第5讲质量与可靠性设计工具-QFD、FMEA.ppt

史殿魁二O一三年九月九日,质量与可靠性工程,产品与过程设计中的质量与可靠性,概述产品设计方法APQP质量功能展开QFD原型法可靠性设计FMEA,面向质量与可靠性的产品设计,何谓面向质量与可靠性的产品设计?如前所述,质量有许多不同的维度.从第1章中戴维加文定义的质量维度可清楚地看出每种维度都有不同的设计问题.以第1维度性能为例.何谓关键性能特征?顾客需要多少性能?有多少性能是不必要的?如何平衡性能的各竞争性维度之间的关系?从戴维加文的产品质量维度中可衍生出许多类似问题.,概述,产品的质量是检验出来的吗，是怎么出来的呢！产品设计时如何回答下列问题呢,1.面向质量的产品设计,汽车性能,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,通常用来评定汽车的性能指标主要有：动力性、燃油经济性、制动性、操控稳定性、平顺性以及通过性等。动力性汽车的动力性是用汽车在良好路面上直线行使时所能达到的平均行驶速度来表示。汽车动力性主要用三个方面的指标来评定：最高车速；汽车的加速时间；汽车所能爬上的最大坡度。最高车速是指汽车在平坦良好的路面上行驶时所能达到的最高速度。数值越大，动力性就越好。汽车的加速时间表示汽车的加速能力也形象的称为反映速度能力，它对汽车的平均行驶车速有很大的影响，特别是轿车，对加速时间更为重要。常用原地起步加速时间以及超车加速时间来表示。汽车的爬坡能力用满载时的汽车所能爬上的最大坡度。,汽车性能,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,燃油经济性汽车的燃油经济性常用一定工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。在我国及欧洲，汽车燃油经济性指标的单位为L/100km，而在美国，则用MPG或mi/gall表示，即每加仑燃油能行驶的公里数。燃油经济性与很多因素有关，如行驶速度，当汽车在接近于低速的中等车速行驶时燃油消耗量最低，高速时随车速增加而迅速增加。另外，汽车的保养与调整也会影响到汽车的油耗量。燃料指标：最低燃料耗量，平均最低燃油耗量,汽车性能,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,制动性汽车行驶时在短距离内停车且维持行驶方向稳定，以及汽车在长坡时维持一定车速的能力成为汽车的制动性。汽车的制动性能指标主要有制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性、汽车的制动过程。制动效能汽车的制动距离或制动减速度，用汽车在良好路面上以一定初速度制动到停车的制动距离来评价，制动距离越短制动性能越好。制动效能的恒定性制动器的抗衰退性能，是指汽车高速行驶下长坡连续制动时，制动器连续制动效能保持的程度。制动时汽车的方向稳定性汽车制动时不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。目前主流车型均配置ABS、ESP等配置就是提高方向稳定性。汽车的制动过程主要是指制动机构的作用时间。,汽车性能,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,操控稳定性汽车的操控稳定性是指司机在不感到紧张、疲劳的情况下，汽车能按照司机通过转向系统给定的方向行驶，而当遇到外界干扰时，汽车所能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。汽车操控稳定性通常用汽车的稳定转向特性来评价。转向特性有不足转向、过度转向以及中性转向三种状况。有不足转向特性的汽车，在固定方向盘转角的情况下绕圆周加速行驶时，转弯半径会增大；有过度转向特性的汽车在这种条件下转弯半径则会逐渐减小；有中性转向特性的汽车则转弯半径不变。易操控的汽车应当有适当的不足转向特性，以防止汽车出现突然甩尾现象。