六西格玛是一种能够严格、集中和高效地改善企业流程管理质量的实施原则和技术，以“零缺陷”的完美质量追求，带动质量成本的大幅度降低，最终实现财务成效的提升与企业竞争力的突破。本文收集整理了六西格玛管理中常见的20种工具、方法，有助于我们更加了解六西格玛，并选择适用的工具去提升我们实际工作中的质量管理水平。
工具之1— FMEA和FTA分析
潜在失效模式及后果分析(FMEA)和故障树分析(FTA)均是在可靠性工程中已广泛应用的分析技术，运用这些技术成功地解决各种质量问题。在IATF16949标准中，强调风险的识别和控制，强力推荐采用FMEA和FTA分析方法。
通过FMEA和FTA分析，找出了影响产品质量和可靠性的各种潜在的质量问题和失效模式及其原因，经采取设计和工艺的预防措施、纠正措施，提高了产品的质量和抗各种干扰的能力。 工具之2——POKA-YOKE POKA-YOKE意为“防差错系统”。日本的质量管理专家、著名的丰田生产体系创建人新江滋生（Shingeo Shingo）先生根据其长期从事现场质量改进的丰富经验，首创了POKA-YOKE的概念，并将其发展成为用以获得零缺陷，最终免除质量检验的工具。 POKA-YOKE基本原则： 替代（Replacement）：是进入更可靠的过程的一个变更； 简化（Facilitation）：将过程运行变的更简单化，也更可靠； 检测（Detection）：使错误在下一步操作前被发现； 缓和（Mitigation）：是将错误的影响降低到最低。 工具之3——质量功能展开（QFD） 质量功能展开(Quality Function Deployment,缩写为QFD)是把顾客或市场的要求转化为设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的多层次演绎分析方法，它体现了以市场为导向，以顾客要求为产品开发唯一依据的指导思想。 在健壮设计的方法体系中，质量功能展开技术占有举足轻重的地位，它是开展健壮设计的先导步骤，可以确定产品研制的关键环节、关键的零部件和关键工艺，从而为稳定性优化设计的具体实施指出了方向，确定了对象。它使产品的全部研制活动与满足顾客的要求紧密联系，从而增强了产品的市场竞争能力，保证产品开发一次成功。 在ISO 9001:2015标准中要求“以顾客为关注焦点”，“确保顾客的要求得到确定并予以满足”。作为分析展开顾客需求的QFD工具，在标准ISO 9001:2015的贯彻实施中获得广泛的应用。 工具之4——工作说明SOW 工作说明(Statement Of Work,缩写为SOW)是合同的附件之一，具有与合同正文同等的法律效力。工作说明详细规定了合同双方在合同期内应完成的工作，如方案论证、设计、分析、试验、质量控制，可靠性、维修性、保障性、标准化、计量保证等；应向对方提供的项目，如接口控制文件、硬件、计算机软件、技术报告、图纸、资料，以及何时进行何种评审等。 因此，工作说明以契约性文件的形式进一步明确了顾客的要求和承制方为实现顾客要求必须开展的工作，它使产品的管理和质量保证建立在法律依据之上，成为合同甲方（顾客）对乙方(承制单位)进行质量监控的有力工具。 工具之5——工作分解结构WBS 工作分解结构（Work Breakdown Structures,缩写为WBS）是对武器装备项目在研制和生产过程中应完成的工作自上而下逐级分解所形成的一个层次体系。该层次体系以要研制和生产的产品为中心，由产品（硬件和软件）项目、服务项目和资料项目组成。WBS是通过系统工程工作而形成的，它显示并确定了武器装备项目的工作，并表示出各项工作之间以及它们与最终产品之间的关系，充分体现了系统的整体性、有序性（层次性）和相关性。 在质量功能展开和系统设计等工作中应用WBS的层次体系，将极大地方便产品功能、结构和研制工作的构思，有助于QFD和系统设计等工作的完成，也有助于工作说明（SOW）的编制。WBS是对武器装备研制实施系统工程管理的有效工具，也是设计完整性的保证。WBS的原理和思想，也同样适用于各种大型、复杂、高科技的民用产品。 