第11讲 TQM和产品可靠性控制与管理

1、第11讲 TQM和产品可靠性控制与管理【本讲重点】 产产品可靠靠性控制制的定义义和发展展 产产品可靠靠性控制制的要点点 可可靠性的的控制和和管理一、产品可可靠性的的定义和和发展 产产品可靠靠性是全全面质量量管理所所涉及的的主要领领域之一一。一个个可靠的的产品应应该是在在整个使使用期间间能够执执行设计计时所要要求的功功能的产产品，可可靠性是是一种质质量特性性，它体体现了当当今的购购买者的的一种主主要要求求。（一）产品品可靠性性的定义义产品可靠靠性是产产品的一一种性能能。简单单地说，它它是以概概率量来来度量产产品或设设备持续续工作的的能力。它它的定义义是：在在规定的的时期内内，在规规定的条条件下，

2、完完成所要要求的功功能的一一种能力力。相应应的，可可靠度的的定义是是单位产产品在规规定的时时期内，在在规定的的条件下下，持续续完成所所要求功功能的概概率。产产品可靠靠度有四四个重要要的要素素：概率率、性能能、时间间和条件件。产品可靠度的重要要素：产品可靠度的重要要素：概率、性能、时间、条件 eq oac(,1) 概率 可可靠性的的第一个个要素是是概率。每每个单位位产品同同其它单单位产品品多少有有些不同同，有些些寿命较较短，有有些寿命命较长。进进一步说说，一组组单位产产品可以以具有某某个平均均寿命。因因此，可可能用辨辨别产品品故障的的频数分分布来预预测单位位产品的的寿命。 eq oac(,2)

3、性能 包包含在定定义中的的第二个个要素就就是性能能。所谓谓产品可可靠，就就是该产产品必须须在实用用中实现现某些功功能或完完成某些些工作。当当完不成成预定的的功能的的时候，这这个产品品的性能能就有问问题。 eq oac(,3) 时间 可可靠性定定义中的的第三个个要素是是时间。以以产品实实现其功功能的概概率来表表示可靠靠性，它它必须确确定一个个规定的的时间长长度，在在此时间间内功能能始终一一致。这这种情形形类似人人寿保险险统计表表格。每每个人在在今后一一年内存存活的概概率和今今后十年年内存活活的概率率不同。根根据这种种相同的的理由，谈谈论产品品可靠性性必须提提出期望望寿命是是十分钟钟或是十十年或是

4、是任何寿寿命长度度。 eq oac(,4) 条件 可可靠性定定义中的的第四要要素是条条件，其其中包括括产品在在现场使使用的使使用条件件和操作作环境。这这些因素素确定了了将加在在产品上上的压力力状况。储储存和运运输条件件也可显显著地影影响产品品的可靠靠性，也也属于产产品可靠靠性的影影响条件件。 （二）产品品可靠性性要求的的发展产品可靠性发展的四个阶段： 预测和论证产品可靠性 对产品可靠性的评估 确定和实现可靠性 数理统计技术和可靠性工作的实施 为为了充分分了解全全面质量量管理的的可靠性性活动，认认识现代代产品可产品可靠性发展的四个阶段： 预测和论证产品可靠性 对产品可靠性的评估 确定和实现可靠性

5、 数理统计技术和可靠性工作的实施 eq oac(,1) 预测和和论证产产品可靠靠性可靠性的的第一阶阶段，是是在几十十年前，预预测产品品可靠性性和论证证这种可可靠性是是否可以以达到，就就是这个个阶段的的目标。确确定元件件的失效效率就是是当时的的关键技技术之一一，同时时数理统统计模型型也开始始应用于于产品可可靠性控控制中。 eq oac(,2) 对产品品可靠性性的评估估 设设计、制制造和使使用都较较复杂的的产品，或或者对长长期可靠靠和无故故障运行行有重要要要求的的产品，产产品可靠靠性就发发展到第第二阶段段，即对对产品可可靠性的的评估。在在产品设设计、制制造以及及服务和和维护保保养方面面已开发发出一

