（管理科学与工程专业论文）多品种小批量生产质量改进应用研究.pdf

中文摘要 随着世界经济的高速发展和工业竞争日益激烈，促进了卖方市场转向买方 市场，产品的个性化需求不断增长，小批量生产己逐渐成为企业经营的主要模式。 这对传统的大批量质量改进方法来说无疑是一个挑战，探索适用于小批量生产的 质量改进方法已成为当前质量控制领域的一大热点。由于在小批量制造环境下。 被加工零件的规格要求多、影响加工质量的因素也多两且关系复杂，这对改进的 方法提出了更高的要求。因此，结合各种小批量制造环境的应用特点，博采众长， 对改进方法进行全面系统和深入的研究是十分必要和迫切的。 质量改进技术是面向产品质量形成的各阶段的质量保证技术。本文主要在 以下几个方面开展了研究工作： 首先，对多品种小批量生产的特点及质量改进的重点进行了分析与界定， 对设计阶段应用的主要改进工具( 如质量功能展开，田口方法及正交试验) 进行 了分析与论述，并建立了整合模型。 其次，对生产阶段的主要改进工具( 如控制图与过程能力的分析与计算等) 进行了分析与论述，特别是利用概率积分变换理论，构造了标准化控制图，解决 了在小批量生产环境下控制图频繁更换，管理不变的问题。 最后，根据某企业的实际情况，利用质量改迸工具对其过程进行了分析， 并对其进行了改进。 关键词：小批量，多品种，质量改进，过程控制，设计质量 a b s t r a c t a st h eh i g h s p e e dd e v e l o p m e n to ft h ei n t e r n a t i o n a le c o n o m ya n dk e e n c o m p e t i t i o nd a yb yd a yo fi n d u s t r y ，t h es e l l e r sm a r k e ti sp r o m o t e dt or u mt ot h e b u y e r sm a r k e t t h ei n d i v i d u a l i z e dd e m a n df o rt h ep r o d u c t si n c r e a s ec o n s t a n t l y ，a n d t h el o wv o l u m em a n u f a c t u r i n gh a sa l r e a d yb e c o m et h em a i nm o d et h a te n t e r p r i s e s m a n a g eg r a d u a l l y i ti sag r e a tc h a l l e n g eu n d o u b t e d l yf o rt h et r a d i t i o n a lm e t h o do f q u a l i t yi m p r o v e m e n t t op r o b et h eq u a l i t yi m p r o v em e t h o dt h a ti ss u i t a b l ef o rl o w v o l u m em a n u f a c t u r i n gb e c o m eah e a v yf o c u so f c o n t r o l l e df i e l da b o u tp r e s e n tq u a l i t y a l r e a d y u n d e rs h o r tr u nm a n u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n t ，m o r er e q u i r e m e n t , i n f l u e n c e a n dp r o c e s sf a c t o ra n dc o m p l i c a t e dr e l a t i o no fq u a l i t ys p e c i f i c a t i o nt op r o c e s sp a r ti s r e q u i r e d i ti sv e r ye s s e n t i a la n du r g e n tt oc a r r i e so ns y s t e m a t i c a l l ya n dd e e ps t u d y i n g t ot h ei m p r o v em e t h o d ，c o m b i n i n gt h ea p p l i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fo n ek i n do fs h o r t r u nm a n u f a c t u r i n ge n v i r o n m e n t sa n dl e a r n i n gw i l d l yf r o mo t h e r ss t r o n gp o i n t s q u a l i t yi m p r o v ei st h eq u a l i t ya s s u r a n c et e c h n o l o