工具之6——并行工程 并行工程(Concurrent Engineering)是对于产品和其有关的过程(包括制造和保障过程)进行并行设计的一种系统的综合方法，它要求研制者从一开始就考虑整个产品寿命周期(从概念形成到产品报废处置)中的全部要素，包括质量、成本、进度及顾客需求。并行工程要求特别重视源头设计，在设计的开始阶段，就设法把产品开发所需的所有信息进行综合考虑，把许多学科专家的经验和智慧汇集在一起，融为一体。 在稳健设计中，尤其在进行质量功能展开和系统设计时，必须贯彻并行工程的原理和指导思想。 工具之7——参数设计 参数设计(Parameter Design)在系统设计之后进行。参数设计的基本思想是通过选择系统中所有参数(包括原材料、零件、元件等)的最佳水平组合，从而尽量减少外部、内部和产品间三种干扰的影响，使所设计的产品质量特性波动小，稳定性好。另外，在参数设计阶段，一般选用能满足使用环境条件的最低质量等级的元件和性价比高的加工精度来进行设计，使产品的质量和成本两方面均得到改善。 参数设计是一个多因素选优问题。由于要考虑三种干扰对产品质量特性值波动的影响，探求抗干扰性能好的设计方案，因此参数设计比正交试验设计要复杂得多。田口博士采用内侧正交表和外侧正交表直积来安排试验方案，用信噪比作为产品质量特性的稳定性指标来进行统计分析。 为什么即使采用质量等级不高、波动较大的元件，通过参数设计，系统的功能仍十分稳定呢？ 这是因为参数设计利用了非线性效应。通常产品质量特性值y与某些元部件参数的水平之间存在着非线性关系，假如某一产品输出特性值为y，目标值为m，选用的某元件参数为x，其波动范围为Dx(一般呈正态分布)，若参数x取水平x1，由于波动Dx，引起y的波动为Dy1，通过参数设计，将x1移到x2，此时同样的波动范围Δx，引起y的波动范围缩小成Dy2，由于非线性效应十分明显，Dy2 工具之8——发散思维 发散思维又称求异思维、辐射思维，是指从一个目标出发，沿着各种不同的途径去思考，探求多种答案的思维，与聚合思维相对。不少心理学家认为，发散思维是创造性思维的最主要的特点，是测定创造力的主要标志之一。 美国心理学家吉尔福特认为，发散思维具有：流畅性、灵活性、独创性三个主要特点。 （1）流畅性是指智力活动灵敏迅速，畅通少阻，能在较短时间内发表较多观念，是发散思维的量的指标； （2）灵活性是指思维具有多方指向，触类旁通，随机应变，不受功能固着、定势的约束，因而能产生超常的构思，提出不同凡响的新观念； （3）独创性是指思维具有超乎寻常的新异的成分，因此它更多表证发散思维的本质。可以通过从不同方面思考同一问题，如“一题多解”、“一事多写”、“一物多用”等方式，培养发散思维能力。 工具之9——方差分析与回归分析 方差分析(Analysis of Variance, 缩写为ANOVA)是数理统计学中常用的数据处理方法之一，也是开展试验设计、参数设计和容差设计的数学基础。一个复杂的事物，其中往往有许多因素互相制约又互相依存。 方差分析的目的是通过数据分析找出对该事物有显著影响的因素，各因素之间的交互作用，以及显著影响因素的最佳水平等。方差分析是在可比较的数组中，把数据间的总的“变差”按各指定的变差来源进行分解的一种技术。 对变差的度量，采用离差平方和。方差分析方法就是从总离差平方和分解出可追溯到指定来源的部分离差平方和。这是一个很重要的思想。 回归分析(Regression Analysis)是研究一个变量Y与其它若干变量X之间相关关系的一种数学工具，它是在一组试验或观测数据的基础上，寻找被随机性掩盖了的变量之间的依存关系。 粗略地讲，可以理解为用一种确定的函数关系去近似代替比较复杂的相关关系，这个函数称为回归函数，在实际问题中称为经验公式。 回归分析所研究的主要问题就是如何利用变量X，Y的观察值（样本），对回归函数进行统计推断，包括对它进行估计及检验与它有关的假设等。 工具之10——Kano模型 日本质量专家Kano把质量依照顾客的感受及满足顾客需求的程度分成五种类型：基本型需求，期望型需求，魅力型需求，无差异型需求，反向型需求。 基本型需求：也称为必备型需求、理所当然需求，是顾客对企业提供的产品或服务因素的基本要求。是顾客认为产品“必须有”的属性或功能。当其特性不充足(不满足顾客需求)时，顾客很不满意；当其特性充足(满足顾客需求)时，不会对此表现出更多的好感。