程序分析技术 程序分析技术 第一講： 程序设计语言的发展 一、程序分析的任务 以程序为对象分析其属性，如： ? 值的获取与传播 ? 活跃性 ? …… 3 二、程序分析技术的应鼡 1. 程序转换 2. 程序理解 3. 程序演化 4. 程序逆向工程 4 5. 程序验证与测试 6. 程序优化 7. 重构 8. 自动并行化 9. …… 5 三、程序设计语言的发展 6 机器 语言 汇编 语言 高级 語言 第四代 语言 三、程序设计语言的发展 ——机器语言 指令： – 二进制组成 – 具有基本操作左 移、右移、加1 缺点： – 可读性差（可理解 性差） – 写程序困难（不方 便） 问题：程序的维护比 较困难 – 扩展 – 纠错 – 预防 – 适应 7 三、程序设计语言的发展 ——汇编语言 ? 符号化了嘚机器 语言 ? 功能没有扩充 ? 可读性强 例：将(R4R5)中的双字节 程序的正确型（归纳断言指导…） ? 数学性质弱（副作用，变量值变化） ? 数据類型不够丰富 ? 程序的动静态结构差异大 9 历史上的goto语句之争 1970XPL编译器只用了一个goto 1972，操作系统只有五处用了标号和 goto ? 难以理解难以查错，動静态差异大 ? 修改引起的副作用小全局优化简单 ? 概念简单，效率高 10 三、程序设计语言的发展 ——高级程序设计语言 (2)函数式语言 LISP,ML,HOPE,FP… 程序由一组函数组成通过调用执行程序。 特点： – 数学性质好 – 数据类型可自定义 – 支持并行计算 – 抽象级别高 – 数据以表为基础 11 三、程序设计语言的发展 ——高级程序设计语言 (3)逻辑式语言 ? PROLOG ? 以谓词为基础具有推理能力 ? 特定的应用领域抽象的问题求解公式处理 专家系統人工智能等 12 三、程序设计语言的发展 ——高级程序设计语言 (4)对象式语言 SmallTalk80 ? 特点： – 封装性 – 继承性 – 多态性 13 三、程序设计语言的发展 ——第四代语言 特定领域的特殊类语言 高级语言的抽象 如：Oracle应用开发环境、Power Builder… 14 四、程序分析的一般方法 ? 静态分析方法 ? 动态分析方法 15 五、靜态的分析过程 ? 词法分析 ? 语法分析 ? 所需要的分析 16 程序分析技术 第二讲 编译原理基础 大 纲 ? 基本概念 ? 正则表达式 ? 自动机理论 ? 文法概述 ? 语法分析 –自顶向下 –自底向上 18 1 基本概念 ? 字母表： ∑，元素的非空有穷集合 ? 符号串：由字母表中的符号组成的任何有穷序 列。或者如下定义： 1. 空符号串ε是?上的符号串 2. 若x是?上的符号串,a是?的元素,则xa是? 上的符号串 3. y是?上的符号串,当且仅当它可以由1和2 导出 19 ? 符号串的连接：设x和y均是字母表∑上的符号 串它们的连接是把y的所有符号顺序接在x的 符号之后所得到的符号串。 ? 符号串的方幂：设x昰字母表∑上的符号串把 x自身连接n次得到的符号串z, 称作符号串x的n 次幂，记作 z=xn 特别地：x0=? ? 前缀和后缀：设x是字母表上的符号串，x=yz , 则y是x 嘚前缀z 是x的后缀，特别是当z≠? 时y是x的真前缀；y≠ε时，z是x的真后缀。 ? 子字符串：非空字符串 x ,删去它的前缀和后 缀后所得到的字符串称为 x 的子字符串简称 子串。如果删去的前缀和后缀不同时为ε,则称 该子串为真子串 20 ? 符号串集合：若集合A中的所有元素都是某字 母表上的符号串，则称A为该字母表上的符号 串集合 ? 符号串集合的乘积：设A、B ? ?={ a,b } 23 正则表达式e 1. ab* 2. a(a|b)* L(e) 1. ?上所有以a为首后跟任意多 个（包括0个）b的芓符串集 2. ?上所有以a为首的字符串集 3 自动机 ? 定义：一个DFA是一个5元组 (S,∑,δ,S0,F)，其中S是状态集合 ∑是字符集，δ是转换函数（转移函 数）S×∑→S S0为初始状态S0∈S， F为终止状态集合F?S。 ? bV V Q Q 26 SU QV a a a a b b b b 3.2 词法分析 ? 功能：读源程序的字符序列逐个拼出单 词，并构造相应的内部表示同时检查源 程序中的词法错误。 ? 单词：所谓单词是指语言中具有独立含义 的最小的语义单位 ? Token：单词的内部表示。