g yd u r i n ge v e r yp e r i o d t h i s a r t i c l eh a sl a u n c h e dt h ew o r ko f s t u d y i n gi nt h ef o l l o w i n gs e v e r a lr e s p e c t sm a i n l y ： a tf i r s t ，c h a r a c t e r i s t i co fs m a l lb a t c hp r o d u c ea n de m p h a s e so fq u a l i t yi m p r o v e c a r r yt h r o u g ha n a l y s i sa n dd e f i n e m o s t l yi m p r o v et o o lo fd e s i g np h a s e ，s u c ha s q u a l i t yf u n c t i o nd e p l o yd e s i g no fe x p e r i m e n ta n dt a g u c h im e t h o d s ，c a r r yt h r o u g l l a n a l y s i sa n dd i s c u s sa n dc o n s t r u c tt h em o d e lo f c o n f o r m i t y s e c o n d l y ，m o s t l yi m p r o v e m e n tt o o lo fp r o d u c tp h a s e ，s u c ha st h ea n a l y s i sa n d c a l c u l a t eo fc o n t r o lc h a r ta n dp r o c e s sc a p a b i l i t y ，c a r r yt h r o u g ha n a l y s i sa n dd i s c u s s b yp r o b a b i l i t yi n t e g r a l t r a n s f o r mt h e o r e m ，t h es t a n d a r d i z e dc o n t r o lc h a r ti s c o n s t r u c t e d t h e p r o b l e m ss u c ha s c o n t r o lc h a r tv a r y i n gf r e q u e n t l ya n db e i n g i n c o n v e n i e n ti nm a n a g e m e n ti ss o l v e dw h i c he x i s ti nm u l t i s p e c i f i c a t i o na n dl o w v o l u m em a n u f a c t u r i n g f i n a l l y ，a c c o r d i n gt ot h ea c t u a l l yo fe n t e r p r i s e ，t h ep r o d u c tp r o c e s si sa n a l y s e d a n di m p r o v e d b yq u a l i t yi m p r o v et o o l s k e yw o r d s ：l o wv o l u m e , m u l t i - p r o d u c t s ，q u a l i t yi m p r o v e m e n t , p r o c e s s c o n t r o l ，d e s i g nq u a l i t y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗盘鲎或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 学位论文版权使用授权书 宕月磁日 本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特 授权苤洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 弧 导师签名： 签字日期：弘f 年舻月诏日 签字日期：年 月日 天津大学硕士学位论文 第一章问题的提出 第一章问题的提出 著名质量管理专家朱兰博士( j m j u r a n ) 在1 9 9 4 年美国质量管理学会的年 会上曾提出，二十世纪将以“生产力的世纪”载入史册，而未来的二十一世纪将 是“质量的世纪”【i 】。当今，质量已成为全世界的共同语言，是现代工业社会和 各国经济建设中一个受到普遍关注的突出问题。不论是发达国家还是发展中国 家，甚至包括日本、美国在内的一些经济高度发展的工业化国家，都把提高产品 质量和服务质量放在重要的位置，并且，正进一步寻找提高产品质量和服务质量 的有效途径”1 。 1 1 多品种小批量生产质量改进问题的提出 由于科技的飞速发展，社会的进步，导致人们的消费水平和需求水平发生了 极大的变化。