质量管理第四

质量管理第四第一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-2-知识要点DfM、DfC、DfE的涵义与基本要求产品设计过程质量管理的主要任务QFD的内涵建造质量屋的技术路线可靠性、维修性、保障性、测试性、可用性及可信性的基本概念可靠度、故障率、MTBF、MTTR、维修度及可用度的计算串联系统与并联系统可靠度的计算可靠性分析的方法可靠性过程管理的内容服务的概念、特点及服务设计的基本要求服务设计的一般方法服务蓝图的绘制与应用第二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三以循环型产品赢得市场，寻求新的增长随着日本治理环境污染的深入，日本的环保产业创造了新的经济增长点。正是由于70年代末日本颁布了严格的汽车尾气排放标准，推动了日本汽车产业在提高燃油效率、降低尾气超标排放的研究开发，使日本汽车在80年代以环保型、经济型的优势，率先抢占了欧美汽车市场。

未来国际竞争的一个重要方面，是资源之争。循环经济的标志是优质资源。日本提出发展循环经济，就是要进一步提高资源能源利用效率;保障经济活动所需的优质生态和环境总量。

彻底改变以“大量生产、大量消费和大量废弃”为特征的线性经济模式，代之以“最优生产、最优消费、最少废弃”的经济发展模式。第三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-4-设计方案中镜面加工的某一道工序为手工打磨！哪里找这样的工匠去？引导案例：真为Apple的设计方案感到后怕第四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-5-第四章设计过程质量管理4.1面向质量的产品设计4.2质量功能展开4.3可靠性工程4.4服务设计与质量控制第五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-6-第一节

面向质量的产品设计第六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三产品设计的DfX方法DfX

就是面向产品生命周期的产品或服务的设计方法，即为产品生命周期内某一环节或某一因素而设计。DfX结合了计算机技术、制造技术、系统集成技术和管理技术，充分体现了系统化的思想。其中，X可以代表产品生命周期内的某一环节。如制造、测试、使用、维修、回收、报废等。也可以代表决定产品竞争力的某一因素。如质量、成本等。第七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三最常见的DfX方法DfP：可采购性设计DfM：可制造性设计DfD：可诊断分析性设计DfD：可拆卸性设计DfT：可测试性设计DfA：可装配性设计DfS：可服务性设计DfR：可可靠性设计DfC：面向成本的设计DfE：绿色设计第八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三Df

M(可制造性设计)DfM

：主要研究产品本身的物理设计与制造系统各个部分之间的相互关系，并把它用于产品设计中，以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化。DfM可以降低产品的开发周期和成本，使之能更顺利地投入生产。采用可制造性设计技术，在产品设计阶段就考虑与制造有关的约束，指导设计师选择原辅材料和工艺方案，并估计制造周期和成本。在产品设计阶段进行可制造分析，填补了产品开发与制造环节之间的“间隙”，对于提高产品的可靠性、稳定性，减少产品开发和制造成本，增强产品在市场上的竞争力具有重要意义。第九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三Df

M(可制造性设计)工艺性材料机器设备制造环境试制周期操作人员经济性……质量管理-10-第十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-11-含义：采用这种技术，就是在满足用户需求的前提下，分析和研究产品制造过程及销售、使用、维修、回收、报废等各个阶段的成本组成情况，对原设计方案中造成产品成本过高的项目进行修改，以降低设计与制造成本。尽可能地使产品的全生命周期成本（LifeCycleCost,LCC）最低。切入点（即与产品全生命周期成本相关的因素）：产品材质、重量、尺寸、形状、装配操作数、接触面数、紧固件数、装配路径、检测方法和工具、所用公用工程介质、使用环境、操作方法、可回收利用情况。

DfC(面向成本的设计)第十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三DfE(绿色设计)

含义:绿色设计亦称面向环境的设计或环境友好的设计.就是在设计产品时，在保证产品的性能、质量的前提下，考虑产品在其整个生命周期中对资源和环境的影响，使产品对环境的总体影响减轻到最小。绿色设计体现了循环经济中企业内部小循环的3R

原则。第十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三社会再生产3层次

3层次：小循环(企业内部)

中循环(区域内)

