（管理科学与工程专业论文）dfq下的机械产品设计质量保证模型及应用研究.pdf

西北工业大学硕士论文 摘 要 市场经济中的 “ 卖方” 与 “ 买方” 市场的转化促使企业由 对产品数量的重视 逐步向对产品质量的关注转化。而企业 4 0 %- 7 0 %的产品质量问题是产生于质量 设计适应性不 够和过程的不完善， 从而导 致产品的“ 先天不足” ，因此必须从“ 源 头治理” ，即从设计阶段开 始对产品 进行质量规划和控制，才 一 能获得顾客兴奋需 求或期望需求意义上的 质量，产品才能更具有竞争力。 本文从产品设计中 质量的形成过程和质量问 题原因分析入手， 揭示了 在产品 设计中 采用质量保证工具的必要性、 重要性 和技术可行性。 分析研究了目前 在国 外相对成熟、 比较流行， 而在我国还处于起步发展阶段的三种质量保证工具; 即: q f d , t r i z和稳健设计。本文在比 较分析三种质量保证工具理论与应用范 畴的 基础上， 揭示了三种工具的内在联系和呈现的机理特征要素， 分析了三种工具在 保证产品设计质量方面有相当大的互补性以及在该领域所处的 不同的 地位和保 证角度。界定了q f d更加关注可以 解决做什么的问题， t r i z 发明问题解决理 论) 更加关注可以解决怎么做的问 题， 稳健设计更加关注可以 解决具体怎么做的 问 题， 随后将这三种工具进行集成， 构建了t r i z 驱动的q f d控制模块和t r i z 驱动的稳健设计控制模块形成整个产品设计阶段强有力的 支持工具设计质 量保证模型。 强调了q f d控制模块可 独立 应用于产品需求分析及概念设计阶段， 而稳健设计 控制模块则可独立应用于 技术设计及详细设计阶段， 并分别通过两个 案例进行了 验证， 从而在整个设计阶 段从质量 工程技术角度保证了 获得 顾客满意 质量的可能性。 论文最后指出了质量保证模型存在的问题和需要改进的方面以及 该领域的未来发展趋势。 【 关键词】保质设计; 设计质量保证模型; 发明问题创新理论; 质量功能 展开; 田口设计 西北工业大学硕士论文 abs tract t h e t r a n s f o r ma t i o n f r o m s e l l e r t o b u y e r i n ma r k e t e c o n o my i m p e l e n t e r p r i s e s p a y m o r e a n d m o r e a tt e n t i o n t o q u a l i ty o f p r o d u c t s t h a n t h e q u a n t i ty . 0 % - 7 0 % o f e n t e r p r i s e s p r o d u c t s q u a l i t y p r o b l e m i s t h a t q u a l i ty d e s i g n a d a- p t a n it i t y i s n t e n o u g h a n d t h e d e s i g n p r o c e s s i s n t p e r f e c t . t h u s c a u s e i n h e r e n t b u g o f p r o d u c t s , s o t h e q u al i t y c o n t r o l i s m u s t fr o m s o u r c e . t h a t i s t o s a y , q u a l i t y p l a n a n d c o n t r o l m u s t b e d e v e l o p e d fr o m t h e d e s i g n p h a s e t o p r o d u c t s , s o c a n g e t t h e q u a l i t y i n t h e c u s t o m e r s e x c i t e d o r e x p e c t e d d e m a n d m e a n i n g a n d t h e p r o d u c t s c o u l d b e m o r e c o m p e t i t i v e . s t a rt e d w i t h t h e f o r m i n g p r o c e s s o f q u a l i t y a n d t h e a n a l y s e s o f q u a l i t y p r o b l e m i n t h e p r o c e s s o f p r o d u c t d e s i g n , t h e n e c e s s i t y , i m p o r t a n c e a n d t e c h n i c a l f e a s i b i l i t y 山 a t a p p l y t h e q u a l i t y a s s u r a n c e t o o l i n t h e p r o d u c t d e s i g n h a v e b e e n a n n o u n c e d . 