如何进行质量设计.pptx

2008 PERA Global精益研发之精益研发之 质量设计平台质量设计平台 邢军 质量产品业务部 副总经理 2008 PERA Globalv质量现状及问题质量现状及问题v质量设计方法论质量设计方法论v如何进行质量设计如何进行质量设计v质量设计产品的价值与特点质量设计产品的价值与特点 摘摘 要要 2008 PERA Global我国产品质量现状我国产品质量现状- 20002000年到年到20042004年年5 5年间，年间，全国产品质量监督抽查平全国产品质量监督抽查平均抽样合格率为均抽样合格率为77.8%77.8%- -我国企业我国企业解决质量问解决质量问题有关的费题有关的费用占到用占到营业营业总额的总额的20%20%以上以上- 2006- 2006年全年全国产品质量国产品质量监督抽查平监督抽查平均抽样合格均抽样合格率为率为83.2%83.2% 20%83.2%77.8%150亿- -据测算，一个百分点抽样据测算，一个百分点抽样不合格率的损失是不合格率的损失是150150亿亿元。元。（国家质检总局统计数据）（国家质检总局统计数据）吞噬了企业大量的利润！吞噬了企业大量的利润！如果质量的损失能够降低一半，如果质量的损失能够降低一半，就可以增加近就可以增加近10%的利润！的利润！ 2008 PERA Global本资料来源 2008 PERA Global质量从哪里来？质量从哪里来？v 质量从哪里来？质量从哪里来？ 质量是检验出来的？质量是检验出来的？ 事后检验，挑出不合格；事后检验，挑出不合格； 质量是生产出来的？！质量是生产出来的？！实现设计和工艺要求；实现设计和工艺要求； 质量是设计出来的？！质量是设计出来的？！制定质量标准，决定产品基因。制定质量标准，决定产品基因。v 提高产品质量应该从设计源头入手！提高产品质量应该从设计源头入手！v 我们国家的现状是我们国家的现状是: :质量设计一直没有得到企业的足够重视。质量设计一直没有得到企业的足够重视。朱兰质量三步曲 2008 PERA Global设计过程决定了产品的固有质量设计过程决定了产品的固有质量5%70%80%-据统计企业花费据统计企业花费5%5%的预算用于设的预算用于设计。计。- -产品成本产品成本70%70%是是由设计决定的。由设计决定的。- 80%- 80%的质量问的质量问题是由于设计原题是由于设计原因引起的。因引起的。设计过程决定了产品的固有质量，设计过程决定了产品的固有质量，进行产品质量设计，事半功倍！进行产品质量设计，事半功倍！质量杠杆产品质量生产控制工艺设计产品设计 2008 PERA Globalv质量现状及问题质量现状及问题v质量设计方法论质量设计方法论v如何进行质量设计如何进行质量设计vPERA.QPERA.Q产品的价值与特点产品的价值与特点 摘摘 要要 2008 PERA Global设计是一门科学设计是一门科学 不能仅仅依靠经验不能仅仅依靠经验现代产品现代产品设计理论设计理论设计是一门科学，而不能仅仅依靠经验！设计是一门科学，而不能仅仅依靠经验！现代企业研发工程师欠缺不是专业技术现代企业研发工程师欠缺不是专业技术, 而是系统的产品开发方法而是系统的产品开发方法以加速产品开发过程，快速设计出高质量的产品以加速产品开发过程，快速设计出高质量的产品!设计时一个映设计时一个映 射的过程。射的过程。功能的实现是功能的实现是 能量、信息的能量、信息的 转换。转换。创新是有规律创新是有规律可循的。可循的。TRIZ方法是实方法是实现技术创新的现技术创新的规律体系。规律体系。质量是要设计质量是要设计 到产品中去的；到产品中去的；系统设计；系统设计；参数设计；参数设计；容差设计。容差设计。