6、些些非常重重要的可可靠性技技术。 在在生产中中，这些些主要技技术有：设计裕裕度、降降低额定定值、冗冗余贮备备、环境境应力控控制、故故障模型型及其影影响与致致命度分分析、失失效的物物理研究究、人体体工程学学设计、包包装和运运输设计计等等。在在制造方方面，进进厂材料料控制和和产品控控制的许许多领域域都足以以保证可可靠性。 eq oac(,3) 确定和和实现可可靠性这一系列列技术的的出现，产产品可靠靠性发展展的第三三阶段就就显得重重要了，这这个阶段段已经把把旨在确确定和实实现可靠靠性，以以及正在在实施的的维护管管理等项项活动协协调起来来。所谓谓可靠性性“规划”，本质质上就是是一系列列可靠性性工作及及

7、其实施施要求。 eq oac(,4) 数理统统计技术术和可靠靠性工作作的实施施产品可靠靠性发展展的第四四阶段，即即将这些些数理统统计技术术和可靠靠性工作作加以完完全有效效与经济济的利用用和实施施。这不不是可靠靠性工作作的结束束，而是是全公司司质量大大纲完整整的一部部分。这这些可靠靠性工作作是一个个公司保保证全面面满足用用户质量量要求的的现代质质量体系系的十分分重要的的组成部部分。二、产品可可靠性控控制的要要点产品可靠靠性的控控制，要要考虑到到顾客的的要求和和可靠性性的成本本；同时时对可靠靠性度量量方法和和可靠性性活动的的了解是是很必要要的，有有利于可可靠性的的分析和和管理。（一）顾客客的需求求

8、可靠靠性和成成本 eq oac(,1) 顾客的的需求 如同同所有的的质量特特性一样样，产品品可靠性性的要求求归根到到底也是是由顾客客的使用用条件来来决定的的。产品品可靠性性的某种种水平务务必满足足顾客的的需求而而且又最最为经济济。然而，如如果这种种水平定定得太低低，则由由于过多多的修理理、维护护和不能能使用的的费用会会使顾客客的真正正的使用用总费用用增高。如如果所定定的可靠靠性水平平太高，则则由于零零件和总总成的部部分要求求提高，以以致这部部分价格格提高，这这也会使使顾客花花费过高高的总费费用。 eq oac(,2) 可靠性性成本控控制 正正确确定定产品可可靠性水水平，更更重要的的是要考考虑到

9、产产品或服服务的可可用性。由由总成本本所确定定的产品品最佳可可靠性值值，可以以使制造造者和购购买者双双方都获获得最佳佳的可靠靠性。购购买者日日益强调调，希望望得到这这项产品品的可靠靠性标准准而又不不愿意给给制造商商付出更更多的代代价。在上述情情况下，把把质量成成本按其其各个项项目细分分，会有有助于除除去伪装装的不合合理的项项目和辨辨明真正正应当注注意的地地方。就就质量成成本的可可靠性项项目来说说，要考考虑以下下方面，对对可靠性性成本进进行控制制：为了保证证达到所所要求的的产品可可靠件，必必须支出出某些与与可靠性性有关的的费用，这这些部分分是预防防和鉴定定成本的的一部分分；这些些成本必必须同故故

10、障成本本求得平平衡，以以获得特特定的产产品可靠靠性；必必须使质质量总成成本优化化，使之之符合包包括其它它可靠性性因素在在内的公公司质量量目标。（二）可靠靠性的度度量和可可靠性的的活动 eq oac(,1) 可靠性性的度量量 在在统计研研究中发发现，许许多可靠靠性分析析方法可可用来鉴鉴别逐台台产品和和逐个元元件在其其寿命周周期内的的失效与与时间之之间的关关系的各各种模式式。在可可靠性预预测方面面，当元元件不能能经济地地或实际际地被修修复时，一一般应把把这些元元件作为为预测项项目。一般产品品都有一一个共同同的生命命模式，包包括三个个不同的的时期：早期失失效期、正正常运转转期、耗耗损期，如如图111

