質(zhì)量管理學(xué)課件-秦現(xiàn)生-2010(第二版)第七章

第七章

設(shè)計質(zhì)量管理Outline§7.1面向質(zhì)量的設(shè)計§7.2產(chǎn)品三次設(shè)計§7.3并行工程§7.1面向質(zhì)量的設(shè)計面向質(zhì)量的設(shè)計(DesignforQuality，DFQ)是一種強(qiáng)調(diào)以滿足顧客需求、保證產(chǎn)品質(zhì)量為核心的先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計理念，其基本思想是以顧客為關(guān)注焦點(diǎn)，在產(chǎn)品設(shè)計過程準(zhǔn)確把握顧客及市場需求，將滿足顧客需求、保證產(chǎn)品質(zhì)量這一目標(biāo)融入產(chǎn)品設(shè)計全過程，全面考慮產(chǎn)品生命周期各個階段影響質(zhì)量的因素及其控制問題，確保所設(shè)計出的產(chǎn)品其質(zhì)量通過后續(xù)制造能予以保證或?qū)崿F(xiàn)。一、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的重要性產(chǎn)品質(zhì)量起源于市場，源于顧客需求，由設(shè)計決定，通過制造實(shí)現(xiàn)，并在使用中體現(xiàn)出來。也就是，產(chǎn)品的質(zhì)量是設(shè)計出來的。由此，設(shè)計質(zhì)量在產(chǎn)品整體質(zhì)量形成中占據(jù)有非常重要的地位。有關(guān)資料表明：產(chǎn)品設(shè)計階段實(shí)際投入的費(fèi)用雖然只占產(chǎn)品總成本的5~10%，但卻決定了產(chǎn)品質(zhì)量的70~80%；產(chǎn)品中50~70%的質(zhì)量問題來自設(shè)計過程。若設(shè)計出的產(chǎn)品存在“先天不足”，則結(jié)果必然是制造及使用過程的“后患無窮”。由此可見設(shè)計質(zhì)量管理的重要性。二、產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)程序

擬定科學(xué)的、具有普遍適用性的設(shè)計和開發(fā)程序，是產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)工作科學(xué)化的基礎(chǔ)，它對于保證產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)質(zhì)量意義重大。通過建立設(shè)計和開發(fā)程序，把全部產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程按照系統(tǒng)工程的方法，聯(lián)結(jié)成一個嚴(yán)密的、符合產(chǎn)品內(nèi)在形成規(guī)律和過程邏輯的整體，以便全面考慮問題，使產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程科學(xué)化，使設(shè)計質(zhì)量得到保證。我國裝配性產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)程序編號階段程序號程序內(nèi)容1策劃階段123新產(chǎn)品構(gòu)思，市場調(diào)研，收集質(zhì)量信息和技術(shù)情報，識別質(zhì)量投資預(yù)測，資金籌集，物資和人員的準(zhǔn)備對采用的新技術(shù)，新材料進(jìn)行先行試驗(yàn)2樣品設(shè)計階段456產(chǎn)品初步設(shè)計，即方案設(shè)計及可行性報告（評審）產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計，即結(jié)構(gòu)設(shè)計（評審）工作圖設(shè)計，即施工圖設(shè)計（完成全部設(shè)計圖紙和技術(shù)資料的編制）3樣品試制階段789樣品（機(jī)）制造（加工過程的跟蹤和信息反饋）樣品（機(jī)）試驗(yàn)，按規(guī)范全面試驗(yàn)，作數(shù)據(jù)分析評價樣品（機(jī)）技術(shù)鑒定（評價）（性能參數(shù)，設(shè)計的正確性）4改進(jìn)設(shè)計階段10對樣機(jī)進(jìn)行改進(jìn)（二次設(shè)計和改進(jìn)計劃或二次試驗(yàn)、鑒定和審批）5小批試制階段1112小批試生產(chǎn)和投產(chǎn)鑒定（檢查工裝、工藝、材料和供應(yīng)的準(zhǔn)備工作）試銷，加強(qiáng)用戶服務(wù)，收集故障和用戶意見的信息，反饋信息6批量投產(chǎn)階段1314批量投產(chǎn)，產(chǎn)品定型，鑒定（評價）（生產(chǎn)流程到位），分供方定點(diǎn)指導(dǎo)技術(shù)服務(wù)，收集用戶信息，質(zhì)量跟蹤，用戶服務(wù)，信息反饋三、產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法基于知識的設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計虛擬現(xiàn)實(shí)可視化設(shè)計四、產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程質(zhì)量管理風(fēng)險管理早期報警投資分析設(shè)計評審故障分析實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)小批試生產(chǎn)鑒定§7.2產(chǎn)品三次設(shè)計三次設(shè)計是日本學(xué)者田口玄一（TaguchiGenichi）在實(shí)驗(yàn)設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)上獨(dú)創(chuàng)的一種面向質(zhì)量的設(shè)計方法，也稱田口方法。