保持功能要求保持功能要求的独立性；的独立性；信息含量最小信息含量最小化原则化原则;评价产品设计质评价产品设计质量好坏的标准量好坏的标准追求六西格玛追求六西格玛质量；零缺陷质量；零缺陷;设计过程中相关设计过程中相关的工具和方法，的工具和方法，象象QFD,FMEA等等 2008 PERA Global国外进行质量设计的成功案例国外进行质量设计的成功案例 2008 PERA Globalv质量现状及问题质量现状及问题v产品质量设计方法论产品质量设计方法论v如何进行质量设计如何进行质量设计v质量设计产品的价值与特点质量设计产品的价值与特点 摘摘 要要 2008 PERA Global质量设计的技术体系质量设计的技术体系多学科优化多学科优化流程管理流程管理数据管理数据管理知识管理知识管理 2008 PERA Global质量设计的应用模型质量设计的应用模型综合质量展开综合质量展开故障模式与影响分析故障模式与影响分析顾顾客客需需求求虚虚拟拟样样机机可可靠靠性性设设计计面面向向 X设设计计稳稳健健性性设设计计试试验验设设计计公公理理设设计计 2008 PERA Global质量设计的应用模型质量设计的应用模型详细设计详细设计样机实验样机实验方案设计方案设计概念设计概念设计零件特征零件特征工程特征工程特征工艺特征工艺特征零件特征零件特征工程特征工程特征顾客需求顾客需求客户客户生产生产要求要求工艺工艺设计设计系统系统设计设计零部件零部件设计设计零件特征零件特征工程特征工程特征优化优化设计设计在数据映射的过程中在数据映射的过程中 进行质量设计进行质量设计 把各种质量设计的理论把各种质量设计的理论 和算法封装到平台中，和算法封装到平台中， 设计师不需要了解设计师不需要了解 复杂的数学方法复杂的数学方法帮助企业轻松地掌握质量设计方法和应用帮助企业轻松地掌握质量设计方法和应用完成从顾客需求完成从顾客需求 到产品功能到产品功能 到设计参数到设计参数 到工艺参数到工艺参数 的精确数据映射！的精确数据映射！ 2008 PERA Global方法介绍一：新产品开发的秘密武器方法介绍一：新产品开发的秘密武器-QFDv QFDQFD即质量机能展开，产生于日本，是新产品开发的有力即质量机能展开，产生于日本，是新产品开发的有力武器；武器；v 据统计，日本本田公司和丰田公司应用据统计，日本本田公司和丰田公司应用QFDQFD以后：以后： 成本消减成本消减50%50%； 开发时间缩短开发时间缩短30%30%。v 丰田向市场投放同等类型新产品的周期大概是美国汽车公丰田向市场投放同等类型新产品的周期大概是美国汽车公司的一半。司的一半。v 美国国防部美国国防部DODD5000.51DODD5000.51文件中，明确规定美军产品厂商文件中，明确规定美军产品厂商必须采用必须采用QFDQFD技术；技术；v 近年来在我国的航空、汽车、电子等领域也取得了一定的近年来在我国的航空、汽车、电子等领域也取得了一定的成果；成果； 2008 PERA Global综合质量展开（综合质量展开（QFD）- -如何通过产品质量的策划，明确设计的目标和重点？如何通过产品质量的策划，明确设计的目标和重点？- -以顾客需求为驱动，实现功能、技术、可靠性和成本等以顾客需求为驱动，实现功能、技术、可靠性和成本等的逐级展开，形成可视化的设计图表。的逐级展开，形成可视化的设计图表。解决方案解决方案应用价值应用价值解决问题解决问题- -实现了用户的需求世界向技术世界的转换；实现了用户的需求世界向技术世界的转换；- -通过价值和竞争分析确定设计的目标和重点；通过价值和竞争分析确定设计的目标和重点；- -实现了设计开发过程的可视化；实现了设计开发过程的可视化；- -快速利用原有的设计信息，大大减少研制时间和设计更改。快速利用原有的设计信息，大大减少研制时间和设计更改。 2008 PERA GlobalQFD的展开与映射模型的展开与映射模型 2008 PERA Global方法介绍二：公理设计（方法介绍二：公理设计（AD）-如何实现从用户域、功能域、物理域到流程域的精确如何实现从用户域、功能域、物理域到流程域的精确映射，并且保证系统设计的最优化？