,汽车性能,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,行驶平顺性汽车平顺性是保持汽车在行驶过程中，乘员所处的振动环境具有一定的舒适度的性能。这与汽车的底盘参数、车身几何参数，以及汽车的动力性以及操控性等有密切关系。机动性指标：最低离地间隙，接近角，离去角，前后轴荷分配，轮胎花纹及尺寸，驱动轴数，最小转弯半径等,汽车性能,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,通过性通过性是指车辆通过一定情况路况的能力。通过能力强的车子，可以轻松翻越坡度较大的坡道，可以放心的驶入一定深度的河流，也可以高速的行驶在崎岖不平的山路上，在城市中也不用为停车上下马路牙子而担心。总之它可以使你比其他车辆更可能去你想去的地方，让你体验到征服自然的感觉。安全性指标：稳定性、制动性、舒适性,概述,2.产品设计技术产品设计工具手段的更新计算机辅助设计CAD（多用户）设计师不再使用丁字尺、铅笔和绘图桌作为设计工具.如今他们更愿意使用计算机辅助设计系统(CAD).该系统所能设计的事物包罗万象，从超轻型飞机到汉堡包房子，甚至能处理大交通流量的十字路口设计。计算机辅助工具大大提高了设计师的设计能力，还能产生新颖且种类繁多的设计方案，并简化了设计过程.CAD系统的一个重要发展就是多用户计算机辅助设计系统.在闭环系统中,CAD系统经常与计算机辅助检测等系统配合使用，用于工程分析、设计评审和干涉检验.几何建模用于开发零件的与电脑兼容的数学描述.几何建模数学模型建立的电脑三维画面（零件三维几何图形）,车模及弹簧的动力学分析,概述,2.产品设计技术工程分析利用计算机软件进行的工程测试、结构计算、物体特性设计等（压力计算、有限元分析、重量计算）包括许多不同的工程测试。如热传导计算、压力计算，或用于确定系统动态行为的微分方程.设计评审阶段检查设计的准确度（使用CAD验证设计的可行性）在设计评审期间检查设计的准确度.使用CAD,设计师可关注设计细节，也可使用分层法将零件的几何图案投射到产品最终形状的骨架上，以验证设计的可行性.,概述,2.产品设计技术干涉检验检查所设计的某项产品是否有不同零件占用同一空间的过程（波音777设计，由于许多设计师同时参与设计，成千上万的管线铺设在机壁里，因此在设计评审阶段的绘制立体化区段展开视图，进行干涉检验确保了设计的可行性）成组技术CAD纳入自动生产系统中的计算机辅助制造系统.对复杂产品的零部件进行分类和标准化，可以带来更少的供应商、更简单的库存和制造过程中的较小差异.CAD/CAM系统经常与计算机检测辅助检测系统(CAI)计算机辅助测试(CAT)质量控制系统配合使用.CAI和CAT能以相对较低的成本对产品进行100%检测。,三维实车动画,概述,3.设计中的环境考虑倡导再利用、可拆卸、再制造的设计理念选用环保材料提倡绿色制造是一种最大限度的减少浪费和污染的方法.这一目标通过产品和过程设计来实现.生命周期方法导致的重视产品的最终处理方法称为面向再使用的设计、面向可拆卸的设计和面向再制造的设计。据统计：目前每3台电脑可回收2台，柯达的FUNSAVER相机的87%被重复使用或回收,第七章产品与过程设计中的质量,概述产品设计方法APQP质量功能展开QFD原型法可靠性设计FMEA,产品的设计方法,设计项目往往由一个项目组执行，而非一名设计师独立完成,九阶段过程设计,企业内部、外部开展头脑风暴，产生新的理念相关部门人员，顾客、专家、对手、供方研发推力带有风险和技术创新营销拉力与顾客需求紧密联系,产品理念形成,九阶段过程设计,信息收集分析引导消费问卷调查设计师经验,顾客未来需求预测,九阶段过程设计,最好的性价比合理选择材料合理选择技术识别关键质量特性、制造的可能性、检测的难易性,面向产品开发的技术选择,九阶段过程设计,考虑产品技术设计过程根据过程选择设备合理考虑环境和材料产品实现各个过程需要选择的技术工艺、制造、试验等,面向过程开发的技术选择,九阶段过程设计,批准产品最终设计确定产品规格确定产品系列,最终产品定