大循环(整个社会)小循环大循环中循环第十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-14-

3R原则：Reduce（减量化）Reuse（再利用）Recycle（再循环）Inputs输入Process过程Outputs输出ReuseReduceRecycleDfE（绿色设计）第十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三3R原则减量化：就是通过消耗最小的物料和能源来生产产品。再利用：就是使用废旧产品的某些配件或成分能够得到最大限度的利用。再循环：就是本企业的废弃物资源化。第十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三绿色设计产品的绿色设计中贯穿“减量化、再利用、再循环”的理念。绿色设计包含了各种设计工作领域，凡是建立在对地球生态与人类生存环境高度关怀的认识基础上，一切有利于社会可持续发展，有利于人类乃至生物生存环境健康发展的设计，都属于绿色设计的范畴。绿色设计具体包含了产品从创意、构思、原材料与工艺的无污染、无毒害选择到制造、使用以及废弃后的回收处理、再生利用等各个环节的设计，也就是包括产品的整个生命周期的设计。要求设计师在考虑产品基本功能属性的同时，还要预先考虑防止产品及工艺、环境的负面影响。第十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三绿色设计的基本要求（1）优良的环境友好性。即要求产品在生产、使用、废弃、回收、处置的各个环节都是对环境无害的或是危害最小的。（2）最大限度地减少资源消耗。即尽量减少材料使用量和种类，产品在其生命周期的各个阶段所消耗的能源最小。（3）排放最小。即通过各种技术或方法减少制造、使用过程中废弃物的排放量。（4）最大化可回收利用。即在材料的选择、产品结构、零件的可共用性等方面提高产品回收利用率。第十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三绿色设计的主要内容（1）绿色设计材料的选择与管理；（2）产品的可拆卸性与可回收性设计；（3）绿色产品成本分析；（4）绿色产品设计数据库与知识库管理；第十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三课堂案例：HP是DfE的典范设计：早在1992年，惠普就提出了为环境而设计的概念，即缩减产品尺寸，降低产品在生产和使用过程中的能源消耗，减少原辅材料的使用量。开发环保材料并设计更易回收的产品。制造：要求供应商遵守供应商行为准则，简化产品结构。配送：通过设计体积小，重量轻的产品来减少运输量，进而减少运输成本和二氧化碳的排放量。第十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三课堂案例：HP是DfE的典范使用：采用寿命更长的电池并加强电源管理，以降低能源消耗。设计多功能产品，以降低能源和材料的使用。设计可升级的产品，延长其生命周期，节省开发和运营成本。回收利用：提供回收、捐献、租赁、旧设备处置⁄翻新等服务。在设计时就考虑拆卸、回收和重复利用的方便性。第二十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三设计过程质量管理的主要内容产品设计质量管理：就是保证设计工作质量、组织协调各阶段质量职能，以最短的时间、最小的消耗完成设计任务。其主要内容：（1）产品设计的总体构思：根据市场调研结果，掌握顾客的质量要求，进行产品创意，形成产品的总体结构。（2）确定产品设计的具体质量目标：利用各种经济指标和核算方法，对产品的经济价值，质量成本进行分析，寻求最有利的方案，即最佳的工艺方案，以实现质量和经济的统一。常用的方法有：价值工程、试验设计、容差设计、方案比较法等，第二十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三设计过程质量管理的主要内容（3）明确产品设计的工作程序：将设计部门中各层次、各环节的技术人员在产品设计及设计质量管理活动中的责、权、利进行合理划分，并以制度形式固定下来。同时，规定设计部门的各个组成部分之间，各技术人员之间的关系和设计活动过程中的联系方式和程序。（4）组织设计质量评审：安排好“早期报警”，包括设计评审、故障分析，搞好产品试验验证，消除先天性缺陷。（5）质量特性的重要性分级：做好质量特性重要程度的分级和传递，使其他环节的质量职能按设计要求进行重点控制，确保符合性质量。第二十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三设计过程质量管理的主要内容产品设计的总体构思确定产品设计的具体质量目标明确产品设计的工作程序组织设计质量评审质量特性的重要性分级第二十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-24-第四章设计过程质量管理4.1面向质量的产品设计4.2质量功能展开4.3可靠性工程4.4服务设计与质量控制第二十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-25-质量功能展开（简称QFD）概述产生：首创于日本，由水野滋和赤尾洋二正式提出是一种集成开发技术技术的集成：包括顾客需求调查、价值工程和价值分析、层次分析法、矩阵图法等。人员、职能的集成：市场调查、产品研发、工程管理、制造、客服等。核心（内涵）：在产品设计和开发过程中充分倾听顾客的声音。第二节

质量功能展开第二十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量屋的基本构成左墙：顾客需求右墙：竞争力评价表天花板：技术要求房间：关系矩阵表地板：质量规格地下室：技术能力评价表屋顶：技术要求之间的相关矩阵第二十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三构建质量屋的技术路线第二十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三构建质量屋的技术路线（1）调查顾客需求；（2）测评各项需求对顾客的重要度；（3）把顾客需求转换为技术要求；（4）确定技术要求的满意度方向；（5）填写关系矩阵表；（6）计算技术重要度；（7）设计质量规格；（8）技术性评价；（9）市场竞争性评价；（10）确定相关矩阵；第二十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-29-第四章设计过程质量管理4.1面向质量的产品设计4.2质量功能展开4.3可靠性工程4.4服务设计与质量控制第二十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-30-第三节