3 k i n d s o f q u a l i t y a s s u r a n c e t o o l s , w h i c h a r e c o m p a r a t i v e l y r i p e a n d q u i t e p r e v a i l a b r o a d n o w b u t a r e s t i l l i n t h e e a r ly d e v e l o p i n g s t a g e i n o u r c o u n t r y i s a n a l y z e d a n d s t u d i e d a n d t h e y a r e q f d , t r i z a n d t a g u c h i d e s i g n . o n t h e b a s i s o f c o mp a r a t i v e a n a l y s i s o f t h r e e k i n d s o f q u al i t y a s s u r a n c e t o o l t h e o r i e s a n d s c o p e o f a p p l i c a t i o n ; t h e i n n e r l i n k a n d c h a r a c t e r i s t i c h a v e b e e n i n d i c a t e d a b o u t t h r e e k i n d s o f t o o l s . s iz a b l e c o m p l e m e n t a r i t i e s e a c h o t h e r o f t h r e e t o o l s , w h i c h a r e a l s o i n d i f f e r e n t s t a t u s a n d t h e a n g l e i n g u a r a n t e e i n g t h e d e s i g n i n g q u a l i t y a r e a n a l y z e d . q f d i s d e f i n e d t o p a y mo r e a t t e n t i o n t o w h a t t o d o , t r i z i s p u t e m p h a s i s o n h o w t o d o , a n d t a g u c h i d e s i g n i s a t t a c h e d i m p o r t a n c e t o h o w t o d e a l p r o b l e m i n d e t a i l . i n t e g r a t e t h r e e k i n d s o f t o o l s a n d f o r m t w o c o n t r o l mo d u l e s . o n e i s q f d mo d u l e a i d e d b y t r i z ; t h e o t h e r i s t a g u c h i d e s i g n m o d u l e . t h e t w o m o d u l e s f o r m e d t h e q u a l it y a s s u r a n c e mo d e l , w h i c h i s a p o w e r f u l s u p p o r t t o o l i n w h o l e p r o d u c t d e s i g n p h a s e . q f d c o n t r o l mo d u l e c a n b e a p p l i e d t o t h e d e m a n d a n a l y s i s a n d c o n c e p t d e s i g n p h a s e o f t h e p r o d u c t s i n d e p e n d e n t l y , a n d t a g u c h i d e s i g n c o n t r o l m o d u l e c a n b e a p p l i e d t o t e c h n i c a l d e s i g n a n d d e t a i l e d d e s i g n p h a s e i n d e p e n d e n t l y . t w o c a s e s h a v e p r o v e d t h e t w o mo d u l e s v a l u e s e p a r a t e l y . t h e r e f o r e , t h e p o s s i b i l