第四章 新产品开发设计过程中的质量管理

第一节新产品开发设计概述第二节设计审核及FMEA第四章新产品开发设计过程中的质量管理本章所要回答的问题：1、新产品概念、新产品质量？2、新产品开发设计的任务、方式方法、程序？3、新产品设计审核的定义、目的、种类、设计检查项目？4、设计审核的故障形式及其影响分析？重难点：1、新产品概念、新产品质量2、新产品开发设计的方式方法、程序3、设计审核的内容第四章新产品开发设计过程中的质量管理第一节新产品开发设计概述“英国可以没有首相，但不能没有设计”。---------英国前首相撒切尔夫人一、新产品及其质量定位（一）新产品的概念1．概念：新产品是指在特定的区域范围内，初次试制成功的，而且在产品结构、性能、材质、技术特征等一方面或者几方面比老产品有显著改进、提高或独创的产品。2．分类（1）按照创新程度来衡量分为四类：对现有产品系列的补充；利用现有的材料、技术、工艺和设备开发具有新的用途的产品；开发的产品采用与现存产品相同的销售渠道；开发与现存产品绝对无关的产品；（2）按不同地区分类国际级新产品；国家级新产品；省市级新产品；行业新产品等；（二）新产品的质量定位所谓产品设计，即对产品的造型、构和功能等方面进行综合性的设计，以生产制造出符合人们需要的实用、经济、美观的产品。美国人认为，设计是一本万利的事情，据政府统计：如果在企业产品设计上投入１美元，则其产出就会增加２５００美元，可见对设计和设计创新的投入的经济回报率相当高。二、新产品开发设计的基本任务和方式（一）新产品开发设计的基本任务1．通过市场调研确定产品方案的构思和功能参数2．通过设计把方案构思转化为图样及技术文件3．样机试制和鉴定4．改进设计或产品设计定型5．投放市场前的准备工作（二）新产品开发设计的方式1、独立研制方式2、技术引进方式3、联合研制的方式三、新产品开发设计的程序(一）程序1、决策阶段：预测规划产品说明或建议书，先行试验；2、设计阶段：初步设计，施工设计；3、样机试制阶段：试制样机，样机试验，4、改进设计阶段：改进设计；5、小批试制阶段：工艺方案，鉴定，试销售；6、批量生产阶段：产品定型、批量投产；7、使用阶段：销售，售后服务。（二）以顾客为中心的产品设计产品设计从市场调研，方案确定，到图纸设计的过程中，应始终考虑顾客的利益，以顾客为中心的产品设计应注重以下几个方面：1、强调人机工程学的应用人机工程学现在已发展为一门多学科交叉的工业设计学科，研究的核心问题是产品使用过程中人、机器及环境三者间的协调；人机工程学通过对多个领域的知识的综合运用，来提高产品在效率、安全、健康、舒适、节能等几个方面的特性，使产品更适合人的生理心理特点，为人们创造更加舒适和便捷的工作和生活条件。以顾客为中心的产品设计，以人机工程学理论为基本的指导理论，为产品设计提供与人相关的各种指标，从而保证产品能满足用户的生理以及心理需求。汽车座椅的可调节设计就是人机工程学的实际应用，为驾驶人员提供了更加舒适的驾驶条件。2.提高产品的易用性以顾客为中心的产品设计必须要注重提高产品易用性。设计人员要确保用户能很容易的正确理解产品的操作方法，要使产品的操作简单易懂，建立任务和操作之间合理的匹配关系，并注重产品的可视性，合理利用限制性设计消除可能的误操作，适当采用标准化设计。①简化操作任务设计人员开发新产品时，必须对目标顾客的特征进行分析，考虑顾客的习惯，深入了解顾客对产品的理解方式，确保产品的操作方法易学易用。利用新技术对任务进行重组是简化操作的一种重要手段。利用现代信息技术改善反馈机制，可以间接获得相关信息，并可以将所需信息以更容易为用户接受的方法显示出来，从而增强了使用者的感知能力和技能，使操作变得简单易懂。此外，很多产品还可以实现自动化操作来简化顾客的操作。例如，汽车的自动换档技术大大降低了汽车驾驶的操作难度，减轻了驾驶人员的操作负担。