许多企业都经历过由辉煌到衰退的过程，因此良好的管理方法对企业始终保持成功和增强竞争优势是非常重要的。六西格玛管理方法不是一种与单一方法或战略相联系的管理方法，而是一种能提升企业领导力和绩效的柔性系统。目前已有很多理论和应用研究成果，文献[1]详细介绍了六西格玛管理方法，阐述成功应用该方法所需具备的关键要素。文献[2]分析我国企业使用六西格玛管理方法的现状，阐述了现阶段我国企业实施六西格玛管理的必要性。文献[3]分析了我国企业在实施六西格玛管理过程中遇到的困难，并分析该方法的实施与我国传统文化之间的冲突。然而在现有的六西格玛管理模型中，企业管理者和专家依然采用传统的创新方法(如试错法、头脑风暴法等)。这些传统的创新方法更多依赖心理因素，具有很大的无序性、随机性和偶然性。这种方式的创新不但效率不高，而且往往很难产生创新性的流程和产品^[4]。

可拓创新方法^[5-6]是通过对研究对象进行形式化建模、拓展、变换、评价等过程，生成解决问题的创意的形式化、定量化方法，这种创新方法适用于解决各种类型的创新中遇到的问题。目前已有很多理论和应用研究成果，文献[5]将TRIZ与可拓创新方法进行比较分析，说明该方法具有普适性和可操作性，并详细介绍可拓创新方法的理论体系和基本特征以及应用研究进展；文献[7]介绍防止企业人才流失的可拓策略生成研究，并且用计算机技术生成解决企业人才流失问题的策略；文献[8]利用可拓策略生成方法将城市生态问题中的矛盾问题转化为相容问题，为城市公共安全规划提供一个有效的解决方法；文献[9]详细介绍利用计算机辅助人们生成解决矛盾问题的策略的智能系统，并利用案例介绍了该系统的系统分析与设计思路。

本文首先介绍六西格玛管理方法与可拓创新方法，尝试集成两种方法的优势，以形成新的创新模型，期望引导企业在可拓创新方法的帮助下更好地实现六西格玛质量目标和提升企业自主创新能力。并以逃生装置这种自救缓降装置的产品质量改进为例，从客户的需求出发，利用该方法设计了一种新的逃生装置。经文献检索，目前还没有发现将可拓创新方法和六西格玛管理方法相结合进行研究的文献。案例研究验证了可拓创新方法在六西格玛管理中，对产品质量改进的效果，说明融合这两种方法可以更有效地加快产品或流程改进或重新设计的效率，还能够克服缺乏问题解决方案的缺陷。

六西格玛管理^[10]最早由摩托罗拉公司于1987年提出并实施，后来由通用电气、ABB和西门子等公司成功采用并发展；六西格玛管理一直以解决顾客的需求作为前进的动力，严格地使用事实、数据和统计分析，不断关注业务过程的管理，它是一个能改善企业质量流程管理和保持最大化业务成功的系统。

六西格玛的管理思想^{[4, 11]}包括六西格玛改善和六西格玛设计。六西格玛改善(IFSS)是用于解决现有的产品、服务或流程的问题，对其问题进行改进，使之达到六西格玛的质量要求。它主要采用的模式是DMAIC模式，流程分为定义、测量、分析、改进、控制五个阶段^[12]。六西格玛设计(DFSS)是根据合理的流程，使用科学的方法，准确把握和定位顾客的需求，对新产品、新服务或新流程进行设计，使得新产品、新服务或新流程可以达到六西格玛的质量水平，同时使新产品、新服务或新流程在各种恶劣的环境下仍能满足顾客的需求。它主要采用的是DMADV模式，流程分别为定义、测量、分析、设计、检验五个阶段。六西格玛的管理模型如图1所示。

图 1(Fig. 1)

