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1、主讲：孟丽丽,E_mail：,目录,第一章 质量管理概论,第二章 ISO9000族标准与质量认证,第三章 六西格玛管理,第四章 常用质量管理工具,第六章 过程质量控制原理及应用,第五章 设计质量控制原理及应用,第七章 抽样检验,5.1 质量功能展开QFD 5.2 正交试验设计 5.3 可信性设计原理及应用 5.4 产品三次设计,第五章 设计质量控制原理及应用,【目的要求】 质量功能展开的原理及质量屋的结构 正交试验设计及其极差分析法 掌握可靠性的三个指标（可靠度、平均寿命、失效率）的含义及计算，系统可靠性计算（串并联） 理解三次设计及其计算方法 【重 点】质量屋的展开原理，可靠性指标计算，三次
2、设计方法，正交试验设计。 【难 点】三次设计方法,学习目标,5.1 质量功能展开QFD,5.1.1 QFD定义,质量功能展开(Quality Function Deployment, QFD)，即“质量功能展开” ，也有国内的专家译为“质量机能展开”、“质量功能配置”、“质量机能配置”等等。它是一种立足于在产品开发过程中最大限度地满足顾客需求的系统化、用户驱动式的质量保证方法。QFD架构能够有效地将顾客的需求和主张（“顾客的声音”）转化为产品的设计要求，最终生产出高质量的产品。,了 解 顾 客 要 求,策划成产品,产 品,满 足 顾 客 要 求,QFD,5.1.1 QFD定义,5.1 质量功能
3、展开QFD,QFD在冶金锯片行业的应用,顾客需求：锯齿破损、锯片变形、断齿、不方便切割、锯片有划痕、锯片有锤点、价格高 质量特性：硬度、硬度差、平面度 、径向圆跳动、内孔直径、平整度、外径、表面质量、疲劳寿命、材料等。主要针对锯片和刀块的加工工艺过程。,5.1.2 QFD的产生与发展,产生：QFD于60年代初起源于日本，进入80年代以后逐步得到欧美各发达国家的重视并得到广泛应用。 实例：1、1966年，日本三菱重工株式会社的神户造船厂针对产品的可靠性提出了质量屋的雏形，随后日本质量专家水野滋提出了狭义的质量功能展开。2、1972年，日本质量管理大师赤尾洋二教授发表了“新产品开发和质量保证-质量
4、展开系统”的论文，首次提出了质量展开的17个步骤。3、1978年，水野滋和赤尾洋二的质量机能展开出版，从全公司质量管理（CWQC）的角度介绍了质量功能展开及其应用的27个步骤。,5.1.2 QFD的产生与发展,4、丰田公司于70年代采用QFD后，其新产品:开发成本下降了61%，开发周期缩短了1/3，产品质量也得到了相应的改进。QFD引入美国后，在汽车、飞机制造业的成功应用也证明了质量功能展开的广泛前景。,世界上著名的公司如:,福特公司、通用汽车公司、克莱斯勒公司、惠普公司、麦道公司、施乐公司、电报电话公司、都相继采用了QFD。,应用领域：,从QFD的产生到现在二十年来，其应用已涉及汽车、家用电
5、器、服装、集成电路、合成橡胶、建筑设备、农业机械、船舶、自动购货系统、软件开发、教育、医疗等各个领域。 开发周期 3060% 成本 2040% 设计更改变动次数 4060%,5.1.3 QFD的基本原理,质量功能展开过程由产品规划（设计）、零件展开（设计）、过程方案（工艺计划）和生产计划四个阶段组成。这四个阶段是一个并行过程，通过这些过程，顾客需求被逐步展开成为设计要求、零件特性、制造操作和生产要求。,系统的质量功能展开过程及其特点 产品规划阶段：来自市场顾客的原始需求由产品规划阶段质量屋转换成为工程特征要求，即通常意义上的工程设计目标要求； 零件展开阶段：工程特征要求经零部件设计阶段质量屋转
