现代质量工程 教学课件 ppt 作者 卢碧红 第5章 面向设计的质量工程 to出版社

大连交通大学卢碧红*第五章面向设计的质量工程引言第一节产品质量先期策划与控制（APQP）方法第二节质量功能配置（QFD）第三节参数设计第四节RAMS设计与第五节DOE应用案例分析大连交通大学卢碧红引言 某时速300公里高速列车线路上动应力测试表明，其电机吊架有一处焊缝的疲劳寿命只有380万公里，而规定的使用寿命是1200万公里，当时列车已经跑了200多万公里。 显然这是十分重大的安全隐患。但是，该隐患处结构修改设计的空间极小，只能补焊一个三角形的小筋板。 补救经受了线路动应力测试以及疲劳试验台上1000万次的试验考验，可以满足要求。 为什么会存在这样一个设计缺陷？这便是本章将要回答的问题。大连交通大学卢碧红*5.1产品质量先期策划与控制计划方法1.APQP：AdvancedProductQualityPlanningandControlPlan，规定了产品开发（评审）的步骤。2.PPAP:《生产件批准程序》（ProductionPartApprovalProcess），用来确保组织已经完全理解并有能力长期满足顾客要求。3.MSA:《测量系统分析》（MeasurementSystemAnalysis），用于识别测量系统误差并提前采取预防措施。4.SPC:《统计过程控制》（StatisticalProcessControl），用于识别过程变差，并提前采取预防措施。5.FMEA:《潜在失效模式及后果分析》（FailureModeandEffectsAnalysis），用于提前识别设计缺陷，寻找预防性的改进方案。五大工具的关系：APQP是树干，其余为树枝。大连交通大学卢碧红*5.1.1APQP概述APQP是用来确定和制定确保某产品使顾客满意所需的步骤的一种结构化、系统化的方法。可看作一个体系（APS，AdvancedPlanningSystem），包括5个过程：APS的每一个过程中都要开展反馈、评定活动和实施必要的纠正措施；在产品实现的不同阶段，要开发相应的生产控制计划，并且通过相应的检查表进行审查确认。大连交通大学卢碧红*5.1.2产品质量策划和进度图表1．产品质量策划八个基本步骤：（1）组织多方论证小组在组织中确定横向职能小组并对其规定职责。有效的产品质量策划不仅仅是质量部门的责任，还需要相关职能部门和人员的参与，即组建一个跨部门的横向小组（也称多方论证小组）。初始横向小组可包括技术、制造、材料控制、采购、质量、销售、现场服务、供方和顾客方面的代表。大连交通大学卢碧红*（2）定义范围选出项目小组负责人；确定每一代表方的职能和责任；识别内部和外部的所有顾客；确定顾客要求，理解顾客期望，如设计、试验次数等，适当时可以利用QFD；评估所提出之设计、性能要求和制造的可行性；识别所需成本、进度和其它制约条件；明确需要从顾客处所得到的帮助；确定文件化过程与方法；1．产品质量策划基本原则大连交通大学卢碧红*（3）小组间的联系产品质量策划小组应建立和其它顾客与供方小组的联系渠道，这可以包括与其它小组举行定期会议，小组与小组的联系程度取决于需要解决的问题数量。（4）培训产品质量策划的成功依赖于有效的培训计划，培训传授所有要求和开发技能，已满足顾客需要和期望。1．产品质量策划基本原则大连交通大学卢碧红*（5）顾客和供方的参与 横向职能小组管理产品质量策划过程，主要顾客应与企业共同进行产品质量策划，同样要求供方开展相应的质量策划。产品质量策划涉及整个供应链。（6）同步工程同步工程取代逐级转换的工程方法，其目的是尽早使优质产品得到引入，产品质量策划小组要确保其他区域/小组计划和执行活动支持共同目的。1．产品质量策划基本原则大连交通大学卢碧红*1．产品质量策划基本原则（7）指定控制计划控制计划是控制零件和过程系统的书面描述，单独的控制计划包括3个独立的阶段： 样件：在样件试制过程中，对尺寸测量、材料及性能试验做出描述； 试生产：在样件试制后、全面生产前，所进行的尺寸测量、材料及性能试验的描述； 生产：在大批量生产过程中，将提供产品/过程特性、过程控制、试验和测量系统的综合文件。大连交通大学卢碧红*（8）问题的解决 在策划过程中，小组会遇到产品设计和加工问题，这些问题可用表示规定职责和时间的矩阵表形成文件。在困难的情况下，建议使用多方论证的解决方法。1．