图 1 六西格玛的管理模型 Fig. 1 The six sigma management model

可拓创新方法是可拓学中特有的方法，它通过对研究对象进行建模、拓展、变换、评价等过程，生成创新或解决各种矛盾问题的创意。可拓创新方法特别适用于解决各种类型的创新(如产品创新、流程创新、技术创新、管理创新等)中遇到的矛盾问题。利用可拓创新方法解决不相容问题的方法称为可拓策略生成方法。本文主要以解决不相容问题为例进行研究，因此只介绍可拓策略生成方法。

可拓策略生成方法的基本步骤是：通过建立问题的可拓模型，对问题的目标或条件进行拓展分析和可拓变换，得到解决不相容问题的多种可拓策略，再进行优度评价，选取优度较高的可拓策略^[6]。具体步骤参阅文献[6]，此不赘述。

六西格玛管理模式能够很好地发现产品在整个流程中存在的问题，并且引导我们去创新。但是在创新的过程中缺乏一些工具和方法，使得创新的过程受到阻碍。而可拓创新方法能够很好地解决各类创新中遇到的矛盾问题。所以将可拓创新方法与六西格玛管理方法融合，可以更好地解决创新中遇到的矛盾问题。将两种方法集成解决创新中的矛盾问题的具体步骤如下。

1) 根据六西格玛的管理模型，首先界定核心流程和关键客户。从客户的角度出发，分析客户的真正需求，创建SIPOC图。找出关键的测评量，测量产品或流程中的相关量及其影响因素，记录数据并列出参数对照表。利用六西格玛统计分析软件^[14]对相关的特性和影响参数进行比较分析，找出现有产品或流程中的问题。

2) 描述现有产品或流程中存在的问题，界定问题的目标与条件，并用基元表示。建立问题的可拓模型以及核问题的可拓模型。由文献[6, 13]知，建立可拓模型的最基本单元包括物元、事元和关系元。设原问题的目标为G，条件为L，则问题的可拓模型为P=G*L，其中G与L都是由基元或复合元构成。核问题的可拓模型为P₀=g₀*l₀。

3) 利用关联函数建立问题的综合相容度函数K(x)，判断问题是否是不相容问题。根据可拓集的定义，如果K(x)＜0，则问题是不相容问题，根据六西格玛管理理念^[4]，需要该问题进行改进或重新设计，以消除过程缺陷和无价值作业，持续地提高质量和服务，缩短运转周期和降低成本，以达到客户完全满意，增强企业的竞争力。

4) 根据可拓集理论，若-1<K(x)＜0，则相容度落在过渡负域。首先需要对产品问题进行如下的改进处理。

①将综合相容度函数中分关联函数k_i(x_i)＜0的特征对应的核问题中的基元g₀或l₀进行拓展分析：拓展分析方法是根据基元的拓展分析原理对问题的目标或条件等进行拓展，以获得解决矛盾问题的多种可能途径的方法。

②选择对g₀或l₀实施可拓变换：可拓变换是创新的工具和手段。在对变换的研究中，既要讨论其变换的形式，也要讨论变换的主体、变换的方法、工具、时间和地点，即需要从定性和定量两个角度去研究变换的形式和内涵。根据上一步拓展分析的结果，利用可拓变换对不相容问题的目标或条件进行变换，以获得解决问题的多种策略。

③再计算变换后问题的综合相容度K(x′)，判断上述策略是否使不相容问题转化为相容问题，如果K(x′)＞0，则获得符合要求的可拓策略集。

④对符合要求的策略进行优度评价^[15]：优度评价方法是综合多种衡量条件对所获得的可拓策略的优劣程度进行综合评价的定量化方法。首先要根据实际问题选取衡量条件，然后建立各衡量条件的关联函数，对多衡量指标的问题，确定优度的类型，按照文献[6]的方法计算各可拓策略的优度。

⑤对评选出的较优策略具体化形成改进方案，通过改进产品使之达到六西格玛水平，然后建立标准的控制系统。

5) 根据可拓集理论，若K(x)＜–1，则相容度落在标准负域，说明改进无法解决生产制造过程中的问题或产品质量达不到六西格玛水平，则需要重新设计如下新的流程或产品。

