第五章设计质量控制

第五章设计质量控制湖南大学机械与运载工程学院工业工程专业2008．11§5.1设计质量控制概述§5.2设计质量控制分析§5.3设计质量控制技术§5.4设计质量控制实施目的和要求了解设计质量控制的含义、影响产品质量的因素、理解设计质量控制对产品质量的意义。理解设计质量控制的原则、评价指标、掌握设计质量的评价方法。系统了解常见的设计质量控制方法：概括了解TRIZ理论、理解熟悉并掌握质量功能展开方法在产品设计中的应用、理解田口设计方法的基本原理、熟悉并初步掌握正交试验设计方法。理解ISO9001：2000有关设计质量控制的基本要求。重点和难点理解并掌握质量功能展开方法QFD理解田口设计方法的基本思想，掌握正交试验设计法产品全生命周期质量保证技术产品规划产品设计制造销售使用维护回收QFDDFXFMEADOE田口方法SPC防错装置用户驱动原则全过程原则预防原则反馈思想和闭环控制原则§5.1设计质量控制概述§5.2设计质量控制分析§5.3设计质量控制技术§5.4设计质量控制实施第一节设计质量控制概述产品成本的70-80%取决于产品的设计；设计质量是指所设计的产品是否能够满足顾客需求、性能是否易于制造和维护、经济性是否合理、对生态环境是否造成危害、风险是否最小等。在ISO9000:2000标准中，对设计的定义为：“设计和开发是将要求转换为产品、过程或体系的规定的特性或规范的一组过程。”设计质量控制：按照规定程序和规范，控制和协调各阶段的设计工作，以保证产品的设计质量，即使地以最少的耗费完成设计工作。设计过程分为多个子过程：设计策划设计输入过程设计输出过程设计评审过程设计验证过程设计确认过程设计更改过程设计的状态管理过程设计质量与产品质量国际标准化组织（ISO）指出了产品质量包含以下四个方面：（1）与确定产品需要有关的质量——市场调研质量（2）与产品设计有关的质量——设计质量（3）与产品设计的符合性有关的质量——制造质量（4）与产品保障有关的质量——顾客质量设计质量是产品质量最核心最关键的部分。影响产品质量的因素1.控制因素2.标示因素3.信号因素4.误差因素（亦称为噪声因素、质量干扰因素、不可控因素）设计质量与产品质量4.误差因素根据误差因素对产品质量特性产生波动的原因，可分为：1）外部干扰2）内部干扰3）随机干扰设计质量控制可以有效地控制和衰减外部干扰、内部干扰和随机干扰引起的质量波动，而制造过程中的质量控制只能控制由随机干扰引起的质量波动。产品质量设计的模型产品的质量特性值与对其有影响的设计参数和误差因素有关。可用函数表示为：产品的质量设计过程中，为了稳定产品性能，就应该使设计输出结果的均值和标准差满足以下两个条件：条件1：，一批产品的质量特性均值应恒等于目标特性值；条件2：，一批产品的质量特性值的标准差应小于目标特性值极限偏差与一常数的比值。z)x,f(y0yyykS1产品质量设计的模型产品质量设计模型包含的基本要素有：设计参数（即可控因素）、误差因素（或噪音因素）、信号因素（即输入因素）、质量特性（即输出特性）。设计参数和误差因素影响着产品的输出特性值。一般而言，不能选择标示因素的水平，它只是在于调节各个控制因素的水平，寻求控制因素最佳水平与最佳组合。因此，在产品质量设计模型中，将标示因素归入设计参数中，不单独列出。产品质量设计的模型第二节设计质量控制分析设计质量控制原则1.需求原则2.信息原则3.系统原则4.继承原则5.效益原则6.简化原则7.定量原则8.时间原则9.合法原则10.审核原则设计质量特性*1.输出特性和原因特性2.计量特性和计数特性3.静态特性和动态特性4.望目特性、望大特性和望小特性设计质量特性分级一个产品是由许多零部件组成的，产品的设计就包括零部件的设计，产品的设计质量也就由产品零部件的设计质量来保证。如果能识别各个零部件的设计质量特性会对产品的安全性、功能、经济性等方面造成某种程度的不利影响，则在设计过程中，便可以区别对待各个零部件的设计质量特性。设计质量特性分级设计质量特性分级的内容产品的设计质量特性分级涉及到整个产品及其零部件。