11-质量与可靠性

[e-mail]021-62932181第十讲质量与可靠性潘尔顺副教授上海交通大学工业工程与物流工程系2008-5-19质量的定义产品和服务的特性符合给定的规格要求产品和服务满足顾客期望2008-5-19质量的定义ISO9000的2000版产品、体系或过程的一组具有满足顾客和产品、体系或过程的一组具有满足顾客和其他相关方要求能力的其他相关方要求能力的固有特性固有特性2008-5-19质量的内涵1.1.1.1.性能指标性能指标性能指标性能指标2.2.2.2.功能功能功能功能3.3.3.3.安全性安全性安全性安全性4.4.4.4.可靠性可靠性可靠性可靠性5.5.5.5.寿命寿命寿命寿命6.6.6.6.美感美感美感美感7.7.7.7.认同程度认同程度认同程度认同程度8.8.8.8.售后服务售后服务售后服务售后服务2008-5-19可靠性正反面例子1986年，美国“挑战者”号航天飞机失事；1957年，苏联切尔诺贝利核电站泄漏；1907年，加拿大魁北克大桥坍塌1957年，苏联第一颗人造卫星发射成功；1969年，美国阿波罗11号宇宙飞船载人登月成功。2003年，中国载人航天工程“神州五号”成功；2008-5-19“挑战者”号航天飞机失事根据调查这一事故的总统委员会的报告，爆炸是一个OOOO型封环失效所致。这个封环位于右侧固体火箭推进器的两个低层部件之间。失效的封环使炽热的气体点燃了外部燃料罐中的燃料。OOOO型封环会在低温下失效，尽管在发射前夕有些工程师警告不要在冷天发射，但是由于发射已被推迟了5次，所以警告未能引起重视。1986年1月28日2008-5-19切尔诺贝利核电站事故1986年4月26日凌晨1986年4月26日凌晨1点24分，切尔诺贝利核电站第四号核反应堆在进行了半烘烤试验时发生了逆火，继而引发了爆炸，核反应堆很快熔毁，爆炸引起的放射性尘埃四处飘散，引发了一场史无前例的核灾难。核能专家认为，切尔诺贝利事故发生的主要原因是该核电站所采用的核反应堆（原苏联设计的石墨慢化、轻水冷却、堆内沸腾反应堆，被称为RBMK型反应堆）存在严重的设计缺陷。运行人员执行的实验程序考虑不周和违反操作规程也是导致这次事故的原因。但追溯其根本原因应归于原苏联核电站主管部门安全意识淡漠，因为这种堆型的上述设计缺陷早已为人所知，但未引起重视。2008-5-19魁北克大桥坍塌这座大桥本该是美国著名设计师特奥多罗·库帕的一个真正有价值的不朽杰作。库帕曾称他的设计是“最佳、最省的”。可惜它没有架成。库帕自我陶醉于他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的500500500500米加到600600600600米，以成为当时世界上最长的桥。桥的建设速度很快，施工组织也很完善。正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响--大桥的整个金属结构垮了：19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过份自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场悲剧。1907年8月30日2008-5-19神舟五号载人飞船成功发射2003年10月15日9时，“神舟”五号载人飞船在酒泉卫星发射中心由“长征”二号F型运载火箭发射升空可靠性97%安全性99.7%2008-5-19JIT拉动式订单生产看板管理均衡化生产全员参与持续改善提合理化建议质量保证TQM自働化QQQQ————QualityQualityQualityQualitySSSS————ServiceServiceServiceServiceTTTT————TimetoMarketTimetoMarketTimetoMarketTimetoMarketPPPP————PricePricePricePriceAAAA————AgilityAgilityAgilityAgility设备开动率TPM多快好省满足用户和社会多快好省满足用户和社会QSTPAQSTPA敏捷制造系统敏捷制造系统消灭浪费（含零库存）消灭浪费（含零库存）标准化作业、三为现场经营管理体系、目视管理、6S多品种小批量生产同步化节拍生产多技能工U字型生产线快换工装缩短生产周期尊重人性——人的因素第一尊重人性——人的因素第一精益生产技术用户满意是LP/TPM/TQM追求的目标RRRRaaaa—准时化JIT—全面质量管理TQM2008-5-19TPM—准时化JIT—全面质量管理TQM【1】余穗，潘尔顺，卓明良，精益生产（LP）、全面质量管理（TQM）与全员生产维护（TPM）的整合研究，《工业工程与管理》录用JIT活动的目的消除浪费、效益最大化消除浪费、效益最大化消除浪费、效益最大化消除浪费、效益最大化防止因物流的异常所产生的次品、不合格品（TQM）防止阻碍生产性的设备故障（TPM）TPM活动的目的防止设备异常造成的损失防止设备异常造成的损失防止设备异常造成的损失防止设备异常造成的损失防止因设备异常而发生的质量问题（TQM）防止因设备异常而发生的生产线停止（LP）TQM活动的目的以质量保证活动来生产高质量的产品以质量保证活动来生产高质量的产品以质量保证活动来生产高质量的产品以质量保证活动来生产高质量的产品为确保经济的高质量而追求有效率的生产方法全面维护生产能力、在生产过程中让生产零损失、质量零缺陷、设备零故障（TPM）预防持续改进领导重视全员参与6S6S6S6S维护是拉动的前提改善是维护的保证质量是拉动的前提改善是质量的保证维护是质量的保证质量对维护的促进驱动轮驱动轮离合器离合器前轮前轮2008-5-19可靠性理论的研究领域可靠性数学—着重研究解决各种可靠性问题的数学方法及数学模型，研究可靠性的定量问题。主要数学手段有概率论、数理统计、随机过程、运筹学、拓补学等数学分支；可靠性物理—从机理方面，失效本质方面研究产品的不可靠性因素，研究失效的物理原因与数学物理模型、检测方法及纠正措施等，如研究机械零件的疲劳损伤、裂纹的形成和扩展规律，从而为研制、生产高可靠性产品提供理论依据；可靠性工程—是指为了达到产品可靠性要求而进行的有关设计、试验和生产等一系列工作。可靠性工程包括对零件、部件、装备和系统等产品的可靠性数据的收集、分析。可靠性设计、预测、试验、管理、控制和评价，是系统工程的重要分支。2008-5-19可靠性发展简史国际上，可靠性起源于第二次世界大战，1944年纳粹德国用V-2火箭袭击伦敦，有80枚火箭在起飞台上爆炸，还有一些掉进英吉利海峡。由此德国提出并运用了串联模型得出火箭系统可靠度，成为第一个运用系统可靠性理论的飞行器。当时美国诲军统计，运往远东的航空无线电设备有60℅不能工作。电子设备在规定使用期内仅有30℅的时间能有效工作。在此期间，因可靠性问题损失飞机2.1万架，是被击落飞机的1.5倍。由此，引起人们对可靠性问题的认识，通过大量现场调查和故障分析，采取对策，诞生了可靠性这门学科。二次大战后，地区战争不断，为了迅速提高武器装备的性能，采用的新技术、新材料越来越多，特别是使用了大量的电子元器件，从而使武器装备日趋复杂，加之使用环境的严酷，使武器装备故障频繁，特别是军用电子设备的故障最为严重。在侵朝战争中，美国军火与装备运往南朝鲜，不少武器失灵，雷达有86%的时间处于维修状态。美国国防部在1952念成立“电子设备可靠性咨询组（AGREE）”。经过五年研究，1957年发表了一份研究报告“军用电子设备可靠性”，从此奠定了可靠性的基础，确定未来可靠性的发展方向，引起了各国的重视。