質(zhì)量管理第12講 設(shè)計(jì)質(zhì)量管理

2024/1/211質(zhì)量管理

第六章設(shè)計(jì)質(zhì)量管理南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院高峰2024/1/212設(shè)計(jì)質(zhì)量工程設(shè)計(jì)質(zhì)量工程（離線質(zhì)量工程Off-LineQualityEngineering）包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，分別從產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工世設(shè)計(jì)兩個(gè)角度保證產(chǎn)品的質(zhì)量。實(shí)踐表明，制造過程質(zhì)量控制和控制圖往往不能彌補(bǔ)由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)或工藝設(shè)計(jì)的先天不足而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題，產(chǎn)品設(shè)計(jì)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響是具有決定性作用的。2024/1/213質(zhì)量功能配置（QFD）、田口（TAGUCHI）方法、故障模式和效應(yīng)分析（FMEA）屬于設(shè)計(jì)質(zhì)量工程的范疇，即產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量保證方法2024/1/214質(zhì)量功能配置（QFD）顧客化產(chǎn)品已越來越成為市場需求的趨勢，愈來愈多的顧客希望能按照他們的需求和偏好來生產(chǎn)產(chǎn)品。對于企業(yè)來說，質(zhì)量的定義已經(jīng)發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變，即從“滿足設(shè)計(jì)需求”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皾M足顧客需要”。為了保證產(chǎn)品能為顧客所接受，企業(yè)必須認(rèn)真研究和分析顧客需求，并將這些要求轉(zhuǎn)換成最終產(chǎn)品的特征以及配置到制造過程的各工序上和生產(chǎn)計(jì)劃中。這樣的過程稱作質(zhì)量功能配置（QFD，QUALITYFUNCTIONDEPLOYMENT）2024/1/215質(zhì)量功能（QFD）的起源QFD于70年代初起源于日本三菱重工的神戶造船廠。為了應(yīng)付大量的資金支出和嚴(yán)格的政府法規(guī)，神戶造船廠的工程師們開發(fā)了一種稱之為質(zhì)量功能配置的上游質(zhì)量保證技術(shù)，取得了很大的成功。他們用矩陣的形式將顧客需求和政府法規(guī)同如何實(shí)現(xiàn)這些要求的控制因素聯(lián)系起來。該矩陣也顯示每個(gè)控制因素的相對重要度，以保證把有限的資源優(yōu)先配置到重要的項(xiàng)目中去。2024/1/216JapaneseProfessorYojiAkaodevisedthesystemandcoinedthephrase“qualityfunctiondeployment.”TheQDFmatrixcombinesbenchmarking,customerdemand,productcharacteristics,andcustomersatisfactiontomeasureandimproveproductquality.2024/1/217質(zhì)量功能（QFD）的發(fā)展70年代中期，QFD相繼被其它日本公司所采用。福特公司于1985年在美國率先采用QFD方法。今天，福特公司、通用汽車公司、克萊斯勒公司、惠普公司等，在汽車、家用電器、船舶、變速箱、渦輪機(jī)、印刷電路板、自動(dòng)購貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)等方面都成功應(yīng)用了QFD。豐田公司于70年代后期使用QFD取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，新產(chǎn)品開發(fā)起動(dòng)成本累計(jì)下降了61%，而開發(fā)周期下降了1/3。2024/1/218質(zhì)量功能配置（QFD）的概念目前尚沒有統(tǒng)一的質(zhì)量功能配置的定義。但對QFD的如下認(rèn)識是共同的：1.QFD有最為顯著的特點(diǎn)是要求企業(yè)不斷地傾聽顧客的意見和需求，然后通過合適的方法和措施在開發(fā)的產(chǎn)品中體現(xiàn)這些需求。也就是說，QFD是一種顧客驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品開產(chǎn)方法。2.QFD是在實(shí)現(xiàn)顧客需求的過程中，幫助產(chǎn)品開發(fā)各個(gè)職能部門制訂出各自的相關(guān)技術(shù)要求和措施，并使各職能部門能協(xié)調(diào)地工作的方法。3.QFD是一種在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行質(zhì)量保證的方法。4.QFD的目的是使產(chǎn)品以最快的速度、最低的成本和最優(yōu)的質(zhì)量占領(lǐng)市場。2024/1/219質(zhì)量功能配置的基本階段1.調(diào)查和分析顧客需求顧客需求是質(zhì)量功能配置的最基本的輸入。顧客需求的獲取是質(zhì)量功能配置過程中最為關(guān)鍵也是最為困難的一步。要通過各種市場調(diào)查方法和各種渠道搜集顧客需求，然后進(jìn)行匯集、分類和整理，并用加權(quán)來表示顧客需求的相對重要度。2024/1/2110質(zhì)量功能配置的基本階段2.顧客需求的瀑布式分解過程采用矩陣（也稱為質(zhì)量屋）的形式，將顧客需求逐步展開，分層地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品工程特性、零件特征，工藝特征和質(zhì)量控制方法。2024/1/2111質(zhì)量功能配置的基本階段全階段是：（1）產(chǎn)品規(guī)劃階段通過產(chǎn)品規(guī)劃矩陣（也稱質(zhì)量屋），將顧客需求轉(zhuǎn)換為技術(shù)需求（最終產(chǎn)品特征），并根據(jù)顧客競爭性評估（從顧客的角度對市場上同類產(chǎn)品進(jìn)行的評估，通過市場調(diào)查得到）和技術(shù)競爭性評估（從技術(shù)的角度對市場上同類產(chǎn)品的評估，通過試驗(yàn)或其它途徑得到）結(jié)果確定各個(gè)技術(shù)需求的目標(biāo)值。（2）零件配置階段利用前一階段定義的技術(shù)需求，從多個(gè)設(shè)計(jì)方案中選擇一個(gè)最佳的方案，并通過零件配置矩陣將其轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵的零件特征。（3）工藝規(guī)劃階段通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的產(chǎn)品特征和零件特征所必須保證的關(guān)鍵工藝參數(shù)。（4）工藝/質(zhì)量控制規(guī)劃階段通過工藝/質(zhì)量控制矩陣將關(guān)鍵的零件特征和工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的質(zhì)量控制方法。2024/1/2112HouseOfQuality6.Technicalassessmentandtargetvalues1.Customerrequirements4.Relationshipmatrix3.ProductcharacteristicsImportance2.Competitiveassessment5.TradeoffMatrix2024/1/2113BusinessWeek,October25,1991.2024/1/2114BenefitsOfQFDPromotesbetterunderstandingofcustomerdemandsanddesigninteractionsIncreasescustomersatisfactionBreaksdownbarriersbetweenfunctions&departments&fostersteamworkImprovesdesign/developmentprocessdocumentationReducesthe#ofengineeringchanges,costofdesign&manufacture,andbringsnewdesignstothemarketfaster2024/1/2115計(jì)算機(jī)輔助QFD（CAQFD）隨著QFD在企業(yè)界應(yīng)用的不斷深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)QFD應(yīng)用較復(fù)雜，文件量很大，例如美國DEC公司應(yīng)用QFD矩陣元素達(dá)100*100，因此促進(jìn)人們將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到QFD中，探索計(jì)算機(jī)輔助QFD（COMPUTERAIDEDQFD）方法，以提高應(yīng)用QFD的效率。在QFD應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)與當(dāng)代數(shù)學(xué)人工智能技術(shù)的結(jié)合，不僅能夠很快地完成計(jì)算任務(wù)，例如計(jì)算技術(shù)需求的絕對重要度、相對重要度、對技術(shù)需求進(jìn)行排序等，而且能夠快速完成電子模擬的邏輯推演，使需長時(shí)間才能完成的計(jì)算工作量，或者需多年才能得到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等，可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成。目前，計(jì)算機(jī)輔助QFD已成為企業(yè)應(yīng)用QFD的客觀要求和有效手段。2024/1/2116人工智能在CAQFD中的應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)：QFD應(yīng)用過程中需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)知識的各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜遥瑢＜蚁到y(tǒng)技術(shù)可以有效地解決這個(gè)難題。專家系統(tǒng)是一個(gè)（或一組）具有大量專業(yè)知識與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)人類專家提供的特殊領(lǐng)域知識、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家決策的過程，來解決需要專家解決的復(fù)雜問題。模糊集理論：人類的決策過程，往往呈現(xiàn)模糊和非定量化的特點(diǎn)。在QFD應(yīng)用過程中的許多輸入信息在許多情況下是人的判斷、認(rèn)識等，因此具有模糊化和非定量化的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)的QFD方法中，把這些輸入都作為數(shù)字變量來處理，往往不能真實(shí)地反映各種輸入信息，具有很大的局限性。計(jì)算機(jī)技術(shù)和模糊集理論的發(fā)展，使處理這類主觀性模糊輸入信息成為可能。2024/1/2117田口方法TaguchiMethod