义,九阶段过程设计,提出营销计划确定营销方案识别供应链制定售后服务策略,产品营销与分销准备,九阶段过程设计,产品性能功能设计产品寿命、包装设计产品结构设计确定装配及系统检测的设施和方法各个阶段的设计评审,产品设计与评价,九阶段过程设计,选择过程技术生产低成本高质量产品考虑项目要求考虑财务状况追求过程稳定确保低缺陷,制造系统设计,九阶段过程设计,生产零件采购部件装配产品试验交付使用售后服务,产品制造、交付和使用,学习与实践,质量聚焦7-1P223DER的项目开发过程,概念设计提出/批准项目批准样件试生产投产策划策划产品设计和开发过程设计和开发产品与过程确认生产反馈、评定和纠正措施计划和产品设计过程设计产品和过反馈、评定确定项目和开发验证和开发验证程确认和纠正措施,产品质量策划进度模型,APQP:是一种系统的方法，用于确定并建立保证产品满足顾客需求的必需步骤。,质量策划示例,其作用和益处：引导资源，使顾客满意；促进对所需更改的早期识别；避免晚期更改以最低的成本及时提供优质产品,产品质量先期策划(APQP):,是一种系统的方法，用于确定并建立保证产品满足顾客需求的必需步骤。,什么是产品质量先期策划、控制计划（1）,APQP质量策划的目的是描述客户需求，确定我们的质量目标，确定实现所需的过程及资源。,APQP是一个过程，而不仅仅是一个事项。,注：一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动。过程是指我们生产产品和提供服务的工作流程过程与我们所做的事相关，而与我们是谁无关过程横跨职能部门过程包含了公司的基本活动过程围绕着能力,什么是产品质量先期策划、控制计划（2）,什么是产品质量先期策划、控制计划（3）,单独的控制计划包括三个独立的阶段：样件在样件制造过程中，对尺寸测量和材料与性能的描述；试生产在样件试制之后，全面生产之前所的尺寸测量和材料与性能的描述；生产在大批生产中，将提供产品/过程特性、过程控制、试验和测量系统的综合文件。,2、控制计划,是控制产品所要求的体系和过程的文件化的描述,产品质量先期策划小组之别：横向职能小组；质量策划小组；多方论证小组；核心小组。,什么是产品质量先期策划、控制计划（3）,概念设计提出/批准项目批准样件试生产投产策划策划产品设计和开发过程设计和开发产品与过程确认生产反馈、评定和纠正措施计划和产品设计过程设计产品和过反馈、评定确定项目和开发验证和开发验证程确认和纠正措施,二、产品质量策划进度图表,目的：确定顾客需要，策划一个质量项目,一、输入（1）1、顾客呼声：内/外部顾客的抱怨、建议、资料和信息（1）市场研究：对顾客的采访顾客意见征询与调查市场测试和定位报告新产品质量和可靠性研究竞争产品质量的研究运行情况良好（TGR）报告,示例：计划和确定项目（1）,一、输入（2）（2）保修记录和质量信息运行情况不良报告保修报告能力指数组织内部质量报告问题解决报告顾客退货和拒收现场退货产品分析,计划和确定项目（2）,一、输入（3）（3）小组经验来自更高层或过去质量功能开发项目的输入；顾客的信件和建议；运行情况良好/运行情况不良报告销售商意见；现场服务报告；利用指定的顾客代理所作的内部评价；管理者的意见或指示；合同评审等,计划和确定项目（3）,一、输入（4）2、业务计划/营销战略业务计划确定项目进度、成本、投资、产品定位、研究与开发资源等营销战略确定目标顾客、主要的销售点和主要的竞争者。,计划和确定项目（4）,一、输入（5）3、产品/过程基准数据成功的基准确定方法为：识别合适的基准；了解你目前状况和基准之间产生差距的原因制定缩小与基准差距、符合基准或超过基准的计划。,计划和确定项目（5）,一、输入（6）4、产品/过程设想设想产品具有某些特性、某种设计和过程概念，它们包括技术革新、先进的材料、可靠性评估和新技术。,计划和确定项目（6）,一、输入（7）5、产品可靠性研究在一规定时间内零件修理和更换的频率，以及长期可靠性/耐久性试验的结果,计划和确定项目（7）,一、输入（8）6、顾客输入产品的后续顾客可提供与他们的需要和期望有关的有价值信息。