“程序语言的操 作对象（呮能）是该语言规定的各种数 据”编译程序是用某种程序语言书写的 程序，其操作对象是一般程序中的各种语 法单位 27 单词的一种分类方法 单词单词 标识标识 符 X1， classT 常量 10 LENGTH 特殊符号 保留字 while， int 运算符+^ 界限符{，}； 格式符EOF，? 28 识别常数的自动机 29 AB E + 数字 - 数字 数字 C 数字 D 小数点 数字 注：未考虑前导0的情形 4 文法概述 ? 文法能清晰地描述程序设计语言的语法构 成易于理解。 ? 文法能构造有效的语法分析器检查源程 序是否符合语言规定的语法形式。 ? 文法定义可以了解程序设计语言的结构 有利于将源程序转化为目标代码及检查出 语法错误。 ? 基于文法實现的语言易于扩展 30 4.1 文法定义 文法G定义为四元组(VT,VN,S,P) VT是有限的终极符集合 VN是有限的非终极符集合 S是开始符S? VN P是产生式的集合，且具有下面的形式： ???其中?，??(VT?VN)* 31 4.2 文法分类 ? O型文法：也称为短语文法其产生式具有形式: ?→?，其中?,??(VT?VN)*并且?至少含一个非 终極符 。 ? 1型文法：也称为上下文相关文法它是0型文法 的特例，要求|?| ? |?| (S→?例外但S不得出 现于产生式右部)。 ? 2型文法：也称为上下攵无关文法它是1型文法 的特例，即要求产生式左部是一个非终极符: A→? ? 3型文法：也称为正则文法。它是2型文法的特例 即产生式的祐部至多有两个符号，而且具有下 面形式之一: A →a A →a B其中 A,B?VN ，a?VT 32 4.3 上下文无关文法 定义为四元组(VT,VN,S,P) VT是有限的终极符集合 VN是有限的非终极符集匼 S是开始符，S? VN P是产生式的集合且具有下面的形式： A?X1X2…Xn 其中A?VN，Xi?(VT?VN) 右部可空。 33 4.4 文法相关概念 ? 推导（直接推导）：如果A??是一個产生 式则有?A????? ,其中?表示一步推导( 用A →?)。这时称???是由?A?直接推导 的 ?的含义是，使用一条规则代替?左边 嘚某个符号，产生?右端的符号串 ? ? ?+ ?: 表示?通过一步或多步可推导出? ? ? ?* ? : 表示?通过0步或多步可推导出? 34 ? 句型：如果有S?* ? ，则称符号串?为CFG 的句型 我们用SF(G)表示文法G的所有句 型的集合。 ? 句子：如果?只包含终极符则称?为CFG的 句子。 ? 语言：L(G)={ u| S ?+ u ,u ? VT* } 文法G所定义的语言是其开始符所能推导的 所有终极符号串(句子)的集合 35 ? 最左（右）推导：如果进行推导时选择的 是句型中的最左(右）非终极苻，则称这种 推导为最左(右)推导并用符号?lm（?rm ）表示最左（右）推导。 ? 左（右）句型：用最左推导方式导出的句 型称为左句型，洏用最右推导方式导出 的句型称为右句型(规范句型)。 结论：每个句子都有相应的最右和最左推导 （但对句型此结论不成立） 36 ? 短语：设S昰文法的开始符???是句型(即 有S ?*???），如果满足条件： S?* ?A?A?+ ? ??VT+ 则称?是句型???的一个短语 任一子树的 树叶全体(具有共同祖先的叶节点符号串)皆 为短语。 ? 直接短语（简单短语）：如果满足条件： S?* ?A?A? ? ??VT+ 则称?是句型???的一个简单短语 任一简 单子树的树叶全体(具有共同父亲的叶节点 符号串)皆为简单短语。 ? 句柄：一个句型可能有多个简单短语其 中最左的简单短语称の为句柄。 37 ? 语法分析树(简称分析树)用来描述句型的结构 是句型推导的一种树型表示。文法 G=(VN,VT,S,P)则称满足下面条件的树为G的 一棵语法分析樹： 1. 每个结点都有G的一个文法符号，并且根结 点标有初始符S非叶结点标有非终极符， 叶结点标有终极符或非终极符或? 2. 如果一个非叶結点A有n个儿子结点(从左到 右）为 X1,X2,.,Xn，则G一定有产生式 A→X1X2 .Xn 38 ? 线性推导：我们称用?符号进行的推导为线性 推导 。 ? 树型推导与线性推导的不哃：线性推导指明了 推导的顺序而树型推导则没有指明推导的顺 序。因此句型一般只有一棵分析树(如果无 二义性)，而线性推导则可以囿很多棵分析 树 ? 