②建立合理的匹配关系，并注重产品的可视性设计设计人员应确保顾客能够很容易的看出操作意图与可能的操作行为之间的关系，操作行为与操作效果之间的关系，系统实际状态与顾客通过视觉、听觉和触觉所感知到的系统状态这两者间的关系，以及顾客所感知到的系统状态与顾客的需求、意图和期望之间的关系。这就要求在产品的操作和所完成的任务之间建立合理的匹配关系。产品要有正确的反馈信息，通过视觉、听觉和触觉等手段，传递给顾客。反馈信息应与顾客的意图相符合，并且以顾客可以理解的方式表现出来。顾客对操作结果进行评估是顾客使用产品过程中的关键环节，顾客需要得到及时的信息反馈。设计人员还应注重产品的可视性，应将产品的功能和使用方法准确的展示给顾客。例如:冰箱的温度和运行状态显示装置，给顾客传递准确可靠的产品信息；汽车的时速表将车速显示给驾驶人员，这为驾驶者操控汽车提供了方便。③合理利用限制性设计设计师应充分考虑顾客在使用产品过程中可能出现的错误操作或失误，利用各种限制性设计来避免顾客发生误操作。设计人员应当考虑顾客可能出现的所有操作错误，设想顾客试图要完成一项操作时由于对操作的理解不全面或是不恰当可能会出现的差错，进而采取针对性的设计。例如，WinXP系统在执行文件删除操作时提示用户确认；不少软件还具有定时保存的功能，这些都是针对可能发生的误操作进行的设计。④适当采用标准化若在设计某类产品时，无法避免随意的匹配关系和操作中的困难，则可以采用标准化设计。例如:可以把操作步骤、操作结果、产品的外和显示方式标准化。准化的好处在于，不论被标准化的系统本身存在多大程度的任意性，顾客只需要学习一次，就能知道如何操作这类系统；如，电脑键盘、交通标志和信号、度量单位和日历等。第一节新产品开发设计概述３.注重产品的共用性设计以顾客为中心的设计理念注重产品的共用性设计，以使产品可以为各种身体条件的用户方便地使用。例：日立公司例如，日立公司在电梯设计中在电梯舱内一侧增加了一块控制面板，面板上各楼层按钮水平方向排列，并合理设定了其高度，在电梯到达需要停靠的楼层时，不仅显示屏会闪烁显示该楼层的数字，并且有声音播报所到达的楼层，其实际目的本来是为了照顾那些乘坐轮椅以及视觉或听觉有障碍的用户，但实际上它同样也给身体健全的带来了极大的方便。四、新产品开发设计中质量管理的重要性1．从质量形成角度来看，产品开发设计质量决定了产品的先天质量即固有质量，包括市场调研质量、概念质量和规范质量，同时决定了产品的技术水平、质量等级、功能、可靠性、可生产性、可维修性、工艺性、经济性。2．从成本的角度看，产品生命周期内80%的费用在早期产品开发设计阶段已经决定，而这个阶段的花费仅为产品生命周期费用的8%。从产品价值增值角度来看，产品设计阶段产生的价值增值比后阶段要大。例如：依靠具有自主知识产权的白色家电核心产品的设计开发，新飞于2002年在国内首家开发出达到欧洲能效Ａ++国际领先节能标准的超节能系列冰箱，获得联合国“节能进步奖”。2000年，新飞又开创性地将领先的综合杀菌技术应用到冰箱、空调家电产品设计上来，成功推出了拥有5大杀菌技术和7项国家专利的Ａ++节能、361度杀菌的“双冠王”冰箱，靠设计创新打造出响当当的、具有一定国际竞争力的绿色节能家电领军品牌。海尔集团于1994年与GK公司合资建立了海高设计公司，投入5000多万元，长期聘请国外知名专家，进行设计创新，每年投入设计创新费用8000多万元，不断有新设计的洗衣机、电冰箱、彩电、电脑等产品推向市场。第二节设计审核和FMEA一、设计审核设计审核的重要性—实例美国质量控制学会（ASQC）的质量论坛上，日本一家专业从事办公设备生产的公司总裁就设计审查的重要性作了一番精辟的分析：（1）如果缺陷在设计审核阶段发现，纠正费用是35美元。（2）如果缺陷在设计审核后、部件采购前发现，纠正费用是177美元。（3）如果缺陷在零件采购后、整机装配前发现，纠正费用是368美元。（4）如果产品缺陷在产品生产完成后、发货前发现，纠正费用是17000美元。