可靠性工程可靠性：在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。维修性：在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。保障性：设计特性和计划的保障资源能满足使用要求的能力。测试性：能够及时并准确地确定产品的状态（可工作、不可工作或性能下降），并隔离其内部故障的一种设计特性。可用性：在所要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时刻和时间区间内处于可执行功能状态的能力。第三十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三正确理解可靠性概念产品的可靠性与规定条件的关系产品的可靠性与规定时间的关系产品的可靠性与规定功能的关系第三十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三产品的可靠性与规定条件的关系可靠性概念中所说的规定条件包括使用或储存时的环境条件。如：温度、湿度、气压、振动、冲击、辐射、应力等第三十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三可靠性的度量为了准确地度量和评价产品的可靠性。必须借助于一些数量指标对其进行相应的定量描述。这些数量指标称为可靠性特征值。具体有：可靠度、故障率（或失效率）、平均故障间隔时间（或失效前平均时间）、平均故障修复时间、维修度、可用度等。第三十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三1.可靠度与不可靠度可靠度：在规定条件，规定时间内，无故障地发挥规定功能的概率。规定的条件：产品所处的环境条件以及维护、使用条件。规定的时间:以时、日、月等表示的时间间隔。第三十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三可靠度与不可靠度可靠度的数学表达式：不可靠度：在规定的条件下和规定的时间内，发生故障或失效的概率。数学表达式：第三十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三其中：N–产品总数；Ns（t）---工作到时刻t

处于能完成规定功能的产品数；Nf（t）---工作到时刻t

已发生故障的产品数；可靠度与不可靠度的关系：第三十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三故障密度函数不可靠度分布函数的导数是故障密度f(t)于是：因而：

第三十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-38-

对某电子产品做寿命测试，随机抽取了100只，统计出现故障的产品数量。测试结果如下表所示，试绘制该产品的可靠度分布曲线。算例截止时刻值/h出现故障的数量/只累计出现故障的数量/只不出现故障的数量/只可靠度0001001.0050022980.9810002123770.7715003255450.4520002075250.252500128713006350049820.02400019910.014500110000.00第三十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三解答某电子产品可靠度分布曲线第三十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三2.故障率故障率λ(t)：是指产品工作到时刻t，在以后的单位时间内发生故障的概率。亦称瞬时故障率。对于不可修复的产品，称为失效率。结论：当故障率为常数时，可靠度服从负指数分布R(t)=e-λt第四十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三典型故障率曲线大量统计结果表明，多数产品的故障率服从一种典型的故障率曲线。这种曲线两头高，中间低，形如浴盆，所以常被称为浴盆曲线。第四十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三浴盆曲线浴盆曲线大致分为三个部分：早期故障期、偶然故障期和耗损故障期。

早期故障期：故障率随时间迁移而减少。故障是由于产品中寿命短的零件及设计上的疏忽以及生产工艺的质量欠佳而引起的。这个时期的主要任务是找出不可靠的原因而使故障率稳定下来。常用的方法是进行排除早期故障或潜在故障的试验。偶然故障期：故障率最低而且稳定，近似为常数。故障的发生是随机的。在这个时期，产品处于最佳时期。这个时期的长度称为有效寿命。耗损故障期：构成产品的零件已经老化耗损，寿命衰竭。因而故障率上升。如果能够事先知道耗损开始的时间，在此稍早一点时间更换故障零件，就可以把故障降低下来，延长可维护产品的有效寿命。第四十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三3.平均故障间隔时间MTBF平均故障间隔时间MTBF：产品在两次故障间隔内正常工作的时间，对于不可修复的产品是指开始工作至失效的平均时间，即失效前平均时间。平均故障间隔时间即产品的平均寿命θ。θ与故障率λ成倒数关系。即：第四十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三在实际工程计算中，采用平均值估算。即：ti---第i个故障间隔内产品发挥正常功能的时间。第四十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三4.平均故障修复时间MTTR平均故障修复时间MTTR：产品出现故障到恢复正常工作时所需要的时间。在实际工程计算中，采用平均值去估算。即：其中：Δti---第i个故障间隔内产品发挥正常功能的时间。第四十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三修理率修理率μ：是指单位时间内完成修理的概率。它是平均故障修复时间的倒数。即：第四十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三5.维修度维修度M（t）：可修复产品在规定条件下进行维修，并在规定时间内完成维修的概率。结论：当维修度为常数时，维修度服从指数分布