进行分析，通过反复 查找当前句型的句柄 并使用产生式规则 将找到的句柄归约为 相应产生式的左部非 终极符，直到將输入 串归约为文法的开始 符(移入-归约分析) 1.1例：S?aAcBe [1] A ? b [2] A ? Ab [3] B ? d [4] ? 输入流：abbcde。 ? 规范推导过程为： 逆过程:(符号栈输入流) (-, abbcde) ?(a,bbcde) 基本概念 2. 描述工具 1) 囸则表达式 2) 自动机 3. 实现词法分析器注意的问题 47 语法分析 1. 形式语言 2. 分析原来 1) 自顶向下的语法分析 2) 自底向上的语法分析 语法制导 分析的过程生荿中间表示 48 二、元程序 ? 元程序概念 处理程序的程序 ? 元程序系统的组成： 1.预处理：把源程序变成一种中间表示（ 经过词法分析，语法分析） y:=y+1 53 while if ‘c’0 ‘v’y ‘c’0 then else := ‘v’x ‘c’1 + ‘v’x ‘v’x 五、元级操作 1.低级元操作 1)类型识别操作 ? 给结点的类型 ? 判定结点是否为给定的类型 ? 空结点定位 2)成份选择操作 ? 选择某一结点（满足条件） ? 表元素的选择 54 3)构造操作 ? 按某一结构构造结点 4)关系操作 ? 给定两结点，判断它们的关系 ? 給定结点和关系，判断是否存在结点 5)编辑操作 ? 插入，删除查找，修改 6)词汇强制 2. 高级元级操作 可根据特定的需要构造许多特殊的高級操作。 如：控制流图函数调用关系图等 55 六、系统的自动生成 ? 利用语法制导的方法生成 ? 系统由两部分组成 –生成中间表示部分 –元級操作部分（可事先设计好） 56 按照 A→X1…Xn 归约时 状态为 Xi的结点已经构造好文法，结点指针未填 规约后Xi结点指针添加，A结点指针均空 Xi退栈 A进棧 57 Xn . . . X1 d → Sem栈 程序分析技术 第四讲： 数据流分析技术 一、概述 数据流分析技术是对源程序 分析、获取程序中变量定值和 传播的情况帮助理解程序中 的数据流动情况 二、基本概念 定义一、基本块 是一个顺序执行的命令序列。进入一个基 本块必须从第一条命令进入，退出基 本块必须由最后一条命令退出。 特点：后续执行情况可判断 定义二、程序图 是一个有向图，它的结点为基本块 有一个入口结点（无前驱结點）和 一个出口结点（无后续结点） 扩展：程序图有三种表示（常用的 ） ? 流程图 ? N-S图 ? PAD图 定义三、定值 在基本块当中，若有d: x:=e,则称有对x的萣 值d: 为 x的定值点。（注：d:为程序中 引入的标识对程序无影响） 定义四、注销 若有对变量x的赋值x:=…,则程序注销了x的 原定值。用kill[B]表示B中被紸销的所有变 量之集 定义五、向下暴露的定值 设（Bi,di） 为x的一个定值，若从 di+1到Bi的出口再无对x的定值则称 x的di的定值为向下暴露的定值，并鼡 def[Bi]表示Bi中的所有向下暴露定值 的变量之集 定义六、可能到达的定值 在(Bi,di’)有x的使用性出现，若从Bi 的入口到di’-1点无对x的赋值则称x 在(Bi,di’)点的絀现为向上暴露的使 用，用use_live[B]表示B中所有向上 暴露的使用 定义九、变量的活跃性 说变量x在（Bi,di’）点活跃若： 1.存在一点（Bj,dj’）有x的使用性出 現。 2.从（Bi,di’)到（Bj,dj’)存在一条通路 且在该路上无对x的定值。 out_live[B]={x|x在B出口处活跃} use_live[B]={x|B中所有局部向上暴露使用的变量} kill_live[B]={x|B注销其活跃性的变量} 定义十一、过程调用块 把过程调用P(e1,…en)定义为一个独立 的基本块，称为过程调用块 定义十二、过程的返回块 调用块的接续为返回块（或return的后 续块）難点： 1. 下标变量的分析 2. 别名问题 程序分析技术 第五讲： 数据流分析技术应用 一、检测数据流异常 1.数据流异常情况： 1)变量无定值而使用； 2)变量重复定值； 3)变量定值无使用。 检测方法（a） in_d[B]:表示在B入口处所有定值的变量 之集； out_d[B]:表示B在出口处所有定值的变 量之集； def_d[B]:表示B中所有定值的變量之 集 数据流方程（a） in_d[B*]={} B*为入口块 程序优化：全局常表达式节省 基本块的常表达式节省 问题：利用的信息不充分 vvvl ? 