2012年4月11日 星期三

公理設計 Axiomatic Design / 吳書帆



偉大設計是出自靈感?靈感是出自獨創?創作是出自經驗?經驗是出自知識?創意是出自腦盪?創意是出自生活?





公理設計(Axiomatic Design)的整套技術是由美國MIT教授Nam P. Suh所主導開發的。發想大約濫觴於1970年代末葉,Suh孜孜矻矻尋覓「設計是否能科學化」的解答。他自從發現潛藏於每件偉大設計之背後的確都具有共通的指導原則,終於能夠為優良設計建置其理論基礎和普遍的運用理則。

經過十年的耕耘,Suh決心將他始終無法證明的通則視作公理,才能夠開啟設計的第一把科學金鑰。在設計公理的碁石之上,他陸陸續續推衍成功數項定理和諸條推論。將上述公理、定理和推論的所有成果結合一體,Suh終於為優良設計建構了乙套實用技術。

內容

公理設計的主要內容是四面領域和兩件公理。

1. 四面領域

Suh的公理設計涵蓋顧客、機能、實體及製程等四面領域,經由所謂的「ZigZag」輾轉程序,將「What」對應至「Hows」以及逐層展開!

2. 兩項公理

2.1 獨立公理

獨立公理(Independence Axiom)--優良設計的第一法則是擇取能讓「What」保有高獨立的「Hows」。

2.2 資訊公理

資訊公理(Information Axiom)--優良設計的第二法則是擇取包含最少雜訊的「Hows」。

要領

Suh於其公理設計中提倡多項運用要領,茲擇要臚列於下。

1. 四面領域的區分

Suh將設計區分成顧客、機能、設計及製程等四面領域。設計人員的產品設計或製程設計是將設計領域逐層剝解。每項為回應機能需求(FR)的設計參數(DP),主旨是在答覆「為何擇取這項DP」的問題。另外,每項設計參數自會有其製程變數(PV),納入這些變數來實現該項設計參數的性能,即能回應「如何實現這項DP」的問題。

2. 機能需求的滿足

每件機能需求都攸關至顧客領域,回應頂層需求「如何滿足」的答案,必須是乙組至少的必要需求之統合,用以符合所設計產品或製程的原意,進而讓顧客滿意。

3. 設計及審查的程序

於產品設計或製程設計的每回次展開,都從FR轉至DP,再轉至PV,這是一一對應的關係。至於機能、設計及製程等方面領域,亦是同樣的樹狀結構。「Hows」的解答程序是由FR連到DP再連到PV,而「What」的審查程序則是由PV回到DP再回到FR。

4. DP的獨立程度

至於FR之獨立程度究竟如何,完全直接繫於所擇定的DP及間接受到後續PV的影響,惟Suh公理提倡FR獨立,若非獨立則宜採適當設計措施,這正是公理一的主張。

5. 性能實現的資訊

於所指定的FR公差範圍內,對應的DP理當擁有一定的滿足機率。滿足機率愈高則性能雜訊愈少,自會受到顧客的鍾愛,這正是公理二的主張。

6. 設計階層的展開

由於ZigZag的制式展開程序,FR樹狀圖的每層都經由DP樹狀圖的上下兩層而獲得節制。

結語

傳統的產品設計與製程開發是比較封閉的,它相當依賴核心人員的經驗,老手會將產品經驗轉換為設計規範,再據以作成數份查檢表,甚至憑以建置設計的審查準則。由於這種試誤法的不易查證,開發專案推進期間雖然設有層層審查關卡,可是對產品等級卻無太大的助益。於產品製造期間,頻頻設計變更就形同宿命;甚至產品匆匆上市,市場競爭力亦有未逮。

Suh教授的公理設計提供了契機,讓設計能夠超越經驗,六標準差的理想境界得以實現。公理設計不啻是值得引進的工具,它足以強化企業研發部門的產品設計與製程的設計之成效,甚至許多企業攸關的服務系統或典章制度之設計亦能受惠!

運用美國麻省理工學院Suh教授公理設計的案例,業已充斥於許多歐美國家、南韓、日本甚至大陸的各種產業,從太空梭、IC廠設備、汽車、奈米科技、生化科技、核能電廠、船舶設計等等,產品從大型實體系統到軟體設計、企業組織設計、人資制度設計等等。