,计划和确定项目（8）,二、输出（1）1、设计目标设计目标就是顾客的呼声转化为初步和可度量的设计目标。2、可靠性和质量目标可靠性目标是在顾客需要和期望、项目目标及可靠性基准的基础上建立的。质量目标是基于持续改进的目标，诸如零件/百万（PPM）、缺陷水平或废品率等。,计划和确定项目（9）,二、输出（2）3、初始材料清单（包括早期供方名单）4、初始过程流程图,计划和确定项目（10）,二、输出（3）5、产品和过程特殊特性的初始清单。这一清单一般基于（但不限于）以下方面：顾客需要和期望分析的产品设想；可靠性目标/要求的确定；从预期的制造过程中确定的过程特殊特性；类似零件的失效模式及后果分析（FMEA）。,计划和确定项目（11）,计划和确定项目（11）,计划和确定项目（11）,二、输出（4）6、产品保证计划（产品质量计划重要部分）产品保证计划将设计目标转化为设计要求。基本要求包括但不限于以下措施：概述项目要求确定可靠性、耐久性和分配目标和/或要求；评定新技术、复杂性、材料、应用、环境、包装、服务和制造过要求或其它任何会给项目带来风险的因素；进行失效模式分析（FMA）制定初始工程标准要求。,计划和确定项目（13）,二、输出（5）7、管理者支持管理者参加产品质量策划会议对确定项目成功极其重要。,计划和确定项目（13）,讨论题与习题,机械产品用户满意度调查表列出供参考,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,P234，案例7-2讨论，回答P234讨论题1、2、3学习小组讨论20分钟代表发言其它小组评价打分,第七章产品与过程设计中的质量,概述产品设计方法APQP质量功能展开QFD原型法可靠性设计FMEA,QFD,背景与定义基本概念实施步骤评价改进,背景与定义,质量功能展开是日本质量管理专家赤尾洋二与20世纪60年代提出的一种以顾客为导向的源流管理理论。进入八十年代以后逐步得到欧美各发达国家的重视并得到广泛应用。目前，QFD已成为先进生产模式及并行工程(ConcurrentEngineering,CE)环境下质量保证最热门的研究领域。它关注确定顾客需求之后,必须将这些需求转化为功能产品设计.质量功能展开(PFD)是将顾客需求转化为功能设计的一种方法.有时这种转化过程也称为展现顾客需求.,背景与定义,丰田公司于70年代采用了QFD以后，取得了巨大的经济效益，其新产品:开发成本下降了61%，开发周期缩短了1/3，产品质量也得到了相应的改进。福特公司、通用汽车公司、克莱思勒公司、惠普公司、麦道公司、施乐公司、电报电话公司、都相继采用了QFD。,背景与定义,QFD的定义QFD的最显著的特点是要求企业不断地倾听顾客的意见和需求，并通过合适的方法、采取适当的措施在产品形成的全过程中予以体现这些需求。QFD是在实现顾客需求的过程中，帮助在产品形成过程中所涉及到的企业各职能部门制订出各自相应的技术要求的实施措施，并使各职能部门协同地工作，共同采取措施保证和提高产品质量。QFD的应用涉及了产品形成全过程的各个阶段，尤其是产品的设计和生产规划阶段。被认为是一种在产品开发阶段进行质量保证的方法。,基本概念,质量功能展开原理质量功能展开遵循并行工程的原理。在做出关键质量特性设定（即：输出质量特性设定）后，可再展开到关键过程。,质量表,关键顾客需求确定,关键质量特性确定（CTQ）,技术要求展开,质量表,关键过程输出变量确定（KPOV）,关键过程输入变量确定（KPIV）,关键过程,质量功能展开并行原理：确定关键过程输入及输出变量,过程输出变量,顾客需求展开,工艺/质量计划,技术要求,零件特性,工艺步骤,工艺/质量控制参数,用户需求,转换,对于如何将顾客需求一步一步地分解和配置到产品开发的各个过程中，还没有固定的模式和分解模型，可以根据不同目的按照不同路线、模式和分解模型进行分解和配置。,严格地说，QFD只是一种思想，一种产品开发管理和质量保证的方法论。,QFD瀑布式分解模型,典型的QFD瀑布式分解模型示意图,关键工艺/质量控制参数,1.