定义：常量定值 若在塊B中有x:=c，其中c是常数,且该 定值是向下暴露的，则称x有一个 常量定值记为x·c。 ? 定义： 注销常量定值 若有x:=E则称注销了x的常量定值。 解決办法 ? 定义： 广义常量定值 若块B中有向下暴露的定值x:=E 且 E的值可计算为一个常量c，则 |While e do s 选择的原因：结果定理 e1 S1 S2 S3 S4 e2 二、基本方法 1.结构图 S3 S4 e1 S1S2 e1 S1 2.基本定義 定义：设S为一个语句若在S中有 V:=e,一则称S定义了v。用Ds表示 S定义的所有变量之集 设S为一个语句，从G(S)入口到 G(S)出口存在一条路且在该路上 无對变量x的赋值，则称S保护了x 用Ps表示S保护的所有变量之 集。 定义：变量与表达式的关系 若变量v在G(S)入口处值直接或间接 参与了表达式e的计算，则说v和e具有 关系记为v?S e或者(v, e) ??S。 定义：表达式与变量的关系 若表达式e直接或间接参加变量v在G(S) 出口处值的计算则称e和v具有关系? ，记为e?S v或者(e, v) ??S 定义：变量与变量的关系 ?S = ?S?S ? 2.看那些输入变量对某些输出变量 的影响 给定v’?v” ， {v’| (v’v ”) ?? v’?v” } 被影响集對v ” 有影响 3.无用的输入变量 若输入变量影响的输出变量集为空，则 该输入变量对程序的运行结果无影 响 4.无效语句 v:=e， {(e, v)|v?Vo}=?则该语句可 用skip替换或含有错误。 5.对循环语句的分析 设有while e do 设v是关于S稳定的终止于v的最长路径长度 称为v的稳定长度，记为?(v) xyzk 例 while e do x:=y+z; y:=z+1; z:=k+1; ?(x)=2 定义：稳定表达式 设e是循环语句s中的一个表达式，若use(e) 中的变量都是稳定的则称e是稳定的。 x yz 定义：稳定表达式e的稳定长度 设e是关于s稳定的其稳定长度用?(e) 表示。定义如下： ?(e) =max(｛?(v) |v?use(e)｝)+1 结论： 任意一个稳定变量，当循环的次数到达 一个定值（稳定长度+1）时其值不 会改变。 任意一个稳定表达式当循环的次数到 达一个定值（稳定长度+1）时，其值 不会改变 若while e do A中的e是稳定的，很 有可能出错（陷入死循环） 应用： 可根据上述分析結果，进行应用 例如： 部分求值的程序例化（循环展开） N是结点集，程序中的语句和消词属于该集 E是边集，语句n,m之间的控制关系用（n,m） ? E表示记为 n ? m S,e分别为开始结点和终点结点 V E ? ｛true, false, ?｝ 谓词输出边标true或false，其它边标? of 定义二 、CFG的路径路径可到达 ，可实现路径 若任意1≤i ≤k-1,G中的一个结点序列 P=. 都满足ni ? ni+1,则称P为 2 3 4 5 6 7 89 10 false true START EXIT 定义三、必经点 1.从开始点s到n的所以路径都经过m则 称m为n的前必经点。 2.从n到出口e的所以路径都经过m则稱 m为n的后必经点。 定义四、控制依赖 如果结点n,m满足下面条件则称n 控制依 赖m,记为n ? m 1.G上存在一条路，n是mi 的后必经点1≤i ≤k. 2.n不是m的后必经点 其Φ, N’=N, S’=S, e’=e, E’=Edd∪Ecd 定义七、传递依赖 如果m,n满足如下两点，则称m传递依赖 于n,记为m→n 1.存在一条路径 p=,n1=n,nk=m,且每一 ni+1都控制依赖或数据依赖于ni 2.p是一条可实现的蕗径 *d ? 定义八、程序片 PDG关于阶段n的后程序片S(n)是由所 有n传递依赖结点m组成的集合 S(n)={m|m → n, n为分片准则} *d 三、Weiser分片 1.分片是从源程序中删除掉0或多个语呴 ， 2.分片准则是一个二元组（n,v）,其中 n为PDG中的一个结点，v是程序变 量的一个子集分片是程序语句的一 个子集，满足： a. s是一个有效的程序 b. 对任一个输入，p中断s命令中断，且无论怎 么执行v的值不变。 3.这种分片不唯一（最小） 四、分片分类 1.动态分片 2.静态分片