田口方法是田口玄一(TaguchiGenichi)博士于1950年代所開發(fā)倡導(dǎo)。2024/1/2118理論基礎(chǔ)田口的質(zhì)量損失函數(shù)。TargetLowerToleranceLimitUpperToleranceLimitLoss2024/1/2119質(zhì)量波動(dòng)因素產(chǎn)品質(zhì)量是變化的，引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的因素可分為兩類：（1）可控因素。指確定的、易于控制的因素。如材料選取、循環(huán)時(shí)間等。（2）噪聲因素。指隨機(jī)的、難于控制的因素。噪聲因素又分為三類：外部噪聲、內(nèi)部噪聲和隨機(jī)噪聲。以注射模工藝過程為例，環(huán)境溫度和濕度是外部噪聲；機(jī)器老化和工藝誤差是內(nèi)部噪聲；制造缺陷則為隨機(jī)噪聲。噪聲因素通常是造成產(chǎn)品功能特性偏離目標(biāo)值的主要原因，它是產(chǎn)品生命周期中不可避免的因素，它與可控因素相互作用，導(dǎo)致產(chǎn)品特性偏離目標(biāo)值，從而造成質(zhì)量損失。2024/1/2120尋找改變產(chǎn)品質(zhì)量特性的噪聲因素并控制這些因素是不可能的或代價(jià)昂貴的。應(yīng)當(dāng)通過控制可控因素的水平和配合，使產(chǎn)品和工藝對噪聲因素的敏感程度降低，從而使噪聲因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響作用減少或去除，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，這正是質(zhì)量穩(wěn)健性（ROBUST）設(shè)計(jì)的基本思想方法。2024/1/2121質(zhì)量穩(wěn)健性設(shè)計(jì)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，分系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)三個(gè)階段對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。2024/1/2122系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了設(shè)計(jì)某種性能的產(chǎn)品，專業(yè)技術(shù)人員利用專業(yè)知識與技術(shù)對該產(chǎn)品進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，稱為系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段是應(yīng)用專業(yè)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段，它是整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，要全面考察各種參數(shù)對質(zhì)量特性值的影響。單憑專業(yè)技術(shù)進(jìn)行定性的判斷是不夠的，因?yàn)檫@樣無法定量地找出經(jīng)濟(jì)合理的最佳參數(shù)組合。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以幫助我們選擇要考察的因素和水平，這里所說的因素指構(gòu)成產(chǎn)品這一系統(tǒng)的元件或構(gòu)件，水平是指元件或構(gòu)件的參數(shù)。2024/1/2123參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)階段是確定系統(tǒng)中各參數(shù)的最佳組合的階段，參數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法有密切的關(guān)系，它巧妙地利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法處理系統(tǒng)的各參數(shù)與質(zhì)量特性值之間的非線性關(guān)系，通過選擇控制因素的水平，確定系統(tǒng)中元件或構(gòu)件參數(shù)的一組最佳組合，從而衰減噪聲因素對產(chǎn)品質(zhì)量性能的干擾作用。達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。參數(shù)設(shè)計(jì)是質(zhì)量設(shè)計(jì)中最重要的階段。2024/1/2124容差設(shè)計(jì)容差也就是容許偏差，即公差。通過參數(shù)設(shè)計(jì)確定了系統(tǒng)各元件參數(shù)的最佳組合之后，進(jìn)一步確定這些參數(shù)波動(dòng)的容許范圍，就是容差設(shè)計(jì)。容差設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)不同，因?yàn)橐獙⒄`差因素本身控制在狹小的范圍之內(nèi)，必須提高元件的質(zhì)量等級，所以產(chǎn)品的成本也會(huì)提高。2024/1/2125從質(zhì)量設(shè)計(jì)方法可以看出，系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅包括產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，距離產(chǎn)品的質(zhì)量和成本的優(yōu)化設(shè)計(jì)還很遠(yuǎn)；而公差設(shè)計(jì)是在參數(shù)設(shè)計(jì)不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的情況下采取的一種補(bǔ)救方法。公差設(shè)計(jì)往往意味著花錢買更好的材料、零件和機(jī)器，將使產(chǎn)品成本大幅度提高；而參數(shù)設(shè)計(jì)是質(zhì)量設(shè)計(jì)中最有效的方法。它通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法確定系統(tǒng)各參數(shù)的最優(yōu)組合，使產(chǎn)品對環(huán)境條件或其它噪聲因素的敏感性降低，最終實(shí)現(xiàn)在不提高產(chǎn)品成本的前提下使產(chǎn)品損失最小?？梢姡瑓?shù)設(shè)計(jì)是獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵，也是質(zhì)量穩(wěn)健性設(shè)計(jì)的中心內(nèi)容。2024/1/2126參數(shù)設(shè)計(jì)方法和步驟參數(shù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是確定出產(chǎn)品各因素的水平及配合，使整個(gè)產(chǎn)品的最終質(zhì)量盡可能接近目標(biāo)值，同時(shí)使產(chǎn)品質(zhì)量對各種干擾因素（尤指噪聲因素）的抵制力最強(qiáng)。即所謂的質(zhì)量穩(wěn)健性最好。在參數(shù)設(shè)計(jì)過程中主要包括兩部分內(nèi)容：首先是產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，針對產(chǎn)品各因素對整體性能的影響，進(jìn)行試驗(yàn)研究，利用正交實(shí)驗(yàn)技術(shù)確定各因素取值水平與質(zhì)量性能之間的數(shù)量關(guān)系；其次是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的優(yōu)選分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用信噪比S/N衡量和確定各因素在不同的水平情況下的產(chǎn)品質(zhì)量水平，從而確定優(yōu)選方案。2024/1/2127正交實(shí)驗(yàn)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)是通過試驗(yàn)優(yōu)化方法來確定產(chǎn)品各參數(shù)的最優(yōu)組合。以某一系統(tǒng)為例，系統(tǒng)包括3個(gè)因素，每個(gè)因素可分為3個(gè)水平（見表12-1），則可能的參數(shù)組合形式有=27種，若要各種組合全部進(jìn)行試驗(yàn)，時(shí)間和費(fèi)用都是難以接受的。應(yīng)用單一因素分析方法，試驗(yàn)次數(shù)將會(huì)大大減少，只需試驗(yàn)=9次，但是最終結(jié)果往往距離最優(yōu)點(diǎn)很遠(yuǎn)。2024/1/2128單一因素法每次只變動(dòng)一個(gè)因素，而其它因素則維持于前次實(shí)驗(yàn)的水平，以探討因素水平變動(dòng)之效應(yīng)。2024/1/2129例1下表中實(shí)驗(yàn)中探討7個(gè)2水平因素對y的影響，目標(biāo)為使y最小化。實(shí)驗(yàn)1全固定于水平一，實(shí)驗(yàn)2只變動(dòng)A至水平2，其余維持不變，是以A之效應(yīng)為0.3。實(shí)驗(yàn)3只變動(dòng)B至水平2，其余維持和實(shí)驗(yàn)2相同，是以B之效應(yīng)為0.5。ExpABCDEFGy111111111.2221111111.5322111112.0422211111.1522221111.8622222112.2722222211.6822222221.7Effect0.30.5-0.90.70.4-0.60.1