產(chǎn)品的三次設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計Systemdesign離線質(zhì)量控制(off-linequalitycontrol)工程優(yōu)化參數(shù)設(shè)計Parameterdesign容差設(shè)計Tolerancedesign產(chǎn)品設(shè)計（產(chǎn)品優(yōu)化）過程設(shè)計（過程優(yōu)化）

在線質(zhì)量控制(On-linequalitycontrol)

過程控制三次設(shè)計穩(wěn)健設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計Rresearch&developmentInnovationanddevelopmentofaprototypesystemKnowledgeaboutscienceandtechnologyPreliminaryselectionofcomponentsandmaterials參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計SelectionofthebestlevelsettingsforcontrolfactorsOptimiazationanddesignofexperimentsmethodologyDevelopmentoftargetvaluesMakingthesysteminsensitivetonoisewithoutincreasingcostBalancequalityandcostQualitylossfunctionisusedforoptimizationFutherimprovementofqualityattheexpenseofcostincrease三次設(shè)計一、系統(tǒng)設(shè)計它是產(chǎn)品的總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)方案選擇，是以專業(yè)技術(shù)為中心的一種設(shè)計。正確地選擇系統(tǒng)總體和結(jié)構(gòu)方案是產(chǎn)品健壯性設(shè)計量關(guān)鍵的第一步。例如，在摩擦裝置的系統(tǒng)設(shè)計中，其工作原理、力的傳遞形式及摩擦副材料的選擇均對系統(tǒng)的穩(wěn)健性起著重大的作用。

f(M,e,Z)M(Signal)y(Response)e(Noise)ZControlfactors)目的：尋找產(chǎn)品中中控制因子的最佳組合,使質(zhì)量特性對噪聲最不敏感在不增加成本的前題下顯著改善產(chǎn)品質(zhì)量方法：試驗(yàn)設(shè)計(Designofexperiment)

正交試驗(yàn)—尋找最佳組合信噪比試驗(yàn)設(shè)計法—最佳穩(wěn)定性和最佳動態(tài)性二、參數(shù)設(shè)計

目的：使由于質(zhì)量特性偏離目標(biāo)值而引起的損失與由于控制容差需要的費(fèi)用之和最小

Todeterminethetolerances(whicharerelatedtovariances)ofthecomponentsorsubsystemstobalancequalitylossduetovariationofqualitycharacteristicandcostduetocontrolofthetolerances.Inotherwords,thegoaloftolerancedesignistominimizethetotalcost,whichconsistsofqualitylossduetovariationandthecosttocontrolthetolerancesforcomponents/subsystems.