质量作为一种文化理念，正渗透到人们生活中的各个方面，它影响 到人们的日常消费，人们的需求逐步由单一化向多样化和个性化的方向发展，既 人们在消费时所关心的不仅仅是产品的质量，同时也对产品的功能、款式等方面 给予了更多的关注。与此同时，国内市场国际化程度的提高，使得国内每个制造 企业面临来自全球范围内竞争和挑战的程度也在提高。 企业为了自身的生存和发展，增强市场竞争能力，就必须根据用户需求的特 点，采取相应的措施来满足这种要求，这就使的多数企业面临着多品种小批量的 生产局面“”，使其市场向多样化方向发展。据统计，美、日等国的制造业有7 5 左右属于小批量生产类型”，而在我国小批量制造模式正逐渐成为重要的生产方 式。这样，本来从大批量生产中发展起来的、又使用于大批量生产的质量管理方 法，就显得难以适应。实际情况也表明，多品种小批量生产与单品种大批量生产 相比，质量更难以控制和保证。因此，有必要应用现有的质量管理理论和方法， 研究、分析多品种小批量生产质量管理特点，以便于根据客户需求的多样化设计 出相应的产品，合理地组织生产，缩短生产周期、保证产品质量的删时降低能耗 和物耗，降低生产成本，提高企业的生产效串和经济效益n 一。 通过本论文的研究达到如下目的： ( 1 ) 发掘多品种小批量质量管理的特点； ( 2 ) 识别其关键控制的过程； 天律大学硕士学位论文第一章问题的提出 ( 3 ) 找出多品种小批量生产各阶段质量改进的技术和方法。 ( 4 ) 结合某企业的实际对其质量进行改进。 1 2 论文研究的内容 随着社会的发展，越来越多企业的生产方式由单品种大批量向多品种小批 量转变，并成为绝大多数企业的主要生产方式，并且都在致力于使其产品质量和 整体业绩得到持续改善，增强了市场竞争能力。本文主要从多品种小批量生产的 特点和现代质量工程技术相结合的角度来探讨管理技术和方法在多品种小批量 生产中应用，进而使其产品质量得到持续改进。本文研究的内容主要包括以下几 个方面： ( 1 ) 论述了多品种小批量生产及其特点，进而阐述了多品种小批量生产方式质 量改进的重点。 ( 2 ) 论述了多品种小批量生产方式质量改进的重点之设计阶段。对该节 段采用的工具：质量功能展开、田口方法及试验设计进行了论述，探讨了三者的 整合，并给出了整合模型。 ( 3 ) 论述了多品种小批量生产方式质量改进的另一重点生产阶段。阐述了 控制的基本原理，然后运用成组技术，通过控制图的绘制、过程能力指数的分析 来对该阶段的质量进行改进。 ( 4 ) 把理论与某企业实际相结合对其进行改进分析 天津大学硕士学位论文第二章多品种小批量生产的特点 第二章多品种小批量生产的特点 由于科技的发展和社会的进步，人们的需求呈现为多样化，企业为了应对 顾客的这种需求、立足于市场、增强其竞争力，逐步由单品种大批量生产方式向 多品种小批量生产方式转变，并且这种生产方式在我国已经成为大多数公司组织 生产的主流方式。 2 1 多品种小批量生产 2 1 世纪是人类全面进人知识经济的时代，知识经济的实质是可持续发展， 是全面讲求质量的经济，是不断的通过知识的创新来不断的满足人们日益增长的 物质需求和精神需求。质量作为一种文化理念，正渗透到社会生活中的各个方面， 它影响到人们赖以生存的环境质量和社会生活中精神要求的满足程度等等。与此 同时，全球化大市场的建立，特别是中国进人w t o 以后，使得中国每个制造企业 面临着来自全球范围内的竞争机遇和挑战，从顾客的需求角度来看，随着顾客的 物质需求和精神需求并重的发展态势下，使人们对质量的意识、消费的意识更加 成熟，对商品品种、款式、规格及质量的要求越来越高。从企业生产的角度看， 现代科学技术的飞速发展加快了产品的更新周期。市场经济的建立，市场竞争 日趋激烈，由于顾客对产品需求日益呈现出多样化和个性化的发展趋势，导致市 场的多样化，企业为了自身的生存和发展，增强市场竞争能力，就必须用自己的 应变能力和适应性去满足这种要求。为此，企业要在市场中求得生存和发展，传 统的单一品种大批量的生产模式被打破，取而代之的是必须大力发展产品品种， 增加款式和规格型号，努力提高产品质量，并形成多品种、小批量的生产态势， 这是当今市场经济的发展趋势。 多品种小批最中的“品种”和“批量”的概念在本论文中没有作明确的界 定，通常认为它们只是相对而言。从企业生产的角度来说，这里谈的“小批量” 一般为几十件、几件，甚至于单件。对于“品种”应属企业已生产的同系列产 品，它们的结构及基本原理应是相同的，只不过在其他方面如尺寸、规格、外型 等方面有不同之处。 天津大学硕士学位论文第二章多品种小批量生产的特点 2 2 多品种小批量生产的特点 由于多品种小批量生产在相同工况下加工同规格的零件数目有限，因而 它具有以下主要特点“： ( 1 ) 加工对象多样化，甚至于每件产品都需要重新设计，零件的尺寸、形 状、精度等要求不一，零件加工批量较小。 ( 2 ) 由于生产的品种多、批量小，加工设备多样化，特别是工、夹、量具 等工装改换频繁。 ( 3 ) 由于多品种、小批量生产中所需的图纸、工艺、工艺装备和各种原材 料、辅助材料等的准备工作比大批量生产更复杂，工艺方法及工艺参数多样化 c 4 ) 加工过程的连续性较差。 