1、設計質量中的一些相關問題 62 5 89 55 96 90 87 62 90 95 在開發過程中大量應用的質量保證手段在開發過程中大量應用的質量保證手段 33 27 28 50 45 71 100 100 53 31 83 85 質量功能配制 產品故障模式與影響分析 工藝故障模式與影響分析 故障樹分析 實驗設計 實驗評估 統計工藝控制 質量圈 產品評估 系統評估 波卡約基 占企業百分比 一般企業 優質企業 主要應用領域 開發過程 生產過程 確定要求 概念開發 詳細設計 制造系統的 概念開發 工序設計 服務與支持 QFD QFD、DFM和 PDCA QFD、產品FMEA 田口方法和DFM QFD

2、、 PDCA和工序FMEA QFD、 工序FMEA、田口方法、過程能力 統計過程設計PDCA 產品開發中普遍采用的并行工程技術和方法 統計過程控制與質量管理方法 n1、制造過程質量問題的預防 n2、在小批量產品制造中的應用 n3、面向過程的質量控制 n4、在產品生命周期其它環節的應用 n5、SPC理論及模型的研究與改進 n6、多變量多過程的監測控制 一、制造過程質量問題的預防 n 通過SPC，預測制造質量和制造過程狀況、 能力的發展趨勢，以便對可能發生的質量問題預 先采取相應的預防措施。傳統的質量控制是基于 評價的系統，即根據輸出對過程作出評價，也就 是，按照某種打分原則，對輸出進行檢驗并分類

3、， 有缺陷的要么返修，要么報廢。這種方法通常費 用較高。 n 一種替代方法是預防檢測和評價，即在缺陷 形成之前就進行檢測和評價，對產生質量問題的 根源進行分析，找出造成質量問題的原因，對其 予以預防和消除。 二、在小批量產品制造中的應用 n SPC一般建立在大量樣本統計的基礎上，然 而，當代企業和市場正在向著多品種小批量生產 的方向發展。 n 如何利用SPC理論對多品種小批量生產過程 的質量進行控制，成為SPC應用研究需要解決的 問題。 n 在這方面國內外已有相應研究。 n SPC是在戴明1950年從美國引入日本的，經過30多 年的努力，日本的質量和生產率已處于國際領先。美國和 日本的產品質量

4、的差距已和明顯。以汽車零件的不合格率 為例，北美的汽車零件不合格率為1%4%，而日本的為 0.001%，僅此一項，北美的汽車裝配線現場零件的儲備 就達10億美元。美國的質量管理學者說：日本成功的基石 之一就是SPC. 三、面向過程的質量控制 n 傳統的SPC，通過檢驗產品的最終質量參 數如零件/工件尺寸及表面精度，對檢驗結果進 行統計分析，進而判斷是否符合產品設計和工 藝設計要求。這種質量控制實際上帶有一定的 被動性。 n 新的觀念是對整個生產過程的過程參數， 如設備運行參數、刀具參數及各種工藝參數等 進行監控，利用SPC對各參數進行統計分析， 判斷過程是否正常或是否有不正常的發展趨勢， 以預

5、防質量問題的發生，從而從根本上消除質 量問題隱患。 四、在產品生命周期其它環節的應用 n SPC最初是應用于制造過程的質量控制，實 際上，產品開發整個過程都可以看做是同制造過 程相似的過程，它們都存在各自的過程參數。這 些過程參數也可以通過統計方法進行分析。 n 因此，目前許多研究將SPC應用于制造過程 之外的產品開發過程，如市場調研、產品設計、 工藝過程設計、原材料準備、以及售后服務等。 五、SPC理論及模型的研究與改進 n SPC的基礎是傳統的概率與統計理論，它建立 在對大量原始數據統計與分析的基礎上。當原始 數據不足時，其分析結果準確性就較差。另外， 對以前數據的分析比較有效，對未來過程

6、發展趨 勢的預測顯得不足。 n 新的研究正在尋找SPC與其它方法相結合或 改進的算法，如將人工神經網絡(Artificial Neural Networks, ANN)應用到SPC中，利用ANN的統計 概率模型，發揮人工智能在SPC中作用，解決原 始數據不足或預測困難的問題。 六、多變量多過程的監測控制 n 傳統的SPC用在制造過程質量控制時，大多針 對單一過程和變量。 n 現代工業的大型化和復雜化，如在CIMS中， 過程和過程變量已變得越來越復雜，要將SPC用在 其中，SPC模型必須能適應多變量多過程的監測與 控制。 n 因此，許多學者致力于研究適用于現代企業 多變量過程控制的SPC算法與模