①重新界定产品或流程的问题，利用蕴含分析寻找原核问题的下位问题，并建立其可拓模型 ${P_0}^\prime = {g_0}^\prime *{l_0}^\prime $ ，即 ${P_0}^\prime \Rightarrow {P_0}$ ，并用K(x)作为问题 ${P_0}^\prime $ 的相容度函数，显然K(x)＜–1，进入下一步。

②对问题 ${P_0}^\prime $ 的目标或条件进行拓展分析。

③选择对 ${g_0}^\prime $ 或 ${l_0}^\prime $ 实施可拓变换，以获得解决问题的多种策略。

④再计算变换后的相容度 $K(x'')$ ，判断这些策略是否使不相容问题 ${P_0}^\prime $ 转化为相容问题，如果 $K(x'') {\text{＞}}0$ ，则获得符合要求的可拓策略集。由于 ${P_0}^\prime \Rightarrow {P_0}$ ，显然这些策略可以使P₀转化为相容问题。

⑤通过优度评价确定较优的可拓策略。

⑥将较优的策略具体化形成设计方案。利用层次分析法^[16]对方案进行可行性分析后，对可行的方案进行设计。再根据六西格玛流程管理要求，建立相关特性的测量和审查手段，以维持新流程或新产品的绩效，如果在执行的过程中发现问题，则需要重新定义。使用六西格玛管理方法^[1]，要求企业生产过程中，事前预防代替事后检测，输出控制变为输入控制，尽量采用防错技术而不是防错控制。

将两种方法集成的框架如图2所示。

图 2(Fig. 2)

图 2 可拓创新方法与六西格玛管理方法集成的框架图 Fig. 2 Extension innovation method and six sigma management integration framework

在日常生活中遇到高楼突发火灾事故的时候，由于消防员救援需要一定的准备时间，并且高楼也难以实施救援，就需要有一种能自救的缓降装置。目前普通使用的缓降救援器是高空悬挂式的逃生装置，该装置主要由绳索卷筒机构、减速机构、绳索回收机构及压绳机构4大机构组成。将此逃生装置安装在高楼上，沿着承重绳匀速下降。使用时，需要固定安装在墙上，速度就不能根据实际情况控制，而且必须是一个人安全降落之后，另外一个人才能使用，这就严重耽误了自救的时间，而且成本也比较高，难以普及。顾客非常希望有一种便携的逃生装置，而且体积小，价格低，安全性能高，速度可控，能多人同时使用的产品。

在确保安全性能高的情况下，如何满足顾客的需求？本节将根据现有的逃生装置中存在的问题，结合可拓创新方法与六西格玛管理方法，设计一种新的逃生装置以满足顾客的需求。具体步骤如下。

1)根据六西格玛的管理模型，首先界定核心客户是住在高楼层的居民；客户希望拥有一种便携，体积小，价格低，安全性能高，速度可控，能多人同时使用的逃生装置。创建SIPOC组织系统模型，识别生产逃生装置的核心过程，如表1所示。对现有生产流程生产出的逃生装置的体积、速度的可控性、安全系数、抗拉强度和耐热性进行测量，列出参数对照表，如表2所示。将测量量和要求量进行比较，发现现有的产品体积比较大，速度的可控性低，抗拉强度还无法满足多人使用的情况。利用六西格玛统计分析软件对影响逃生装置的体积、速度的可控度、抗拉强度等参数进行分析得出，逃生装置的内部结构是影响体积、速度可控度、安全系数和成本的关键因素。逃生装置的材料影响安全系数、耐热性、抗拉强度和成本。

表 1(Tab. 1)

表 1 SIPOC组织系统模型表 Tab. 1 SIPOC organization model of the system 供应方 输入/要求 过程 输出/要求 客户 物料供应商 逃生装置的配置和规格参数(耐热) 接受订单→技术分析、编程→机加工→模具装配→试模→交模、批量生产→后期处理(装配、打磨、喷涂)→质检→交付订单 逃生装置(安全性能高、便携、速度可控、能多人同时使用) 住高楼的居民 外包制造商 救援绳(耐热、耐磨、承重)