i t y t o o b t a i n c u s t o m e r s s a t i s f i e d q u a l i t y i s g u a r a n t e e d fr o m t h e p o i n t o f q u a l i t y e n g i n e e r i n g i n t h e w h o l e d e s i g n p h a s e . f i n a l l y , t h e p r o b l e m o f t h e m o d e l , t h e r e s p e c t s n e e d e d t o b e i m p r o v e d a n d f u t u r e d e v e l o p m e n t t r e n d i n t h i s f i e l d a r e p o i n t e d o u t . k e y wo r d s : d e s i g n f o r q u a l i t y ( d f q ) , d e s i g n q u a l i t y a s s u r a n c e mo d e l , t h e o r y o f i n v e n t i v e p r o b l e m s o l v i n g ( t r i z ) , q u al i t y f u n c t i o n d e p l o y m e n t ( q f d ) , t a g u c h i d e s i g n 1 1 西北一 业大学硕士论文 绪论 研究背景 世界经济的高速发展和工业竞争的日益激化， 促使了卖方市场向买方市场的 转化，企业竟争的焦点也由价格竞争转向了质量竞争。企业能否在竞争中取胜， 不再仅仅取决于企业的 规模和产量， 而更取决于企业能否生产出适应顾客需要的 产品。 “ 企业只要能 生产出来， 就能卖出 去” 的 物资不充裕的时代己 经成为过去， 而在产品日益丰富的今天， 如果生产出来的产品不能适应市场的需要， 则必然导 致生产的越多， 挤压的越多。因此， 企业经营的目标必须由数量转化为质量。 “ 顾 客是上帝” 、 “ 质量是企业的生命”已不再是简单的口号。尤其是，随着顾客市场 观念的转换和购买行为的日 益成熟， 顾客在选购产品时不再单纯地考虑其销售价 格， 而更加注重包括其使用和维护等全生命周期的成本， 而通过改善产品的质量， 加快新产品上市时间、 准时 交货和提供 优良 的 售货服务等非价格竞争已 成为当 今 国际贸易竞争的主要手段和市场竞争的焦点。 其次， 现代产品己 规格多 样化， 技术尖 端化和结构复杂化为主要 特征。 规格 多 样 化 意 味 着 产品 生 产 模 型 转向 多 品 种、 中 小 批 量， 彝步 取代了 大 批 量生 产 ; 影 响质量的因素更加复杂， 对质量的要求更为迫切。 技术尖端化意味着对产品加工 和检验都提出了 更高的要求 i ，以 中型加工为例， 其重复定位精度2 0 世纪8 0 年 代大约在 1 0 - 1 5 l. m , 9 0 年代后期在4 - 5 1 x m， 而在2 1 世纪前三年大约在2 . 5 - 3 p m , 预 计 到2 0 1 0 年 将小 于1 .5 1x m 2l ; 过去 在质 量 管 理 中 有 所谓 的“ 3 6 法则 ” ， 即 稳 态 下不合格品率达到0 .2 7 % t 1 护， 千分率)的 水平，而现在则提出了 “ 6 6 法则” 即 在 稳态 下 不 合 格品 率 达 到2 p p b ( p p m即p a r ts p e r m il lio n , 1 0 -6， 百 万 分 率， p p b 即p a r ts p e r b illi o n , 1 0 -9 ， 十 亿 分 率 ) 十 亿 分 率 水平 。 也 就 是 说， 对 不 合 格品 率 的要求比 过去严格了0 . 2 7 % / 0 . 0 0 2 p p m= 1 3 5 万倍 3 。 同时， 以由上百万个零件组 成的飞机为例，如每个零件平均测量2 5 个参 数，则需测量2 4 5 百万至1 亿个误 差 值， 大幅度地增加了测量和质量控制的 特征值。 结构复杂化意味着对每个零部 件的质量都需要有更高的要求才能保证整个产品的质量。给出最近的一个案例， 1 1 . 2 1 ”包头东方航空云南公司的客机空难致使 5 5 人催难，尽管事故调查还在 进行， 但最大的可能性是除冰设施故障造成监测仪器失灵而使飞机失速。 事实上， 很多空难事件仅仅是由于某些不起眼的产品零件缺陷所致。据报道，著名 “ 泰坦 尼克号”巨轮的沉没，除了冰山碰撞，另一个原因可能是由于联接螺钉的材质问 题。 现代产品忽视任何一个细节， 都可能导致灾难。 可以 说， 现在产品比以往 任 何时候都更需要有力的质量保证。 近年来，以提高质量、降低成本、 缩短交货期为目标的先进制造技术得到了 西北一 业大学硕士论文 绪论 研究背景 世界经济的高速发展和工业竞争的日益激化， 促使了卖方市场向买方市场的 转化，企业竟争的焦点也由价格竞争转向了质量竞争。