六西格玛设计在红外镀膜卤素灯研发项目中的应用

第一章绪论

1.1 课题的来源、研究内容及研究意义

1.1.1课题的来源

本课题来源于G公司工作需要，每年G公司在新照明产品的研发中投入大量人力成本与资金成本；同时G公司对于产品的质量的要求近乎苛刻，在新产品导入的过程中要进行大量的测试与验证工作，研发周期相对较长。六西格玛基于统计学的系统方法论，量化客户需求，统计学意义上的表征产品的质量水平，建立产品输入输出参数之间的传递关系，从而通过对系统输入的优化设置达到产品的质量优化和健壮设计，将会是一种高效而经济的研发流程。然而传统六西格玛改进的方法论，针对是现有系统、产品的改进，并不适用于从无到有;的新产品研发项目。因此本文研究和探索了基于六西格玛设计方法论的研发流程，同时将这一流程应用在红外镀膜卤素灯这一技术含量与质量要求十分高的产品研发项目中。希望探索并寻找到一套基于六西格玛设计方法论的高效的研发流程。

第二章红外镀膜卤素灯研发项目的识别与界定

2.1 红外镀膜卤素灯项目背景

卤素灯，亦称钨卤灯，是白炽灯的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温下，蒸发的钨丝与卤素进行化学作用，升华的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯比白炽灯更长寿；而且卤素灯的能效也较之白炽灯更高，普通卤素灯的能效能够达到15Lumen/Watt 左右。但是随着节能环保理念的日益深入人心，消费者对于照明光源的能效要求也越来越高，荧光灯与LED照明光源的能效普遍能够达到40Lumen/Watt。传统钨丝灯钨丝所发射的绝大部分辐射集中在红外区，只有恨少的能量杯转换成可见光；在卤素灯中，灯丝温度提高，可见光辐射在全部钨丝全部发射光谱中所占的比例就会有所增加，例如在3200 时，可见辐射的比例上升到16%，但这时红外辐射仍然是主要成分。能否在现有的钨丝灯基础上大幅提高其光效呢？对此，人们进行了长期的研究近20 多年来取得了突破性进展，研究发现采用在卤钨灯的泡壳表面涂覆光学介质干涉薄膜，薄膜能够将钨丝所产生的大量红外辐射反射回来。因此，只要泡壳和钨丝的结构、位置合理，被红外薄膜所反射回的红外线将会重新加热钨丝，从而减少了维持钨丝于某一温度所需要的电功率，提高了卤钨灯的光效。其理论计算光效值，可以高达30%。红外镀膜卤素灯最早的理论设计模型在60 年代

第三章产品概念设计................................ 13

3.1 发明问题解决理论（Triz）在红外镀膜卤素灯概念设计中的运用..........13

3.1.1发明问题解决理论（Triz）的背景介绍............................13

3.1.2Ｇ公司产品概念设计中对发明解决理论的运用...................13

3.1.3矛盾矩阵的背景简介.............................14

3.1.4矛盾矩阵在产品概念设计中的运用及解决方案的取得...........15

3.2 设计风险分析................................................................16

3.2.1失效模式和影响分析（FMEA）背景介绍..........................................16

3.2.2失效模式和影响分析（FMEA）在G 公司红外镀膜卤素灯概念设计阶段的实施......17

3.3 本章小结..............................................................21

第四章产品优化设计................................ 22

4.1 试验设计（DOE）和健壮设计（Robust Design）在红外镀膜卤素灯项目中的应用.....22

4.1.1试验设计（DOE）的背景介绍..................................22

4.1.2Ｇ公司红外镀膜卤素灯项目试验设计背景介绍.....................23

4.1.3试验因子设计与试验结果.....................................................23

本文在红外镀膜卤素灯新产品研发项目中，运用与实践了六西格玛设计IDDOV 模式。并将其主要流程：识别（identify）、界定（define）、设计（Design）、优化（Optimize）以及验证（Verify）分别运用于项目各个阶段。其中在识别与界定阶段，作者运用ANO 模型识别了客户对于产品的主要需求，并将之划分为，基本型需求，期望型需求和兴奋型需求，并界定了将被重点关注的需求；并运用质量功能展开(QFD)的方法，将客户需求，转化为产品设计的关键质量控制点又称为工程因素。在产品设计阶段，作者运用了发明问题解决理论（Triz）的方法论，使用矛盾矩阵的工具，创造性地提出了球型卤素灯泡壳的概念设计理念，从而同时解决了，更大的辐射面积和更小的材料能源消耗，这一对看似矛盾的设计因素，达到了矛盾的两方面被同时解决的优化结果。进而作者对产品设计进行了失效模式和影响分析（FMEA），使项目在产品设计的早期阶段即被分析了可能出现的失效模式并制定了纠正预防措施。实现了概念设计的最优化目的。