映射，并且保证系统设计的最优化？- -把用户需求、功能要求及设计约束转化为产品的系统把用户需求、功能要求及设计约束转化为产品的系统设计方案，形成设计参数集合，应用映射矩阵分析系统设计方案，形成设计参数集合，应用映射矩阵分析系统的耦合性；应用信息含量的计算来实现系统的简化。的耦合性；应用信息含量的计算来实现系统的简化。解决方案解决方案应用价值应用价值解决问题解决问题- -实现从用户需求到设计参数的精确映射；实现从用户需求到设计参数的精确映射；- -快速分析和判别系统的耦合性；快速分析和判别系统的耦合性；- -量化评价系统的复杂性，给系统简化和创新提供依据；量化评价系统的复杂性，给系统简化和创新提供依据；- -有效促进企业设计的模块化、标准化。有效促进企业设计的模块化、标准化。 2008 PERA Global公理设计公理设计v 19901990年麻省理工年麻省理工(MIT(MIT）的）的Nam.P.SuhNam.P.Suh提出的系统设计的提出的系统设计的独独立立公理与信息公理，以之为基础的设计定理与推理，即公公理与信息公理，以之为基础的设计定理与推理，即公理设计。该理论推广以来，已经在许多著名企业中取得成理设计。该理论推广以来，已经在许多著名企业中取得成功。功。v 2 2个公理个公理,26,26个通用定理个通用定理,9,9个大系统的定理；个大系统的定理；v 分析和判定系统设计的优劣，并且给系统的优化和改进提分析和判定系统设计的优劣，并且给系统的优化和改进提供科学的依据和参考供科学的依据和参考 2008 PERA Global公理设计的应用示例公理设计的应用示例传动轴部件的结构设计传动轴部件的结构设计只需用5种弹簧卡圈，便可代替原来螺栓、螺母、垫圈、轴套等11种零件，大大简化了产品设计。 2008 PERA Global方法介绍三：稳健性设计方法介绍三：稳健性设计- -如何实现低成本、高质量的设计？如何实现低成本、高质量的设计？- -通过选择系统参数的最佳组合，尽量减小内外部和通过选择系统参数的最佳组合，尽量减小内外部和产品间的干扰，使质量特性波动最小。产品间的干扰，使质量特性波动最小。- -选择低质量等级的元件，实现质量最好的整机。选择低质量等级的元件，实现质量最好的整机。- -根据各参数波动对产品质量特性贡献的大小，从经根据各参数波动对产品质量特性贡献的大小，从经济性角度确定最合理的容差大小。济性角度确定最合理的容差大小。解决方案解决方案应用价值应用价值解决问题解决问题- -把质量设计进产品里面去；把质量设计进产品里面去；- -量化分析并确定产品的最佳参数和合理容差；量化分析并确定产品的最佳参数和合理容差；- -用质量损失和经济性角度进行质量设计；用质量损失和经济性角度进行质量设计；- -实现低成本、高质量的设计效果。实现低成本、高质量的设计效果。 2008 PERA Global稳健性设计稳健性设计田口的稳健性设计理论v 质量不是靠检验得来的，也不是靠控制生产过程得来的；质质量不是靠检验得来的，也不是靠控制生产过程得来的；质量，就是把顾客的质量要求分解转化成设计参数，形成预期量，就是把顾客的质量要求分解转化成设计参数，形成预期目标值，最终生产出低成本且性能稳定可靠的物美价廉的产目标值，最终生产出低成本且性能稳定可靠的物美价廉的产品。品。 田口玄一田口玄一 2008 PERA Global稳健性设计稳健性设计v 据统计，日本数百家公司每年应用田口方法完成据统计，日本数百家公司每年应用田口方法完成1010万项左万项左右的实例项目，右的实例项目，在不增加成本的情况下，大大提高了产品在不增加成本的情况下，大大提高了产品设计和制造质量设计和制造质量，是日本经济腾飞的秘诀。，是日本经济腾飞的秘诀。