2024/1/2130效應(yīng)為正，代表該因素變化時(shí)對y值而言有加大的趨勢；效應(yīng)為負(fù)，則有減小的趨勢。當(dāng)目標(biāo)為使y減至最小，則應(yīng)找出各因素貢獻(xiàn)最小的組合，亦即A1B1C2D1E1F2G1。其缺點(diǎn)在于評估效應(yīng)時(shí)有明顯的偏見，例如對A之效應(yīng)而言，是植基于其它因素均為水平一的情形下A的表現(xiàn)。一旦其它因素一并變動(dòng)，原先求出A的效應(yīng)將沒有意義。2024/1/2131全因素法所有因素水平的組合均在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)，因素或水平愈多，所需的實(shí)驗(yàn)愈多，花費(fèi)的時(shí)間、精力或成本也愈多，可行性愈低。2024/1/2132例3，擁有2水平的4個(gè)因素，共有24＝16個(gè)實(shí)驗(yàn)組合。目標(biāo)為欲使y最小，則應(yīng)取第3組實(shí)驗(yàn)組合A1B1C2D1。2024/1/2133因?yàn)槊恳环N組合在上述16種實(shí)驗(yàn)中均出現(xiàn)，因此可直接指出最佳組合，不需再做因素反應(yīng)圖。但如果繪出因素反應(yīng)圖，亦可看出此組合。2024/1/2134根據(jù)R.A.Fisher的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，一個(gè)縮減的因素向量集具有與全集相同的統(tǒng)計(jì)意義。Taguchi構(gòu)造了一些正交向量表，并提出正交實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法，用少量的試驗(yàn)來研究整個(gè)參數(shù)變化空間的性質(zhì)。2024/1/2135田口方法的實(shí)施步驟選定質(zhì)量特性判定質(zhì)量特性之理想機(jī)能列出所有影響此質(zhì)量特性的因素

定出信號因素的水平定出控制因的水平定出干擾因素的水平，必要的話，進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)

選定適當(dāng)?shù)恼槐?，并安排完整的?shí)驗(yàn)計(jì)劃

執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

資料分析

確認(rèn)實(shí)驗(yàn)

2024/1/2136田口正交表田口正交表以La(bc

de)表示，代表共有a組實(shí)驗(yàn)，其中最多可容納b個(gè)水平的因素c個(gè)，d個(gè)水平的因素e個(gè)，而L取自Latinsquare。例如常用的L18(21