对于顾客而言，这些需求是必须满足的，理所当然的。 期望型需求：也称为意愿型需求。是指顾客的满意状况与需求的满足程度成比例关系的需求，此类需求得到满足或表现良好的话，客户满意度会显著增加，企业提供的产品和服务水平超出顾客期望越多，顾客的满意状况越好。当此类需求得不到满足或表现不好的话，客户的不满也会显著增加。 魅力型需求：又称兴奋型需求。指不会被顾客过分期望的需求。对于魅力型需求，随着满足顾客期望程度的增加，顾客满意也急剧上升但兴一旦得到满足，即使表现并不完善，顾客表现出的满意状况则也是非常高的。反之，即使在期望不满足时，顾客也不会因而表现出明显的不满意。 无差异型需求：不论提供与否，对用户体验无影响。是质量中既不好也不坏的方面，它们不会导致顾客满意或不满意。 反向型需求：又称逆向型需求，指引起强烈不满的质量特性和导致低水平满意的质量特性，因为并非所有的消费者都有相似的喜好。许多用户根本都没有此需求，提供后用户满意度反而会下降，而且提供的程度与用户满意程度成反比 工具之11——顾客满意评估 ISO 9001:2015系列标准要求企业进行顾客满意评估。与顾客有关的信息可包括：对顾客和使用者的调查，有关产品方面的反馈，顾客要求和顾客抱怨，合同信息，市场需求，服务提供数据和竞争方面的信息等。 对于顾客满意的评估有多种方法，近年来，美国、瑞典等国采用顾客满意指数(Customer Satisfaction Index, 缩写为CSI)进行评估，很有成效。 CSI是用于评价产品(硬件、软件、服务、流程性材料)满足顾客需求程度的参数，也是评价产品质量的一种综合指数。 设顾客对产品提出了n项需求，每项需求得到满足的程度为qi, ( i=1, 2, … , n),则顾客满意指数CSI是qi 的函数。对于qi，应由市场开发人员对顾客群进行随机抽样调查，结合通过售后服务所收集的顾客投诉和对产品的质量问题进行分析、统计来确定。 工具之12——精益生产(Lean Production) 精益生产(Lean Production，简称LP)是美国麻省理工学院根据其在“国际汽车项目”研究中，基于对日本丰田生产方式的研究和总结，于1990年提出的制造模式。其核心是追求消灭包括库存在内的一切“浪费”，并围绕此目标发展了一系列具体方法，逐渐形成了一套独具特色的生产经营管理体系。 精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应用户需求不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果。 工具之13——均匀设计 正交试验设计在挑选试验点时，有两个特点：均匀分散，整齐可比。 整齐可比----便于试验数据的分析 为了保证“整齐可比”的特点，正交设计至少要求做q2次试验。若要减少试验的数目，只有取掉整齐可比的要求。 均匀设计就是只考虑试验点在试验范围内均匀散布的一种试验设计方法。均匀设计和正交设计相似，也是通过一套精心设计的表——均匀表来进行试验设计，用回归分析的方法分析试验结果的。每一个均匀设计表有一个代号或 ，其中 n表示要做n次试验 q表示每个因素有q个水平 s表示该表有s列 U的右上角加“*”和不加“*”代表两种不同类型的均匀表。通常加“*”的均匀表有更好的均匀性。均匀设计的一个显著特点是试验次数随着因素水平的增加而显著减少。 工具之14——排列图 排列图的全称是“主次因素排列图”，也称为Pareto图。它是用来影响产品质量的各种因素中主要因素的一种方法，由此可以用来确定质量改进的方向。因为在现实中存在的多数问题通常是由少数原因引起的。经济学上的80/20原则用到管理领域，其基本原理是区分“关键的少数”和“次要的多数”，这样有助于抓关键因素，解决主要问题，为直观起见，用图形表示出来，这一图形便是排列图。 工具之15——平衡计分卡 哈佛商学院的罗伯特.S.卡普兰（RobertKaplan 哈佛商学院的领导力开发课程教授）和诺朗诺顿研究所所长大卫.P.诺顿（DavidNorton复兴全球战略集团创始人兼总裁）经过为期一年对在绩效测评方面处于领先地位的12家公司的研究后，发展出一种全新的组织绩效管理方法，即“平衡计分卡”。 