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第五章设计质量控制第五章设计质量控制第五章设计质量控制本章内容第一节设计质量控制概述第二节设计质量控制分析第三节设计质量控制技术第四节设计质量控制实施第五章设计质量控制本章主要内容•理解设计质量的概念、设计质量与产品质量的关系；•掌握影响设计质量的因素；•了解设计质量控制原则；•了解质量功能展开含义及其核心；•了解稳建设计方法。第五章设计质量控制第一节设计质量控制概述•设计质量是指所设计的产品是否能满足顾客需求、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。”第五章设计质量控制•设计质量控制就是按规定程序和规范，控制和协调各个阶段的设计工作，以保证产品的设计质量，及时地以最小的耗费完成设计工作。•设计质量控制就是对设计过程的工作质量进行控制。第一节设计质量控制概述第五章设计质量控制一、设计质量与产品质量•国际标准化组织（ISO）产品质量包括4个方面：⑴与确定产品需求有关的质量——市场调研质量⑵与产品设计有关的质量——设计质量⑶与产品设计的符合性有关的质量——制造质量⑷与产品保障有关的质量——顾客质量•设计质量是产品质量的一部分，但也是最关键、最核心的部分，它直接决定了产品质量。第五章设计质量控制二、影响产品质量的因素质量因素：在产品质量管理活动中，影响产品质量以及对产品质量波动有影响的因素。⒈控制因素（可控因素、设计变量、设计参数）为了改进产品的质量特性，在技术性能上能控制其水平的因素。⒉标示因素维持环境与使用条件等方面的因素，其水平值在设计前就已经确定。⒊信号因素为了实现目标结果而选取的因素，是指产品质量特性需要达到的目标值。第五章设计质量控制二、影响产品质量的因素⒋误差因素（质量波动源、噪声因素、质量干扰因素、不可控因素）是指控制因素、标示因素和信号因素以外，难于控制、不可能控制或控制代价很高的，并且对产品质量有干扰的其他所有因素。•误差因素可分为三类：外部干扰、内部干扰、随机干扰第五章设计质量控制设计质量控制可以有效地控制和衰减以上三种类型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。所以说，设计质量控制对产品的质量起着重要的作用。外部干扰内部干扰随机干扰设计质量控制可行、有效可行、有效可行、有效制造质量控制无效无效可行、有效表5-1质量干扰因素与设计、制造的控制关系第五章设计质量控制三、产品质量设计的模型•基本要素：设计参数x（即可控因素）误差因素z（或噪音因素）信号因素y0（即输入因素）质量特性y（即输出特性）产品设计质量设计参数输入（信号因素）y0误差因素xzy＝y(x,z)输出返回一般而言，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。第五章设计质量控制三、产品质量设计的模型产品质量设计模型第五章设计质量控制三、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。),(zxfy0yyykS1第五章设计质量控制第二节设计质量控制分析一、设计质量控制原则⒈需求原则⒉信息原则⒊系统原则⒋继承原则⒌效益原则⒍简化原则⒎定量原则⒏时间原则⒐合法原则⒑审核原则第五章设计质量控制二、设计质量特性产品在设计过程中，通常通过测定或测量产品特定功能或特性，用所得的数据来评定其好坏，称这一数值为质量特性。产品设计的质量特性值有以下几类：⒈输出特性和原因特性⒉计量特性和计数特性⒊静态特性和动态特性⒋望目特性、望大特性和望小特性第五章设计质量控制三、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。现在知道了！第五章设计质量控制三、设计质量特性分级1、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。第五章设计质量控制三、设计质量特性分级2、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公差进行分级。现在知道了！第五章设计质量控制三、设计质量特性分级3、设计质量重要度分级的标识•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。1）符号表示法第五章设计质量控制三、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。第五章设计质量控制四、设计质量的评价指标部分缺陷、功能特性指数、质量损失函数、质量信息函数五、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。返回第五章设计质量控制五、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。第五章设计质量控制第三节设计质量控制技术•常用的设计质量控制技术：1.质量功能展开（QFD）2.发明问题解决理论（TRIZ）3.田口方法4.