37)代表共有18組實(shí)驗(yàn)，其中最多可容納2個(gè)水平的因素1個(gè)，3個(gè)水平的因素7個(gè)(在全因素試驗(yàn)中需有21

37＝4,374組實(shí)驗(yàn))。2024/1/2137例3：L8(27)，代表共有8組實(shí)驗(yàn)，其中最多可容納2個(gè)水平的因素7個(gè)(在全因素試驗(yàn)中需有27＝128組實(shí)驗(yàn))。2024/1/2138因素反應(yīng)表及因素反應(yīng)圖2024/1/2139若目標(biāo)為欲使y最小，則應(yīng)選取各因素較低的效應(yīng)，亦即A2B1C1D1E2F2G1。此組合在先前8個(gè)實(shí)驗(yàn)中并未出現(xiàn)。在因素間無交互作用的假設(shè)下，因素效應(yīng)可加成，則預(yù)測的最佳值為2024/1/2140信噪比函數(shù)S/N根據(jù)損失函數(shù)的概念，只有當(dāng)產(chǎn)品性能能指標(biāo)嚴(yán)格為目標(biāo)植時(shí)，質(zhì)量損失才為零，偏差越大，質(zhì)量損失越大。因此，產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)過程中既要考慮產(chǎn)品性能的平均值，又要考慮其變化情況，也就是說，產(chǎn)品質(zhì)量性能越接近目標(biāo)值越好；同時(shí)，要求質(zhì)量性能對噪聲干擾抵抗力越強(qiáng)越好，即要求質(zhì)量性能試驗(yàn)中的多次觀察值的平均值越接近目標(biāo)值越好，同時(shí)，偏差范圍越小越好。用信噪比S/N來衡量質(zhì)量水平，既考慮到質(zhì)量性能平均水平又考慮到其波動(dòng)范圍，因此，用S/N來評價(jià)質(zhì)量水平是比較合理的和全面的，信噪比S/N越大，說明產(chǎn)品質(zhì)量水平越高。Taguchi曾提出70多種不同的信噪比函數(shù)表達(dá)式，每一種表達(dá)式都有其適用的條件和范圍。2024/1/2141信噪比的定義2024/1/2142常用的信噪比函數(shù)N型信噪比函數(shù)用于質(zhì)量性能目標(biāo)值為一確定值的情況下的試驗(yàn)結(jié)果的分析和優(yōu)選，如尺寸、輸出電壓等質(zhì)量性能設(shè)計(jì)。2024/1/2143常用的信噪比函數(shù)S型信噪比函數(shù)用于質(zhì)量性能目標(biāo)值為越小越好情況下的試驗(yàn)結(jié)果的分析和優(yōu)選，如噪聲、有害物質(zhì)、污染等質(zhì)量性設(shè)計(jì)。此時(shí)，M=02024/1/2144常用的信噪比函數(shù)B型信噪比函數(shù)用于質(zhì)量性能目標(biāo)值的越大越好情況下的試驗(yàn)結(jié)果的分析和優(yōu)選，如強(qiáng)度、壽命等質(zhì)量性能設(shè)計(jì)。此時(shí)M=02024/1/2145影響質(zhì)量特性的因素分類控制因素：參數(shù)設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)者可以控制的因素。若該因素在變動(dòng)水平時(shí)，質(zhì)量特性的變異維持不變，則稱為調(diào)整因素，可藉此作為為輸出值微調(diào)之用。信號因素：在特定的控制因素下，輸入某一信號因素可使質(zhì)量特性隨之做連續(xù)函數(shù)的變化。干擾因素(或稱噪聲因素)：干擾因素為實(shí)驗(yàn)者無法控制，使質(zhì)量特性產(chǎn)生變異。2024/1/2146穩(wěn)健的質(zhì)量設(shè)計(jì)的原理即在于決定控制因素的水平，使質(zhì)量達(dá)到理想水平，不因干擾因素變動(dòng)而使質(zhì)量特性有過大的變異，亦即對干擾因素的靈敏度降低。2024/1/2147為了解干擾因素對質(zhì)量特性的影響，有三種干擾策略：隨機(jī)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)正交表，干擾實(shí)驗(yàn)2024/1/2148隨機(jī)實(shí)驗(yàn)當(dāng)干擾因素的模擬非常困難時(shí)或花費(fèi)成本過巨，則順其自然，以隨機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。2024/1/2149內(nèi)正交表以內(nèi)外直標(biāo)表混合應(yīng)用，控制因素放在外正交表，干擾因素放在內(nèi)正交表。如例4，外正交表采用L18(21

37)，而內(nèi)正交表采用2水平的L8(27)即已足夠。2024/1/2150例42024/1/2151干擾實(shí)驗(yàn)在例4中，采用內(nèi)正交表法，實(shí)際的實(shí)驗(yàn)組合共有18

8＝144種組合，仍嫌多了一點(diǎn)。干擾實(shí)驗(yàn)的目的即在于先將眾多的干擾因素合成單一干擾因素，減少實(shí)驗(yàn)組合。先在某一特定控制因素條件組合下(一般采用現(xiàn)有設(shè)計(jì))先做2水平的干擾實(shí)驗(yàn)。將簡化的干擾因素至入正交表中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析因素效應(yīng)。2024/1/2152例5：4個(gè)2水平的干擾因素a、b、c、d進(jìn)行的因素反應(yīng)圖2024/1/2153干擾因素的水平選擇，在合理的情形下，愈極端愈好。圖上a2b1c2d1使質(zhì)量特性降低，a1b2c1d2使質(zhì)量特性增加。是以可以復(fù)合成單一的2水平干擾因素N：N1(使質(zhì)量特性降低)：a2b1c2d1N2(使質(zhì)量特性增加)：a1b2c1d2在接下來的每一組控制因素的正交表實(shí)驗(yàn)中，僅需做N1、N2的變化，即可代表在干擾因素參與下的情形。如果在此極端的復(fù)合干擾因素的作用下，質(zhì)量特性仍不受影響，則該組合應(yīng)為最佳的穩(wěn)建設(shè)計(jì)，必定能夠抵抗其它的干擾因素變化。2024/1/2154依據(jù)田口的經(jīng)驗(yàn)指出，在改善質(zhì)量的努力中，工程師有80％的精力花在定義適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量特性。原則有：連續(xù)實(shí)數(shù)函數(shù)合格與否等本質(zhì)上為非好及壞的二分法不適合作為質(zhì)量特性。最好為單調(diào)函數(shù)因此較佳的質(zhì)量特性有：力、距離、速度、加速度、壓力、時(shí)間等；而不適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量特性有：良率或不良率、通過或不通過、可靠度、外觀、缺失數(shù)目、氣泡數(shù)目等。2024/1/2155