企业能否在竞争中取胜， 不再仅仅取决于企业的 规模和产量， 而更取决于企业能否生产出适应顾客需要的 产品。 “ 企业只要能 生产出来， 就能卖出 去” 的 物资不充裕的时代己 经成为过去， 而在产品日益丰富的今天， 如果生产出来的产品不能适应市场的需要， 则必然导 致生产的越多， 挤压的越多。因此， 企业经营的目标必须由数量转化为质量。 “ 顾 客是上帝” 、 “ 质量是企业的生命”已不再是简单的口号。尤其是，随着顾客市场 观念的转换和购买行为的日 益成熟， 顾客在选购产品时不再单纯地考虑其销售价 格， 而更加注重包括其使用和维护等全生命周期的成本， 而通过改善产品的质量， 加快新产品上市时间、 准时 交货和提供 优良 的 售货服务等非价格竞争已 成为当 今 国际贸易竞争的主要手段和市场竞争的焦点。 其次， 现代产品己 规格多 样化， 技术尖 端化和结构复杂化为主要 特征。 规格 多 样 化 意 味 着 产品 生 产 模 型 转向 多 品 种、 中 小 批 量， 彝步 取代了 大 批 量生 产 ; 影 响质量的因素更加复杂， 对质量的要求更为迫切。 技术尖端化意味着对产品加工 和检验都提出了 更高的要求 i ，以 中型加工为例， 其重复定位精度2 0 世纪8 0 年 代大约在 1 0 - 1 5 l. m , 9 0 年代后期在4 - 5 1 x m， 而在2 1 世纪前三年大约在2 . 5 - 3 p m , 预 计 到2 0 1 0 年 将小 于1 .5 1x m 2l ; 过去 在质 量 管 理 中 有 所谓 的“ 3 6 法则 ” ， 即 稳 态 下不合格品率达到0 .2 7 % t 1 护， 千分率)的 水平，而现在则提出了 “ 6 6 法则” 即 在 稳态 下 不 合 格品 率 达 到2 p p b ( p p m即p a r ts p e r m il lio n , 1 0 -6， 百 万 分 率， p p b 即p a r ts p e r b illi o n , 1 0 -9 ， 十 亿 分 率 ) 十 亿 分 率 水平 。 也 就 是 说， 对 不 合 格品 率 的要求比 过去严格了0 . 2 7 % / 0 . 0 0 2 p p m= 1 3 5 万倍 3 。 同时， 以由上百万个零件组 成的飞机为例，如每个零件平均测量2 5 个参 数，则需测量2 4 5 百万至1 亿个误 差 值， 大幅度地增加了测量和质量控制的 特征值。 结构复杂化意味着对每个零部 件的质量都需要有更高的要求才能保证整个产品的质量。给出最近的一个案例， 1 1 . 2 1 ”包头东方航空云南公司的客机空难致使 5 5 人催难，尽管事故调查还在 进行， 但最大的可能性是除冰设施故障造成监测仪器失灵而使飞机失速。 事实上， 很多空难事件仅仅是由于某些不起眼的产品零件缺陷所致。据报道，著名 “ 泰坦 尼克号”巨轮的沉没，除了冰山碰撞，另一个原因可能是由于联接螺钉的材质问 题。 现代产品忽视任何一个细节， 都可能导致灾难。 可以 说， 现在产品比以往 任 何时候都更需要有力的质量保证。 近年来，以提高质量、降低成本、 缩短交货期为目标的先进制造技术得到了 西北 工业大学硕士论文 迅猛的发展，己成为世界各国关注的焦点， 提出了多种先进的制造技术与生产模 型， 如计算机集成制造 ( c i ms ) ,准时制生 产 j i t ) 精量生产 ( l p ) 敏捷制 造 ( a m)等。这些新技术无不与质量控制或者快捷的质量反馈系统体统提出了更 高的要求。 由 此可见， 对现代制造技术来说， 质量控制具有过去无法比 拟的重要意义， 标志着 “ 质量新时 代” 己 经到来。 而我国的制造业的 长期处于效益低下、 质量损 失严重的 状况。 质量问题已 成为 我国经济发展中的一个战略问题， 成为影响国民 经济和对外贸易发展的重要障碍。 因此 研究现今的质量保 证技术， 对提高我国制 造业的市场竞争力具有特殊的重要意义。 2问题的提出 从上个世纪七十年代开始，国际 上的 质量竞争日 趋激烈，代表质量水 平的 不合格品率由“ 3 a ” 过渡到 “ 6 a ,严格了1 3 5 万倍就可以看出质量受到关注程 度的提高。同 样企业的质量管理水平及其对应的 质量绩效水平，也经历了 可将 它 们分为四个等级的 质量绩效水平: 检验级、 质量保证级、预防级和完美级， 与此相对应的质量业绩水平分别是: 平均缺陷率 z 4 , 8 0 0 p p m; ( 即 0 .4 8 % 注 : p p m 一百 万 分 之 缺陷 率 ; 平 均 缺陷 率 之 9 0 0 p p m; 平 均 缺 陷 率 之 3 0 0 p p m ; 平 均 缺陷 率 1 0 0 p p m。 国际著名质量专家狩野纪昭先生提出的 “ 卡诺模型”对提升 “ 顾客满意 度”产生了深远的影响。这个模型是建立在他对质量定义的三个层次上:顾客 共同 基本需求上的一致认可 ( c s ) ;质量满足客户提出的要求( c t s ) ; 通过满足 消费 者潜在需求使产品或服务达到意想不到的 新质量 ( c d ) 。 而这种定义恰 恰给 出了 产品 和顾客需求的紧密 联系钊 。 /a tt r a c t i v e q u a l i吵 黔些叫、 c re a tio n t - 0 v 0 1 c u s t o me r d e l ig h t qu娜 m a n a g e m e d t s t o m e r s t a t i s f i c a t o s p e c i f i c a t i o n s k 魅 力 质量 创 造) 兴趣 质 量 质量管理) 顾客满意 图 1 一1顾客需求下的三层次质量 而生产出这种在市 场上最富有竞争力的具备兴趣质量的产品是较为困难的， 从设计开始的产品形成的流程中的任何瑕疵都可能导致产品的不符合要求。 而作 西北 工业大学硕士论文 迅猛的发展，己成为世界各国关注的焦点， 提出了多种先进的制造技术与生产模 型， 如计算机集成制造 ( c i ms ) ,准时制生 产 j i t ) 精量生产 ( l p ) 敏捷制 造 ( a m)等。这些新技术无不与质量控制或者快捷的质量反馈系统体统提出了更 高的要求。 由 此可见， 对现代制造技术来说， 质量控制具有过去无法比 拟的重要意义， 标志着 “ 质量新时 代” 己 经到来。 而我国的制造业的 长期处于效益低下、 质量损 失严重的 状况。 质量问题已 成为 我国经济发展中的一个战略问题， 成为影响国民 经济和对外贸易发展的重要障碍。 因此 研究现今的质量保 证技术， 对提高我国制 造业的市场竞争力具有特殊的重要意义。 2问题的提出 从上个世纪七十年代开始，国际 上的 质量竞争日 趋激烈，代表质量水 平的 不合格品率由“ 3 a ” 过渡到 “ 6 a ,严格了1 3 5 万倍就可以看出质量受到关注程 度的提高。同 样企业的质量管理水平及其对应的 质量绩效水平，也经历了 可将 它 们分为四个等级的 质量绩效水平: 检验级、 质量保证级、预防级和完美级， 与此相对应的质量业绩水平分别是: 平均缺陷率 z 4 , 8 0 0 p p m; ( 即 0 .4 8 % 注 : p p m 一百 万 分 之 缺陷 率 ; 平 均 缺陷 率 之 9 0 0 p p m; 平 均 缺 陷 率 之 3 0 0 p p m ; 平 均 缺陷 率 q， 二 ， q设 汁 ， q制 衬。 而质量损失 q = q e w e - q s s 。 如下图1 - 4 所 示 。 q 。 因 此， 实 现q 外 与q ， ， 的 质 量 等价 转 换 保 证q 内 各 层次 上的 质量 是 满 足 顾客需求质量的关键， 为了尽可能减小甚至消除质量损失， 最大限度地满足顾客 要求， 获得顾客 满意的质量， 企业必须在定 义、 设计、 生产、 销售、 使用各个阶 段都采取相应的质量控制手段。 西北 _ 业大学硕十论文 ( q )期 望 .111 ( 外部质量)( 内部质量)( 外部质量 图 1 - 4产品质量损失示意图 产品设计既直接决定了q r a - q s c r ，又间接影响到后续相关过程的q x a ， 对 产品质量起着举足轻重的作用，在产品生命周期中占有重要的地位 感 受质 最 图 i 一 5产品质量形成过程模型 2 . 2产品设计开发对产品质量的影响 。 .传 统产品开发阶段的质量形成过程对质量的 影响 在质量形成与 损失过程的各个阶段中， 影响最大的是产品开发阶段 ( 图1 一 4 ) 。所谓产品开发，又称产品设计开发或产品设计试制， 是产品有研制向生产转 移的 过程d z l 。 它属于产品生产前的工作， 根据产品的初始概念， 规划定义产品， 然后 建立产品 原型并进行试验， 直到达到产品生产 ( 制造) 的成熟性 i 3 j 产品开发具体可具体划分为产品规划和包括工艺设计在内的产品设计和产 品 试验三个阶段【 1 4 1 。 如图1 - 6 所示。 西北 _ 业大学硕十论文 ( q )期 望 .111 ( 外部质量)( 内部质量)( 外部质量 图 1 - 4产品质量损失示意图 产品设计既直接决定了q r a - q s c r ，又间接影响到后续相关过程的q x a ， 对 产品质量起着举足轻重的作用，在产品生命周期中占有重要的地位 感 受质 最 图 i 一 5产品质量形成过程模型 2 . 2产品设计开发对产品质量的影响 。 .传 统产品开发阶段的质量形成过程对质量的 影响 在质量形成与 损失过程的各个阶段中， 影响最大的是产品开发阶段 ( 图1 一 4 ) 。所谓产品开发，又称产品设计开发或产品设计试制， 是产品有研制向生产转 移的 过程d z l 。 它属于产品生产前的工作， 根据产品的初始概念， 规划定义产品， 然后 建立产品 原型并进行试验， 直到达到产品生产 ( 制造) 的成熟性 i 3 j 产品开发具体可具体划分为产品规划和包括工艺设计在内的产品设计和产 品 试验三个阶段【 1 4 1 。 如图1 - 6 所示。 西北 仁 业人学硕十论文 图1 - 6产品开发 及其在产品全生命周期中的 地位 在产品规 划阶段， 最终要列出具 体的 产品要求轮廓， 并详细描述与市 场关系 重 大的 产品 特性模型。 在产品设计阶段， 就是根据产品 特性模型，开始按功能、 几何、结构、工艺等观点进行产品的模型设计。 