M(t)=1−e-μt第四十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三6.可用度可用度A：产品的平均故障间隔时间与总时间（平均故障间隔时间与平均故障修复时间之和）的比值。即：可用度的另一个表达式：第四十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三系统可靠性的计算所谓系统，就是由相互作用和相互依赖的若干单元（子系统或元件）组成的具有特定功能的有机整体。在系统设计过程中，除了选择能够完成选定功能的单元外，还应设计这些单元的组成系统的结构形式，以保证在满足质量要求的前提下，成本最低。系统设计完成后，要根据系统的结构形式计算其可靠度，如果达不到预定水平，就要进行设计变更，直至达到预定水平。系统的结构通常分为串联、并联和混联三种形式。第四十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三1.串联系统的可靠度含义：在构成系统的单元中，任何一个单元（子系统或元件）出现故障，就会导致整个系统故障。设各个单元的可靠度分别为:

R1(t)、R2(t)、……、Rn(t)，根据概率的乘法，系统的可靠度为：第五十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三串联系统的可靠度设各个单元的故障率分别为λ1、λ2、……λn。则：结论：系统的故障率就是各个单元故障率之和。如果各个单元的故障率均为常数，则系统的故障率也为常数。假设：各单元只有正常和故障（或失效）两种状态，没有中间状态。并假设任何单元工作与否不会影响其他单元的工作状态。第五十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三2.并联系统的可靠度并联系统：在构成系统的单元中，只有所有（子系统或元件）都出现故障，才会导致系统故障。第五十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三并联系统的可靠度设各个单元的可靠度分别为:

R1(t)、R2(t)、……、Rn(t)，则并联系统的可靠度为：现假设只有两个单元，且可靠度相同，均为：则系统的可靠度为：第五十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三并联系统的可靠度因而，系统的故障率为：假设：各单元只有正常和故障（或失效）两种状态，没有中间状态。并假设任何单元工作与否不会影响其他单元的工作状态。第五十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三3.混联系统的可靠度混联系统：就是串联系统和并联系统的组合。计算：先按串联系统计算串联系统1，2、串联系统3，4、串联系统5，6的可靠度。然后再按并联系统整个系统的可靠度。132456第五十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三提高产品设计的可靠性从产品设计方法上，应按照可测试性设计DfT、可诊断分析性设计DfD、可装配性设计DfA、可拆卸性设计DfD等方法提高产品的可靠性DfR（可靠性设计）。例如：在元器件和标准件的选择上，应因可能使用已标准化的元器件和标准件。在满足要求的前提下，尽可能把元器件和标准件的使用量降到最低，以使产品结构简单。对可靠性要求非常高的产品，如航空航天产品，应通过工作冗余或备份冗余来提高产品的冗余度。并联系统是一种典型的工作冗余，所有的冗余同事处于工作状态。备份冗余只有当原来工作的冗余发生故障后，替代冗余才开始工作。第五十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三可靠性管理提高产品设计的可靠性可靠性分析可靠性过程管理第五十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三可靠性分析在可靠性分析的方法中，最常用的方法：故障模式及影响分析故障树分析故障模式既影响分析：就是通过对产品的系统研究，鉴别故障模式，判断故障影响，确定故障原因和机理过程。故障模式：故障的表现形式；故障影响：故障对产品的使用、功能或状态所导致的结果。故障机理：引起故障的物理、化学、生物等方面的内在原因。故障原因：直接导致故障或引起功能降低并进一步发展成故障的因素第五十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三故障模式既影响分析故障模式既影响分析是一种重要的可靠性定性分析方法。除用于确定故障的各种原因和所造成的影响以外，还可以用于检查系统设计的正确性，评价系统的可信性、安全性，为系统的维修性分析、保障性分析及其测试性分析提供信息，为确定纠正措施的优先顺序提供依据。第五十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三故障树分析故障树分析：通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，绘制出故障树，从而确定产品故障原因的各种可能组合方式和（或）其发生概率的一种分析方法。故障树是一种倒立树状的逻辑图。它用一系列符号描述各种事件之间的因果关系。故障树分析是一种系统安全性和可靠性分析的工具，主要用于评估设计方案的安全性，判断潜在的系统故障模式和灾难性危险因素。未制定使用、试验及其维护程序提供依据，辅助事故调查。第六十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三可靠性过程管理可靠性管理应贯穿于规划、设计、试制、生产、使用全过程。它是产品整个生命周期的一项连贯性活动。不仅与设计者有关，而且与生产者和使用者密切相关。只有设计、生产、使用方面密切配合，不断提高产品可靠性指标，才能满足顾客需求，取得良好的经济效益。第六十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三可靠性过程管理在规划设计阶段，重点是顾客需求管理在生产过程，重点是管理5M1E在售后服务过程，重点是用户培训及信息反馈第六十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-63-第四章设计过程质量管理4.1面向质量的产品设计4.2质量功能展开4.3可靠性工程4.4服务设计与质量控制第六十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三质量管理-64-第四节

服务设计与质量控制服务：为顾客提供