表 1 SIPOC组织系统模型表 Tab. 1 SIPOC organization model of the system

表 2(Tab. 2)

表 2 参数对照表 Tab. 2 Parameter table 体积 速度可控性 安全系数 抗拉强度 耐热性 要求量 [80, 500] cm3 [5.5，+∞] m/s ≥二级 ≥10 000 MPa ≥400 ℃ 测量量 2 040 cm3 0 二级 2 000 MPa 500 ℃

表 2 参数对照表 Tab. 2 Parameter table

2)根据上述步骤可知，现有的产品体积比较大，不方便携带；速度的可控性低，不能对突发情况做出调控；抗拉强度无法满足多人使用的要求；成本也比较高，一般的家庭难以接受；而且现有的逃生装置只能实现一个人安全降落之后，另外一个人才能使用。按照客户的需求和产品设计的目标，设目标逃生装置为D，现有的逃生装置为D₀，根据步骤1)的分析，此问题的核问题非常明确，为简便起见，不再建立原问题的可拓模型，直接建立核问题的可拓模型为 ${P_0} = {g_0}*{l_0}$ ，其中

3)建立问题的相容度函数

根据实际问题的要求，该问题是速度可控性、体积与抗拉强度无法同时满足设计要求所产生的矛盾问题。下面分别建立这三个特征的相容度函数：

①关于速度可控性，以最优点x₁=10 m/s，正域为X₁=[5.5, +∞)，建立简单相容度函数为

②关于体积，以正域为X₂=[80, 500]，体积的最大值为x₂=500 cm³建立简单相容度函数为

③关于抗拉强度，以最优点x₃=20 000 MPa，正域为X₃=[10 000, +∞)，建立简单的相容度函数为

根据实际问题的要求，综合相容度函数为

当x₁=0时， ${k_1}(0) \!=\! \displaystyle\frac{{0 - 5.5}}{{4.5}}{\rm{ \!=\! - 1}}{\rm{.2 \!{\text{＜}}\! 0}}$ ；当x₂=2 040 cm³时， $\displaystyle {k_2}(2040) \!=\! \frac{{500 - 2\ 040}}{{2\ 040}}{\rm{ =\! - 0}}{\rm{.75 {\text{＜}} 0}}$ ；当x₃=2 000 MPa时， $\displaystyle {k_3}(2\ 000) = \frac{{2\ 000 - 10\ 000}}{{10\ 000}}{\rm{ = - 0}}{\rm{.8 {\text{＜}} 0}}$ ；则有 $K\left( {{P_0}} \right) = $ ${k_1}\left( 0 \right) \wedge {k_2}\left( {2\ 040} \right) \wedge {k_3}\left( {2\ 000} \right) = - 1.2 {\text{＜}} 0$ ，即原问题为不相容问题。

由上述分析可知，现有的逃生装置中，由于调速方式为电气调速，使得结构占用的体积比较大；由于工作位置在楼上，使得无法根据实际情况及时调节速度；由于材料采用耐热钢，使得抗拉强度无法达到多人同时使用的要求。因此，需要改变现有逃生装置的调速方式、工作位置和材料。

根据可拓集的定义，由于K(P₀)=–1.2＜–1，因此仅仅通过改进现有逃生装置的结构和性能已经无法达到六西格玛的质量目标，因此需要对逃生装置进行重新的设计。

④再界定核心客户和产品设计生产的核心流程，重新设计一款新的逃生装置，需要达到预定的产品质量目标要求。假设待设计的逃生装置为D₀₁，设

利用问题的蕴含分析，要实现原目标，即目标不变，必须满足： ${P_0}^\prime \Rightarrow {P_0}$ ，且 ${P_0}^\prime = {g_0} * {l_0}^\prime $ 。