手段：分析產(chǎn)品質(zhì)量特性波動與容差變化之間的關(guān)系，分析容差控制費(fèi)用與容差變化之間的關(guān)系，作出最佳選擇(optimization)三、容差設(shè)計§7.3并行工程一、并行工程的基本概念：并行工程要求在產(chǎn)品設(shè)計的同時，并行地設(shè)計產(chǎn)品生命周期各有關(guān)的過程，并在設(shè)計中全面考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計到報廢整個生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與顧客需求等?！?.3并行工程并行工程的基本概念：并行設(shè)計具有如下一些主要特點(diǎn)：①強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品早期設(shè)計階段，就考慮到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程甚至于整個生命周期中所有的因素，力求做到綜合優(yōu)化設(shè)計，最大限度避免設(shè)計錯誤。②強(qiáng)調(diào)一體化、協(xié)同、并行地對產(chǎn)品及其實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行設(shè)計。③重視顧客呼聲，提倡顧客在整個產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程的參與，以便及時發(fā)現(xiàn)并避免不滿足顧客需求的問題，確保最終產(chǎn)品擁有最佳的顧客滿意度。④強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品及相關(guān)過程的設(shè)計，持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)過程?！?.3并行工程并行設(shè)計具有如下一些主要特點(diǎn)：二、并行工程的互動推拉實(shí)施體系三、并行工程的關(guān)鍵要素三、并行工程的關(guān)鍵要素并行設(shè)計必須打破傳統(tǒng)的按部門劃分的管理組織模式，建立基于集成開發(fā)團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)管理組織與模式。管理要素主要包括文化管理、組織模式、領(lǐng)導(dǎo)和決策、多坐標(biāo)（如進(jìn)程、質(zhì)量、成本、技術(shù)等）管理、活動管理、過程監(jiān)控和任務(wù)管理等。（1）管理要素三、并行工程的關(guān)鍵要素產(chǎn)品形成過程的每一個階段和環(huán)節(jié)都對產(chǎn)品的性能有著重要的影響，產(chǎn)品的TQCSE(Time,Quality,Cost,Service,Environment)也取決于產(chǎn)品的形成過程。并行設(shè)計必須對設(shè)計和開發(fā)過程進(jìn)行策劃、組織和控制，并實(shí)現(xiàn)過程集成。(2)過程要素三、并行工程的關(guān)鍵要素產(chǎn)品要素指產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)、性能、可制造性、可裝配性、可維修性等。(3)產(chǎn)品要素：環(huán)境要素主要包括硬件和軟件設(shè)施、信息、工具、方法、模型、集成框架和應(yīng)用平臺，用于支持產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程中的信息交換與共享。(4)環(huán)境要素四、并行工程的基本原則關(guān)注早期設(shè)計階段重視顧客需求突出人的作用協(xié)同工作綜合優(yōu)化設(shè)計持續(xù)改進(jìn)五、并行工程的關(guān)鍵技術(shù)集成開發(fā)團(tuán)隊(duì)過程建模產(chǎn)品數(shù)字化定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理質(zhì)量功能展開面向X的設(shè)計集成框架六、并行工程的實(shí)現(xiàn)途徑集成化的支撐環(huán)境并行化的過程規(guī)劃團(tuán)隊(duì)式的組織和管理模式先進(jìn)的使能工具集成產(chǎn)品開發(fā)并行設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)途徑

產(chǎn)品質(zhì)量是由設(shè)計決定的（70-80的質(zhì)量成本）美國航天統(tǒng)計:5%的設(shè)計決定了85%的質(zhì)量、成本、可制造性等RollsRoyes