产品的制造工艺在设计阶段就已 经 通过 工 艺 设 计 着手 准备了 114 1 。 在 产 品 试 验 阶 段， 就 是 对所 建 立的 产品 模型 进 行验证， 确定产品及其制造工艺的 可行性和经济性阎 。产品开发的过程就是产品 建模的 过程， 所得产品模型 信息应尽量完整， 使样件加工和批量加工都能实现。 因 此， 产品开 发的根本任务 就是:产品及其工艺过程的设计与验证 1 4 , 1 5 , 1 6 现代制造与质量工程的观点认为， 产品开发是决定产品质量和成本的关键阶 段。 工业发 达国家多年来的实践与统计分析表明， 整个产品质量和成本的 7 0 9 /6 - 8 0 %是由开发阶段决定的d 7 1 。在由 市场信息获取的索赔和意见报告中，开 发设 计 重的 质 量问 题 所占 比 例 呈明 显 上 升 趋 势 121 。 在生 产 中 和 使 用中 被 发 现 的 缺陷 ， 绝大多数发生在产品开发过程中 ( 图 1 -7 )， 然而大部分却在后继阶段刁得到改 正，由 此发生的费用随着产品形成的各个阶段呈指数增长(1 4 1 。关于纠正质量问 题的 代 价问 题 ， 工 业 发达 国 家 流 行一 种 所谓“ 1 0倍” 成 本法 则 i14 .1r )。 即 若 本 阶 段产生的质量缺陷未发现， 到后一阶 段发 现并消除 所花费的成本将是前一阶段的 1 0倍。 因此， 质量问题发现的越早越好， 纠正所花费的成本越低， 耽搁的时 间 越少。 产 品规划 产品 设计 _ 艺设计生产检验使用 图 1 一7产品开发的冲突区域 西北 1业 大学硕十论文 b .田口设计下的设计质量形成过程 设计质量是质量形成过 程中的第一步， 也是最关键一步， 设计质量的好坏直 接影响到最终的产品质量。 制造过程虽然能 控制 产品间的波动， 但不能控制劣 化 波动， 也不能改善产品对环境的适应性。 这些只有通过产品质量设计， 才能实现。 田口博士认为，设计质量主要是通过以下三个步骤形成的，即系统设计、 参 数设计和容差设计。 通过三次设计， 不仅可以有效的改善产品的设计质量，减小 噪声因素 对质量的影响， 而且可以 更经济的达到理想的 质量要求， 即“ 用三类元 件设计制造出一类整机，o 产品开发对产品质量的影响还可用质量杠杆图 ( 图 1 -8 )予以形象的说明。 从图中 可以 看出，对质量影响最大的是产品开发中的产品设计与工艺设 计阶段， 而不是生产阶段。因为一旦开发成功，产品图纸出来，规范和生产工艺就己经确 定 ， 就 很 少 有改 进 质量的 余地 18 。 日 本著 名 质 量 工 程 专 家田口 玄 一 先生 指出， “ 当 然 是 线外 重 要， 它能 解决7 0 % 的 质量 波 动 ， 线内 不过 是 劳 务问 题” 19 ,2 0 1“ 线， 是 指生产线， 线外是指产品开 发， 而线内 是指生产控制。因此， 质量问 题解决的 越 早 越 好， 越 早 越 容易” 日 司 。 产品设计 工 艺设计 返修 图1 一 8质量杠杆 无论是老产品的重大改 进， 还是发展新产品。 它们都要经过产品开发过程。 产品 质量的好坏， 首先取决于这 个过程。 搞好产品的 研究试验设 计试制， 是提高 产品 质量的决定性前提。 如果开发工作质量不好， 准备仓促、 草率投产， 会给产 品 质量留下许多后遗症。 不仅影响产品质量， 影响投产后的生产秩序和经济后果， 而且还影响 其它准备工作，造成恶性循环。 大量研究结果表明，产品设计对最终的质量和成本都有极大的影响。由图 1 -9可 见， 产品的设计开发在生产中 所占的成本只有 6 %， 但对产品的影响却占 了7 0 % . 2 g .因此产品设计决定了产品的先天和内在质量， 并且传递、 影响到产 品制造、 使用等后续过程， 是形成产品质量至关重要的阶段， 是产品质量的源头。 西北工业大学硕士论文 8 0 % 6 0 % 4 0 2 0 长毯一户弱毛礼 设计开发生产准备与加 上材料购买管理销信 注:材料购买包含有原材料和外购件 图 1 -9产品中各项成本的比例 综上所述， 要保证和提高产品质量， 必须将重点放在产品生命周期的上游一 产品开发 ( 包括产品设计和工艺设计) 阶段。即治 理质量源头， 主动预防， 花大 力气将所有可预见的质量问题在上游阶段尽可能一次性解决， 以使整个产品开发 过 程 受 控 地 进行 (8 1 2 . 3产 品设计过程类型和影响质量因素分析 产品设计决定了产品的先天和内在质量， 并且传递、影响到产品制造、使用 等后续过程， 是形成产品质量至关重要的阶段，是产品质量的源头。 鉴于设计对 产品质量的重大影响激发了人们对设计的重视， 广泛开展设计研究， 探索设计的 一般规律，合理的设计进程以及设计各阶段所采用的先进的思维和工作方法。 a .产品设计类型 产品设计根据起点和要求的不同可以分 类为2 2 1 . ( 1 ) 创新性设计 ( 开发性设计) :指在产品开发之前还不知道设计方案、设 计原理的情况下， 从产品的抽象要求出发， 创造性地设计出在质和量两方 面都满 足要求的产品。 ( 2 ) 适应性设计:在总的方案原理基本保持不变的情况下， 对己 有的产品 进行局部变更，使它适应于质和量方面的附加要求。 ( 3 ) 变异性设计 ( 变参数性设计) :在功能、原理、方案、 结构型式 基本确 定的情况下， 由不同需要， 对现有产品的结构配置和尺寸加以改变， 使之适应于 量的方面有所变更的要求。 德国机械工程公司协会在 2 0 世纪 7 0 年代通过对其会员的调查 发现大 约 5 5 %是适应性设计，2 5 %是创新性设计，2 0 %是变异性设计。无论哪种设计类型， 设计都是人们为满足一定的要求( 或解决特定的问题) 而进行的一种创造性过程 ， 通常包括对要求 ( 或问题)的阐述、分析、理解，根据己有知识、推理方法 ( 如 西北工业大学硕士论文 8 0 % 6 0 % 4 0 2 0 长毯一户弱毛礼 设计开发生产准备与加 上材料购买管理销信 注:材料购买包含有原材料和外购件 图 1 -9产品中各项成本的比例 综上所述， 要保证和提高产品质量， 必须将重点放在产品生命周期的上游一 产品开发 ( 包括产品设计和工艺设计) 阶段。即治 理质量源头， 主动预防， 花大 力气将所有可预见的质量问题在上游阶段尽可能一次性解决， 以使整个产品开发 过 程 受 控 地 进行 (8 1 2 . 3产 品设计过程类型和影响质量因素分析 产品设计决定了产品的先天和内在质量， 并且传递、影响到产品制造、使用 等后续过程， 是形成产品质量至关重要的阶段，是产品质量的源头。 鉴于设计对 产品质量的重大影响激发了人们对设计的重视， 广泛开展设计研究， 探索设计的 一般规律，合理的设计进程以及设计各阶段所采用的先进的思维和工作方法。 a .产品设计类型 产品设计根据起点和要求的不同可以分 类为2 2 1 . ( 1 ) 创新性设计 ( 开发性设计) :指在产品开发之前还不知道设计方案、设 计原理的情况下， 从产品的抽象要求出发， 创造性地设计出在质和量两方 面都满 足要求的产品。 ( 2 ) 适应性设计:在总的方案原理基本保持不变的情况下， 对己 有的产品 进行局部变更，使它适应于质和量方面的附加要求。 ( 3 ) 变异性设计 ( 变参数性设计) :在功能、原理、方案、 结构型式 基本确 定的情况下， 由不同需要， 对现有产品的结构配置和尺寸加以改变， 使之适应于 量的方面有所变更的要求。 德国机械工程公司协会在 2 0 世纪 7 0 年代通过对其会员的调查 发现大 约 5 5 %是适应性设计，2 5 %是创新性设计，2 0 %是变异性设计。无论哪种设计类型， 设计都是人们为满足一定的要求( 或解决特定的问题) 而进行的一种创造性过程 ， 通常包括对要求 ( 或问题)的阐述、分析、理解，根据己有知识、推理方法 ( 如 西北 几 业大学硕十论文 定量、定性、模糊。直觉推理等)和计算工具进行求解，得到所需的结果。 b .产品设计过程影响质量因素分析 一般来说， 所有与产品设计有关的因素都会对设计质量产生影响， 但为了这 些质量影响因素进行有效的控制， 必须对其进行全面、 系统的分析和了解。 然而， 由于设计过程的多样性和多阶段性， 致使人们对设计过程中质量影响因素的分析 角度也有所不同。这里，我们将介绍比较典型的两种分析。 1 ) 从全面质量管理的方法剖析设计 过程中 六个方面的影响因素 设 计 过 程中 存 在 六方 面的 影响 因 素 : 组 织; 人员 ; 物; 方 法; 时 间 和 资 金 2 31 如图 1 一1 0 所示。 冈险万警私防范 图 1 - 1 0设计过程的六个方面的影响因素 2 ) h o b u k a提出了9 个方面的影响因素 h o b u k a 根据他对设计过程的理解， 系统分析了设计过程中9 种质量影响因 素 $ 1 ( 1 ) 顾客产品需求 通常在确定顾客产品需求时应考虑的因素有:顾客/ 用户意见、竞争对手的 信息、技术风险和机会、常规/ 标准环境等。 ( 2 ) 产品 技术系统的 完整描 述 用户促使的 更改，工程科学问 题 ( 强度分析错误等) 、 制造准配实施困 难、 成本高和加工不稳定问题从而造成返工。 这些问题发生的 频次高和危害性大已引 起公司注意， 完整地描述产品的 技术系统，建立早期预警系统 包括设计评审， 原型系统和仿真生产过程等) 是解决问 题重要途径。 当然， 也包括使用专门 的质 量工具来帮助评估和改进设计过程等。 ( 3 )设计过程 为了增加新项 日成功的机会，必须周密地规划设计过程，系统地实施设计。 西北 业人学硕十论文 而且， 工程设计方法必须集成不同方面的设计， 使整个过程变得全面且并井有条。 ( 4 ) 工程设计师 设计师要能够审视设计过程和在设计中所扮演的角色， 能熟练地使用设计方 法和工具:能够及时完成设计计划和与团队的协作; 必须能熟练地收集、 选择和 应用新知识和信息， 能针对任务使用合适的工具: 应知道如何使用模拟模型的新 设计， 使用计算机硬软件工具; 具有创造能力， 能快速应对不断提高的用户需求 的变化;能对设计质量作出全面、合理的评价。 ( 5 ) 供设计者使用的工具 使用合适的设计工具是保证产品质量的重要途径。 