⑤对问题进行拓展分析。

由于逃生装置的规格参数和性能是客户要求的，所以不能改变，即目标不能改变。因此必须利用条件 ${l'_0}$ 的变换来解决矛盾问题。显然，不相容的三个特征不能直接实施变换。可根据以下相关分析。

l₀₁₂=(D₀₁，体积，v₀₂)~l₀₁₇=(D₀₁，零件数量，v₀₇)~l₀₁₄=(D₀₁，调速方式，v₀₄)；

l₀₁₃=(D₀₁，抗拉强度，v₀₃)~l₀₁₅=(D₀₁，材料，v₀₅)；

l₀₁₁=(D₀₁，速度可控性，v₀₁)~l₀₁₆=(D₀₁，位置，v₀₆)。

再根据领域知识和发散树方法。

⑥为了实现目标g₀, 需要对条件 ${l'_0}$ 实施主动变换。

根据相关分析和传导变换可知，对调速方式的量值实施主动可拓变换，可以导致其内部结构的量值发生传导变换，进而又导致逃生装置体积的量值发生传导变换。因此存在以下传导变换：

根据相关分析和传导变换可知，对材料的量值实施主动可拓变换，可以导致其抗拉强度的量值发生传导变换。因此存在以下传导变换：

根据相关分析和传导变换可知，对逃生装置工作位置的量值实施主动可拓变换，可以导致其速度可控性的量值发生传导变换。因此存在以下传导变换：

⑦实施与变换，并判断变换后问题的相容性

由于问题必须同时满足3个条件才能使得K(x₁)＞0，因此对于单一条件进行的可拓变换无法使问题的综合相容度满足要求，因此需要实施与变换，由这些变换及其传导变换，可形成多种新的逃生装置。

以与变换 ${T_{1D}} = {\varphi _1} \wedge {\varphi _3} \wedge {\varphi _5}$ 为例，通过上述传导变换，可形成表述逃生装置D₁的可拓模型：

计算综合相容度为： $K\left( {{{P'}_0}} \right) = {k_1}\left( 6 \right) \wedge {k_2}\left( {450} \right) \wedge $ $ {k_3}\left( {2000} \right) < 0$ 。

同理，通过实施不同的与变换 ${T_{2D}} = {\varphi _1} \wedge {\varphi _3} \wedge {\varphi _6}$ ， ${T_{3D}} = {\varphi _1} \wedge {\varphi _4} \wedge {\varphi _5}$ , ${T_{4D}} = {\varphi _1} \wedge {\varphi _4} \wedge {\varphi _6}$ , ${T_{5D}} = {\varphi _2} \wedge {\varphi _3} \wedge {\varphi _5}$ , ${T_{6D}} = {\varphi _2} \wedge {\varphi _3} \wedge {\varphi _6}$ , ${T_{7D}} = {\varphi _2} \wedge {\varphi _4} \wedge {\varphi _5}$ , ${T_{8D}} = {\varphi _2} \wedge {\varphi _4} \wedge {\varphi _6}$ ,再通过上述传导变换，可获得8个不同的逃生装置D₂，D₃，D₄，D₅，D₆，D₇，D₈，分别计算它们的综合相容度可得，其中符合要求(即综合相容度大于0)的产品策略为D₂，D₄，D₆，D₈。

⑧可拓策略的评价优选

对以上符合要求的策略进行优度评价，根据领域知识和实际问题的要求，设衡量指标集为MI={MI₁，MI₂，MI₃，MI₄}；MI₁=(安全性，V₁)，MI₂=(使用寿命，V₂)，MI₃=(灵活性，V₃)，MI₄=(成本，V₄)。评价一个对象优劣的衡量指标有轻重之分，以权系数来表示各衡量指标的重要性程度。根据设计的要求以及专业的知识，取各衡量指标的权系数为