11、-1所所示。通通过产品品处于不不同的时时期，我我们可以以预测失失效率的的大小，进进而预测测产品的的可靠性性。图11-11 产品品寿命特特征曲线线可靠性的的度量一一般考虑虑下面四四个方面面：平均均无故障障工作时时间、损损耗前工工作时间间、平均均维修间间隔时间间、平均均修理间间隔时间间、平均均修理时时间等。平平均无故故障时间间越长、平平均维修修间隔时时间越长长，说明明产品的的可靠性性越高。 eq oac(,2) 可靠性性的活动动在全面质质量管理理大纲中中，与产产品失效效率有关关的各项项活动，也也即概率率、时间间、性能能和条件件等要素素的确定定和控制制，同全全面质量量管理大大纲的活活动完全全一致，因

12、因而也是是开展全全面质量量管理四四项工作作中的重重要项目目。这些可靠靠性活动动可以归归纳为下下列六项项，它们们的关系系如图111-22所示，应应将从产产品可靠靠性持续续分析中中所取得得的数据据进行反反馈，以以便对产产品设计计，工艺艺过程设设计和有有关控制制系统经经常加以以评审。图11-22 可靠靠性活动动之间的的关系三、产品可可靠性的的控制和和管理可靠性的的控制管管理活动动贯穿于于规划、设设计、试试制、生生产使用用的全过过程，它它是产品品整个使使用寿命命周期的的一项连连贯项活活动。只只有设计计、生产产、使用用三方面面密切配配合，不不断地提提高产品品的可靠靠性指标标，才能能取得比比较好的的经济效

13、效益。（一）制定定可靠性性方案 eq oac(,1) 制定可可靠性要要求新设计控控制的初初始工作作包括制制定适合合产品所所要求的的可靠性性的任何何可靠性性目标，增增加可靠靠性的成成本必须须同其不不增加时时的有关关成本加加以平衡衡。一项可靠靠性标准准的选择择应是个个实际问问题，而而不是纯纯理论的的练习。标标准的选选择必须须注意到到技术的的现状，并并且还要要了解如如要使该该种技术术超出目目前限制制时将会会付出何何种代价价。因此此必须是是经济许许可范围围内的标标准。在实现详详细规定定的可靠靠性之前前，可能能会要求求技术更更加进步步。为了了达到这这种进步步，应当当在最需需要之处处付出最最大的努努力。仔

14、仔细分析析推荐的的产品，将将能够揭揭示出具具有最高高失效率率的各种种元件。这这些都需需要全盘盘考虑，以以利于进进一步的的研究和和开发工工作。 eq oac(,2) 制定可可靠性方方案 实现现产品可可靠性要要求的方方案包括括：确定定设备系系统、元元件和结结构的产产品技术术规范；制造产产品的工工艺规范范；可靠靠性保证证技术；保护产产品的包包装和运运输规范范；保证证将产品品送到顾顾客手中中的运输输方式选选择以及及按设计计意图保保持产品品功能的的维护和和修理功功能。制定方案案的思路路是，首首先要通通过试验验来确认认失效前前的平均均工作时时间，然然后对不不同的产产品制定定不同的的可靠性性目标。增增加了成

15、成本的可可靠性，不不可避免免的要增增加成本本，此成成本是预预防成本本和鉴定定成本的的一部分分，要考考虑成本本的总体体预算和和平衡问问题。通过确定定成本的的可靠性性标准和和成本预预算分析析，既保保证了产产品的可可靠性和和质量，有有控制了了产品成成本，用用一种达达到最优优的经济济策略来来使产品品满足顾顾客的要要求，提提高企业业的竞争争力和企企业的信信誉。（二）通过过试验对对可靠性性方案的的评估 不不论是关关于产品品、制造造工艺或或包装设设计的可可靠性方方案，都都应在其其可靠性性规划中中的适当当地方加加以试验验。最初初的设计计建议将将利用所所谓的模模拟板(模型)试验来来检查。建建议的制制造工艺艺将用

