一種面向成本的新產(chǎn)品開發(fā)解決方案

尚志武，趙道致，王太勇

（1. 天津大學 管理工程學院，天津 300072，2. 天津大學 機械工程學院，天津 300072）

0 引言

當前，產(chǎn)品的高效快速開發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)生存的核心，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本，滿足多樣化的用戶需求是企業(yè)保持創(chuàng)新優(yōu)勢和可持續(xù)發(fā)展的關鍵。隨著全球買方市場的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快，使得企業(yè)越來越關注低成本、高效率的新產(chǎn)品開發(fā)流程和解決方案。

本文基于面向成本的設計理論(Design For Cost-DFC)、價值工程理論（Value Engineering-VE）、六西格瑪設計理論(Design For Six Sigma-DFSS)等設計方法，結(jié)合在企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)流程設計及企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的實際經(jīng)驗，提出了一種集成VE和六西格瑪設計流程的面向成本的全壽命周期新產(chǎn)品研究開發(fā)系統(tǒng)解決方案DVSS(Design for VE and Six Sigma)。并給出了各階段解決具體問題的方法和工具。DVSS是適用于產(chǎn)品全生命周期的高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品開發(fā)流程和解決方案，對于實現(xiàn)產(chǎn)品設計方案的技術(shù)經(jīng)濟綜合優(yōu)化、降低產(chǎn)品成本和提高產(chǎn)品競爭力有著十分重要的意義。

1 VE、DFSS在新產(chǎn)品開發(fā)解決方案DVSS中的應用

1.1 DFC和VE在DVSS中的應用

DVSS是一種面向成本的新產(chǎn)品開發(fā)解決方案，控制產(chǎn)品成本是DVSS系統(tǒng)中極其重要和關鍵的內(nèi)容，是DVSS的主線。是一種在研究設計過程中能夠科學估算、預測成本、降低產(chǎn)品成本的方法。

DVSS的出發(fā)點是在產(chǎn)品設計階段為設計者提供支持工具，使得設計者能夠綜合產(chǎn)品生命周期中的加工制造、裝配、檢測、維護等多種成本因素，通過對產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟性評價，設計者根據(jù)產(chǎn)品成本構(gòu)成要素，及時進行設計修改，從而達到降低成本的目的。

價值工程是消除不必要的功能來降低成本，而DFC是通過LCC(全生命周期成本Life Cycle Cost）分析在設計中決定采取哪一種行動后才可顯著降低LCC，價值工程和DFC既有區(qū)別又有聯(lián)系[3]。DFC一般用于產(chǎn)品設計，而VE是從企業(yè)管理到產(chǎn)品設計的多方面都可適用，即價值工程的應用并不限于產(chǎn)品設計，凡是有費用、效用發(fā)生的地方都可應用?？偟膩碚f，DFC方法是價值工程的實現(xiàn)工具，是價值工程方法在產(chǎn)品設計中的全面應用。DVSS中采用在DFC中應用價值工程方法，兩者結(jié)合會對產(chǎn)品設計產(chǎn)生積極作用[2]。

在進行產(chǎn)品改進時，采用價值工程方法為實現(xiàn)降低產(chǎn)品全生命周期成本的手段。

1.2 DVSS中六西格瑪設計的應用

在制造階段所產(chǎn)生的任何缺陷在產(chǎn)品設計階段都可以直接控制, 因而質(zhì)量保證的措施首先要集中在設計過程上, 目的在于一開始就避免存在某些缺陷, 造成產(chǎn)品質(zhì)量的先天不足。如果設計能力不足, 所有的改進與控制都無從談起。一個良好的設計會因其后繼過程的不可控而水平降低, 但劣質(zhì)的設計從不會因生產(chǎn)和其他過程的彌補達到卓越質(zhì)量，所以必須從源頭開始提高設計質(zhì)量，而實施六西格瑪設計是實現(xiàn)這道跨越、提升競爭力的有效途徑(DFSS)。

針對新產(chǎn)品的研發(fā)，國外正在大力發(fā)展和應用六西格瑪設計(DFSS)；IDDOV是由美國質(zhì)量管理專家喬杜里先生提出的，是大家公認的更適合新產(chǎn)品開發(fā)的六西格瑪設計流程[1]。即識別、定義、研發(fā)、優(yōu)化、驗證。多年來,中國在DFSS 的理論和實踐方面也已開展了大量的工作,并有自己的特色。但是除了解決新產(chǎn)品的設計問題外，DFSS 流程在實踐中無法從產(chǎn)品的全生命周期來考慮產(chǎn)品的設計,而且缺乏系統(tǒng)的針對產(chǎn)品全生命周期開發(fā)創(chuàng)新流程和方法以及必要的工具支持,從而致使產(chǎn)品的質(zhì)量、穩(wěn)健性、可制造性、可維修性、可靠性都不能令人滿意,開發(fā)新產(chǎn)品的過程也很難控制和審查。

基于面向成本的設計，將價值工程設計流程方法和六西格瑪設計流程方法進行整合與集成，可以建立適用于產(chǎn)品全生命周期的高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品開發(fā)流程，實現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量、低成本開發(fā)。

2 DVSS的具體內(nèi)容與流程

結(jié)合VE設計流程、六西格瑪設計流程和企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)實際，DVSS解決方案將IDDOV整合為商品計劃（識別和定義）、開發(fā)計劃（研發(fā)）、開發(fā)實現(xiàn)（優(yōu)化與驗證）三個階段。