6、换成零部件特征要求， 过程方案阶段：零部件特征要求由过程方案阶段质量屋转换成对制造工艺的要求； 生产计划阶段：制造工艺要求最后由生产计划阶段的质量屋转换成具体的生产要求。市场顾客需求通过一系列的转换最终由生产要求来满足。这一系列的需求转换过程就是系统的QFD技术过程,5.1.3 QFD的基本原理,质量功能展开主要采用质量屋（于House of Quality,HOQ）的基本结构。利用质量屋将顾客需求逐层展开，确定提高顾客满意度的关键质量特性，确定影响关键质量特性的关键零部件，确定影响关键零部件的关键工艺过程，确定关键工艺的关键生产要求与保证手段 。质量屋（HOQ）连接着顾客需求（Voice o
7、f Customer）和技术需求（Voice of Engineer）的交汇点。,典型的QFD分解示意图（以产成品为例）,简化的质量屋的结构（HOQ）, 要求质量：通过市场调研得到的顾客直接的质量要求，顾客质量要求应分层，并确定权重。 质量特性：产品具体的工程质量特性； 关系矩阵：用于表示顾客质量要求与工程技术人员提出质量特性之间的相互关系程度。 相关矩阵：用于表示质量特性之间的相互关系程度。 质量策划/计划质量：对于顾客质量要求，比较本企业与其他竞争企业的竞争能力，从而调整顾客要求为计划质量。 设计质量：对于质量特性，比较本企业与其他竞争企业的竞争能力，规定设计质量目标。,关系矩阵,质量 策
8、划,质量特性,要求质量,设计质量,相关矩阵,要求质量和质量特性 之间的关系矩阵,要求质量,市场竞争能力评价,技术竞争能力评价,质量特性,质量特性 之间的相关程度,计划质量,要求质量重要度,设计质量,质量特性重要度,质量屋的结构（HOQ）,QFD质量屋的构成,一级质量屋举例,一次性打火机的要求质量展开表,要求质量和质量要素矩阵表,5.1.4 QFD的应用案例（减速箱研制过程）,减速箱是机械传动中很常用的一种装置，它的质量可以影响到整个设备的工作情况。下面以减速箱为例，说明QFD在其设计质量控制中的应用。,顾客需求,经过调查、分析和整理后减速箱顾客需求如图所示。,产品规划矩阵,零件规划矩阵,工艺规
9、划矩阵,质量控制规划矩阵样表,屋顶,顾客需求 Ci,企业B,r12,r13,r14,r21,r22,r23,r24,r2np,r1np,r31,r41,rnc1,顾客需求nc,rnc2,rnc3,rnc4,rnc np,r32,r33,r34,r3np,r4np,r42,r43,r44,市场评价,计划质量,要求质量重要度 Ii,计划质量配置计算过程中的各项计算公式,水平提高率Ri=改进目标Ti/本企业现状Ui 绝对权重Wai=改进比例Ri 重要度Ii重点分Si 相对权重Wi= (Iai / Iai )100% i表示顾客需求的编号。,技术需求的重要程度按下面两式计算：,技术需求重要度Taj的绝
10、对值=rijIi 技术需求重要度Taj 的相对值= (Taj / Taj )100% 其中i表示顾客需求的编号，j表示技术需求的编号， rij是关系矩阵值， Ii 是顾客需求的权重。,5.2 正交试验设计,5.2.1 正交试验设计的基本方法,5.2.2 多指标的正交试验设计,正交试验设计（Orthogonal Design）是于二十世纪50年代初期，由日本质量管理专家田口玄一（Tachugi）博士在前人提出的多因素试验设计方法的基础上，进一步研究开发出来的一种试验设计技术。,正交试验设计法使用一种规范化的表格（正交表）进行试验设计，可以用较少的试验次数，取得较为准确、可靠的优选结论。,5.2.