v 2020世纪世纪8080年代初引入美国后，在福特汽车获得成功，使福年代初引入美国后，在福特汽车获得成功，使福特在特在19861986年盈利超越通用。后来，美国通用汽车工程管理年盈利超越通用。后来，美国通用汽车工程管理学院，专门设置了田口方法的课程。学院，专门设置了田口方法的课程。v 19941994年美国国家航空航天局（年美国国家航空航天局（NASANASA）从）从9494年开始推广田口年开始推广田口方法，首先应用在航天飞机燃料贮箱中。方法，首先应用在航天飞机燃料贮箱中。v 据统计美国每年完成案例据统计美国每年完成案例50005000个以上，节约经费几十数亿个以上，节约经费几十数亿元。元。v 在中国在中国 2008 PERA Global稳健性设计示例稳健性设计示例L(y)ymm +m -m+0m-00AA0L(y) = k(ym)2 2008 PERA Global方法介绍四：正交试验设计（方法介绍四：正交试验设计（DOE）v 试验设计技术最早由英国费歇尔（试验设计技术最早由英国费歇尔（R.A.FisherR.A.Fisher）等人在）等人在2020世纪世纪2020年代提出的年代提出的v 二战后，试验设计成为日本质量管理的重要工具之一，广二战后，试验设计成为日本质量管理的重要工具之一，广泛应用于冶金、机械、电子、医药等行业，并取得了显著泛应用于冶金、机械、电子、医药等行业，并取得了显著的成效。的成效。 2008 PERA Global正交试验设计（正交试验设计（DOE）- -如何以尽可能少的试验次数获得足够有效的数据，如何以尽可能少的试验次数获得足够有效的数据，并且得出比较可靠的结论？并且得出比较可靠的结论？- -利用正交表来安排和分析多因素的试验方案利用正交表来安排和分析多因素的试验方案 ，从试，从试验因素的全部水平组合中挑选部分代表性的水平组合验因素的全部水平组合中挑选部分代表性的水平组合进行试验，通过对试验结果的分析了解全面的试验情进行试验，通过对试验结果的分析了解全面的试验情况，并找出最优的水平组合。况，并找出最优的水平组合。解决方案解决方案应用价值应用价值解决问题解决问题- -有效减少试验次数，降低试验成本，缩短研制周期；有效减少试验次数，降低试验成本，缩短研制周期；- -明确因素对于质量指标的影响程度；明确因素对于质量指标的影响程度；- -确定每个因素的最佳水平；确定每个因素的最佳水平；- -通过多因素最佳的水平搭配，来实现最好的设计效果。通过多因素最佳的水平搭配，来实现最好的设计效果。 2008 PERA Global案例案例-提高某化工产品的转化率提高某化工产品的转化率因素水平 反应温度A() 反应时B(min) 用碱量C(kg) 电压D(V) 123 808590 90120150 567 180200220 目标：目标：提高产品的转化率；提高产品的转化率；影响因素：影响因素：温度、时间、用碱量、电压；温度、时间、用碱量、电压；一一搭配试验：一一搭配试验：81次；次；正交表试验：正交表试验：9次。次。根据数据分析，确定较优条件为：根据数据分析，确定较优条件为：A3B2C2D2 温度=90 ；时间=120min；用碱量=6kg；电压=200V 2008 PERA Global方法介绍五：可靠性设计与分析方法介绍五：可靠性设计与分析v 美国贝尔实验室统计，在引起产品故障的原因中，设计技术占美国贝尔实验室统计，在引起产品故障的原因中，设计技术占40%以上；以上；v 日本对产品故障原因调查表明，一半的故障是由于设计问题引起日本对产品故障原因调查表明，一半的故障是由于设计问题引起的；的；v 我国某研究所对以前研制的某惯性导航设备故障分析发现，设计我国某研究所对以前研制的某惯性导航设备故障分析发现，设计不当造成故障占总故障不当造成故障占总故障65.5%。 