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1、2017/10/20,1,质量管理第六章 设计质量管理,南京过程学院经济管理学院高 峰,2017/10/20,2,设计质量工程,设计质量工程（离线质量工程Off-Line Quality Engineering）包括产品设计和工艺设计两个方面，分别从产品功能结构设计和加工工世设计两个角度保证产品的质量。实践表明，制造过程质量控制和控制图往往不能弥补由于产品设计或工艺设计的先天不足而导致的产品质量问题，产品设计对产品质量的影响是具有决定性作用的。,2017/10/20,3,质量功能配置（QFD ）、田口（TAGUCHI）方法、故障模式和效应分析（FMEA）属于设计质量工程的范畴，即产品设计阶段的
2、质量保证方法,2017/10/20,4,质量功能配置（QFD）,顾客化产品已越来越成为市场需求的趋势，愈来愈多的顾客希望能按照他们的需求和偏好来生产产品。对于企业来说，质量的定义已经发生根本性的转变，即从“满足设计需求”转变为“满足顾客需要”。为了保证产品能为顾客所接受，企业必须认真研究和分析顾客需求，并将这些要求转换成最终产品的特征以及配置到制造过程的各工序上和生产计划中。这样的过程称作质量功能配置（QFD，QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT）,2017/10/20,5,质量功能（QFD）的起源,QFD于70年代初起源于日本三菱重工的神户造船厂。为了应付大量的资金支出和严
3、格的政府法规，神户造船厂的工程师们开发了一种称之为质量功能配置的上游质量保证技术，取得了很大的成功。他们用矩阵的形式将顾客需求和政府法规同如何实现这些要求的控制因素联系起来。该矩阵也显示每个控制因素的相对重要度，以保证把有限的资源优先配置到重要的项目中去。,2017/10/20,6,Japanese Professor Yoji Akao devised the system and coined the phrase “quality function deployment.” The QDF matrix combines benchmarking, customer demand, pr
4、oduct characteristics, and customer satisfaction to measure and improve product quality.,2017/10/20,7,质量功能（QFD）的发展,70年代中期，QFD相继被其它日本公司所采用。福特公司于1985年在美国率先采用QFD方法。今天，福特公司、通用汽车公司、克莱斯勒公司、惠普公司等，在汽车、家用电器、船舶、变速箱、涡轮机、印刷电路板、自动购货系统、软件开发等方面都成功应用了QFD。丰田公司于70年代后期使用QFD取得了巨大的经济效益，新产品开发起动成本累计下降了61%，而开发周期下降了1/3。,201
5、7/10/20,8,质量功能配置（QFD）的概念,目前尚没有统一的质量功能配置的定义。但对QFD的如下认识是共同的：1. QFD有最为显著的特点是要求企业不断地倾听顾客的意见和需求，然后通过合适的方法和措施在开发的产品中体现这些需求。也就是说，QFD是一种顾客驱动的产品开产方法。2. QFD 是在实现顾客需求的过程中，帮助产品开发各个职能部门制订出各自的相关技术要求和措施，并使各职能部门能协调地工作的方法。3. QFD 是一种在产品设计阶段进行质量保证的方法。4. QFD 的目的是使产品以最快的速度、最低的成本和最优的质量占领市场。,2017/10/20,9,质量功能配置的基本阶段,1.调查和
6、分析顾客需求顾客需求是质量功能配置的最基本的输入。顾客需求的获取是质量功能配置过程中最为关键也是最为困难的一步。要通过各种市场调查方法和各种渠道搜集顾客需求，然后进行汇集、分类和整理，并用加权来表示顾客需求的相对重要度。,2017/10/20,10,质量功能配置的基本阶段,2. 顾客需求的瀑布式分解过程采用矩阵（也称为质量屋）的形式，将顾客需求逐步展开，分层地转换为产品工程特性、零件特征，工艺特征和质量控制方法。,2017/10/20,11,质量功能配置的基本阶段,全阶段是：（1）产品规划阶段通过产品规划矩阵（也称质量屋），将顾客需求转换为技术需求（最终产品特征），并根据顾客竞争性评估（从顾客
7、的角度对市场上同类产品进行的评估，通过市场调查得到）和技术竞争性评估（从技术的角度对市场上同类产品的评估，通过试验或其它途径得到）结果确定各个技术需求的目标值。（2）零件配置阶段利用前一阶段定义的技术需求，从多个设计方案中选择一个最佳的方案，并通过零件配置矩阵将其转换为关键的零件特征。（3）工艺规划阶段通过工艺规划矩阵，确定为保证实现关键的产品特征和零件特征所必须保证的关键工艺参数。（4）工艺/质量控制规划阶段通过工艺/质量控制矩阵将关键的零件特征和工艺参数转换为具体的质量控制方法。,2017/10/20,12,House Of Quality,6. Technical assessment
8、and target values,1. Customerrequirements,4. Relationship matrix,3. Productcharacteristics,Importance,2. Competitiveassessment,5. TradeoffMatrix,2017/10/20,13,Business Week, October 25, 1991.,2017/10/20,14,Benefits Of QFD,Promotes better understanding of customer demands and design interactionsIncre