分解为5个质量屋矩阵,子系统详细技术要求,供应商详细技术要求,系统详细技术要求,制造过程详细技术要求,零件详细技术要求,顾客需求,几种典型的QFD瀑布式分解模型,2.按顾客需求（分解为5个质量屋矩阵）技术需求(重要、困难和新的性能技术要求）子系统/零部件特性(重要、困难和新的子系统/零部件技术要求)制造过程需求(重要、困难和新的制造过程技术要求)统计过程控制(重要、困难和新的过程控制参数)。,QFD瀑布式分解模型,3.按顾客需求（分解为4个质量屋矩阵）产品需求零件特性工艺步骤工艺及质量控制参数。,QFD瀑布式分解模型,4.按顾客需求（分解为6个质量屋矩阵）工程技术特性应用技术制造过程步骤制造过程质量控制步骤在线统计过程控制成品的技术特性，,QFD瀑布式分解模型,QFD实施步骤概述1,QFD一个显著的方法是倾听客户的意见与明白客户们的需求，然后用一种逻辑的体系去确定如何最好地通过可能的渠道实现这些需求;QFD是一个组合的组织者。它保证每个在其组合下工作人员共同合作尽他们所能给予客户帮助;QFD给予在企业组织中的每一成员一张路标图显示从设计到传送相互关联的每一步来完成客户的要求。QFD回答下列三个问题：客户所要求的质量是什么？（产品的品质或服务是必不可少的与与充分估计到的）。该产品必须起到什么样的功能以及我们如何利用它来提供相关的服务。根据我们所能有的材料，如何可以尽我们所能满足客户的需求。,QFD实施步骤概述2,QFD起什么作用质量、功能与发展适用于广泛的生产领域与具体的问题;通过一系列的矩阵，使QFD渗透于具体的生动的事例中;必须满足客户的最基本要求往往是QFD的努力所致;QFD把产品的，如客房的要求转换成相关的技术要求。它要求小组来决定正确的方法，工具，使用的命令;QFD可用于生产型与服务型公司，它是一个实践全面质量管理的重要工具;QFD是一项低、中层的技术，但它能产生最好的高技术工具与方法。,屋顶,顾客需求,技术评估,竞争分析,关系矩阵,技术特性,QFD实施步骤概述3,关系矩阵,竞争分析,技术特性,顾客需求,技术评估,屋顶,质量屋全貌,技术要求,顾客需求,质量屋框架,54321,QFD实施步骤概述4,质量屋左墙列出了顾客需求，屋顶列出了技术要求,1.列出顾客需求清单简单的质量功能展开屋例如：顾客对一家中式餐厅的需求,QFD实施步骤1,顾客需求清单列出与过程中某一方面特别相关的关键顾客顾客需求.,2.列出技术设计因素清单（沿屋顶）影响餐厅顾客需求的设计因素例如：体现清洁餐厅的建筑材料,QFD实施步骤2,这是与顾客需求相关的设计因素.,3.确定顾客需求和设计因素之间的关系例如：强相关：9部分相关3弱相关：1,QFD实施步骤3,说明顾客需求与技术设计因素之间的关系,4.识别屋顶技术要求之间的关系例如：设计要素之间产生积极影响即正相关；反之产生负面影响即为负相关（座椅材料与瓷砖种类负相关）,强相关：9部分相关3弱相关：1,QFD实施步骤4,表明不同的设计因素之间是正相关还是负相关.,强正相关9正相关3负相关：3强负相关9,U:本公司A：A公司B：B公司,5.顾客需求竞争性评价,54321,UBA,AUB,BUA,BUA,ABU,ABU,AUB,UAB,AB/U,采用5分值包括顾客需求评价和技术要求评价,QFD实施步骤5,自身产品与主要竞争对手产品比较的评价结果.,6.顾客需求优先排序,例如：选定一组顾客，对顾客需求采用10分值对重要度打分；小组采用5分值对目标值打分；小组采用1或2建立卖点；,绝对权重重要度目标值卖点,目标值：1代表不改进3代表改进5代表做的比竞争对手好,卖点：2代表更有利于销售1代表一般销售绩效,QFD实施步骤6,顾客需求排序，包括顾客重要度、目标值、卖点和绝对权重.,7.技术要求优先排序,例如：设计工程师，对技术要求采用10分值对困难度打分；小组采用5分值对目标值打分；,技术要求绝对权重i重要度I顾客需求和技术要求之间关系与顾客重要度乘积之和,目标值：1代表不改进3代表改进5代表做的比竞争对手好,技术要求相对权重i顾客需求绝对权重I顾客需求和技术要求之间关系与顾客需求绝对权重乘积之和,通过确定困难度、目标值、绝对权重和相对权重对技术要求优先排序,8.