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一、什么是六西格玛DMAIC

DMAIC是六西格瑪管理中流程改善的重要工具，6西格玛管理不仅是理念同时也是一套业绩突破的方法。它将理念变为行动将目标变为现实。这套方法僦是6西格玛改进方法DMAICDMAIC是指定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、改进（Improve）、控制（Control）五个阶段构成的过程改进方法。

DMAIC主要用于流程的改进、優化和维护业务流程与设计的一种基于数据的改进循环包括制造过程、服务过程以及工作过程等等。DMAIC的每个阶段由若干个工作步骤构荿，每个阶段都由一系列工具方法支持该阶段目标的实现20世纪90年代许多世界级公司开始了6sigma管理的实践，各个企业在实施6sigma过程中都有自己嘚操作方法

二、六西格玛DMAIC的流程

流程改进是在保持工作流程基本结构不变的前提下，发现和确认那些产生问题的关键因素并找到一种朂有效的问题解决方法，从根本上解决企业或组织绩效不佳的问题在众多已经实施六西格玛管理的企业和组织中，每一个企业都有一套洎己的操作方法各种实施操作的方法大同小异，但目标是一致的：实现六西格玛质量水准使顾客完全满意。实施六西格玛管理的DMAIC模型即:定义(Define)、评估(Measure)、分析(Analyze)、改进(Improve)、控制(Control)。据介绍DMAIC模型现在被广泛认可已经成为实施六西格玛管理的企业最常用的流程改进模型。在实施六覀格玛管理的过程中DMAIC模型紧紧围绕公司目标有步骤地进行。为了达到公司目标、这一模型往往循环使用所以这一模型流程又被称为五步循环法。 

界定阶段(define)从整体上是6SIGMA项目DMAIC过程的第一个步骤，要为项目正式启动做好工作团队必须明确一些问题:我们正在做什么工作?为什麼要解决这个特别的问题?顾客是谁?顾客的需求是什么?原来工作是怎样做的?所花费的成本是多少?实施改进的益处是什么?等等。

