六西格瑪設(shè)計(jì)中的統(tǒng)計(jì)分析軟件

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實(shí)踐表明，六西格瑪改進(jìn)(DMAIC)也有瓶頸，據(jù)國(guó)外調(diào)查統(tǒng)計(jì)，當(dāng)改進(jìn)適流程水平達(dá)到約4.8西格瑪水平時(shí)，就再難以突破。而當(dāng)在產(chǎn)品研發(fā)工作里，六西格瑪改進(jìn)（DMAIC）所能產(chǎn)生的效益更是有限。一旦產(chǎn)品或流程在初始設(shè)計(jì)上存在缺陷， DMAIC流程難以徹底解決問(wèn)題, 此時(shí)必須重新設(shè)計(jì)或修改部分設(shè)計(jì)才能突破。一旦六西格瑪?shù)乃枷肽苡绊懙焦局械难邪l(fā)設(shè)計(jì)部門，并且在產(chǎn)品和流程設(shè)計(jì)、研發(fā)階段開(kāi)始應(yīng)用，六西格瑪會(huì)升華到一個(gè)嶄新的階段--六西格瑪設(shè)計(jì)（Design For Six Sigma），這是六西格瑪方法論中的又一亮點(diǎn)。唯有進(jìn)行六西格瑪設(shè)計(jì)賦予產(chǎn)品高的質(zhì)量，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的六西格瑪質(zhì)量，使問(wèn)題在發(fā)生之前就得以解決，滿足最終客戶的期望，而且獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

伴隨著六西格瑪設(shè)計(jì)概念的普及，另一類問(wèn)題隨之而來(lái)：DFSS在實(shí)現(xiàn)更高目標(biāo)的同時(shí)，需要什么新的方法和工具來(lái)支持？在六西格瑪改進(jìn)中常用的軟件JMP或Minitab是否還能適用？確實(shí)，近來(lái)很多業(yè)內(nèi)專家都在討論關(guān)于六西格瑪軟件JMP和MINITAB孰優(yōu)孰劣的話題。JMP來(lái)自全球作為最大的統(tǒng)計(jì)軟件集團(tuán)SAS，Minitab和JMP一樣也來(lái)自美國(guó)，目前在全球企業(yè)界也有較廣泛的應(yīng)用。就DMAIC的應(yīng)用（相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)應(yīng)用DMAIC的總體水平仍然處于入門階段，對(duì)統(tǒng)計(jì)方法的要求不高）所需要的統(tǒng)計(jì)分析工具而言，JMP的分析工具比Minitab要全面一些，比方說(shuō)JMP中居然繼承了模擬的功能，作為一款桌面統(tǒng)計(jì)軟件確實(shí)實(shí)難能可貴的。此外JMP的圖形化效果確實(shí)比Minitab要好很多，初學(xué)者也比較容易上手。Minitab的MSA模塊做的也不錯(cuò)。在六西格瑪設(shè)計(jì)(DFSS)應(yīng)用中，可能是由于設(shè)計(jì)理念的原因，很多實(shí)際的問(wèn)題都沒(méi)有辦法用Minitab來(lái)解決，倒是JMP的解決方案與實(shí)際更加貼合一些。下面筆者結(jié)合DFSS的要求和特點(diǎn)，根據(jù)自身多年從事DFSS產(chǎn)品研發(fā)工作使用JMP和Minitab的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

第一，六西格瑪強(qiáng)調(diào)以顧客的需求為企業(yè)改革的方向，傾聽(tīng)VOC（顧客之聲）非常重要。在DMAIC中，這一點(diǎn)分析得比較粗略，大多數(shù)實(shí)施六西格瑪?shù)钠髽I(yè)都沒(méi)有在VOC層面做足夠的調(diào)查分析，有些甚至只是在公司的內(nèi)部客戶中展開(kāi)調(diào)查。而DFSS則有很大的不同，因?yàn)楫a(chǎn)品研發(fā)本身的需要，面向大量外部的客戶作全面的市場(chǎng)調(diào)查和分析時(shí)必需的，也需要借此盡快地捕捉市場(chǎng)和客戶的關(guān)鍵特征。這就要求用適合市場(chǎng)營(yíng)銷的多元統(tǒng)計(jì)分析方法來(lái)洞察客戶心聲。MINITAB可以做一些簡(jiǎn)單的多元統(tǒng)計(jì)分析，但和實(shí)際應(yīng)用的要求似乎有一些差距。比如，MINITAB的聚類分析可以對(duì)年齡、收入等連續(xù)變量進(jìn)行運(yùn)算，但卻不支持性別、地區(qū)等離散變量，在JMP中可以做到。JMP中集成了聯(lián)合分析、決策樹(shù)等分析市場(chǎng)特征的專門工具，MINITAB不具備這些功能； JMP將這些分析工具和圖形化設(shè)計(jì)的結(jié)合也比較直觀，理解和應(yīng)用起來(lái)相對(duì)容易很多。

