制图的上下限，然后将实际 的子组数据描在这个图中，便形成控制制图。此时，落在控制同线之外的概率仅为0 2 7 ， 属于小概率事件，如果发生，则说明生产过程不稳定不受控。并分析落在控制限之外的 数据，就要使用相应的工具，查