该阶段目的：萣义一个有意义、可测量并且定义完整的项目该阶段需要完成一份清楚又简洁的问题陈述和做此项目的理由，需要描述清楚项目的目的囷经济效益目标并且定义完整项目的范围该完成的任务及进度表。

测量是进行精益六西格玛的要点假如你不收集数据，你可能会被迫終结许多项目即使进行下去也无法获得成功。将数据与知识和经验相结合能够推动真正的改进活动

测量阶d段目的：理解流程并采集数據以量化其目前的表现好坏。测量阶段该完成的任务包括:细节的现状流程图测量系统分析，收集反映目前表现的数据——每百万失误率忣西格玛水平以及利用失效方式和后果分析去理解失效原因及预防

分析是通过数据分析，确定影响培训流程输出的关键因素即确定培訓过程的关键影响因素。主要方法有：鱼骨图、柏拉图、回归分析、因子分析等

分析阶段的目的：是识别根本原因，为潜在的解决方案提供基础分析阶段该完成的任务包括:利用鱼骨图建立关于原因的理论，通过统计检验的方法验证原因理论以及找出影响流程绩效的关键尐数流程参数

寻找优化培训流程并消除或减少关键输入因素影响的方案，使流程的缺陷或变异降低到最小程度 主要方法有：流程再造等。

改进阶段的目的：为问题寻找一个长期的解决方案该阶段的任务主要包括:用试验设计寻找潜在的解决方案，通过试运行确认所选择嘚解决方案建立并描绘出该采纳的流程以及建立控制计划。

控制阶段是六西格玛项目团队维持改进成果的重要步骤作为DMAIC过程的最后一個阶段，控制十分关键要保持改进的成果，需要将改进阶段对流程的修改或新的流程作业指导书纳入作业标准和受控的文件体系并建竝过程控制系统。

控制阶段的目的：维持流程改进的成果该阶段的主要任务是:部署并管理好前述的解决方案，持续监控关键质量指标并審查绩效情况以及建立实时的管理程序以确保及时的发现和解决问题 

三、六西格玛DMAIC的作用

1、形成全新的开始 

如果企业现存的连续改进模式被认为是一个失败的或令人失望的改进模式，或者这种模式虽好但是与企业的实际情况不符那么DMAIC会帮助企业把六西格玛管理当作业务鋶程改进活动的一种更好的、全新的方法。它会帮助企业避免重复出现原先改进活动推进时产生的失误或问题并在企业内部开始一条全噺的改进提高之路，即六西格玛改进  

2、为原有的改进模式注入新的内涵 

对于尚未开展六西格玛管理的企业来说，DMAIC模式是一种新的流程改進模式它可以给员工提供一个崭新的机会去重新学习、认识并更好地运用已经熟悉的工具，并为这些工具增加新的内容  

3、创造一种持玖有效的改进方法 

20世纪70年代开始的全面质量管理运动产生的最持久的影响之一，就是在同一公司内可以存在许多不同的改进模式但是如果要保证各种业务流程的持久改进和发展，那么运用一种长期坚持的通用办法是非常重要的DMAIC模式就是一种适用于企业各种流程并可以长期坚持使用的改进方法，也是企业在业务改进和管理中能充分发挥六西格玛管理作用的有效途径  

4、突出“顾客”与“评枯” 

在DMAIC模式中，偅点强调了顾客需求和精确评估的重要性例如，认为“顾客需求总是合理的”是“定义”阶段的一个关键步骤而在大多数已有的改进模式中没有这一步。在其他改进活动中虽然也会特别提到评估活动，但在DMAIC模式中评估活动已经不仅仅是一项简单的任务，而是一项基礎性的、长期进行的活动  

5、同时引入“流程改进”与“流程设计” 

六西格玛管理法通过领导带头，设立明确的目标和优先考虑跨部门跨鋶程管理等方法避免了全面质量管理在实施过程中的失误和不足在许多情况下，六西格玛管理团队有权选择是“修改”还是“再设计”┅个有缺陷的流程, DMAIC模式可以帮助团队成员选择需要改进或重新设计的项目并把该模式运用于其他方法。  

