设计质量管理

设计质量工程off-linequalityengineering理念制造质量工程（on-linequalityengineering）不能解决由于设计的先天不足而导致的产品质量问题；设计对产品质量的影响是根本的和决定性的；Aqualityproductstartswithaqualitydesign.Wedesignqualityintoproduct设计决策既要考虑产品最大限度地满足客户的需求，又要保证产品的可制造性,DFX(DFA、DFM、DFC)内容设计过程质量管理三次设计质量功能配置设计过程-阶段划分阶段划分策划（筹资、调研、构思）样品设计（方案设计、可行性分析、详细设计）样品试制（制造、试验、鉴定）改进设计（设计、试验、鉴定）小批量试制（工艺和供应准备）批量投产（技术指导）设计过程-质量管理设计评审功能、性能（消除多余功能和过剩的性能）可制造性（加工、检验、装配）经济性（制造和使用的经济性）环境友好性（安全、可靠、无污染）可维修性设计过程-并行工程传统的设计过程传统的设计过程，设计和制造是串行关系设计者设计产品，throwthedesignoverthewall，制造者制造产品，设计者和制造者在空间上是分离的设计者和制造者也存在观念上的分歧制造者没有被邀请参与设计决策或是忙于处理各种问题矛盾在于越是不参与前期的设计，就会面对更多和设计关联的的问题（加工困难、采购困难）由于设计决策没有其他部门的参与，这个过程如果出现错误将导致生命周期成本上升和设计变更增加设计关注：是否实现了产品功能销售关注：是否好卖财务关注:是否赚钱制造者：是否能造出来设计过程-并行工程概念在产品设计的早期，采用团队工作方式，考虑用户、制造、财务、市场等诸多因素对设计的影响CE（concurrentengineering）是设计过程的变革任务：决定产品的特征分析产品功能改进产品可制造性、可使用性设计制造过程考虑工人、供应商的能力生产策略（批量、准备时间）好处更好地满足客户需求的产品设计产品是可以实现的（考虑到制造商和供应商的实际）缩短新产品开发时间减少了产品在生产和使用过程中的问题工具QFD群决策设计过程-DFMADFMA-面向制造和装配的设计理念：使得设计者可以预知制造及装配时会产生的问题，并在设计中避免目标：简化制造工艺、降低直接和间接制造成本、改善质量可制造性问题：使用的材料材料成型方法加工工艺机床刀具质量控制方法和工具方法：设计公理、设计指南工具：虚拟设计、虚拟现实、数字化样机（几何样机、功能样机、性能样机）设计过程-DFMA设计公理满足目标市场对质量和成本的需要避免将孔设计在金属件的弯折处孔的尺寸尽量和标准钻的尺寸一致避免锐边、避免应力集中设计过程-DFMADFM指导原则目的：改善产品的可制造性（manufacturability）内容MinimizeNumberofPartsEliminateAdjustmentEliminateScrewsandOtherFastenersUseStandardPartsEliminatetheneedforSpecialJigsandTools设计过程-DFMADFA指导原则目标：简化装配过程内容配合件易于配合用于质量控制测试的零件易于拆卸用于维护的轴和销易于拆卸易于润滑保养零件的安装尽量避免产品翻转、旋转避免撞击、划伤其他零件为完成装配任务的工具留有足够地空间三次设计概念日本学者Taguchi提出的一种质量设计方法内容包括系统设计方案和结构设计参数设计用实验设计的方法确定系统中参数的最佳组合容差设计确定设计参数允许的波动范围三次设计-系统设计概念系统设计一般指样机设计以前的工作，系统设计运用专业技术对产品的结构、性能、寿命、运动、材料等进行设计以满足用户需求关键丰富的专业知识和经验掌握技术情报方案的技术经济评价无法明确参数和产品质量之间的相互作用三次设计-参数设计基本思想可以用给社会和用户带来的损失多少来衡量产品质量的高低，损失越小质量越高。Taguchi认为：一个刚好位于规范内的产品和刚好位于规范外的产品没有实质性的区别；而位于目标值处的产品和位于边界附近的产品的质量有明显不同。因此，质量损失和偏离目标值的距离的平方成比例。损失可以用函数表示三次设计-参数设计质量损失函数边界距目标值的距离失在边界上的单位产品损::/])([2222dcdckaXkLaxkL因此参数设计的目标就是减少质量损失三次设计-参数设计正交试验设计试验指标：衡量试验结果好坏的特征量参数（因子）：影响试验结果的实验条件，分为可控参数和不可控参数水平：参数变化的各种状态举例左边是评价燃油经济性（百公里耗油量）的单指标试验设计共有五个参数：化油器、排气量、驱动方式、轮胎压力、速度共有两级参数水平（即每个参数有两种变化）可控参数和不可控参数完全试验是32次，考虑所有组合参数1级2级化油器A型B型排气量2.83.4驱动方式24轮胎压力2228速度4555两级参数设计三次设计-参数设计正交试验设计正交表举例7个参数，2级水平，完全试验是128次通过试验设计后，试验的数量为8次这样可以在不影响得出正确结果的前提下，减少试验的成本正交表中试验点均匀分散，能够得到较优的试验结果正交表特征每一列数字出现次数相同任意两列数字对出现次数相同正交表分类同水平正交表：参数取值水平相同混合正交表：参数取值水平不同列号试验号.12345671111