2008-5-19可靠性技术发展阶段(11-15)第一阶段（从20202020世纪40404040年代至1957195719571957年）————————可靠性起步阶段————美国最早，重点在真空管故障率改进美国最早，重点在真空管故障率改进美国最早，重点在真空管故障率改进美国最早，重点在真空管故障率改进————1942194219421942年年年年MITMITMITMIT对真空管可靠性进行深入调查对真空管可靠性进行深入调查对真空管可靠性进行深入调查对真空管可靠性进行深入调查————1952195219521952年成立了年成立了年成立了年成立了AGREEAGREEAGREEAGREE组织（电子设备可靠性顾问团）组织（电子设备可靠性顾问团）组织（电子设备可靠性顾问团）组织（电子设备可靠性顾问团）第二阶段（从1957195719571957年至1962196219621962年）————————制定军用规格、标准，进行统计试验阶段；————对可靠性的研究由电子、航空、宇航、核能等尖端部门扩展到电机、电对可靠性的研究由电子、航空、宇航、核能等尖端部门扩展到电机、电对可靠性的研究由电子、航空、宇航、核能等尖端部门扩展到电机、电对可靠性的研究由电子、航空、宇航、核能等尖端部门扩展到电机、电力、机械、动力、土木等各个领域力、机械、动力、土木等各个领域力、机械、动力、土木等各个领域力、机械、动力、土木等各个领域•第三阶段（1968196819681968年以后）————————可靠性保证阶段————全面实现以可靠性为中心的管理，在可靠性技术基础上，推行全面实现以可靠性为中心的管理，在可靠性技术基础上，推行全面实现以可靠性为中心的管理，在可靠性技术基础上，推行全面实现以可靠性为中心的管理，在可靠性技术基础上，推行TQMTQMTQMTQM2008-5-19可靠性技术发展从重视产品性能、轻视可靠性，转变为树立可靠性、费用同等重要的概念，实现了观念转变；从单个可靠性参数指标发展到多个参数和指标，建立了完善的可靠性参数和指标体系；在电子元器件方面，从电子管失效机理的研究发展到对超高速集成电路的研究，使电子元器件可靠性以平均约20%的速度在提高；从电子设备的可靠性研究发展到重视机械设备、光电设备及非电子设备的可靠性研究，以全面提高产品的可靠性；从只重视硬件可靠性研究发展到硬件、软件并举，以确保大型复杂系统的可靠性。2008-5-19可靠性技术发展从重视可靠性宏观统计试验发展到强调微观分析，重视可靠性工程试验，以便更准确地确定产品的故障模式、可靠性及寿命；从定性的可靠性分析设计发展到计算机辅助定量分析，大大提高了可靠性设计水平；从以固有值作为产品的可靠性指标发展到以使用值作为指标，确保产品在使用条件下具有规定的可靠性水平；从分散、部门管理发展到统一、集中的可靠性领导机构管理，完善了管理体系。2008-5-19产品各阶段的可靠性工作论证阶段—根据设备的使命、对象确定使用要求，并提出可靠性与维修性的定性／定量指标，确定可靠性与维修保证大纲等；方案阶段—提出产品故障报告、分析和纠正措施等，确定设计方案，建立系统模型（是可靠性模型的基础，为可靠性预计、分配、可靠性设计及分析做准备）等；工程研制阶段—进行可靠性与维修性的关键技术设计与分析，如机械／电子／软件可靠性设计、FMECA分析、FTA分析等；设计定型阶段生产定型阶段2008-5-19可靠性定义1966年，美国军用标准MIL-STD-721《可靠性维修性术语定义》：“产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力称为产品的可靠性”。—只反映成功完成任务的能力1980年美国按《国防重要武器系统采办指令》又颁布了MIL-STD-785B《系统与设备研制的可靠性大纲》，将可靠性分为：任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力基本可靠性：产品在规定条件下，无故障的持续时间或概率。2008-5-19可靠性定义规定的条件—包括使用时的应力条件和环境条件，其中有气候因素、机械负载等规定的时间—是指产品预定寿命，在寿命期内，产品应能完成规定的任务。可以用时间或其他相应指标（如里程、周期、次数）等表示规定的功能—是指产品在规定的使用条件下能完成所规定的正常工作而不失效或指产品在规