可靠性工程到可信性工程成立于1952年的美國國防部電子設(shè)備可靠性咨詢組（AGREE），在1957年發(fā)表了研究報(bào)告《軍用電子設(shè)備可靠性》，標(biāo)志著可靠性工程已成為一門獨(dú)立的學(xué)科。經(jīng)過60年代的發(fā)展階段，70年代的成熟階段，80年代更深廣的發(fā)展階段，以及90年代以來進(jìn)入向綜合化、自動(dòng)化、智能化和實(shí)用化發(fā)展的階段，可靠性工程已發(fā)展為包括可靠性設(shè)計(jì)、可靠性試驗(yàn)、可靠性維修、可靠性分析和可靠性管理的可信性工程2024/1/2156

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜裝配密度迅速提高產(chǎn)品用期急劇縮短使用環(huán)境空前嚴(yán)酷可信性工程的意義2024/1/2157可信性工程的意義（續(xù)）

降低總費(fèi)用產(chǎn)品的可靠性與總費(fèi)用產(chǎn)品可靠性總費(fèi)用生產(chǎn)費(fèi)用維修費(fèi)用2024/1/2158可靠性、維修性和可用性是可靠性的三個(gè)基本方面，簡稱為RAM問題/技術(shù)。2024/1/2159基本概念可信性（Dependability）：用于表述可用性及其影響因素(可靠性、維修性和保障性)的集合術(shù)語注：可信性僅用于非定量的總體描述。[IEC60050-191：1990]2024/1/2160可靠性（Reliability）定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力、產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。2024/1/2161故障在規(guī)定的環(huán)境條件和使用條件下產(chǎn)品喪失或部分喪失規(guī)定功能的狀態(tài)；故障對規(guī)定條件而言，是個(gè)隨機(jī)事件；對于不可修復(fù)的產(chǎn)品而言，常稱其故障為“失效”。2024/1/2162故障的表現(xiàn)間歇性故障和永久性故障獨(dú)立故障和從屬故障局部故障和整體故障意外故障突然故障和退化故障2024/1/2163可維修產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性反映了可維修產(chǎn)品可以接受維修的能力，在產(chǎn)品的論證階段、研制階段、使用階段和處理階段的全壽命過程，都應(yīng)重視維修性要求。維修性（Maintainability）2024/1/2164維修性的兩個(gè)方面維護(hù)：也叫預(yù)防性維修，是一種日常的可靠性控制過程，表現(xiàn)為預(yù)先檢查和采用“邊緣試驗(yàn)技術(shù)”修理：產(chǎn)品發(fā)生故障后，使其恢復(fù)完成規(guī)定功能的工作2024/1/2165保障性定義：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源等，是完成規(guī)定功能的能力。保障性包括兩個(gè)方面：與保障有關(guān)的設(shè)計(jì)特性保障資源的充足和適用性。產(chǎn)品同時(shí)具有可保障的特性和能保障的特性，才是具有完整保障性的產(chǎn)品。2024/1/2166

可用性（Availability）固有可用性在要求的外部資源得到滿足的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可以完成規(guī)定功能的能力?？捎眯跃C合反映了產(chǎn)品可靠性、維修性和保障性所達(dá)到的水平。外部資源（不含維修資源）不影響固有可用性，使用可用性則受外部資源的影響。2024/1/2167可信性指標(biāo)的種類

可靠性指標(biāo)維修性指標(biāo)可用性指標(biāo)2024/1/2168可靠性指標(biāo)可靠度函數(shù)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，記為R（t）。

R(t)=P(T＞t)

其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間

t—規(guī)定的時(shí)間2024/1/2169R(t)=P(T＞t)≈Ns(t)No其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間

N0—t=0時(shí)，在規(guī)定條件下投入工作的產(chǎn)品數(shù)

Ns(t)—在0到t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)2024/1/2170設(shè)t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，當(dāng)t=365天時(shí)，發(fā)現(xiàn)有30只燈泡壞了，求一年時(shí)的可靠度。R（年）=0.997例2024/1/2171

產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率，記為F(t)

F(t)=P(T＜t)=1-R(t)≈

其中T—產(chǎn)品故障前的工作時(shí)間

N0—t=0時(shí)，在規(guī)定條件下工作的產(chǎn)品數(shù)

Nf(t)—在0到t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)Nf(t)N0不可靠度函數(shù)（累積故障分布函數(shù)）2024/1/2172

不可靠度函數(shù)示意圖F(t)、R(t)和f(t)的關(guān)系f(t)R(t)f(t)ttF(t)2024/1/2173故障率函數(shù)（瞬時(shí)故障率函數(shù)）產(chǎn)品工作到某時(shí)刻t尚未發(fā)生故障，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，記為λ(t)，故障率的單位，1菲特（Fit)=10-9/h其中△t—時(shí)刻t后所取時(shí)間間隔

Ns(t)—到時(shí)刻t，未發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)△Nf(t)—時(shí)刻t后，△t時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)λ(t)≈△Nf(t)Ns(t)△t2024/1/2174例若年初投入的燈泡為9970只，若一年后壞了10只，求故障率λ（1年）=0.001/天100件產(chǎn)品工作三年有4件發(fā)生故障，設(shè)產(chǎn)品每天工作12小時(shí)，求故障率λ（3年）=0.311×10-5/小時(shí)2024/1/2175例：我國電子工業(yè)規(guī)定的故障率等級等級