7、型。 穩健設計與SPC n 穩健設計用到的主要方法以統計理論為 基礎。CE及先進的產品開發與生產模式對 質量保證的要求，使得穩健設計技術不斷 發展，并為穩健設計技術的發展注入新的 活力。 穩健設計中主要涉及的方法 n 穩健設計的內容包括產品設計和工藝設計兩個 方面，分系統設計、參數設計和容差設計三個階 段，利用質量損失函數(Loss Function)，即由于 參數的波動引起的費用損失來衡量質量，進而對 設計進行優化。 一、系統設計 n常用的分析方法有： n 試驗設計(Design of Experiment, DOE)、 n 失效模式及效果分析(Failure Model and Effec

8、ts Analysis, FMEA)、 n 價值工程(Value Engineering, VA)、 n 可靠性理論 n 仿真技術、優化與決策等。 二、參數設計 n 在參數設計階段，要用到系統設計中常用的 各種方法: n 響應面法(Response Surface Method, RSM)、 n 故障樹分析(Fault Tree Analysis, FTA) n 相關分析 n 方差分析 n 靈敏度法 n 隨機模型法等方法 三、容差設計 n容差設計的方法： n故障樹分析(Fault Tree Analysis, FTA) n相關分析 n方差分析以及RSM n靈敏度法和隨機模型法 現代質量管理與先

9、進設計、制造系統 n質量管理的觀念和方法一直在更新： 質量檢驗(Quality Inspect) 統計質量管理(Statistical Quality Control, SQC)， 全面質量管理(Total Quality Management， TQM)， n 以統計理論為基礎的統計過程控制(Statistical Process Control, SPC)主要用于制造過程的質量 控制。在將質量控制的范圍由制造過程擴展至設 計乃至整個產品生命周期之后，可靠性理論、穩 健設計等質量保證方法也逐漸得到認可和采用。 n各種先進的產品開發模式如: n 并行工程(Concurrent Engineer

10、ing, CE) n 先進制造技術如敏捷制造(Agile Manufacturing, AM)、 n 精良生產(Lean Production, LP)、 n 虛擬制造(Virtual Manufacturing, VM)、 n 及時生產(Just in Time, JIT) n 快速響應制造(Quick Response Manufacturing, QRM)等的出現，對產品的質量保證提出了新的和 更高的要求。 同時也為產品質量保證開辟了新的途徑。 尤其是在: n計算機集成制造系統(Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS)、 現代集成 制

11、造系統(Contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS)和CE環境下， 質量保證的要求和傳統生產模式下的質量保證 之間有較大的差別。 n 例如，CIMS要求從設計到制造各環節的質 量保證實現集成，包括產品設計、生產安排、 工藝過程設計和制造、裝配等相互之間質量保 證的集成，組成CIMS的集成質量保證系統。 一、DFX技術 n DFX是CE的關鍵技術，主要包括: 面向制造的設計(Design for Manufacturing, DFM)、 n面向裝配的設計(Design for Assembly, DFA)、 面向質量的設計(Design

12、for Quality, DFQ)、 n面向可靠性的設計(DF Reliability)、 n面向可維修性的設計(DF Maintainability) n面向互換性的設計(DF Change ability)設計等。 n 它們都是實現產品質量保證及控制的積極有 效方法。 n DFX是TQM在并行工程中的體現。TQM的觀 點認為，質量管理中的用戶不僅是使用產品的最 終用戶，在產品形成過程中的每個環節，下一環 節就是上一環節的用戶，如產品設計是市場調研 的用戶，工藝過程設計是產品設計的用戶，制造/ 裝配是工藝過程設計的用戶，銷售是制造/裝配的 用戶等。 n n 而DFX正是體現產品設計過程中除滿

13、足 最終用戶對產品質量的要求外，還應滿足 其后續環節作為廣義用戶的要求。 n 因此通過DFX更能體現TQM“三全”中 “全面”的特點。 二、并行設計問題 nCE的核心是產品開發全過程中所有活動 的并行、交叉和一體化進行。并行設計是 其要點。并行設計體現在質量保證方面就 是質量活動的并行進行。 n n 并行工程的關鍵原則之一就是促使開 發者從設計一開始就考慮產品生命周期 整個過程中的各種問題，因此DFX技術 被廣泛地應用于并行工程。DFX主要包 括： n 為制造而設計（DFMDesign For Manufacture ） n 為 裝 配 設 計 ( D FA D e s i g n F o r