第二，DFSS的項(xiàng)目中涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝開(kāi)發(fā)、供應(yīng)商認(rèn)證、試生產(chǎn)等眾多企業(yè)價(jià)值鏈中的前期環(huán)節(jié)、隱形流程，所以需要更全面徹底地剖析影響產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的根源，并在前期就設(shè)法預(yù)防和控制變異發(fā)生，因此需要有一套專業(yè)的穩(wěn)健設(shè)計(jì)解決方案（Robust Design）。這種情況，我們常常會(huì)應(yīng)用在DMAIC階段應(yīng)用較少的田口設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)是通過(guò)構(gòu)建一個(gè)控制因子形成的內(nèi)表和一個(gè)噪聲因子形成的外表共同形成試驗(yàn)計(jì)劃表，然后收集數(shù)據(jù)分析響應(yīng)的穩(wěn)健特性如何。MINITAB有一個(gè)子菜單的名稱叫"田口設(shè)計(jì)"，可以較好地實(shí)現(xiàn)這一功能，不過(guò)沒(méi)有辦法隊(duì)設(shè)計(jì)的外表進(jìn)行定制。重復(fù)次數(shù)、噪聲因子的設(shè)定的參考也比較少，JMP倒是能夠提供完整的內(nèi)表和外表以形成試驗(yàn)計(jì)劃表，還提出了均值和信噪比的平衡優(yōu)化方案，可以說(shuō)算是一個(gè)創(chuàng)新。

第三，相對(duì)DMAIC而言，進(jìn)行DFSS的過(guò)程遇到的純管理類的問(wèn)題越來(lái)越少，而技術(shù)類的問(wèn)題越來(lái)越多，所以更可能遭遇復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模難題。以常規(guī)的線性統(tǒng)計(jì)模型為例，JMP可以在簡(jiǎn)單回歸的基礎(chǔ)上構(gòu)造出分段擬合、樣條擬合和正交擬合等多種模型，這樣就可以更精確地發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)問(wèn)題中的隱患。有的企業(yè)在做項(xiàng)目之前可能已有一些先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這種情況下就可以用JMP做"定制檢驗(yàn)"而不是默認(rèn)的"零檢驗(yàn)"來(lái)解決一些特有的問(wèn)題。當(dāng)然如果只需要做"零檢驗(yàn)"，Minitab也是可以實(shí)現(xiàn)的。如果需要了解輸入因子的取值范圍來(lái)控制輸出響應(yīng)的波動(dòng)，JMP的"反向預(yù)測(cè)"會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的工具。如果需要做模擬(Simulation),前面提到JMP就有模擬的功能，而且與模型優(yōu)化高效集成，速度也快，在普通電腦上（1.6G主頻，512M內(nèi)存）產(chǎn)生1,000,000條隨機(jī)數(shù)據(jù)的時(shí)間大約15秒左右。說(shuō)到模擬，一部分企業(yè)可能會(huì)購(gòu)買crystal ball等模擬軟件，不過(guò)這樣成本會(huì)更高，而且出錯(cuò)的概率會(huì)大一些。

第四，企業(yè)在推行DMAIC時(shí)，往往處于發(fā)展初期，以培養(yǎng)員工的質(zhì)量意識(shí)、普及質(zhì)量工具的基本應(yīng)用為主要目的。一旦企業(yè)想推行DFSS，往往會(huì)對(duì)員工有更高的要求，不僅僅要掌握理論知識(shí)，而且強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，每次培訓(xùn)結(jié)束后要提供切實(shí)可行的解決方案。這時(shí)候，軟件工具在統(tǒng)計(jì)方法上的積累就開(kāi)始顯現(xiàn)。拿六西格瑪管理中最重要的工具DOE來(lái)說(shuō)，MINITAB提供了從因子設(shè)計(jì)到混料設(shè)計(jì)的幾種常用方法，不過(guò)這其中的每種方法都有一定的應(yīng)用局限性。其實(shí)，DOE的理論發(fā)展非?；钴S，現(xiàn)代最新的DOE方法論可根據(jù)要求，最大限度地靈活調(diào)用現(xiàn)有資源，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的要求構(gòu)建試驗(yàn)，而無(wú)需任何修飾。

這種成熟的DOE方法叫做"定制試驗(yàn)設(shè)計(jì)"（Customer Design），是試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論界近年來(lái)的突破。用JMP可以很好地完成定制設(shè)計(jì)，其他的一些現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法如空間填充設(shè)計(jì)，篩選設(shè)計(jì)，非線性設(shè)計(jì)等也能通過(guò)JMP實(shí)現(xiàn)。我想也許正是因?yàn)檫@些原因，全球各行業(yè)的頂尖企業(yè)在選擇統(tǒng)計(jì)軟件以支持產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，選擇的都是JMP。比如Intel, HP, Dell, 陶氏化學(xué)，寶潔，拜爾等等。而在芯片/半導(dǎo)體/集成電路行業(yè)，據(jù)了解JMP已經(jīng)成為質(zhì)量工程、六西格瑪尤其是六西格瑪設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

第五，JMP另外的一些特點(diǎn)也是值得稱道的，比方說(shuō)中英文雙語(yǔ)切換、數(shù)據(jù)與圖形的動(dòng)態(tài)鏈接、項(xiàng)目管理，支持海量數(shù)據(jù)和瞬間計(jì)算能力等等。相比之下，MINITAB最近10年在產(chǎn)品研發(fā)層面似乎變化比較小，希望能在日后有所突破。