多品种小批量生产的这些特点与大批量生产相比，不易于实现专业化流水线 生产，在质量控制上有许多不利因素，增加了质量控制的难度，使得统计质量控 制技术难以在小批量产品质量过程控制中发挥优势。造成质量控制的手段相对落 后，效率低下，可信度不高。 2 3 多品种小批量生产质量改进的重点 根据多品种小批量生产的特点，应探寻影响产品及过程质量形成的关键阶 段，针对这些阶段采取适当的方法对产品质量形成的全过程进行有效的控制以及 产品质量的持续改进。 ， 小批量生产与大批量生产两者在过程上有很大的差异。大批量生产的过程 为：设计一样品试制一性能测试一设计修改一小批量生产一设计定型一中批量生 产一大批量生产一验收交货服务阶段，与上述牛产过程相适应的质量管理主要有 三个阶段：设计阶段、制造阶段、交货后的服务阶段。由于设计阶段的质量控制 可以在试制或小批量生产中进行改进，设计图样和文件得到逐步的完善和提高， 更好的适应了顾客的需求，为后续的生产和服务阶段打下了良好的基础，这就导 致了大批量生产过程质量管理的重点是制造阶段。由于多品种小批量生产的生产 周期短，产品类同、批量小等原因，使其生产过程相对简短，仅足简单的设计一 生产一验收交货服务阶段，由于住设汁过程，f ，不像大批量生产有足够的时间来进 行验证和确认，甚至于有些生产带有试制性质，在设计过程中，甚至于已在生产 中，随着用户要求的不断补充和改善，进而改变设计图纸和文件。因此，多品种 小批量生产过程中设计过程是最容易发生质量问题的，是质量改进关注的重点之 天津大学硕士学位论文 第二章多品种小批量生产的特点 一。当然生产阶段也是重点，由于多品种小批量生产的特点决定了其生产过程应 无不合格品出现。否则为补足合同数量的产品必须重新组织生产，或者是预先超 合同数量生产，这都将会造成不同程度的经济损失。这就要求根据设计图纸和文 件安排生产时，依据预防为主、预防与把关相结合的原则，查找影响生产过程的 异常因素，采用科学的工具和方法使其消灭在萌芽状态，降低产品的不良品率， 提高过程的流通合格率。 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 第三章多品种小批量生产设计质量保证方法 随着当代技术经济的的迅猛发展，质量的地位与日俱增。质量与质量管理 的内涵在不断的深化，人们对质量的和质量管理的认识也不断有所突破。质量概 念的每一次飞跃都极大的促进了产品质量的提高和生产力的发展。 自2 0 世纪7 0 年代以来，由于世界范围内高技术产业的兴起和社会生产力的 迅速发展，国际市场竞争的焦点开始由价格的竞争转向质量的竞争；以生产阶段 为主的质量控制开始延伸到设计阶段的质量控制。国际市场日益激烈的竞争形势 使人们越来越认识到：质量是产品形成全过程的产物，设计阶段是产品固有质量 形成的关键阶段。在这种质量管理新形势和驱动下，开始出现了如质量功能展开、 田口方法等许多新思维、新概念和新技术。这些方法的核心内容是对顾客需求的 分析、保证手段以及设计阶段的质量保证技术。 3 1 质量功能展开 质量功能展开( q f d ，q u a l i t yf u n c t i o nd e p l o y m e n t ) 是由日本质量专家赤 尾洋二于2 0 世纪6 0 年代提出的一种以顾客为导向的源流管理理论”1 。由于质量 功能展开( q f d ) 适应了质量管理发展的趋势和现代经济关注顾客的要求，在美国 等国家和地区取得了极大的成功。质量功能展开体现了“源流管理”的思想，即 要掌握顾客的需求，把握住关键的影响过程，从前往后依次进行的管理思想。尤 其是质量功能展开( q f d ) 的实践效果非常显著。成功运用q f d 可以使产品开发周期 可缩短l 3 ，成本减少1 2 ”1 ，因此在产品的设计阶段得到广泛的应用。 3 1 1 质量功能展开的含义 所谓质量功能展开( q f d ) 就是用“质量屋”( q u a l i t y h o u s e ) 的形式，量化 分析顾客需求与工程措施间的关系度，经数据分析处理后找出对满足顾客需求贡 献最大的工程措施，即关键措施，从而指导设计人员抓住主要矛盾，开展稳健性 设计，开发出满足顾客需要的产品。 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 3 1 2 质量屋及其构造 q f d 从本质上讲是一种对顾客需求的直观展开和规划的方法。它通过矩阵展 开形式将顾客需求展开为各项工程措旋及技术要求，并将它们之间的关联程度进 行量化处理，尽可能将竞争对手的技术能力和市场开拓能力集中体现在图表中， 以利于设计者进行全面、系统的构思，激发设计者的创造性思维，设计研制出市 场上生命力最强的产品，矩阵展开图表的形状有如一座房屋( 如图3 - 1 ) ，因此称 其为质量屋。 质量屋包含了大量的信息，既有定性分析，又有定量分析，而且直观易懂， 同时可根据需要对质量屋进行改进。 顾客 工程措 p i p 2 f p n 寿求重要度k i ( 2 ) c l c 2 ( 1 ) ( 3 ) 关系度 6 ) c 。 ( 4 ) 氆重要度h j 市场竞争力 、 ( 7 ) 技术i 图3 1 质量屋的结构图 ( 1 ) 瞰客要求项目及重要度( 2 ) 工程措施( 设计要求) ( 3 ) 关系矩阵 ( 4 ) 工程 凸施指标及重要度( 5 ) 相关矩阵( 6 ) 市场竞争能力( 7 ) 技术竞争能力 质量屋的基本结构要素如下： ( 1 ) 左墙：顾客要求项目及其重要度； 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 质量屋的左墙是由满足顾客总体需求这一目标牵引出的各项顾客需求项 目，以c 。g ，c 表示，并根据顾客对各项需求项目相对重要程度以顾客需 求重要度k i 来加以定量描述。 顾客需求重要度通常是采用综合比较评分的常规分析法来确定，其评分标 准可自行确定。给据我国常用的做法，可采用表3 1 的标度准则来确定。 表3 1 顾客需求重要度标度准则 一 顾客需求性质标度 不影响功能实现的需求 l 不影响主要功能实现的需求 2 比较重要的影响功能实现的需求 3 重要的影响功能实现的需求 4 基本的、涉及安全的、特别重要的需求5 ( 2 ) 天花板：工程措施( 设计要求或质量特性) 天花板表示为满足各项需求必须采取的工程措施项目。如果说，顾客需求 项目解决了为达到目标“做什么”的问题，工程措施则解决了“如何做”的问题。 工程措施由专业技术人员根据专业知识确定。 ( 3 ) 房间：关系矩阵 顾客需求项目与工程措施构成了关系矩阵。c 。与p 。的交点处以数值r ，表示第 i 项顾客需求与第j 项工程措施关系的密切程度。r ，可采用常规分析方法确定，如 表3 2 所示。 ( 4 ) 地板：工程措施的指标及其重要度 地板表示各项工程措施所要达到的具体指标，以h ，表示各项工程措施指标实 现的重要程度。h 的计算公式为 h j = k ( 5 ) 屋顶：相关矩阵 犀顾所示的三角形相关矩阵表示工程措施之间的相关关系，其判断依据是 专业理论及经验。通常用下列符号表示相关度： 正相关o ：表示该交点对应的两项工程措旌问存在互相加强，互相叠加的 交互作用； 强止相关：表示该交点所对应的两项工程措施间存在很强的互相叠加的 交互作用： 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 负相关x ：表示该交点所对应的两项工程措施间存在互相减弱，互相抵消 的作用； 强负相关# ：表示该交点所对应的两项工程措施间的作用强烈排斥，有很 大矛盾； 空白表示该交点所对应的两项工程措施间不存在交互作用。 通过相关矩阵可识别相互矛盾或相互叠加的设计要求，以便在优化设计时 同时考虑和权衡，达到多指标同时优化的目的。 表3 - 2 顾客需求与工程措施关系度h 标度准则 顾客需求与工程措施关系度 工程措施对顾客需求有微弱影响l 介于1 、3 之间2 工程措施对顾客需求有一定影响 3 介于3 、5 之间 4 工程措施对顾客需求有较大影响 5 介于5 、7 之间 6 工程措施对顾客需求有重要影响 7 介于7 、9 之间8 工程措施对顾客需求f 严重影响9 注：表的应用具有可裁减性，如可只取标度l 、3 、5 、7 、9 ( 6 ) 右墙：市场竞争能力评估矩阵 市场竞争能力评估表明本产品、改进后产品、国内对手产品、国际对手产 品分别对顾客需求的满足程度，并以市场竞争能力指数表示竞争对手之间市场竞 争能力的相对位置与差距，为公司的质量决策提供依据。市场竞争能力评估的资 料来源于市场调查及其他各种渠道的信息。 市场竞争能力评估的方法是： 首先，针对每顾客需求项对各竞争对手的满足程度进行评价，评价可参 照下标准，并以m 表示。 1 ：表示无竞争能力科研，产品秋压，无销路： 2 ：表示竞争能力低下，市场占有份额递减； 3 ：表示可进入市场，但并不拥有优势： 4 ：表示在国内市场竞争巾拥有优势； 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 5 ：表示在国内市场竞争中拥有较大优势，可以参与国际市场竞争，占有一 定的国际市场份额。 以上标准可根据需求和实际情况加以变更，以便于对竞争对手竞争能力的 相对性加以较准确的评价和标度。 然后，计算各竞争对手的市场竞争能力指数m 。m 计算公式如下： 据此可计算其他竞争对手的市场竞争能力指数，进而发现自身的市场竞争 水平。 ( 7 ) 地下室：技术竞争能力评估矩阵 技术竞争能力评估表明本产品、改进后产品，国内竞争对手产品技术水平 的先进程度，并以技术竞争能力指数表示竞争对手之间技术水平的相对位置及差 距，为公司的技术经济分析及技术决策提供依据。 评估方法如下： 首先，针对每一工程措施项对各竞争对手的技术水平进行评价，评价可参 照以下标准，并以j ，表示。 l ：表示技术水平低下； 2 ：表示技术水平一般； 3 ：表示技术水平大行业先进水平； 4 ：表示技术水平达国内先进水平； 5 ：表示技术水平达国际先进水平； 以上标准可根据实际情况加以变更。 然后计算各竞争对手的技术竞争能力指数j 。j 的计算公式为 t - h ，j j 。5 z h j 由此可计算出其他竞争对手的技术竞争能力指数，进而发现自身的技术竞争 水平。 3 1 3 质量功能展开的工作程序 ( 1 ) 确定开展q f d 的项目 q f d 机适用于产品开发，又适用于质量保证、目标管理以及服务项目；既可 适用于大型复杂的项目，又可适用于小型、简单的项目。