14、 Assembly)。 DFX技術 DFM典型的原則有： 1、設計中要盡量減少零件的種類和個數，盡量使用 標準件； 2、產品中相似的特征盡量設計成統一的尺寸； 3、避免內表面加工而采用外表面加工設計； 4、避免使用單獨的緊固件； 5、在可能的條件下盡量采用成組設計方法； 6、減少對零件的搬運次數等。 DFX技術 DFA（為裝配設計） n DFA與DFM相似，主要考慮設計出來 的各種零部件能否在現有條件下安裝并避 免誤裝。 n 它的兩個基本原則是設計的大量零部 件必須易于搬運與安裝。 DFX技術 n 除了DFA與DFM 外，DFX還包括要求設計 者采取只要用簡單工具和設備就很容易進行工 程分析的

15、方案，以減少設計次數，縮短制造周 期、提高質量和減低成本的： n為工程分析而設計（DFEADesign For Engineering Analysis） n為 維 修 性 而 設 計 （ D F M D e s i g n F o r Maintainability）、 n為可靠性設計(DFMDesign For Reliability) n現在強調為環境保護而設計。 DFX技術 CAX技術 n CAX技術主要是指一系列計算機輔助技 術，包括： n 用于設計階段檢查設計對整個產品生 命周期影響的計算機輔助設計（computer aided designCAD）； n 能自動生成所設計的零件加

16、工方法并分 析設計對制造影響的計算機輔助制造 （computer aided manufactureCAM） n包含三個成份的： CAD和CAM數據庫界面 工藝選擇指南 工業工藝流程策劃指南 n計算機輔助工藝規劃（computer aided process planningCAPP）。 n 這些計算機輔助技術最初并不是專門為并 行工程開發地，而多數是在計算機集成制造系 統（CIMS）的發展過程中開發成的。 各種質量保證技術的有機結合 n 由于各種質量保證和控制技術都是為適應某 特定過程或場合而設計的，在CE、AM等先進生產 系統和模式中，對質量保證和控制的集成性、并 行性和交叉性的要求，使得

17、它們相互間獨立運用 已變得不適應，只有集成及相互結合，才能發揮 積極作用。 一、QFD與田口方法的結合 n QFD可用于田口設計中的系統設計，通過 QFD的顧客需求到工程特性及工程特性到零件技 術特性這兩個質量屋，得出產品工程特性及零部 件技術特性的重要程度，以此作為田口系統設計 的依據。 二、QFD與統計方法的結合 n當前，對QFD與統計方法特別是與SPC的結合 研究主要反映在QFD各階段應用到各種統計方法， 如在零件配置階段對所選擇的初步設計方案進行 可能存在的故障分析時用到FTA和FMEA。在工藝 規劃和工藝/質量控制配置階段用到SPC中的各種 工具等； n而通過QFD與SPC的集成實現

18、設計與制造過程質 量保證的集成方面的研究還較少。 三、QFD與其它管理技術的結合 n 許多文獻對QFD在可靠性設計、系統工程 (System Engineering, SE)、價值工程(Value Engineering, VE)、TQM及QIS中的應用或與 QFD與這些技術的結合進行了研究。 CIMS中的集成質量系統 n CIMS的特點是要求企業的各環節之間從功 能和信息上有機集成，組成一個不可分割的整體。 這些環節主要包括產品設計、工藝過程設計、生 產組織與安排、質量計劃、物料需求計劃以及制 造和裝配等。 n 國內外對CIMS集成質量系統的研究也不少。 我國863/CIMS主題專門設立“集成質量系統” (Integrated Quality System, IQS)專題，對集成質 量系統開展研究。 n 十多年來，在CIMS集成質量系統研究方面取 得較大進展 。當前在這方面的研究主要在集中在 以下幾個方面： 一、集成質量系統的結構 n 質量保證系統應該看作為一個復雜的控制系 統，該系統能夠實現對整個制造過程的監視。 CIMS中質量保證系統，應該與從產品設計到制造 的各個環節集成在一起，形成全面質量集成系統。 在這個系統中，產品設計、制造及使用等環節的 內部活動構成局部質量控制環，質量保證系統構