平衡计分卡的基本内容： 平衡计分卡打破了传统的只注重财务指标的业绩管理方法，认为传统的财务会计模式只能衡量过去发生的事情。在工业时代，注重财务指标的管理方法还是有效的，但在信息社会里，传统的业绩管理方法并不全面。组织必须通过在客户、供应商、员工、组织流程、技术和革新等方面的投资，获得持续发展的动力。基于这种认识，平衡计分卡方法认为，组织应从四个角度审视自身业绩：客户、业务流程、学习与成长、财务。平衡计分卡中的目标和评估指标来源于组织战略，它把组织的使命和战略转化为有形的目标和衡量指标。 工具之16——容差设计 容差设计(Tolerance Design)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。 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。 工具之17——实验设计(DOE) 实验设计(Design of Experiments, 缩写为DOE)是研究如何制定适当实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的数学理论与方法。 实验设计应遵循三个原则：随机化，局部控制和重复。 局部控制----是化分区组，使区组内部尽可能条件一致； 重复----是为了降低随机误差的影响，目的仍在于避免可控的系统性因素的影响。 实验设计大致可以分为四种类型：析因设计、区组设计、回归设计和均匀设计。 析因设计又分为全面实施法和部分实施法。析因实验设计方法就是我们常说的正交实验设计。所谓正交实验设计就是利用一种规格化的表─—正交表来合理地安排实验，利用数理统计的原理科学地分析实验结果，处理多因素实验的科学方法。这种方法的优点是，能通过代表性很强的少数次实验，摸清各个因素对实验指标的影响情况，确定因素的主次顺序，找出较好的生产条件或最优参数组合。经验证明，正交实验设计是一种解决多因素优化问题的卓有成效的方法。正交表是运用组合数学理论在拉丁方和正交拉丁方的基础上构造的一种表格，它是正交设计的基本工具，它具有均衡分散，整齐可比的特性。 实验设计法已有70余年的历史，在美国和日本，被广泛应用于农业、制药、化工、机械、冶金、电子、汽车、航空、航天等几乎所有工业领域，来提高产品质量。著名的参数设计也是在正交实验设计的基础上发展起来的。另外开展实验设计不但可找到优化的参数组合，在很多情况下也可通过设置误差列，进行方差分析，定性地判断环境因素和加工误差等各种误差因素对期望的产品特性的影响，并采取改进措施，消除这些误差的影响。因此对于一些简单的工程问题，直接应用实验设计法也能获得满意的健壮的设计方案。实验设计还可应用于改进企业管理，调整产品结构，制定生产效益更高的生产计划等。 工具之18——水平比较法(Benchmarking) 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。 工具之19——统计过程控制(SPC) 统计过程控制(Statistical Process Control,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－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 SPC方法是保持生产线稳定，减少质量波动的有力工具。 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，还有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。 工具之20——头脑风暴法 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： 鼓励“自由想象” ---- 提出的观念越荒唐，可能越有价值。 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。 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。