公司不同级别的管理部 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 门应确定本部门管理范围内开展q f d 的项目，并对项目的实施、进度进行检查和 监督，对项目效果进行确认和处置。 ( 2 ) 成立多功能的、综合的q f d 小组 多功能小组是与q f d 项目有关的部门管理人员、专业技术人员组成的，是对 q f d 项目进行研究与实施的临时组织机构。这个小组应有项目负责人1 2 人，小 组的大小与项目大小和复杂程度有关，一般应包括营销，设计、工艺、制造，计 划管理、质量管理、财务、销售、售后服务等有关部门的人员参加。这个小组的 组建，有助于消除不同部门、不同专业间的壁垒和隔阂，使产品或服务更好的满 足顾客的需求。 在有条件的情况下，为了更充分地分析和准确把握顾客需求，应要求顾客 代表参加。但为了使小组工作效率的提高，小组的参与人数不宜过多。 ( 3 ) 顾客需求分析及工程措施的确定 顾客需求分析是质量功能展开的关键环节，是q f d 项目研究的重点。顾客需 求的分析依据包括市场调研、产品的发展趋势及顾客代表座谈会的意见等。并利 用思考性工具中的开发智慧法( k j 法) 将顾客对产品需求的资料进行收集、归纳、 整理并最后进行明确。 顾客需求项确定后，一般通过召开智慧风暴会议来确定各项真正质量特性， 即顾客需求项的工程措施及其指标。由顾客需求项目和工程措施项目便可组成关 系矩阵。 ( 4 ) 质量屋的建立及迭代 在关系矩阵初步建立的基础上，多功能小组进一步研究确定顾客需求重要 度、关系度、工程措施重要度，并对市场竞争能力和技术竞争能力进行评估，建 立一级质量屋产品规划质量屋，即初步确定了设计方案。 随着产品开发研制工作的不断深入，应对质量屋确定的关键工程措施( 关 键技术) 不断进行及时的迭代和完善。通常应与产品规划阶段质量屋一起，按并 行工程原理，协调地、同步地建立零部件展开、工艺计划、生产计划阶段质量屋 ( 图3 2 ) ，以同步确定零部件质量特性、工艺制作条件与规范、生产控制要求等 所有满足顾客需求的手段与措施m 。 天律大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 图3 - 2 质量功能展开的四个阶段 生产计划 ( 5 ) 落实关键环节的稳定性优化设计和控制手段 通过质量功能展开确定了产品加工制造过程中的关键环节，为了使产品的质 量更好的满足顾客的需求，还应该与其它的质量工程工具相结合使用。如采用田 口方法、试验设计、统计过程控制及过程能力指数分析等。 3 2 田口方法 田口方法( t a g u c h im e t h o d s ) 是当代日本著名学者田口玄一博士于2 0 世纪 7 0 年代初期创立的质量工程新技术，是一种最新颖、科学、有效的稳健性优化设 计方法。它是日本经济腾飞的秘诀和成功之道。 田口方法于2 0 世纪8 0 年代初期引入美国，首先在福特公司获得成功并引起 轰动，之后在美国工q k 界得到越来越广泛的应用。田口方法于1 9 8 0 年引入我国， 并首先在机械工业得到研究与应用，取得了良好的效果。 3 2 i 田口方法的基本思想 其基本思想是将传统的产品设计、工艺设计程序改为按系统设计、参数设 计、容差设计三次定量优化的程序。在三次设计中，以误差因素模拟造成产品质 量波动的各种干扰，以信噪比作为衡壁产品稳定性的指标，通过试验数据的统计 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 分析，找出最稳定、可靠，成本最低廉的设计方案，以达到最优的技术经济综合 效果。 3 2 2 三次设计的主要内容 1 系统设计 该阶段是应用专业技术对产品的功能和结构进行设计，它是三次设计的基 础。其主要内容为：根据用户的需求确定产品功能要求：设计和选择产品的基本 结构、参数范围及组装系统，对工艺设计而言，是指工艺流程的设计与选择；确 定质量特性与零部件参数及其他主要影响因素是否存在某种确定的关系。 2 参数设计 该阶段是确定系统中各参数的最佳组合的阶段。它运用参数组合与输出质量 特性的非线性关系，采用试验设计法，通过选择控制因子的不同水平进行试验并 对试验数据进行定量的统计分析，确定系统中成本最低、稳定性最好的元器件或 零部件参数的一组最佳组合，从而达到提高产品质量的目的。参数设计是三次设 计的核心内容。 3 容差设计 该阶段是参数设计的补充。通过参数设计确定了系统各零部件或元器件参数 的最佳组合之后，若仍不能满足用户的要求，就需要分析各参数对质量目标值影 响的大小，将影响大的参数的波动控制在狭小的范围之内，即压缩它们的容差。 也就是提高零部件或元器件的质量等级。此时成本势必提高，因此在确定容差时 应在总损失最小的原则下进行利弊权衡，采取最佳的决策。同时，应采用实验设 计法再次研究各参数波动对质量特性值的影响“。 3 3 试验设计 试验设计法是英国学者费舍尔( r a f i s h e r ) 在上世纪2 0 年代提出的一种用于 安排试验和分析试验数据的数理统计方法。它主要解决的是多因素条件试验的问 题。应用试验设计法，能对试验进行合理安排，对试验结果进行科学的分析，以 较少的试验次数、较短的实验周期和较低的实验成本，获得理想的实验结果和正 确的结论。 