下面建立各衡量指标的关联函数^[17]：

1)对于逃生装置的安全性，采用产品功能失效概率对安全性进行评估。假设逃生装置关于该特征的取值范围为{高，较高，中，低}，则可建立如下关联函数：

2)对于逃生装置的使用寿命，根据对高层住宅用户的调查，通过统计分析得到，大多数用户希望该产品的使用寿命至少达到3年(26 280 h)；考虑到材料的磨损程度，使用寿命的最大值为5年(43 800 h)，根据专家意见，最理想的使用寿命为35 000 h，假设逃生装置关于该特征的取值范围为[26 280, 43 800]，则可建立如下关联函数：

3)对于逃生装置使用的灵活性，要求必须达到“良好以上”，“中”属于临界状态，假设逃生装置关于该特征的取值范围为{优，良，中，一般，差}，则可建立如下关联函数：

4)对于逃生装置的成本，根据对高层住宅用户的调查，通过统计分析得到，大多数用户能接受该产品的价格最高为1 500元，而最佳的价格为800元，而逃生装置的成本最低为500元，假设逃生装置关于该特征的取值范围为[500, 1 500]，则可建立如下关联函数：

优度的具体计算方法参阅文献[6]，各产品策略关于衡量指标的取值根据专家的意见或机械设计手册得到，结果如表3所示：

表 3(Tab. 3)

表 3 优度评价表 Tab. 3 Superiority Evaluation 衡量指标 关联度 规范关联度 权系数 D2 D4 D6 D8 D2 D4 D6 D8 MI1 1 1.5 1 1 0.67 1 0.67 0.67 0.338 MI2 1.2 1.2 1 1 1 1 0.83 0.83 0.272 MI3 1 2 1 2 0.5 1 0.5 1 0.258 MI4 1.3 1.5 1.7 1.4 0.76 0.88 1 0.82 0.132 优度 0.727 78 0.984 16 0.713 22 0.818 46

表 3 优度评价表 Tab. 3 Superiority Evaluation

将各产品策略关于各评价特征的关联度规范化之后，根据专家给定权系数，计算各产品策略的优度。从表3可以看出产品策略D₄的优度值最大，该策略的综合性能高，比较符合设计的需求。

⑨形成设计方案，并对方案进行可行性分析。

利用可拓创新方法得到较优的可拓策略后，根据策略D₄可知，需要得到逃生装置的材料为弹簧钢，调速方式为机械调速，工作位置在手上。根据机械设计手册，将逃生装置减速部分的机构设计成齿轮调速或通过两个半圆片挤压承重绳，形成摩擦调速；将拨片与控制手柄连接，控制调速机构。因此，可生成如下两个方案：

方案1：齿轮调速的逃生装置；

方案2：摩擦调速的逃生装置。

再采用层次分析法^[16]对方案1和方案2进行可行性分析，构造可行性分析层次分析模型，根据专家给定的数据及设计手册中规格标准，构造两两比较判断矩阵，采用层次分析法软件对数据进行处理，得到方案总重要度：方案1的重要度为0.405 6，方案2的重要度为0.594 4。限于篇幅，详细分析和计算过程从略。

结果表明，方案2明显优于方案1。应用方案2设计生产出的逃生装置解决了客户的需求，并达到六西格玛质量目标。根据六西格玛流程管理要求，建立测量安全性和速度可控性的系统，对输入进行控制，实时反馈数据信息，有效规避事后检测，以维持生产新的逃生装置的绩效。

六西格玛管理是始终保持企业成功的管理体系和战略，它可以改善企业的文化，提高顾客的满意度，降低运营成本，加快产品或服务的开发速度等。可拓创新方法是生成解决各种矛盾问题的创意的形式化定量化方法，具有普适性和可操作性。

本文通过实例验证了可拓创新方法与六西格玛管理方法相结合的有效性，与单独运用六西格玛管理相比，传统创新方法更多依赖心理因素，具有很大的无序性、随机性和偶然性，这种方式的创新不但效率不高，而且往往很难产生出创新性的流程或产品来。因此将可拓创新方法与六西格玛管理方法相结合，在分析问题阶段建立问题的可拓模型，进行拓展、变换和建立关联函数对策略的评价选优，使得产品或流程在设计创新方面更有效。