16、试试制来检检查并进进一步用用小批试试制来验验证。 为为从可靠靠性试验验中获得得大量信信息，通通常必须须使该设设备运行行到失效效为止。在在这种情情况下，可可以确定定出失效效机理以以及失效效随时间间变化的的分布。这这些工作作必须在在样机阶阶段于产产品研制制计划的的早期完完成。 由由于这种种试验是是破坏性性的并且且通常要要花昂贵贵的实施施费，因因此要求求用尽可可能少的的样本在在尽可能能短的时时间内完完成试验验。结果果，这类类试验常常常是在在增加其其负荷和和环境应应力的加加速状况况下进行行，并在在失效前前结束试试验。假假如采用用加速试试验，则则它们必必须同现现场实际际操作经经验适当当地配合合。 一一般

17、寿命命试验法法已被某某些公司司用在新新的、大大容量的的产品上上。这种种方法包包括三种种连贯的的试验:计成熟熟试验、工工艺成熟熟试验、寿寿命试验验。 eq oac(,1) 设计成成熟试验验 设设计成熟熟试验是是发现和和纠正设设计问题题的一种种可靠性性论证。在在第台样机机上进行行这种试试验的目目的是论论证设计计、考察察其制造造方式和和需要排排除多少少次故障障才能符符合该产产品的可可靠性要要求。如如果不是是上述这这种情况况，则必必须在试试验期间间改进设设计，直直到它完完全能够够符合规规定要求求。 eq oac(,2) 工艺成成熟试验验工艺成熟熟实验是是测定早早期失效效以纠正正设计和和生产产产品的工工

18、艺之间间任何现现有的不不协调，并并确定达达到规定定的运转转可靠性性所必需需的试验验工作量量。对于于在给定定时期内内运转(预烧)的第一一台产品品，应严严密监控控其性能能并测定定其正在在下降的的失效率率。 eq oac(,3) 寿命试试验测定元件件耗损失失效分布布以消除除预期寿寿命降到到可接受受点以下下的任何何失效机机理。测测定若干干样本的的失效时时间以便便确定每每个被观观测失效效模型的的MTBBF和分分布。寿寿命试验验要在确确保耗损损超过期期望的最最小寿命命周期。通过这三三种试验验，我们们将在测测定过程程中确定定影响和和控制产产品可靠靠性的关关键因素素。一旦旦知道这这些因素素，就可可以把产产品的

19、可可靠性保保持在一一个可接接受的水水平上。没没有这样样的控制制，就可可能丧失失掉产品品盈利性性这个主主要因素素。（三）可持持续的增增长和控控制 eq oac(,1) 可持续续的增长长新设计产产品的初初次生产产必须弄弄清随产产品和工工艺的复复杂性以以及员工工的经验验和训练练水平而而变化的的因素。因因此，在在一定时时间内，将将要求工工厂提高高达到和和保持可可靠性目目标水平平所需的的熟练程程度。准准确预测测这种可可靠性增增长期是是工厂和和公司可可靠性规规划的一一项基本本活动。图11-33 可靠靠性增长长曲线图图利用由设设计、生生产和现现场工艺艺所提供供的失效效率和要要求服务务的数据据来预测测可靠性性增长，就就能够描描绘出一一条以图图形来表表示的可可靠性增增长曲线线。复杂杂产品可可靠性增增长典型型曲线形形状如图图11-3所示示，即在在生产阶阶段初期期要求有有最高的的服务次次数。过过一段时时间，随随着相应应的可靠靠性规划划的实施施，曲线线逐渐变变平，这这反映出出可靠性性改进的的程度。最最后曲线线稳定在在生产全全部产品品的一个个基本百百分率上上。 eq