（5）如果产品缺陷在进入美国市场后才发现，纠正费用为590000美元，跟最初花费相比增加16500倍。（一）设计审核的定义设计审核是将由于设计者的知识和信息量的不足，或者“自以为正确”等原因所造成的不合理设计剖析出来，并加以解决，为确保产品在市场上的质量，寻求最恰当的成本值，以高效率地进行设计开发为目的而开展的一项活动。（二）设计审核的目的1.对设计要求事项和替代设计进行客观评价2.在设计阶段明确对加工、组装的要求3.在开发设计中强化对潜在故障和不安全因素的考虑4.对开发设计计划和试验计划中提供尽可能多的必要信息5.弄清顾客的要求及其对成本的影响程度，确定有关设计改进项目的优先顺序6.明确为了降低风险而需进行的事项以及有必要采取对策的事项，并公开实施过程7.提供将来所必需的参考信息，如市场的质量问题、设计变更管理和新设计的开发等等第二节设计审核和FMEA（三）设计审核的种类1.构想设计审核（ConceptualDesignReview,CDR）构想设计审核是对产品的基本构思进行复审和确认的设计审核。这种审核应在具体的设计开始之前进行。参与这项审核的部门，应以市场部门和开发部门为主，必要时质量和管理部门、法规部门也要参加。设计缺陷案例一个51岁男司机的前车胎爆裂使他损失了肾、脾脏且肋骨折断。司机将车胎厂家告上法庭认为，车胎爆烈的原因是车胎设计有缺陷，即在使用时，热量在车胎的边壁上增加，而导致边壁破裂。厂家认为是由于司机没有充足气，且高速行驶所致。最后法院判决厂家存在设计缺陷而致使车胎爆裂，赔偿130万美元，而且厂家也应该标明车胎应打足气的。2.中间设计审核（IntermediateDesignReview,IDR）从依据计划图进行基本设计开始，到基本设计确定下来，并将各个子系统的详细图制作出来为止的阶段中，在绘制生产图样之前进行的设计审核。具体的时机一般根据设计的进展状况分数次进行，但要在进入试生产和试验阶段之前完成。当审核的目的与设计的技术性内容相关时，可只在设计部门内部开展此项活动。但如果不仅仅是性能，还要在产品的可靠性、安全性、生产、采购及售后服务等广泛的范围内进行研究分析的时候，则采购、生产、质量管理及市场服务等部门也要参加进来。3.最终设计审核（FinalDesignReview,FDR）是在生产图样完成后，安排生产开始之前进行。（四）设计审核的检查项目1.产品应具备的质量功能的性能（1）顾客的要求事项是否清楚（2）产品应该具备的质量功能是否毫无遗漏地列举了出来（3）对与以前的产品相关的工厂和市场上出现的纠纷是否采取了相应的措施2.使用载荷效应（1）机械负荷的限额和在限额状态下的载荷（2）使用电压的限额和在限额状态下的载荷（3）使用温度的限额（4）使用压力的限额（5）使用水的硬度限额3.对于环境的反应（1）环境温度的限额（1）湿度的限额（3）外部震动的限额（4）外部冲击的限额（5）异物（砂石、油类、棉纱、污垢）的影响（6）是否考虑了会造成腐蚀的环境（含油盐分的空气、水、海水、酸和其他）（7）外部磁场强度的限制（8）环境噪声的限额（9）天气的限制（10）是否考虑了电波的干扰（11）辐射线的影响（12）辅助材料的影响（洗涤剂、漂白剂、油、润滑脂等）4.可靠性设计（1）是否参考了类似产品的设计数据（2）是否最大限度的使用了推荐件和标准件（3）是否对新材料、新零件、新结构进行了FMEA（4）是否有接近临界值的危险项目（5）是否进行了简洁化（6）在设计试生产试验中是否发生了问题（寿命、安全、对环境的反应等）5.安全性设计（1）有锋利的端部、凸角、参差不齐的部分（2）联锁装置、安全装置是否齐备（3）能够预料的误操作是什么（4）是否完全符合本公司、行业和国家制定的安全规范（5）使用说明书是否考虑到了安全问题（6）是否有危险警告及危险程度的显示装置6.使用简便程序、人员因素（1）能否简单地操作、驾驶（2）手柄、开关等控制部位设计的是否操作简便（3）以上控制部位的布局是否能提高操作效率（4）是否简单准确地读出计量仪表的数值