9、ases customer satisfactionBreaks down barriers between functions & departments & fosters teamworkImproves design/development process documentationReduces the # of engineering changes, cost of design & manufacture, and brings new designs to the market faster,2017/10/20,15,计算机辅助QFD（CAQFD）,随着QFD在企业界应用的
10、不断深入，人们逐渐发现QFD应用较复杂，文件量很大，例如美国DEC公司应用QFD矩阵元素达100*100，因此促进人们将计算机技术引入到QFD中，探索计算机辅助QFD（COMPUTER AIDED QFD）方法，以提高应用QFD的效率。在QFD应用过程中，计算机与当代数学人工智能技术的结合，不仅能够很快地完成计算任务，例如计算技术需求的绝对重要度、相对重要度、对技术需求进行排序等，而且能够快速完成电子模拟的逻辑推演，使需长时间才能完成的计算工作量，或者需多年才能得到的实践经验总结等，可以在极短的时间内完成。目前，计算机辅助QFD已成为企业应用QFD的客观要求和有效手段。,2017/10/20,
11、16,人工智能在CAQFD中的应用,专家系统技术：QFD应用过程中需要具有丰富经验知识的各个领域专家，专家系统技术可以有效地解决这个难题。专家系统是一个（或一组）具有大量专业知识与经验的程序系统，根据一个或多个人类专家提供的特殊领域知识、经验进行推理和判断，模拟人类专家决策的过程，来解决需要专家解决的复杂问题。 模糊集理论：人类的决策过程，往往呈现模糊和非定量化的特点。在QFD应用过程中的许多输入信息在许多情况下是人的判断、认识等，因此具有模糊化和非定量化的特点。在传统的QFD方法中，把这些输入都作为数字变量来处理，往往不能真实地反映各种输入信息，具有很大的局限性。计算机技术和模糊集理论的发展
12、，使处理这类主观性模糊输入信息成为可能。,2017/10/20,17,田口方法Taguchi Method,田口方法是田口玄一(Taguchi Genichi)博士于1950年代所开发倡导。,2017/10/20,18,理论基础,田口的质量损失函数。,Target,LowerToleranceLimit,Upper Tolerance Limit,Loss,2017/10/20,19,质量波动因素,产品质量是变化的，引发产品质量波动的因素可分为两类：（1）可控因素。指确定的、易于控制的因素。如材料选取、循环时间等。（2）噪声因素。指随机的、难于控制的因素。噪声因素又分为三类：外部噪声、内部噪声
13、和随机噪声。以注射模工艺过程为例，环境温度和湿度是外部噪声；机器老化和工艺误差是内部噪声；制造缺陷则为随机噪声。噪声因素通常是造成产品功能特性偏离目标值的主要原因，它是产品生命周期中不可避免的因素，它与可控因素相互作用，导致产品特性偏离目标值，从而造成质量损失。,2017/10/20,20,寻找改变产品质量特性的噪声因素并控制这些因素是不可能的或代价昂贵的。应当通过控制可控因素的水平和配合，使产品和工艺对噪声因素的敏感程度降低，从而使噪声因素对产品质量的影响作用减少或去除，实现提高产品质量的目的，这正是质量稳健性（ROBUST）设计的基本思想方法。,2017/10/20,21,质量稳健性设计包
14、括产品设计和工艺设计两个方面，分系统设计、参数设计、容差设计三个阶段对产品质量进行优化设计。,2017/10/20,22,系统设计,系统设计为了设计某种性能的产品，专业技术人员利用专业知识与技术对该产品进行整个系统结构的设计，称为系统设计。系统设计阶段是应用专业技术进行产品的功能设计和结构设计的阶段，它是整个产品质量设计的基础。对于结构复杂的产品，要全面考察各种参数对质量特性值的影响。单凭专业技术进行定性的判断是不够的，因为这样无法定量地找出经济合理的最佳参数组合。通过系统设计可以帮助我们选择要考察的因素和水平，这里所说的因素指构成产品这一系统的元件或构件，水平是指元件或构件的参数。,2017
15、/10/20,23,参数设计,参数设计阶段是确定系统中各参数的最佳组合的阶段，参数设计与实验设计法有密切的关系，它巧妙地利用正交实验设计方法处理系统的各参数与质量特性值之间的非线性关系，通过选择控制因素的水平，确定系统中元件或构件参数的一组最佳组合，从而衰减噪声因素对产品质量性能的干扰作用。达到提高产品质量的目的。参数设计是质量设计中最重要的阶段。,2017/10/20,24,容差设计,容差也就是容许偏差，即公差。通过参数设计确定了系统各元件参数的最佳组合之后，进一步确定这些参数波动的容许范围，就是容差设计。容差设计与参数设计不同，因为要将误差因素本身控制在狭小的范围之内，必须提高元件的质量等
16、级，所以产品的成本也会提高。,2017/10/20,25,从质量设计方法可以看出，系统设计仅包括产品的功能和结构设计，距离产品的质量和成本的优化设计还很远；而公差设计是在参数设计不能满足产品质量要求的情况下采取的一种补救方法。公差设计往往意味着花钱买更好的材料、零件和机器，将使产品成本大幅度提高；而参数设计是质量设计中最有效的方法。它通过实验优化方法确定系统各参数的最优组合，使产品对环境条件或其它噪声因素的敏感性降低，最终实现在不提高产品成本的前提下使产品损失最小。可见，参数设计是获得高质量产品的关键，也是质量稳健性设计的中心内容。,2017/10/20,26,参数设计方法和步骤,参数设计的目标是确定出产品各因素的水平及配合，使整个产品的最终质量尽可能接近目标值，同时使产品质量对各种干扰因素（尤指噪声因素）的抵制力最强。即所谓的质量稳健性最好。在参数设计过程中主要包括两部分内容：首先是产品实验设计，针对产品各因素对整体性能的影响，进行试验研究，利用正交实验技术确定各因素取值水平与质量性能之间的数量关系；其次是对实验结果的优选分析。根据实验数据，利用信噪比S/N衡量和确定各因素在不同的水平情况下的产品质量水平，从而确定优选方案。,