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）。第五章设计质量控制第三节设计质量控制技术一、质量功能展开（QFD）1、QFD概述质量功能配置（质量功能展开），是一种在设计阶段应用的系统方法，采用一定的方法保证将来自于顾客或市场的需求精确无误地转移到产品寿命周期循环每个阶段的有关技术的措施中去。采用QFD可使检验生产质量转向检查产品的设计质量——产品的内在质量，QFD使设计成为现实之前就已引进许多无形的要素，产品质量就溶于设计之中。第五章设计质量控制•QFD包含两层含义：一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。二质量展开，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。第五章设计质量控制•质量功能展开示意图第五章设计质量控制2、QFD的体系结构和步骤QFD的核心是质量屋（HOQ），质量屋8个不同参数的矩阵图表和一项设计目标声明构成。⑴目标声明⑵顾客需求及重要度⑶工程技术措施⑷关系矩阵⑸相关性矩阵⑹市场竞争性评价矩阵⑺工程技术措施特性指标及其重要度⑻技术竞争性评价矩阵⑼技术难度和目标值第五章设计质量控制⑤质量特性地指标之间的相互关系顾客需求⑦⑧⑨质量设计④需求与技术的关系矩阵（中心矩阵）⑥竞争性比较③工程技术措施设计声明①②第五章设计质量控制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◎○◎◎△△◎◎○○△◎说明：１＝低 ５＝高△负相关○强相关◎强正相关•一级质量屋举例第五章设计质量控制1、TRIZ理论概述•TRIZ是俄文的缩写，其英文含义为发明问题解决理论（TRIZ），它是一种创新性问题解决方法指导性理论。•TRIZ认为，创新并不是灵感的闪现和随机的探索，它存在着解决问题的一般规律，这些规律和原则可以告诉人们按照什么样的方法和过程去进行创新并对结果具有预测性和可控制性。二、TRIZ理论第五章设计质量控制二、TRIZ理论•由于TRIZ设计理论将产品设计过程中的核心——概念设计过程具体化，为设计者提供了设计过程模型、设计工具和设计方法，因此可以很好地支持产品设计过程中设计质量的控制。2、TRIZ控制设计质量工具⑴产品的进化理论⑵39个工程参数⑶40条发明原理⑷矛盾矩阵⑸分离原理⑹分离原理与发明原理的关系第五章设计质量控制二、TRIZ理论•TRIZ理论认为，产品在设计过程中，存在着管理、技术和物理三种矛盾冲突，TRIZ理论只研究技术矛盾和物理矛盾。•技术矛盾解决过程物理矛盾解决过程第五章设计质量控制TRIZ理论•TRIZ设计理论中常用到的内容和工具（1）产品的进化分析•TRIZ认为，从历史的观点看，产品处于不断进化之中，是其核心技术从低级向高级变化的过程。TRIZ根据时间与产品利润、产品专利数量、专利发明的级别三组曲线的进化分析，相关联地综合评价、预测产品性能的技术成熟度，并用分段线性S曲线来表示，分为婴儿期、成长期、成熟期和衰退期。第五章设计质量控制TRIZ理论（2）39个工程参数•TRIZ理论对技术矛盾进行一般化处理，提出用39个通用工程参数描述实际设计问题的技术矛盾，把设计过程中的具体设计矛盾转化为一般的或标准的技术矛盾。第五章设计质量控制TRIZ理论（3）40条发明原理•TRIZ提出了解决技术矛盾的40条发明原理，它是对不同领域的已有创新成果进行分析、总结后得到的具有普遍意义的规律，提示设计者最有可能解决问题的方法，是解决技术矛盾的关键。第五章设计质量控制TRIZ理论（4）矛盾矩阵•TRIZ提出了矛盾矩阵，将39个工程参数与40条发明原理建立了对应关系，很好地解决了选择发明原理的难题。第五章设计质量控制TRIZ理论（5）分离原理•TRIZ在总结解决物理矛盾的各种方法的基础上，提出了四种分离原理解决物理矛盾：空间分离；时间分离；基于条件的分离；整体与部分的分离。第五章设计质量控制TRIZ理论（6）分离原理与发明原理的关系•解决物理矛盾的分离原理与解决技术矛盾的发明原理之间存在一定的关系，对于一条分离原理，可以有多条发明原理与之对应。第五章设计质量控制三、稳健设计方法（田口方法）田口质量理论体系田口质量观、质量损失函数、信噪比、正交试验法线外质量控制（稳健设计）线内质量控制系统设计参数设计容差设计工序诊断与调整预测与校正检验与处理第五章设计质量控制•稳健设计是一种低成本、高质量的统计分析设计方法，起源于20世纪70年代日本的田口玄一提出的“三次设计法”，又称为“田口方法”。•田口博士认为，产品质量是“产品出厂后，直到使用寿命完结止，给社会带来的有形与无形的损失程度。”即用产品的可用质量对顾客和社会造成的损失来衡量。1、稳健设计概述第五章设计质量控制•稳健设计的基本原理就是在设计产品或工艺时，就考虑到产品在制造和使用中各种因素发生偏差，以及在规定的寿命期间内产品发生老化、性能变差时，都能使产品的性能保持稳定的一种设计方法。•即使选用廉价的零部件（指要求的加工精度低或二级、三级品等类零部件），通过稳健设计，调整影响产品质量的可控因素（即设计参数）的水平和组合以及容差，使总的产