2008 PERA Global可靠性设计与分析可靠性设计与分析- -如何进行可靠性的预计、分配和计算，如何尽早发如何进行可靠性的预计、分配和计算，如何尽早发现潜在的缺陷及故障，提前进行解决？现潜在的缺陷及故障，提前进行解决？- -建立产品的故障信息库和失效及影响分析系统，实建立产品的故障信息库和失效及影响分析系统，实现改进措施向上级设计环节的信息反馈机制；现改进措施向上级设计环节的信息反馈机制；- -建立产品可靠性指标分解和分析，实现可靠性指标建立产品可靠性指标分解和分析，实现可靠性指标的预计、分配、计算和预警。的预计、分配、计算和预警。解决方案解决方案应用价值应用价值解决问题解决问题- -提高产品的寿命和平均故障间隔时间；提高产品的寿命和平均故障间隔时间；- -有效降低产品的维修成本；有效降低产品的维修成本；- -充分利用历史数据，对产品可靠性水平了然于胸；充分利用历史数据，对产品可靠性水平了然于胸；- -有效提高顾客满意度和品牌价值。有效提高顾客满意度和品牌价值。 2008 PERA Global可靠性设计与分析案例可靠性设计与分析案例 2008 PERA Global方法介绍六：面向方法介绍六：面向X设计（设计（DFX）v DFX一种面向产品生命周期的优化设计方法和系统，在英特尔、一种面向产品生命周期的优化设计方法和系统，在英特尔、摩托罗拉、惠普、通用、福特、奔驰、波音等著名公司广泛应摩托罗拉、惠普、通用、福特、奔驰、波音等著名公司广泛应用。用。DFMA（面向制造和装配的设计）应用模型（面向制造和装配的设计）应用模型 2008 PERA Global面向面向X设计设计- -如何在设计阶段就充分考虑制造、装配、成本等的如何在设计阶段就充分考虑制造、装配、成本等的约束和困难，提高产品的可制造性、可装配性？约束和困难，提高产品的可制造性、可装配性？- -把制造、装配、成本等要素的有关知识和标准整理把制造、装配、成本等要素的有关知识和标准整理成具体的设计准则，用设计准则指导产品设计；成具体的设计准则，用设计准则指导产品设计；- -对设计要素进行分析、优化和评价，以确定合适的对设计要素进行分析、优化和评价，以确定合适的材料、公差要求和工艺方案。材料、公差要求和工艺方案。解决方案解决方案应用价值应用价值解决问题解决问题- -简化产品设计、提高通用化和标准化；简化产品设计、提高通用化和标准化；- -降低制造和装配的难度和成本；降低制造和装配的难度和成本；- -缩短研制周期，减少零件数量，减少装配时间。缩短研制周期，减少零件数量，减少装配时间。 2008 PERA Globalv质量现状及问题质量现状及问题v产品质量设计方法论产品质量设计方法论v如何进行质量设计如何进行质量设计vPERA.QPERA.Q产品的价值与特点产品的价值与特点 摘摘 要要 2008 PERA GlobalPERA.Q应用价值应用价值PERA.Q提升质量设计提升质量设计水平水平提高产品固有提高产品固有质量质量缩短研制周期缩短研制周期降低成本降低成本 2008 PERA GlobalPERA.Q产品特点产品特点30%55%A.构建质量设计的系统化平台构建质量设计的系统化平台B. 实现质量设计理论方法的封装实现质量设计理论方法的封装C. 与企业设计流程的有机结合与企业设计流程的有机结合D. 实现质量设计知识积累和重用实现质量设计知识积累和重用 2008 PERA Global总结总结v 设计决定了产品的固有质量；设计决定了产品的固有质量；v 产品质量设计是有规律的，是一门科学，而不应该是仅仅产品质量设计是有规律的，是一门科学，而不应该是仅仅依靠经验来进行设计；依靠经验来进行设计；v 构建系统化的质量设计平台，才能最大程度地发挥价值；构建系统化的质量设计平台，才能最大程度地发挥价值；v PERA.Q是企业建立精益研发平台的重要组成部分。是企业建立精益研发平台的重要组成部分。