符號

最大故障率（1/h）

四五級

Y3×10-5

五級W1×10-5

六級L1×10-6

七級Q1×10-7

八級B1×10-8

九級J1×10-9

十級S1×10-10

2024/1/2176早期故障偶然故障耗損故障維修后故障率下降使用壽命規(guī)定的故障率λ(t)AB浴盆曲線2024/1/2177沒有偶然故障期或偶然故障期很短的產(chǎn)品，是不能投入使用的產(chǎn)品出廠前，要進(jìn)行可靠性篩選浴盆曲線的啟示2024/1/2178平均故障前時(shí)間不可修復(fù)產(chǎn)品平均壽命的統(tǒng)計(jì)特性，記為MTTF（Meantimetofailure）MTTF≈1N0

No

∑tii=1

其中N0—不可修復(fù)產(chǎn)品數(shù)

ti—第i（i=1，2，…，N0)件商品的故障前時(shí)間

特別地，產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTTF=1λ2024/1/2179例設(shè)有5個(gè)不可修復(fù)產(chǎn)品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，它們發(fā)生失效的時(shí)間分別是1000h、1500h、2000h、2200h、2300h，求它們MTTF的觀測值

1800h2024/1/2180平均故障間隔時(shí)間

可修復(fù)產(chǎn)品兩次相鄰故障間平均工作時(shí)間的統(tǒng)計(jì)特性，記為MTBF（Meantimebetweenfailure）其中N0—可修復(fù)產(chǎn)品發(fā)生的故障數(shù)

ti—第i次（i=1,2,…,N0）持續(xù)工作時(shí)間

特別地，產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTBF==MTTF1λMTBF≈1N0

No

∑tii=12024/1/2181

例

設(shè)有一電子產(chǎn)品工作1萬小時(shí)，共發(fā)生故障5

次，求該產(chǎn)品MTTF的觀測值MTBF=2000h2024/1/2182可靠壽命：給定的可靠度所對應(yīng)的產(chǎn)品工作時(shí)間使用壽命：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，具有規(guī)定的可接受的故障率的工作時(shí)間貯存壽命：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下貯存，仍能滿足規(guī)定質(zhì)量要求的時(shí)間長度產(chǎn)品的壽命特征2024/1/2183維修性指標(biāo)——平均修復(fù)時(shí)間

在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品在任一規(guī)定的維修級別上，修復(fù)所需總時(shí)間的平均值記為，

MTTR（Meantimetorepair）MTTR=

其中ti—第i(i=1,2,…,n)次修復(fù)時(shí)間

n—修復(fù)次數(shù)

ti1n

n

∑i=1

特別地，當(dāng)單位時(shí)間完成修理的瞬時(shí)概率u(t)≡u(常數(shù))時(shí)

MTTR=1u2024/1/2184MTTM=

其中ti—第i(i=1,2…,n)次維護(hù)時(shí)間

n—維護(hù)次數(shù)MTTM=1Pti1n

n

∑i=1

特別地，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)完成維護(hù)的瞬時(shí)概率

P（t）≡P（常數(shù)）時(shí)平均維護(hù)時(shí)間：產(chǎn)品在任一規(guī)定的維護(hù)級別上，維護(hù)所需總時(shí)間的平均值，記為MTTM（Meantimetomaintenance）

2024/1/2185MTTR=和MTTM=越高，則維修時(shí)間越短，這將降低維修費(fèi)用，減少停機(jī)損失

MTBF高的產(chǎn)品，可以減少維修次數(shù)，但不一定就有良好的MTTR1u1p2024/1/2186甲產(chǎn)品的MTBF=2000h，MTTR=200h；乙產(chǎn)品的MTBF=1000h，MTTR=20h。顯然后者反而更好些。可見，維修性必須作為可靠性的一個(gè)方面，予以足夠的重視例2024/1/2187可用性指標(biāo)——瞬時(shí)可用概率可修復(fù)產(chǎn)品是處在一個(gè)由規(guī)定狀態(tài)到故障狀態(tài)，又由故障狀態(tài)到規(guī)定狀態(tài)的不斷轉(zhuǎn)移的隨機(jī)過程中，因而可以用在時(shí)刻t時(shí)產(chǎn)品處于規(guī)定狀態(tài)的概率作為可用性指標(biāo)。圖2-3-1to

A0.5A(t)1.0A(t)2024/1/2188固有可用概率當(dāng)長期使用某一產(chǎn)品時(shí)，A（t）趨于一個(gè)固定值A(chǔ)，稱之為固有可用概率，也叫“可用度”或“役時(shí)率”。λ=和u=時(shí)1MTBF1MTBRA=MTBFMTBF+MTTR當(dāng)2024/1/2189可靠性指標(biāo)定義單位可靠度R(t)產(chǎn)品在規(guī)定條件下，規(guī)定的期間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的概率%故障率(瞬時(shí)故障率，失效率)λ（t）在某時(shí)刻以前工作起來的產(chǎn)品，在繼續(xù)的單位時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生故障的比例%/103h;非特(Fit)=10-9/h平均故障間隔時(shí)間(MTBF)對于可修復(fù)的產(chǎn)品，兩相鄰故障間的工作時(shí)間的平均值時(shí)間故障前平均時(shí)間(MTTF)對于不進(jìn)行修理的產(chǎn)品，發(fā)生故障以前工作時(shí)間的平均值時(shí)間耐用壽命產(chǎn)品從早期失效終了，到萬耗損失效開始的工作時(shí)間時(shí)間維修度可以維修的產(chǎn)品，在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成維修的概率%平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)修復(fù)性維修所需要的時(shí)間的平均值時(shí)間平均維護(hù)時(shí)間(MTTM)對可維修產(chǎn)品，維護(hù)所需時(shí)音質(zhì)平均值時(shí)間平均不能工作時(shí)間(MDT)不能工作時(shí)間的平均值時(shí)間平均能工作時(shí)間(MUT)能工作時(shí)間的平均值時(shí)間可用度A(t)可以維修的產(chǎn)品，在某特定的瞬間，維持其功能的概率%可靠性指標(biāo)總結(jié)2024/1/2190可靠性指標(biāo)示例使用條件修理的可能性維護(hù)種類產(chǎn)品例可靠性指標(biāo)例連續(xù)使用可修復(fù)預(yù)防性維護(hù)電子計(jì)算機(jī)武器、車輛、飛機(jī)、生產(chǎn)設(shè)備、雷達(dá)、載波機(jī)平均故障間隔時(shí)間耐用壽命有效度事后維護(hù)實(shí)施用電氣用具和機(jī)械器具，電視機(jī)平均故障間隔時(shí)間耐用壽命早期失效率（一年）不可修復(fù)使用到耗損故障期電子元器件、機(jī)械零部件、一般消費(fèi)用具失效率平均壽命失效分布形狀及其參數(shù)使用一定時(shí)間后棄去實(shí)行預(yù)防性維護(hù)的設(shè)備的元器件和零部件，使用期比平均壽命長的元器件、零部件失效率更新壽命失效分布形狀及其參數(shù)突然使用可修復(fù)預(yù)防性維護(hù)過負(fù)荷繼電器成功率不可修復(fù)雷管、炮彈、導(dǎo)彈成功率2024/1/2191系統(tǒng)可靠性計(jì)算的意義在設(shè)計(jì)階段，選擇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元器件在制造階段，保證采購質(zhì)量，不斷改近工藝在使用階段，加強(qiáng)維護(hù)，及時(shí)修理2024/1/2192可靠性模型用于預(yù)計(jì)或估計(jì)產(chǎn)品可靠性的模型應(yīng)建立系統(tǒng)級和分系統(tǒng)級可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型2024/1/2193可靠性框圖可靠性框圖表示產(chǎn)品中各單元之間的邏輯功能關(guān)系原理圖表示產(chǎn)品中各單元之間的物理關(guān)系2024/1/2194例：振蕩電路的原理圖與可靠性框圖C（電容）L（電感）原理圖LC可靠性框圖2024/1/2195串聯(lián)系統(tǒng)一、可靠性框圖只有各分系統(tǒng)都正常工作，系統(tǒng)才能正常工作S1S2Sn2024/1/2196串聯(lián)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算記分系統(tǒng)Si(i=1，2，…，n)正常工作的事件為Ai，可靠度為Ri(t),R(t)是系統(tǒng)的可靠度，各系統(tǒng)相互獨(dú)立時(shí)