對2000個零部件的一次調(diào)查表明：產(chǎn)品最終的成本有80%由設(shè)計階段決定Ford公司指出：產(chǎn)品制造開支（設(shè)計、材料、勞動力及）企業(yè)管理費(fèi)）中70%的生產(chǎn)費(fèi)用的節(jié)省來自設(shè)計階段的改進(jìn)另一項(xiàng)研究表明：一個產(chǎn)品生命周期中70%的費(fèi)用（材料、制造、使用、修理以及報廢等）由設(shè)計階段決定還有研究表明：產(chǎn)品設(shè)計僅花費(fèi)5%的費(fèi)用則決定了75%或更多的產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和80%的產(chǎn)品質(zhì)量七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)只有通過設(shè)計才有質(zhì)量制造質(zhì)量控制無法彌補(bǔ)因設(shè)計導(dǎo)致的質(zhì)量問題設(shè)計不應(yīng)只是一個結(jié)果（圖紙或產(chǎn)品設(shè)計結(jié)果），而是一個過程iscreativeismultidiciplinedprocessneedstobeinteractiveisevolutionaryserveshumanneedsDFX應(yīng)成為設(shè)計過程的一部分制造、裝配等過程應(yīng)與設(shè)計合作，不應(yīng)做為設(shè)計后面的一部分七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)HighqualitydesignReliabilityServiceabilityNoiselevelApperanceSizeSafetyWeightEnvirnmentManufacturabilityCostScheduleComplexityPowerRiskFunctionOperability?JohnFox,QualityThroughDesignJapanUSA改變次數(shù)時間投產(chǎn)?JohnFox,QualityThroughDesign七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)JapanUSACost時間投產(chǎn)?JohnFox,QualityThroughDesign七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)JapanWest時間投產(chǎn)startstartDecisionFinalDecisionFinalDecisionDeliveryDelivery?JohnFox,QualityThroughDesign七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計質(zhì)量管理應(yīng)從技術(shù)和管理兩個角度共同實(shí)現(xiàn)利用各種工具和方法（FMEA，DOE，F(xiàn)TA，F(xiàn)EA，SPC，Taguchi（穩(wěn)健設(shè)計/魯棒設(shè)計），DFX，QFD等）產(chǎn)品開發(fā)模式和企業(yè)管理組織機(jī)構(gòu)/模式的根本改變并行工程的思想在質(zhì)量設(shè)計的體現(xiàn)與應(yīng)用質(zhì)量的并行設(shè)計七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程（串行）七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)不能及早完善地考慮質(zhì)量控制等，造成產(chǎn)品質(zhì)量難于控制前一階段完成后，下一階段才能開始，產(chǎn)品開發(fā)周期長設(shè)計和工藝串行，工藝過程等待圖樣，造成生產(chǎn)啟動較慢信息單向流動，無反饋，造成大量返工，增加費(fèi)用難以保證設(shè)計和制造模型的一致性(在圖樣未下廠前，生產(chǎn)處于等待狀態(tài)；圖樣下廠后，由于受產(chǎn)品周期的限制，使工藝設(shè)計和工裝設(shè)計所剩時間較短)串行產(chǎn)品開發(fā)存在的問題：七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)管理方式存在的問題：工作有關(guān)人員分步介入產(chǎn)品開發(fā)過程，尤其是質(zhì)量、工藝、制造人員介入較晚，易造成較多的加工階段問題按專業(yè)設(shè)置課題組，沒有完全按團(tuán)隊(duì)工作設(shè)置原則及多學(xué)科（專業(yè)）組成產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍，造成產(chǎn)品后期階段協(xié)調(diào)增多，易返工多，成本高，產(chǎn)品周期長七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)

首次作為系統(tǒng)化的思想是由美國國防先進(jìn)研究計劃局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency:DARPA)提出的。1987.12月

DARPA舉行并行工程專題討論會，提出發(fā)展并行工程的計劃(DARPA’sInitiativeinCE:DICE)

1988年，IDA

(InstituteforDefenseAnalyses)提出了IDAR-338報告，給出了CE的定義（至今廣為采用）1988年，美國WestVirginia大學(xué)成立了CE研究中心CERC，該中心在CE方面作了大量的研究七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)

ConcurrentEngineeringisthesystematicapproachtotheintegrated,concurrentdesignofproductsandrelatedprocesses,includingmanufacturingandsupport.Thisapproachisintendedtocausethedeveloperstoconsiderallelementsoftheproductlifecyclefromconceptionthroughdisposal,includingquality,cost,schedule,anduserrequirements.R.I.Winner,IDAR-338,InstituteforDefenseAnalyses，

1988并行工程七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程及其支持過程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就要考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報廢)的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶需求。七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)七、并行工程及集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)并行工程的特點(diǎn)：在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段并行考慮后續(xù)階段的各種因素重視客戶的需求突出人的作用，強(qiáng)調(diào)人們的協(xié)同工作并行交叉地進(jìn)行產(chǎn)品及其有關(guān)過程的設(shè)計面向過程(process)和面向?qū)ο?object)的設(shè)計整體集成與整體優(yōu)化持續(xù)地改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)的有關(guān)過程并行工程是哲學(xué)和方法論的集成，是人/管理/技術(shù)的集成。它是實(shí)現(xiàn)TQCSE目標(biāo)的確最佳途徑之一并