产品的设计质量特性分级首先是针对整个产品而言的；其次，产品的质量是由其零部件的质量特性来保障的，因此，设计质量特性分级也要对产品的各个零部件进行相应的质量特性分级。一般对产品性能、安全性能、环保性能以及可能导致用户索赔和抱怨等方面明显影响产品功能的设计质量特性进行分级。设计质量特性分级设计质量特性重要度分级方法一般由设计人员运用专业技术知识进行设计质量特性的分级，根据产品的总功能，按照产品—→部件—→零件的步骤进行功能展开，并联系产品及其零部件的设计质量特性值的许容差进行分级。设计质量特性分级产品设计质量重要度分级的标识常采用符号表示法和表格法。设计质量特性分级（1）符号表示法设计质量特性分级（2）表格法对于复杂的零件，宜采用表格法标注设计质量特性。采用表格法标注分级要求时，设计专用的表格，规定零件的质量特性重要度分级情况和说明，作为独立的文件发放给施工人员，配合零件的设计图样进行零件的施工。设计质量的评价指标选用什么特性来表现质量问题，是专业技术人员必须考虑的。但选取什么样的特性值及其评价指标和评价方法则是设计质量控制人员应考虑的问题。常常根据产品的功能特性来评价产品的设计质量特性。可用以下指标来评价产品的设计质量特性：部分缺陷、功能特性指数、质量损失函数、质量信息熵函数。设计质量的评价方法质量评价分为：（1）事前评价，这是在决定产品或系统是否要进行设计开发，是对产品进行规划研究时进行的评价；（2）中间评价，在产品或系统的设计中期所进行的评价；（3）事后评价，指完成产品或系统的设计后，评价设计输出结果是否达到预期的目标；（4）跟踪评价，产品或系统经过一段时间的使用或运行后，发现某些想不到的情况，需要重新进行评价。设计质量的评价方法设计质量评价是根据确定的目标来测定对象的质量属性，并将这种质量属性变为客观定量的值或主观效用的行为。设计质量的评价体系是由技术性评价、经济性评价、市场环境评价、生态环境评价、效益和风险评价等组成的综合评价体系。常用的评价方法有以下几类：专家评价法、经济分析法、运筹学和其他数学方法、混合法。设计质量的评价案例模糊评价法在RH治疗仪产品造型设计质量综合评价中的应用实例层次分析法在RS呼吸监护仪外观造型设计质量评价中的应用实例第三节设计质量控制技术*常用的设计质量控制技术：质量功能展开（QualityFunctionDeployment，QFD）发明问题解决理论（TheoryofInventiveProblemSolving，TRIZ）田口方法（Taguchi’sMethod）可靠性设计中的故障树分析法（FTA）、失效模式及影响分析法（FMEA）和失效模式、影响及危害性分析法（FMECA）（将在第十章介绍）。质量功能展开（QFD）QFD概述质量功能展开是一种立足于在产品开发过程中最大限度地满足顾客需求的系统化、用户驱动式质量保证方法。七十年代初起源于日本，进入八十年代以后逐步得到欧美各发达国家的重视并得到广泛应用。从QFD的产生到现在二十年来，其应用已涉及汽车、家用电器、服装、集成电路、合成橡胶、建筑设备、农业机械、船舶、自动购货系统、软件开发、教育、医疗等各个领域。目前，QFD已成为先进生产模式及并行工程(ConcurrentEngineering,CE)环境下质量保证最热门的研究领域。对企业提高产品质量、缩短开发周期、降低生产成本和增加顾客的满意程度有极大的帮助。丰田公司于70年代采用了QFD以后，取得了巨大的经济效益，其新产品:开发成本下降了61%，开发周期缩短了1/3，质量功能展开（QFD）福特公司、通用汽车公司、克莱思勒公司、惠普公司、麦道公司、施乐公司、电报电话公司都相继采用了QFD。质量功能展开（QFD）质量功能展开（QFD）QFD包含两层含义：狭义的质量功能展开，即用目的手段，将形成质量的功能乃至业务，以不同的层次展开到具体的部分。质量展开，是将顾客的需要转换为图纸和设计要求及产品生产过程中各阶段的要求，以确定产品的设计质量，并将其系统、关联地展开到零部件的质量、零件质量、工艺要求以及工序要求等过程。