R(t)=∏Ri(t)ni=12024/1/2197例設(shè)在單元一的振蕩電路電感和電容的故障率λL=

λc=10-5/h，求振蕩器的MTBFs

參考答案MTBFs=50000h設(shè)產(chǎn)品由獨(dú)立的10個(gè)部件串聯(lián)組成，若每一個(gè)部件工作10000小時(shí)的可靠度都是0.9，求該產(chǎn)品工作10000小時(shí)的可靠度參考答案R（10000）=0.3482024/1/2198并聯(lián)系統(tǒng)只要有一個(gè)分系統(tǒng)正常工作，系統(tǒng)就能正常工作SnS2S12024/1/2199F(t)=∏Fi(t)ni=1∏Fi(t)=1-[1-Ri(t)]ni=1ni-1∏R(t)=1-記分系統(tǒng)Si(i=1,2,…,n)發(fā)生故障的事件為āi，可靠度為Ri(t),不可靠度為Fi(t)。記系統(tǒng)的可靠度和不可靠度分別為R(t)、F(t)，各分系統(tǒng)相互獨(dú)立時(shí)，2024/1/21100可靠性分配定義：將系統(tǒng)可靠性的定量要求協(xié)調(diào)地分配到各個(gè)分系統(tǒng)，是一個(gè)由整體到局部，由上到下的分解過程主要方法有等分配法，評分分配法，比例組合法，動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等2024/1/21101例：可靠性分配表部件復(fù)雜度技術(shù)成熟度重要度環(huán)境條件各部件評分?jǐn)?shù)Wi各部件評分系數(shù)Ci分配給各部件的故障率λi×10-4分配給各部件的MTBFA896834560.4269.241082.3B576816800.2254.52222.2C56659000.1202.44166.7D668514400.1933.682590.1合計(jì)：1205002024/1/21102可靠性預(yù)計(jì)根據(jù)組成系統(tǒng)的元器件的可靠性，定量估計(jì)系統(tǒng)的可靠性。是一個(gè)由局部到整體，由下到上的綜合過程主要方法有元器件計(jì)數(shù)法，應(yīng)力分析法，上下限法等2024/1/21103故障模式及后果分析FailureMode&EffectsAnalysis，F(xiàn)MEA是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和過程設(shè)計(jì)階段﹐對構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)﹐零件﹐對構(gòu)成過程的各工序逐一進(jìn)行分析﹐找出潛在的失效模式﹐并分析其可能的后果﹐從而采取必要的措施﹐以提高產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性的一種系統(tǒng)化的活動(dòng)。

2024/1/21104FMEA的特點(diǎn)失效還未產(chǎn)生﹐可能發(fā)生﹐但不一定要發(fā)生時(shí)機(jī)﹕在設(shè)計(jì)或過程開發(fā)階段開始前記錄專用表格作為動(dòng)態(tài)文件使用按照過程/產(chǎn)品/服務(wù)壽命周期期間要求更改合作﹕小組由各種有經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識的人構(gòu)成核心﹕預(yù)防對潛在失效模式的風(fēng)險(xiǎn)和后果進(jìn)行評定是持續(xù)進(jìn)行的------知道貫穿整個(gè)過程﹐產(chǎn)品和服務(wù)周期動(dòng)態(tài)的﹐文件化的﹐系統(tǒng)的小組活動(dòng)2024/1/21105CauseFailureModeEffect2024/1/21106WhywarsarelostLostNailLostShoeLostHorseLostRiderLostMessageLostBattleLostWarCause Mode EffectCause Mode EffectCause Mode Effect2024/1/21107FMEA涉及的主要概念

功能﹕該設(shè)計(jì)/過程要做什么﹖(設(shè)計(jì)意圖)失效模式﹕設(shè)計(jì)(產(chǎn)品)或過程失效的表現(xiàn)形式后果﹕失效模式發(fā)生后會(huì)怎么樣﹖嚴(yán)重度﹕失效模式的后果有多嚴(yán)重