对六西格玛管理来说无论采用哬种改进模式，合适的才是最好的如果DMAIC五步法对你的企业来说是有效的，那么使用这五个步骤就足够了如果现有模式或其他模式对你嘚企业和员工来说是更好的选择，那么就没有必要推翻原来的方案而采用企业也许并不熟悉的DMAIC模式总之，无论采用哪一种模式对任何企业来说，六西格玛管理方法都是有效的

四、六西格玛DMAIC方法应用

 在DMAIC方法应用中，对问题的分析和改进是建立在评估的基础上的每一个汾析或改进的结论都必须有充分的数据作支持。在分析和解决问题的过程中“依据数据做决策”是六西格玛管理的一个非常重要的原则。没有数据作支持的分析结论或解决方案是没有立足之地的在运用DMAIC方法分析和解决间题的过程中，每个阶段的工作都辅以若干分析和解決问题的工具以帮助获得阶段成果实际上，每一种工具在每一个阶段的工作中都可以有不同的运用我们可以根据各种工具的主要用途，将其归类到不同的阶段可以说，每一个DMAIC过程都是一个从“数据”到“信息”再到“知识”的完整认知过程是识别流程改进空间，把握流程改进机会并最终实现改进效果的严格的、结构化的问题解决方法

五、六西格玛DMAIC在电子行业的应用案例分享

某公司主要生产笔记本外壳，外壳为铝材需经过冲压、CNC等一系列机械加工以及阳极氧化处理在生产过程中异常较多，尤其是阳极处理后产品表面出现一种黑线缺陷在白色底色上反差特别大，造成了大量产品报废该公司决定聘请天行健管理顾问公司全面推动，结合实际问题进行此项制程参数嘚设计找出最关键的因素加以改进，提高效益

1、集团内部成立处理技术委员会，成立多部门合作的改善小组专门进行表面处理专业技術的开发及传承以及相关疑难问题的探讨

2、应用解决该公司铝合金参数的设计问题

3、避免抛光时材料杂质脱落，降低不良品、降低废品率

4、制订合理的制程参数在一个月左右提升良率到95%以上

5、提高化学抛光制程中工艺质量，提高公司全年经济效益

（1）该公司目前存在的問题

该公司采用的是阳极自动线制程时间及槽液温度只需程式设定。铝的阳极氧化是通过化学及电化学的方法在铝合金表面形成阳极氧囮膜从而达到耐蚀、增加硬度和耐磨性、装饰、提高有机涂层和电镀层附着性、绝缘、增加透明度和其他功能效果的特性

为了让表面有均匀的颗粒感，故在前工段加入了喷砂的工艺而化学抛光使得砂面纹路钝化，光泽柔和化学抛光法是借助于金属微观表面在化学溶剂Φ的选择性溶解作用，即微观粗糙表面凸起部分的溶解速度高于凹陷部分的溶解速度从而达到光洁度要求的一种表面处理方祛，化学抛咣的机理模型如下图所示

图  化学抛光的机理模型

是表面处理良品及不良品的对比照片，可以明显看到在产品表面有一条或多条异色的线條实际是一连串的形状不规则的小凹坑组成，天行健管理顾问公司从不良现象来分析认为有可能是在化学抛光制程中工艺不当，造成過抛光或抛光时材料杂质脱落造成

（2）应用六西格玛DMAIC解决该公司的问题步骤

首先成立多部门合作的改善小组，由品工主导、制程工程师、工艺工程师、品管等成员共同设计制程参数天行健管理顾问公司提出的目标是制订合理的制程参数，在一个月左右提升良率到95%以上

囸常情况下阳极表面处理良率可以稳定在95%-98%之间，但是参考原定的表面处理工艺基本上都有10%-30%的不良品。

产品经过整个表面处理工艺后通過目视检验外观。检验条件:在800lux-11OOlux(勒克司)的照明下翻转180度，眼睛和产品距离30cm为了避免人工错判，我们设计了透明比对板凡有25%灰度无法遮蔽且长大于12mm，宽大于0.1 mm的黑线则判定为不良品我们分别让3名品管检验同一批100pcs产品，其中5件不良品对判定的重复性和再现性进行了计算，AR&R=95.2%因为此数值大于95%，可以接受此测量方法的可靠性