绝对权重与相对权重计算,计算技术绝对权重39+96=27+54=81,计算相对权重127+164+956=27+64+504=595,可根据技术要求的相对权重和绝对权重的评价结果决定需要作出何种过程决策以改进设计，该评价基于所计算的每个相对权重和绝对权重因子的百分比,9.最终评价,基于每个相对因子和绝对权重因子的百分比决定需要作出何种工程决策以改进设计,例如：菜单标准化具有相当高的相对重要其性，可作为该餐厅未来的改进重点,0.19,0.19,0.19,0.19,0.22,0.11,0.11,0.16,0.27,0.34,416,2176,81,243,计算绝对权重因子81416=0.19,计算相对权重因子2432176=0.11,评价与改进,改进方案：制定设计标准；形成服务规范；建立标准化体系，实施监督考核,目标：提供美味食物改进：菜单标准化,讨论题与习题,机械产品用户满意度调查表列出供参考,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,作业题P230：作业：1习题3、4下周课前交,第七章产品与过程设计中的质量,概述产品设计方法APQP质量功能展开QFD原型法可靠性设计FMEA,原型法,是一种互动的方法顾客和设计师均认可最终设计之前，设计出一系列产品模型a)基本原型：不是产品的实际工作模型，仍需顾客的评审与认可；如参加商展制作的概念车b)纸上原型：由设计师利用CAD系统开发且在认可前由决策者评审的一系列图纸；如使用便签和可翻阅的图表纸制作图形用户界面，以产生苹果电脑屏幕的模拟效果c)工作原型：最终产品的实际工作模型；由于在整个设计周期结束时才能制作这些原型，因而成本很高,1.组织设计小组a)组成跨职能团队；b)实施并行工程；数个小组共同合作，同步设计优点：相互交流，加快了设计速度；同步工作，降低了发生错误的机会，缩短了从产品理念形成到产品上市的时间；顾客参与，增加了小组与顾客之间的互动和顾客的实时反馈2.认识产品生命周期开发新产品的同时，需不断地进行产品设计、再设计以及开发互补性产品。如雪橇：80年代前雪橇、80年代滑雪板、90年代“抛物线式”雪橇,产品设计思路,开始,成长,成熟,衰退,产品生命周期,3.互补性产品a)产品生命周期缩短；b)产品过时要求产品不断更新；c)产品具有季节性，需要增加种类；如摩托车和雪车d）使用相似技术提供新的功能或改进前一版产品缺陷；e）产品族具有同时发生的累计生命周期，因而可延长产品寿命,产品设计思路,产品设计思路,4.设计可用的产品a)面向可制造性的方法DFM按着成本效益和易于制造原则；实施并行工程，克服本位主义；结合ERP，融入产品数据管理PDM系统，在设计完成后，使用材料清单将其送至制造、计划和控制系统b)面向可维修性设计使用容易更换的部件；使用标准工具拆卸零件；预留维修空间，实施安全维修；非破坏性拆卸；方便获取用户维护保养手册或文件,学习与实践,作业提示,1.组成QFD小组，分工负责；2.提炼4项顾客需求；例如：不漏油、温度适应性等；3.根据产品特性根据顾客要求对应技术要求，建议为：压力正常时不得报警、压力不正常时必须报警、不许漏油、机油清洁度、选择耐油性好的材料、选择耐高低温的材料、增强膜片强度；4.根据一级质量屋的7项要求作为新的顾客需求形成零件新的技术要求（对应7项即可），完成零件二级质量屋；5.进行新品市场和技术竞争能力分析时，可以采用加权分析方法；6.零件技术要求可以包括膜片组件优化设计和弹簧组件优化设计等。,第七章产品与过程设计中的质量,概述产品设计方法APQP质量功能展开QFD原型法可靠性设计FMEA,可靠性可靠性有两种维度:故障率和时间时,两者均可用于元件和系统.元件可靠性指元件在既定时间内发生故障是倾向.系统可靠性指包含许多元件的系统，在指定的时间内完成预定功能的可能性.可靠性模式浴缸型风险函数.产品在生命周期的早期和或晚期产品更容易失效.串联可靠性.一方面的服务质量是指服务提供者的能力履行承诺服务的可靠性和准确度.