试验设计方法中最常用的就是正交试验设计法，它利用“正交表”选择进行 试验的条件，并利用正交表的特点进行数据分析，找出最好的或满意的试验条件。 一个完整的试验包括试验设计、试验实施和试验结果分析三个阶段。首先要 天津大学硕士学位论文 第三章设计阶段的质量改进 明确试验目的，即追求的指标是什么，要考察的因素有哪些，以及它们的变动范 围，并根据试验目的合理地制定试验方案。第二步，按设计方案进行试验。第三 步，对试验结果进行分析，确定所考察的因素哪些是主要的，哪些是次要的，进 而确定最佳的条件组合“”。 3 4 质量功能展开、田口方法与试验设计的整合 前述可知质量功能展开、田口方法与试验设计具有相同的目的性；都是以顾 客满意为中心、降低设计成本、提高设计效率、减少社会损失为目的，进而提高 设计质量，生产符合顾客要求的产品。 同时，它们之问又是相互补充，每一种方法都有其特有的主要功能。质量功 能展开是以用户的需求来开发产品，层层展开，保证设计的可靠性。田口方法是 以试验设计为基础，通过对试验设计数据的统计分析，找出性能最稳定、可靠、 成本最低廉的设计方案，从而更好的满足用户需求。试验设计法是通过科学的试 验设计，找出影响产品特征的主要因素及优化产品特征的最优水平及控制范围。 它们从不同的角度、不同的方面对产品质量进行保证。 此时，可把三种方法结合在一起，以便更好的对产品质量进行保证。首先， 在田口三次设计中的系统设计中，其着眼点在于工程设计，对顾客要求考虑较少， 而且在系统设计阶段缺乏支持工具，此时，可把质量功能展开应用于该阶段，以 便设计的产品更好的满足客户需求，同时弥补田口方法在这方面的不足1 。其次， 在质量功能展开过程中的各阶段，采用田口方法和试验设计方法来确定产品零部 件质量特性、工艺制造条件与规范、生产控制要求等所有满足顾客要求的措施及 各质量特性之间的相关关系，其整合模型如图3 - 3 所示。该模型中需要说明的是， 并不是在每个阶段都需要采用田口方法或试验方法来确定各阶段的质量要求及 相关性，要根据具体情况加以采用。再者，就是该模型足按照四阶段法来进行展 开的。 天津大学硕士学位论文第三章设计阶段的质量改进 图3 3 质晕功能展开、田口方法与试验设计整合模型 - 1 5 天津大学硕士学位论文第四章生产阶段的质量改进 第四章生产阶段的质量改进 在设计阶段采用科学的方法和手段对产品、工艺、生产等方面进行详细设计 后，进入产品的加工制造过程，也就是产品质量的实现阶段。由于在该阶段存在 各种因素的影响，应采用相应的工具和方法对生产过程进行控制，以便最终的产 品质量满足设计要求，既满足顾客的需求。 4 1 排列图介绍 排列图又叫巴累托图，由意大利经济学家巴累托( p a 诧t o ) 提出，其基本原理 是“关键的少数，次要的多数”。它是为寻找主要问题或影响质量的主要原因所 使用的图。它是由两个纵坐标、一个横坐标、几个按高低顺序依次排列的长方形 和一条累计百分比曲线所组成的图，其基本结构如图4 - l 所示。 图4 1 排列图的结构 天津大学硕士学位论文第四章生产阶段的质量改进 在绘制排列图前，要确定所要调查的问题和收集数据，将记录的数据进行 分类，计算各类项目的频数、频率、累计频率。然后画两根纵轴和一根横轴。左 边纵轴表示频数，右边纵轴表示累计频率( 累计百分比) ，横轴表示影响产品质 量的因素或项目，按其影响程度从左到右依次排列。最后利用排列图确定质量改 进最为重要的项目，其方法为：根据“关键的少数，次要的多数”的原理，在累 计百分比0 8 0 左右确定主要或关键问题，针对该问题采用相关的技术如因果 图来进行原因分析，进而改进产品质量 4 2 因果图介绍 因果图又称鱼刺图，是描述、整理、分析质量问题( 结果) 与影响质量的 因素( 原因) 之间关系的图。通过对影响质量的因素进行全面系统的整理和分析， 可为明确影响质量的因素与质量问题之间的因果关系，最终找出解决问题的途径 提供有力的支持，其基本结构如图4 2 所示，它由质量问题和影响因素两部分组 成。图中主干箭头所指的为质量问题，主干上的大枝表示大原因，中枝、小枝、 细枝等表示原因的依次展开。 小原因 图4 - 2 因果图的结构 在绘制冈果图时，首先确定待分析的质量问题，将其写在右侧的方框内，然后确 定该问题中影响质量原因的分类方法，将各分类项目分别展开，找 h 造成质量问 题的中原因及小原因，直至细到能采取措施为止。在确定各类原凶时，要发扬民 主，集思广益，畅所欲言，把影响质量问题的原因尽量分析伞面，以便更好的改 进。 天津大学硕士学位论文第四章生产阶段的质量改进 4 3 控制图基本理论 4 3 1 质量控制概述 质量控制是指为达到质量要求所采取的作业技术和活动。这里的作业技术是 指形成质量全过程的每一个环节的专业技术，如，设计工艺、采购、制造、检验、 销售、服务等技术：这里的活动指质量形成全过程所开展的控制活动，如设计评 审活动，市场调研活动，工序监视活动，检验管理活动，质量统计活动等等。 质量控制的范围贯穿产品质量形成全过程，产品质量有一个产生、实现的过 程，质量控制从分析控制对象入手，即质量形成过程特点和研究具体的产品质量 与波动规律入手，通过一定措施使产品质量维持在规定范围，它的本质体现了预 防为主的思想，取得质量管理主动权。 