我们经过对加工过程中的各种不同变量、参数的整理，进行鱼骨综合分析了化学抛光笁站的输入变量的影响于是我们设计了多种对比试验和正交试验，对比调整后的结果通过排查法，发现此不良现象产生的原因有以下彡点:

第一与阳极处理设备有较大关联。该产品在试做线(小槽)试样时良率较高但是十月份一转入正式量产后在量产线生产时(大槽)黑线不良有提升趋势。

第二与槽液的配比有所关联。重新更换槽液或者加槽液调整化学抛光槽中的mp/s值(磷硫酸比值),良率有所变化

第三，与制程參数有较大关联通过调整化抛时间和槽液的温度，良率有较大的变化

基于以上现象天行健咨询公司分析原因主要有几点:

第一、因为槽液主要配比是磷硫混合酸，阳极槽是不锈钢制作对于表面有防腐蚀需要的几个槽，表面做了铁氟龙处理而大槽使用寿命近3年，可能部汾表面铁氟龙脱落槽液与设备发生反应，从而在槽内引入了铁离子影响良率。

第二、化学抛光槽液中的磷酸和硫酸的比值、A13+含量以及囮抛的时间和槽液的温度对黑线异常的影响有较大的影响

事实上，铝合金表面腐蚀坑的形成具有必然性铝合金中微量元素的存在当材料中微量元素分布不均并富集表面(或作为强化相析出)时，由于金属活性存在的差异与槽液反应有快有慢，从而形成腐蚀坑腐蚀坑的大尛与微量元素富集程度有关。合金材料必然存在不均匀腐蚀形成的腐蚀坑关键是腐蚀坑是否大到阳极后能目视看得到。

化学抛光过程可鉯归纳为:铝的酸性侵蚀过程→钝化过程→黏滞性扩散层的扩散过程

由于阳极槽液中不活泼金属离子的存在会加速活泼金属的溶解；而溶解过程的快慢也会产生腐蚀坑，同时被置换上去的不活泼金属与周围发生原电池反应加速铝的溶解腐蚀坑被扩大化因此通过上面的天行健咨询公司专家分析认为需在减少杂质以及制程条件调节上来控制。

针对分析阶段发现的两个问题用的办法，对化抛工序进行了参数优囮在DOE中选择了四个变量因子，每个变量两个水平

输入是槽液磷酸/硫酸比mp/s、槽液温度、反应时间是4因子2水平的部分因子正交试验。输出變量是阳极产品良率

从结果中找到了2个对黑线产生有显著影响的变量，并使用MINITAB的优化器功能对参数进行了优化最终，磷硫比mp/s控制在3.5-4.2, Al3+控淛在15%到30%进行测试发现温度控制在80-88℃，时间控制在60到90秒较合理通过最终试验我们得到了最稳定的数值，把温度控制在85度时间控制在70s。茬新的设置数值下又进行了两次重复试验，结果都较理想

C阶段：效果控制和跟踪

最后，新制了化学抛光槽并对镀铁氟龙的所有工序:前處理-除尘-喷涂-烘烤-冷却-下料进行跟踪检验确认无误后进行了小批量生产。对比发现不良状况有所改善。

在其他条件不变的情况下采鼡两个槽进行生产。发现表明两个槽是有区别的在重复验证后，对原化学抛光槽进行更换并制定化学抛光槽铁氟龙覆盖状况的内容记錄到设备月度保养和正常点检的项目中。这样就保证了在点检时能够及时发现问题避免不良的化抛产品到最后道工序时才发现。

通过天荇健咨询公司的研究运用DMAIC对比试验和正交试验(DOE)，共计运行64组试验从大量的试验结果和数据中，得到了有效的改进方法得到以下显著的效果：

1、成立了多部门合作的改善小组由品工主导、制程工程师、工艺工程师、品管等成员共同设计制程参数。

2、制订合理的制程参数得到了有效的改进，在一个月内废品率从1O%下降到了5%。

3、经过三个月的工作最终废品率在阳极工段下降到2%以下的水平。

4、大力提高了經济效益经济效益在每年900万元以上。

通过DMAIC方式该企业看到了形成解决方案的全过程，也看到了该过程的价值同时也认识到6SIGMA系统所具囿的潜能。