质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开示意图产品规划矩阵顾客需求产品技术需求零件规划矩阵产品技术需求关键零件特性工艺/质量控制矩阵关键工艺步骤工艺规划矩阵关键零件特性关键工序关键工艺/质量控制参数瀑布式质量功能展开过程质量功能展开（QFD）1.顾客需求是QFD最基本的输入，也是QFD实施中最关键最困难的工作。要通过各种先进的方法、手段和渠道搜集、分析和整理顾客的各种需求，并采用数学的方式加以描述。市场调研人员选择调研对象调研收集资料需求分类并确定各需求权重质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开过程2.产品规划•产品规划矩阵的构造在QFD中非常重要，满足顾客需求的第一步是尽可能准确地将顾客需求转换成为通过制造能满足这些需求的物理特性。•产品规划的主要任务是将顾客需求转换成设计用的技术特性。并根据顾客需求的竞争性评估和技术需求的竞争性评估，确定各个技术需求的目标值。质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开过程3.产品设计方案确定•依据上一步所确定的产品技术需求目标值，进行产品的概念设计和初步设计，并优选出一个最佳的产品整体设计方案。这些工作主要由产品设计部门及其工作人员负责，产品生命周期中其它各环节、各部门的人员共同参与，协同工作。质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开过程4.零件规划•基于优选出的产品整体设计方案，并按照在产品规划矩阵所确定的产品技术需求，确定对产品整体组成有重要影响的关键部件/子系统及零件的特性，利用失效模型及效应分析(FMEA)、故障树分析(FTA)等方法对产品可能存在的故障及质量问题进行分析，以便采取预防措施。质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开过程5.零件设计及工艺过程设计根据零件规划中所确定的关键零件的特性及已完成的产品初步设计结果等，进行产品的详细设计，完成产品各部件/子系统及零件的设计工作，选择好工艺实施方案，完成产品工艺过程设计，包括制造工艺和装配工艺。质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开过程6.工艺规划通过工艺规划矩阵，确定为保证实现关键产品特征和零部件特征所必须给以保证的关键工艺步骤及其特征，即从产品及其零部件的全部工序中选择和确定出对实现零部件特征具有重要作用或影响的关键工序，确定其关键程度。质量功能展开（QFD）瀑布式质量功能展开过程7.工艺/质量控制通过工艺/质量控制矩阵，将关键零件特性所对应的关键工序及工艺参数转换为具体的工艺/质量控制方法，包括控制参数、控制点、样本容量及检验方法等。质量功能展开（QFD）QFD的体系结构和步骤QFD的核心是质量屋（HouseofQuality，HOQ）（5）（3）（4）要求n（2）工程技术措施1工程技术措施2工程技术措施n本产品A公司产品N公司产品¡¡（6）（7）工程措施的测量单位工程措施的重要度本产品A公司产品N公司产品（8）技术难度目标值（9）12nn-1¡¡；；；设计声明（1）要求重要度要求1要求2质量功能展开（QFD）QFD的质量屋基本上是由以下不同参数的矩阵图表和一项设计目标声明构成：（1）目标声明（2）顾客需求及其重要度（3）工程技术措施（4）关系矩阵（5）相关性矩阵（6）市场竞争性评价矩阵（7）工程技术措施特性指标及其重要度（8）技术竞争性评价矩阵（9）技术难度和目标值质量功能展开（QFD）一级质量屋举例口味好营养丰富视觉效果美观价格适中◎△○５４４４５４４３５调味成分尺寸卡路里成本控制脂肪２５３２４３４４４３AB３４５３３４２３５４３４市场竞争性评价我们顾客需求重要度我们AB技术竞争性评价◎○◎◎