目前己提出了大量的辅助 工具，如质量方面的有:q f d , d f m / a , d f m e a等;设计方面的有:c a d , c a m, c a p p等。 ( 6 ) 现有的技术知识 设计师的专业信息的质量可用下列指标评判: 现有信息系统的完整性; 内容 是否正确、完整和可靠;信息的形式是否清楚、易理解和独特:信息的时效性与 有效性; 信息载体或文件的类型;信息的编辑与 加工;信息的效率。 ( 7 ) 设计过程管理 并行工程 c e 是有效的管理产品和过程的 方法。 这一技 术包容了 其他的管理 方法如 t q m和j i t o c e也需要教育与培训， 技术和大量注释。 建立有效的多功 能设计小组的工作机制。可以有效地降低成本、缩短开发时间和提高质量。 ( 8 ) 适宜的 环境 从质量保证的角度， 产品设 计需要构造一个适宜的 环境: 足够大的空间， 明 亮的照明， 有趣的 装饰， 可控制的环 境条件，邻近工厂或市场，最新的 c a d / c a m系统等等。 ( 9 )设 计师所采用的不同的步骤与技术可能导致不同的设计结果， 从 而影响 到产品质量; 因 此， 设计师需要根据自 身 特点 和设计任务本身， 来合理选择正确 的设计步骤与技术。 以 上两种因素分析有不少是重叠，但也有区别:第一种分析更多地是从一 种设计管理方式上， 来理解设计中的 质量影响因 素， 因此， 在质量的主动设计这 一概念体现得不如 h o b u k a的分析充分。h o b u k a的分析，比较好的体现全面地 体现了 技术系统、 管理系统和环境等因 素的 综合体。 3相关文献综述 3 . 1保质设计的提出 d f q ( d f q -d e s i g ig n f o r q u a l it y ) 是一种新兴 理论， 正在不断地发展和完善， 西北 业人学硕十论文 而且， 工程设计方法必须集成不同方面的设计， 使整个过程变得全面且并井有条。 ( 4 ) 工程设计师 设计师要能够审视设计过程和在设计中所扮演的角色， 能熟练地使用设计方 法和工具:能够及时完成设计计划和与团队的协作; 必须能熟练地收集、 选择和 应用新知识和信息， 能针对任务使用合适的工具: 应知道如何使用模拟模型的新 设计， 使用计算机硬软件工具; 具有创造能力， 能快速应对不断提高的用户需求 的变化;能对设计质量作出全面、合理的评价。 ( 5 ) 供设计者使用的工具 使用合适的设计工具是保证产品质量的重要途径。 目前己提出了大量的辅助 工具，如质量方面的有:q f d , d f m / a , d f m e a等;设计方面的有:c a d , c a m, c a p p等。 ( 6 ) 现有的技术知识 设计师的专业信息的质量可用下列指标评判: 现有信息系统的完整性; 内容 是否正确、完整和可靠;信息的形式是否清楚、易理解和独特:信息的时效性与 有效性; 信息载体或文件的类型;信息的编辑与 加工;信息的效率。 ( 7 ) 设计过程管理 并行工程 c e 是有效的管理产品和过程的 方法。 这一技 术包容了 其他的管理 方法如 t q m和j i t o c e也需要教育与培训， 技术和大量注释。 建立有效的多功 能设计小组的工作机制。可以有效地降低成本、缩短开发时间和提高质量。 ( 8 ) 适宜的 环境 从质量保证的角度， 产品设 计需要构造一个适宜的 环境: 足够大的空间， 明 亮的照明， 有趣的 装饰， 可控制的环 境条件，邻近工厂或市场，最新的 c a d / c a m系统等等。 ( 9 )设 计师所采用的不同的步骤与技术可能导致不同的设计结果， 从 而影响 到产品质量; 因 此， 设计师需要根据自 身 特点 和设计任务本身， 来合理选择正确 的设计步骤与技术。 以 上两种因素分析有不少是重叠，但也有区别:第一种分析更多地是从一 种设计管理方式上， 来理解设计中的 质量影响因 素， 因此， 在质量的主动设计这 一概念体现得不如 h o b u k a的分析充分。h o b u k a的分析，比较好的体现全面地 体现了 技术系统、 管理系统和环境等因 素的 综合体。 3相关文献综述 3 . 1保质设计的提出 d f q ( d f q -d e s i g ig n f o r q u a l it y ) 是一种新兴 理论， 正在不断地发展和完善， 西北 业人学硕十论文 而且， 工程设计方法必须集成不同方面的设计， 使整个过程变得全面且并井有条。 ( 4 ) 工程设计师 设计师要能够审视设计过程和在设计中所扮演的角色， 能熟练地使用设计方 法和工具:能够及时完成设计计划和与团队的协作; 必须能熟练地收集、 选择和 应用新知识和信息， 能针对任务使用合适的工具: 应知道如何使用模拟模型的新 设计， 使用计算机硬软件工具; 具有创造能力， 能快速应对不断提高的用户需求 的变化;能对设计质量作出全面、合理的评价。 ( 5 ) 供设计者使用的工具 使用合适的设计工具是保证产品质量的重要途径。 目前己提出了大量的辅助 工具，如质量方面的有:q f d , d f m / a , d f m e a等;设计方面的有:c a d , c a m, c a p p等。 ( 6 ) 现有的技术知识 设计师的专业信息的质量可用