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112三次设计-参数设计正交试验举例零件镗孔工序质量不稳定，内径偏差较大，用正交试验寻找较优的工艺参数试验指标是孔内径的偏差量（单指标）工艺参数：切削速度、刀具数量、刀具种类、走刀量参数水平：三级三次设计-参数设计正交试验举例参数表正交试验表参数水平切削速度A刀具数量B刀具种类C走刀量D130210.7238320.6356430.47列号试验号1234111322211133123412215223363212713138232293331三次设计-参数设计正交试验举例试验结果分析极差衡量各个参数对指标的影响程度较优的产品组合2321列号试验号1234偏差量111320.39221110.145331230.31412210.285522330.335632120.350713130.285823220.050933310.315水平1三次指标和0.960.8450.780.745水平2三次指标和0.530.970.6450.790水平3三次指标和0.9750.651.0400.930级差R0.4450.320.3950.185三次设计-参数设计信噪比设计（健壮设计）Signal：过程的输出（平均值）Noise：输出的变异（标准差）S/N=平均值/标准差作用：评估试验的结果设计的目标是通过减少变异稳定过程的输出三次设计-参数设计举例一个矩形的框架，a,b分别是厚度和内圆角半径，在对角受到向外拉的力F，G产品的使用性能可以用角变形e来衡量两个因素:a,b两个因素水平a=50,80b=10,15完全试验个分成4组每组各作20次试验信号是过程的输（平均值）噪音是输出的变异（标准差）参数a影响了输出，需要取较小的值参数b影响了输出的变异，需要取较大的值DesignabSignalNoiseS/N150100.0100.0052.0250150.0110.0025.5380100.0200.0054.0480150.0210.0037.0三次设计-容差设计在参数设计的基础上，确定各参数最合适的公差；在质量和成本之间寻求平衡；对产品性能影响大而成本较低的零部件，公差取小；对产品性能指标影响不大而成本较低的零部件，公差放宽。QFD-概念和应用概念是用于设计过程中的一种规划、交流、文档化的技术方法是一种结构化的过程：定义客户需求；将客户需求映射到产品特征；将产品特征映射到制造过程怎样确定顾客需求怎样使得设计者和生产者关注顾客需求应用Mitsubishi’sKobeShipyard1973Toyota1978,Ford1983GM,P&G,HP,AT&T,DEC,ChryslerQFD-方法方法通过市场调查获取用户需求用矩阵图解的方法将顾客需求配置到产品开发的各个过程和部门协调各部门的工作以保证最终的产品能够满足顾客的需求QFD-需求获取KANO模型需求获取反馈询问观察预测兴奋型需求期望型需求基本型需求顾客需求实现率顾客满意度QFD-质量屋（矩阵图）顾客需求和设计特征之间的关系矩阵相关矩阵顾客的观点顾客需求需求权重技术重要度目标值技术评审竞争性评估设计及技术特征QFD-质量屋（举例）54321245122121210996315243CompetitiveEvaluationUSComp.AComp.BTechnicalEvaluationTargetValuesComtomerRequirementsTechnicalRequirementsImportancetoComtomerRCEasytoHoldRCEasytoSee/FindButtonsEasytoSeeStrongTactileSensetoButtonRCAttraciveMultifunctionButtonsImportanceWeightingCorrelation:StrongpositivePositiveNegativeStrongNegativeRelationships:Strong=9Medium=3Small=1DimensionsofRCChassisSizeofButtonsColorofRCChassisColorofButtonsNumberofButtonsButtonsPress/ReturnMechanism6x18x2cmmax1x.75cmminBlack,greyordimcolor35max0.3-0.5gm.forceRed,white,orbrightcolorQFD-阶段划分产品规划阶段零件配置阶段工艺规划阶段工艺/质量控制规划阶段CustomerNeedsorRequirement1TechnicalAttributesEngineeringMeasuresCustomerPerceptionTechnicalAttributesProductFeaturesMeasures2ProductFeaturesProcessStepsMeasures3ProcessStepsOperationTask,Conditions,ControlsMeasures4HOUSEOFQUALITYDESIGNMATRIXOPERATINGMATRIXCONTROLMATRIXQFD-方法方法通过市场调查获取用户需求用矩阵图解的方法将顾客需求配置到产品开发的各个过程和部门协调各部门的工作以保证最终的产品能够满足顾客的需求