4 3 2 质量控制的对象 由于某些因素的影响造成生产过程的不稳定，使产品质量产生波动。使产品 质量变异的因素有两类，即随机因素和系统因素。 1 随机因素( 偶然因素) 它是形成质量波动的正常原因。如无系统因素，这时的生产过程是处于受控 状态。 随机因素的特点：经常在生产过程中存在，只要生产进行，它就起作用：对质 量影响微小，公差就是允许这种分散现象的程度和范围；产品质量受其影响随机 变化，逐件不同，大小、方向不定，难以除去，从技术上，经济上没有必要消除 它。例如，机床开动时的轻微振动，操作、原材料的微小变化等。 由随机因素造成的波动属于正常波动，不作为质量控制的对象。 2 系统因素( 非随机因素，异常因素) 它是形成质量波动的异常原因，当系统因素存在时生产过程处于失控状态。 系统因素的特点是：有时存在，是由于某种原凶产生，不是生产过程中始终 存在，对质量影响较大：一系列产品受影响，其大小、方向呈现规律性变化：不 难除去，从技术上可识别，倒如，刀具调整不当，设备故障，违反工艺等。 由系统因素造成的波动，属异常波动，是质量控制的对象。如过程失控，应 及时分析找出原凶，将其排除。 天津大学硕士学位论文第四章生产阶段的质量改进 4 3 3 控制图的基本原理 控制图是由休哈特博士于1 9 2 4 年首先提出，其理论是生产过程控制的中心 内容。它是建立在质量波动基础之上，收集数据，加以整理，运用数理统计原理 确定反映质量波动的变异数据界限，分析数据变异，找出过程产生该变异的原因， 达到控制过程的目的。 当过程仅含正常波动时，过程输出的质量特性x 呈正态分布n ( 肌盯2 ) ，其 中p 为正态均值，o 为标准差。当u 与。已知时，根据正态分布理论，在3 0 界限内的概率为9 9 7 3 ，如图4 - 3 所示。休哈特建议用界限“3 0 r 作为控制限 来管理过程，即根据“小概率事件实际不可能发生”原理来对过程进行控制。 9 5 4 4 ： 厂、 r + 。 图4 3 正态分布( o r 2 ) 的概率特性 4 3 4 控制图的结构 根据休哈特的基本理论，以横坐标为时间或编号，纵轴为过程参数，并在 _ + 3 0 - 处引出两条水平线( 用虚线表示) ，这样就形成一张控制图，如图4 4 所示。 图上由三条水平线组成，其名称如下： 中心线( 简记c l ) 对应均值； 上控制限( 简i 己u c l ) ，对应+ 3 0 ； 下控制限( 简i 2 l c l ) ，对应一3 0 。 天津大学硕士学位论文 第四章生产阶段的质量改进 在现场使用时，根据规定的规则抽取一个样本，测量样本中每个样品的质量 特性，计算其平均值。最后把计算结果店在控制图上，如此不断的重复，累计到 一定数量后就可对过程有无异常波动作出判断。若无异常波动，可以认为过程受 控；若有异常，则认为过程失控连这足要查找原因，采取适当行动，及时纠正， 使过程恢复收空状态。 质 量 特 征 值 统 计 量 4 3 5 控制图的绘制 图4 - 4 控制图的结构 时间或编号 常规控制图的绘制一般包括以下步骤： 根据需要选择控制图的类型； 确定控制的产品质量特性； 根据确定的规则搜集数据； 确定控制图的控制界限及各样本的参数； 描点 对控制图反映的生产过程的稳定性进行判断 4 3 6 控制图的判稳判异准则 控制图的判稳判异准则是为了判断生产过程是否处于统计控制状态，以便决 定是台有必要采取措施。 判稳准则：在点子随机排列的情况下，符合下列条件之一就认为过程处于稳 态： ( 1 ) 连续2 5 个点子都在控制界限内： ( 2 ) 连续3 5 个点子至多有1 个点了落在控制界限外： ( 3 ) 连续1 0 0 个点子至多有2 个点子落在控制界限外。 天津大学硕士学位论文第四章生产阶段的质量改进 国标g b t 4 0 9 1 - - 2 0 0 1 常规控制图中规定了8 种判异准则“。为了应用这 些准则，将控制图等分为6 个区域，每个区宽lo 。这6 个区的标号分别为a 、b 、c 、 c 、b 、a 。其中两个a 区、b 区及c 区都关于中心线c l 对称，如图4 5 所示。 质 量 特 征 值 统 计 量 图4 - 5 控制图的结构 时问或编号 准则一：一点落在a 区以外。该准则可对参数u 的变化或参数。的变化给出 信号，变化越大，则给出信号越快。 准则二：连续9 点落在中心线同一侧。此准则是为了补充准则一而设计的， 以改进控制图的灵敏度。 准则三：连续6 点递增或递减。此准则是针对过程平均值的趋势进行设计的， 它判断过程平均值的较小趋势要比准则二更为灵敏。 准则四：连续1 4 点中相邻点上下交替。 准则五：连续3 点中有2 点落在中心线同一侧的b 区以外。出现该现象是由于 过程的参数u 发生了变化 准则六：连续5 点中有4 点落在中心线同一侧的c 区以外。与准则5 类似，出现 该现象也是由于过程的参数p 发生了变化。 准则七：连续1 5 点在c 区中心线上下。 准则八：连续8 点在中心线砖侧，但无一在c 区中。 4 4 控制图对多品种小批量生产的控制 以体哈特控制图为代表的统计过程质量控制技术是在大批量生产背景下出 现的，通过采集大量的产品质量检测数据，得到过程分布参数的值，计算出控制 限，建立起控制图，实现生产过程控制。控制图的类型及其挣制限随统计控制变 量的不同、样本容量的变化而异。 天