并联可靠性.正如我们所看到的，一个高可靠性系统通常要求极高的可靠性部件.当此可靠性不能达到时，应采用备用系统，此系统为冗余或并联系统.,可靠性设计,可靠性概念讨论,可靠性设计,A,B,C,D,0.98,0.99,0.90,0.97,系统可靠度R=0.980.990.900.97=0.84698,系统可靠度R=0.980.99（1-0.10.1）0.97=0.932,0.98,0.99,0.90,0.90,0.97,增加C2整体可靠度增加了0.085，即8.5%。美国航天飞机挑战者号备用O型环失效并不独立。,可靠性概念讨论,可靠性设计,1.可靠性概念通俗性描述：可靠产品是指，当你需要它时，总是可以得到它们，并依赖它们很好地完成工作；技术性描述：指一个系统中多个元件相互作用，在既定时间内发生故障或完成预定功能的可能性；例如：元件可靠性关注整个产品的最终表现，系统可靠性关注通过多个元件累计的结果标准定义：规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力,可靠性设计,2.可靠性分析工具2.1失效模式与影响分析FMEAFailureModeandEffectsAnalysis1960s起源于宇航和美国军方对关注的问题加以分类和排列将评定结果作为预防的目标坚持安全的观点实体是指：产品DFMEA过程PFMEA系统SFMEA,可靠性设计,2.可靠性分析工具2.2故障树分析FTA（自下而上）故障树分析(FTA)技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。,可靠性设计,2.6.1故障树图形一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化模型路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。,可靠性设计,2.6.2,2.6.3故障树分析的步骤1.熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。2.调查事故：收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。3.确定顶上事件：要分析的对象即为顶上事件。对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。4.确定目标值：根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解事故发生的概率(频率)，以此作为要控制的事故目标值。5.调查原因事件：调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。6.画出故障树：从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。7.分析：按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。8.事故发生概率：确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件(事故)的发生概率。9.比较：比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。10.分析：原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活掌握，如果故障树规模很大，可借助计算机进行。目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果。,2.6.3故障树分析法的优点（1）事故树的果因关系清晰、形象。对导致事故的各种原因及逻辑关系能做出全面、简洁、形象地描述，从而使有关人员了解和掌握安全控制的要点和措施。（2）根据各基本事件发生故障的频率数据，确定各基本事件对导致事故发生的影响程度结构重要度。