11、1 正交试验设计的基本方法,正交试验是一个科学的安排和分析试验的方法。它是利用“均衡分散性”和“整齐可比性”正交值原理，从大量的试验点中挑选 出适量、具有代表性、典型的试验点以解决多因素问题的试验方法。,正交试验的定义,正交试验设计主要可以完成：, 确定出各因素对试验指标的影响规律，得知哪些因素的影响是主要的、哪些因素的影响是次要的、哪些因素之间存在相互影响； 选出各因素的一个水平组合来确定最佳生产条件。,正交试验设计的基础是正交表。,试验指标(指标、试验结果),指试验需要考察的效果,数量指标：硬度、拉力、 重量、长度,非数量指标：颜色、外观,因素,对试验指标有影响的参数，用大写A、B、C表示
12、,可控因素：淬火温度、冷却时间,不可控因素,因素水平,因素变化的各种状态和条件，用1、2、3表示。,正交试验的有关名词,正交的概念,在数学上，两个向量 和 若满足,即两向量的内积等于零，则称向量 与向量 正交。,由于在构造正交表的过程中使用了上述原理，因此将相应的试验设计法称为正交试验设计。,正交表的格式与特性,正交表,完全有序元素对（完全对）,设有两组元素 与 ，它们可构成如下的元素对：,称这些元素对为由元素 与 构成的“完全有序元素对”，简称“元素对”。若元素为数字，则称为“完全有序数字对”。,例：由数字(1,2,3,4)和 (1,2,3)构成的完全有序数字对为：,若在一个矩阵的任意两列中
13、，由两列中的对应元素所构成的数字对是完全对且每对出现的次数相等，则称这两列是均衡搭配，否则就是不均衡搭配。例如：,第I列 第II列 第III列,第I列与第II列中的对应元素构成8个数字对：,它们是由元素(1,2)和元素(1,2)构成的完全数字对，每对各出现两次，因此称这两列为均衡搭配。,而第I列与第III列、第II列与第III列，由于每对出现的次数不相同，因此均为不均衡搭配。,正交表的定义与格式,定义：设A是一个 的矩阵（n行k列），其中第 j列元素由元素 构成 ，若A的任意两列均衡搭配，则称A是一张正交表。例如：,L4(23)正交表,L8(424)正交表,正交表用符号 表示，其中,正交表的代
14、号，是Latin Square（拉丁方格）的首字母；,正交表的列数，每一列对应着一个试验因素；,正交表的行数，表示试验的次数；,第 j 列中元素的个数，表示试验中第 j个因素所取的水平数。若某些列中的元素个数相同，可以写成指数的形式。,例如：,如,表示,？,表示各因素的水平数为2， 做8次试验，最多考虑7个 因素（含交互作用）的正 交表。, 任意列中各水平重复出现的次数相等。第 j 列中各水平重复出现的次数：, 任意两列所构成的水平对是完全有序数字对，各水平对重复出现的次数相等（均衡搭配）。第 i 列与第 j 列所构成的水平对重复出现的次数：,正交表的性质,均衡分散性,整齐可比性,正交性,（）
15、每一列中，每个数字出现的次数都相等 （）任意两列中，将同一横行的两个数字看成有序数对（左边的数在前，右边的数在后），按这一次序排出的数对，每种数对出现的次数相等。,正交表的性质,根据正交表的上述两个性质，可得到正交表的三种初等变换： 列间置换：正交表中任意两列可以相互交换； 行间置换：正交表中任意两行可以相互交换； 水平置换：正交表中任意一列中的水平数字可以相互交换（例如“3”“4”）。（经过上述初等变换后的表仍为正交表，称变换后的正交表为原正交表的等价表）,说明：若用关于零对称的数字表示不同水平（例如二水平用-1、1表示；三水平用-1、0、1表示；四水平用-2、-1、1、2表示），则任意两列元素的内积为零（正交表由此得名）。,正交试验设计的基本步骤,