2.1 商品計劃階段（識別和定義）

商品計劃階段的任務是產(chǎn)品市場的需求調(diào)查確定，決定開發(fā)計劃的可行性，顧客需求分析和驗證，商品優(yōu)點、賣點確定，商品群構(gòu)想，外部價值曲線做成，技術(shù)體現(xiàn)性分析，對象選擇、情報收集、功能分析和功能評價，對功能的定性描述、分類和整理，發(fā)現(xiàn)多余、剩余和不足功能，反映出用戶對功能的真正需求。

1）價值革新設計（商品差別化）

首先進行潛在需求發(fā)掘(VOC)，Value Factor發(fā)掘； 進行顧客需求分析及檢證(VI,VOC, QFD)；樹立產(chǎn)品定位戰(zhàn)略；運用QFD進行顧客品質(zhì)分析；最后決定產(chǎn)品的差別化性能和賣點。

2）決定商品的概念性設計方案

首先運用Kano模型進行顧客滿意度分析，確定商品的定位；然后進行商品概念的發(fā)掘和體系化；最后確定產(chǎn)品的概念，包括產(chǎn)品的特性、目標價格、可選擇的設計規(guī)格和目標原材料成本（通過bench marking工具進行）。

3）為確保競爭力而分析設計源流階段(B/M)

首先確定制造生產(chǎn)性革新的方案（組裝/分解/環(huán)境性），然后樹立品質(zhì)費用革新方案（售后服務方便性、生產(chǎn)性和實用性）、研發(fā)品質(zhì)保證方案（外觀和品質(zhì)），設計源流品質(zhì)保證方案（新技術(shù)/應用技術(shù)/專利），最后進行功能分析、評價和實現(xiàn)技術(shù)分析。

2.2 開發(fā)計劃階段（研發(fā)）

開發(fā)計劃階段的任務是產(chǎn)品市場需求開發(fā)實現(xiàn)可能性評價，樹立詳細產(chǎn)品開發(fā)推進計劃，完成設計制作產(chǎn)品的準備工作，開發(fā)方案構(gòu)想、創(chuàng)造和評價，目標材料費分析，提出最大化的設計構(gòu)想，設計構(gòu)想評價，開發(fā)體現(xiàn)性分析，完成開發(fā)計劃目標產(chǎn)品的具體設計。

開發(fā)計劃階段的工作為：目標材料費分析；余地分析；提出最大化的設計構(gòu)想；設計構(gòu)想評價；開發(fā)體現(xiàn)性分析，產(chǎn)品詳細設計。

1）開發(fā)方案產(chǎn)生

首先使用價值工程功能分析工具對新產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)進行分析，運用FCA方法對功能別的原材料成本進行計算和分析，得到性能別的成本分析；然后確定各組成部分的成本目標；使用頭腦風暴方法、CPS、TRIZ工具最大程度提出實現(xiàn)各部分成本目標的設計方法和成本革新設計方案。

2）開發(fā)方案評價與確定

首先判定各種設計方法和設計方案的等級和分類，并進行可行性分析；最終確定開發(fā)設計方案，新產(chǎn)品開發(fā)的材料費成本。

3）開發(fā)方案實施

對新部品進行詳細的選型和設計；然后進行具體產(chǎn)品的設計，利用六西格瑪工具對仿真設計分析；最終確定產(chǎn)品的設計。

進行產(chǎn)品制造流程設計；利用DFX、DFE工具進行產(chǎn)品組裝性、分解性和生產(chǎn)性的設計分析。最后確定新產(chǎn)品的所有零部件，生產(chǎn)研發(fā)樣機。

2.3 開發(fā)實現(xiàn)階段（優(yōu)化與驗證）

開發(fā)實現(xiàn)階段的任務是，設計實驗優(yōu)化和驗證方案，對整機的機能、性能、信賴性、批量生產(chǎn)評價檢討，設計生產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)確保方案等等，完成批量生產(chǎn)的準備工作，產(chǎn)品的最終確定，試驗研究和詳細評價等。

1） 產(chǎn)品優(yōu)化設計

首先設計產(chǎn)品優(yōu)化實驗方案，根據(jù)實驗結(jié)果，通過產(chǎn)品的參數(shù)設計、容差設計、FMEA、LCC等工具確定產(chǎn)品的優(yōu)化設計方案，對產(chǎn)品的設計參數(shù)進行優(yōu)化、改進。

2）產(chǎn)品的驗證利用DOE、Taguchi等六西格瑪設計工具設計實驗驗證方法和方案；對產(chǎn)品設計方案的正確性和質(zhì)量進行驗證，完成產(chǎn)品的開發(fā)。

DVSS新產(chǎn)品解決方案具體內(nèi)容見表1。

3 結(jié)論

本文基于面向成本的設計理論、價值工程理論、六西格瑪設計理論等設計方法結(jié)合提出了一種集成VE和六西格瑪設計流程的面向成本的全壽命周期新產(chǎn)品研究開發(fā)系統(tǒng)解決方案DVSS。并對在企業(yè)內(nèi)部進行的具體流程和內(nèi)容作了深入研究，對企業(yè)的產(chǎn)品研究開發(fā)有著重要的指導意義和很強的可行性。該新產(chǎn)品開發(fā)解決方案已在某世界500強企業(yè)研發(fā)中心全面應用。

表1 DVSS新產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)具體內(nèi)容

[1] 喬杜里,方海洋,魏青江,譯.六西格瑪設計[M ].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

[2] 韓榮.價值工程[M].北京:國防工業(yè)出版社,1993.

[3] 陳曉川,張暴暴,等.面向成本的設計的關鍵技術(shù)及其概念模型[J].大連理工大學學報,1999,39(6):775-780.