起因﹕什么會(huì)導(dǎo)致失效模式的發(fā)生頻度﹕失效起因發(fā)生的頻率如何﹖現(xiàn)行控制﹕探測或防止將失效傳遞到后續(xù)“顧客”的現(xiàn)行方法探測度﹕失效模式/起因一旦發(fā)生﹐能否探測得出﹖2024/1/21108FMEA的共同要素功能框圖或過程流程圖產(chǎn)品或過程要執(zhí)行的功能是什么產(chǎn)品或過程功能失效的表現(xiàn)是怎樣的(失效模式)顧客任何確認(rèn)失效(后果)失效后產(chǎn)生的后果有多嚴(yán)重(嚴(yán)重度S)什么引起失效(原因)真正引起失效后果的可能性是多少(頻度O)原因是被怎樣預(yù)防和探測的(現(xiàn)行控制)失效的預(yù)防和探測的效果怎樣(發(fā)現(xiàn)難易度D)全部失效風(fēng)險(xiǎn)的總和是什么(RPN)消除失效的原因/改進(jìn)探測測量并減少風(fēng)險(xiǎn)的糾正措施是什么2024/1/21109FMEA的歷史世界上首次采用FMEA這種概念與方法的是在20世紀(jì)60年代中期美國的航天工業(yè)

，70年代﹐美國的海軍和國防部相繼應(yīng)用推廣這項(xiàng)技術(shù)﹐并制定了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。0年代后期被美國汽車工業(yè)界所引用﹐作為設(shè)計(jì)評審的一種工具，1993年2月美國三大汽車公司聯(lián)合編寫了FMEA手冊﹐并正式出版作為QS-9000質(zhì)量體系要求文件的參考手冊之一FMEA還被廣泛應(yīng)用于其它行業(yè)﹐如糧食﹐衛(wèi)生﹐運(yùn)輸﹐燃?xì)獾炔块T。2024/1/21110故障模式及后果分析(FMEA)

FMEA是可靠度評估與設(shè)計(jì)審查的技術(shù)，為了要決定對裝備或系統(tǒng)性能的失效效應(yīng)，可檢視系統(tǒng)內(nèi)或較低階層的潛在失效模式?？梢罁?jù)對系統(tǒng)操作成功與人員安全的沖擊，針對每一個(gè)硬件或軟件失效模式進(jìn)行分類。FMEA系使用由下而上(Bottomup)系統(tǒng)分析的歸納性邏輯(尋求解釋的過程)。FMEA方法由系統(tǒng)階層的最低層次開始，并透過系統(tǒng)階層向上追溯以決定對系統(tǒng)性能的最終效應(yīng)。FMEA最大的優(yōu)勢是由于在設(shè)計(jì)循環(huán)中能及早應(yīng)用，而不是設(shè)計(jì)定型之后才應(yīng)用。2024/1/21111概念故障模式：產(chǎn)品故障的表現(xiàn)形式單點(diǎn)故障：沒有冗余或替代工作程序的局部故障故障影響：故障模式對產(chǎn)品功能性、可靠性造成的影響，一般分為對局部、高一層次和最終影響三個(gè)等級。嚴(yán)重度（S）：故障影響的嚴(yán)重程度，一般分為四類：Ⅰ(災(zāi)難性故障)、Ⅱ(致命性故障)、Ⅲ(嚴(yán)重故障)、Ⅳ(輕度故障)。發(fā)生頻率（頻度O）：失效原因發(fā)生的可能性。發(fā)現(xiàn)難度（D）：對失效模式以及潛在失效原因的可知程度。2024/1/21112例：產(chǎn)品的嚴(yán)重度（S）表2024/1/21113例：流程的嚴(yán)重度（S）表2024/1/21114級別ABCDE定性描述經(jīng)常發(fā)生很可能發(fā)生偶然發(fā)生很少發(fā)生極不能發(fā)生占總故障概率份額＞0.20.1-0.20.01-0.10.001-0.01＜0.001例：頻度（發(fā)生頻率）O表（1）2024/1/21115例：產(chǎn)品的頻度（O）表（2）2024/1/21116116例：產(chǎn)品的發(fā)現(xiàn)難度（D）表2024/1/21117117例：流程的D表2024/1/21118定性的FMEA的步驟掌握產(chǎn)品的工作條件、環(huán)境條件資料按照產(chǎn)品的所有工作模式定義其功能，繪制功能方框圖繪制可靠性方框圖規(guī)定故障分析級別確定各種故障模式的嚴(yán)重度及檢測方法分析故障原因，提出預(yù)防措施繪制FMEA表2024/1/21119FMEA實(shí)施檢查表主要關(guān)切事項(xiàng)沖擊是否提供的系統(tǒng)定義/敘述與系統(tǒng)規(guī)格匹配?不精確的文件可能會(huì)造成不正確的分析結(jié)論。是否明確敘述基本規(guī)則?包含方法、失效定義、可接受的衰減限制、分析階層、失效原因的清楚敘述等。是否提供的可靠度方塊圖，在所有裝備清單階層，可顯示在功能上的相依性?此一方塊圖應(yīng)該以圖形化方式，顯示成品(零件、線路板、次系統(tǒng)等)在下一個(gè)更高階層必須成功操作。是否失效效應(yīng)分析于最低硬件階層開始，并且以系統(tǒng)化方式作業(yè)至較高裝備清單階層?分析應(yīng)該在適當(dāng)?shù)淖畹碗A層開始，以進(jìn)行設(shè)計(jì)變更(即零件、線路板、次系統(tǒng)等)。是否完全敘述失效模式數(shù)據(jù)來源?明確地確認(rèn)數(shù)據(jù)來源，包含由類似系統(tǒng)搜集相關(guān)數(shù)據(jù)。2024/1/21120FMEA實(shí)施檢查表主要關(guān)切事項(xiàng)沖擊是否提供詳細(xì)的FMEA作業(yè)窗體?是否作業(yè)窗體明確地由較低追溯至較高硬件階層?是否作業(yè)窗體與方塊圖明確地符合?是否作業(yè)窗體提供足夠的分析范疇?FMEA窗體應(yīng)提供成品名稱、裝備代碼、成品功能、成品失效模式的清單、針對每一個(gè)失效模式在下一個(gè)更高階組件與系統(tǒng)的效應(yīng)，以及關(guān)鍵程度