（3）既可进行定性分析，又可进行定量分析和系统评价。通过定性分析，确定各基本事件对事故影响的大小，从而可确定对各基本事件进行安全控制所应采取措施的优先顺序，为制定科学、合理的安全控制措施提供基本的依据。通过定量分析，依据各基本事件发生的概率，计算出顶上事件（事故）发生的概率，为实现系统的最佳安全控制目标提供一个具体量的概念，有助于其它各项指标的量化处理。,可靠性设计,可靠性设计,2.6.5某型号汽车故障树,故障树分析结论：故障树分析法在汽车故障中上实际运用主要体现在汽车制造厂家提供的维修手册中的故障诊断指导表格和流程图，即故障诊断原因对照表和故障诊断流程图，前者是故障树的直接应用，后者是故障树的延伸应用。故障树分析法在汽车故障诊断中的应用结果是汽车故障症状原因对照表可以作为一个十分有效的辅助工具使用，它具有方便快捷的使用价值。,可靠性设计,尽管FMEA和FTA是预测缺陷很好的设计方法，但有时故障是无法预料的，因此一旦发现就要启动产品可追溯性和召回程序，目的是用最低的成本追溯产品，并且有助于限定与安全问题有关的法律责任,产品可追溯性与召回程序.尽管FMEA和FAT有助于预测缺陷发生的位置和影响,但有时仍会存在无法预料的缺陷，给公司造成严重危害和高成本的后果.产品的可追溯性能够跟随一部分产品回到其原来的制造商.在1972年,美国国会成立了消费品安全委员会(CPSC)用来保护公民免受无端危险和死亡的威胁.,产品可追溯性与召回,讨论题与习题,机械产品用户满意度调查表列出供参考,评价说明：每张表只评价一种产品；用户在所定栏目内打“”即可。,收集顾客满意信息的目的是针对顾客不满意的因素寻找改进措施，进一步提高产品和服务质量。因此，对收集到的顾客满意度信息进行分析整理，找出不满意的主要因素，确定纠正措施并付之实施，以达到预期的改进目标。,案例7-1讨论，P233回答P234讨论题1、2、3小组讨论20分钟，选出代表回答问题老师评价打分,2.2FMEA相关的概念失效实体失去完成功能的能力包括主要性能指标超过允许的范围；强调功能状态，并不都引起事故；不合格品不一定都是失效；潜在的失效是可能发生，但不一定发生的实效。失效模式实体未能达到要求的具体表现形式系统、子系统或零件未能达到设计意图的表现形式；过程不能满足过程要求和/或设计意图的表现形式；典型的失效模式如：断裂、裂纹、变形、松动、泄漏、粘结、短路、氧化等。失效原因/机理引起失效的原因，包括物理的和化学的如连杆断裂的机理是：晶体开裂和回火脆性失效后果失效模式对系统功能/顾客的影响典型的失效后果如：噪声、工作不正常、不良外观、不稳定、间歇性工作、粗糟、无法钻孔等。概念之间的关系：失效原因/机理失效模式失效后果,可靠性设计之故障模式影响分析,功能:提供座位支撐穩定的附著潛在失效模式:座椅支撐結構失效座椅支撐過度偏斜功能:提供令人愉悅的外觀潛在失效模式:亮度劣化塗料碎片,系統,功能:提供結構的支撐潛在失效模式:結構的失效過多的偏斜功能:提供正確完成本架幾何數據的尺寸管制潛在失效模式:本車架安裝點的長度太長本車架安裝點的長度太短功能:支撐架總成生產方法(焊接)潛在失效模式:,設計目標騎乘至少3000小時不需保養,及10000小時的騎乘壽命適應99.5%男性成人舒適的騎乘其他功能:容易騎用潛在失效模式駕駛困難踩踏困難功能:提供可靠的交通潛在失效模式鏈條經常損壞輪胎經常需要保養功能:提供舒適的交通潛在失效模式座椅位置令騎乘者感到不舒服,腳踏車,子系統,零組件,上架組,車架總成,手把總成,前輪總成,後輪總成,扣鏈齒輪總成,座椅總成,鏈條總成,前下方管,下後方管,扣鏈齒輪管,可靠性设计,2.3FMEA特点一、一组系统的活动1.潜在失效模式/后果的描述；2.潜在失效原因/机理的分析；3.寻找/采取措施；4.书面总结上述过程。二、一个循环的过程1、（1）（9）是输入；2、（10）（18）是中间活动；3、（19）（22）是输出。,三、一种定性的辅助分析技术1.定性方法；2.与专业技术、实验技术、统计技术相结合的方法；3.解决问题的方法之一。四、一种事前行为