产品质量策划基本原则大连交通大学卢碧红*2产品质量策划责任矩阵图 设计责任 仅限制造 服务组织如热处理、储存、运输等等 确定范围计划和定义产品设计和开发可行性过程设计和开发产品和过程确认反馈、评定和纠正措施控制方法 ×××××××× ×××××× ××××××大连交通大学卢碧红*3APQP中产品质量策划进度图表大连交通大学卢碧红*5.1.3APS实施过程（五个阶段）第一阶段计划和确定质量项目输入： 顾客的呼声----市场调研包括OEM车辆开发计划和OEM产量预期----保修纪录和质量信息lessonslearnedandbestpractice----小组经验lessonslearnedandbestpractice 业务计划/营销策略-限制性条件，目标顾客、主要销售点和竞争者 产品/过程基准数据-识别、了解差距、制定符合或超过的计划 产品/过程设想-设想具有某些特性/某种设计和过程概论，包括技术革新、先进材料、可行性评估和新技术 产品可靠性研究-考虑了在一规定的时间内零件修理和更换的频率。 顾客输入目标：收集并确定顾客所有要求，以计划和规定质量项目大连交通大学卢碧红 事实上，提炼顾客的声音至关重要。 比如，惠尔浦公司调查表明顾客想要的是干净的冰箱。 设计师可以理解为易于清洁的冰箱。 进一步分析后发现绝大多数顾客想要的是并不花哨看上去干净的冰箱。 最终，公司开发出看不出手指印的具有墙灰状的正面和侧面的冰箱而大获成功。5.1.3APS实施过程（五个阶段）第一阶段计划和确定质量项目大连交通大学卢碧红*第一阶段计划和确定质量项目输出：（作为第二阶段的输入） 设计目标-将顾客呼声转化为初步和可度量的设计目标。 可靠性和质量目标 初始材料清单-在产品和过程设想基础上制定，包括早期供方名单。此前可能要有原理图设计。 初始过程流程图-从初始材料清单和产品过程设想发展而来 产品和过程特殊特性的初始清单-顾客、法律法规、小组经验 产品保证计划-将设计目标转化为设计要求，可以是设计任务书 管理者支持包括用于支持必要产能的资源和人员的项目时间和策划5.1.3APS实施过程（五个阶段）大连交通大学卢碧红*第二阶段产品的设计和开发A设计部门的输出： 设计FMEA 可制造性和装配设计——是一种同步工程，用来优化设计功能、可制造性和易于装配之间的关系 设计验证 设计评审必要时获得客户批准 制造样件-控制计划 工程图样、工程规范 材料规范 图样和规范的更改目标：将顾客要求转化成设计特征5.1.3APS实施过程（五个阶段）大连交通大学卢碧红*第二阶段产品的设计和开发B产品质量先期策划小组输出： 新设备、工装及设施要求，包括满足产能要求 产品及过程特殊特性，参照顾客特殊要求中特有的要求 量具、试验设备要求 项目可行性书面承诺 管理层支持目标：将顾客要求转化成设计特征5.1.3APS实施过程（五个阶段）大连交通大学卢碧红*第三阶段过程设计和开发输出： 包装和规范 产品、过程质量体系评审 过程流程图 车间平面布置图 特性矩阵图 过程FMEA 试生产控制计划-包括防错装置 过程指导书-其制定，参见顾客特殊要求 测量系统分析计划-包括检查辅具 初始过程能力研究计划 管理层支持-包括操作人员配置与培训计划,包括批准满足所需产能的资源和人员的策划和提供目标：设计一个有效的制造系统5.1.3APS实施过程（五个阶段）大连交通大学卢碧红*第四阶段产品和过程确认 有效的生产运行，生产率证明、生产件样品、标准样品 测量系统评价 初始过程能力研究-参考顾客特殊要求中的 生产件批准-直接引用PPAP中的生产件批准的目的 生产确认试验-包含外观要求 包装评价 生产控制计划-可能需要授权的顾客代表批准 质量策划认定和管理层的支持-产品装运前要评审过程流程图、控制计划、WI以及量具和实验设备的必要能力证明目标：确认组织是否完全理解并有能力持续满足顾客所有要求5.1.3APS实施过程（五个阶段）大连交通大学卢碧红*第五阶段反馈、评定和纠正措施 减少变差——统计技术的应用、如6西格玛、精益生产、控制图。 改进客户满意——考虑对于顾客的条件和服务操作，也同样要考虑其质量、成本和交付。 改进交付和服务——与顾客合作来解决交付和服务的问题，积累经验。 经验学习与最佳实践的有效应用目标：持续改进5.1.3APS实施过程（五个阶段）大连交通大学卢碧红*5.1.4产品质量控制计划方法 产品质量控制计划包括样件控制计划、试生产控制计划和生产控制计划三大类。这3种控制计划分别对应APQP的产品设计开发阶段、过程设计和开发阶段、产品和过程确认阶段。包括：1）过程流程图；2）系统/设计/过程失效模式及后果分析；3）特殊特性；4）从相似零件得到的经验；5）小组对过程的了解；6）设计评审；7）最优化方法（如QFD、DOE等）。大连交通大学卢碧红*5.1.5汽车罩盖的控制计划案例分析 控制计划类别：生产控制计划控制计划编号： 主要联系入/电话： 编制日期：修订日期： 零件号/最新更改水平：543212345C10/31/92 核心小组 顾客工程批准/日期 零件名称/描述：汽车罩盖 供方/工厂批准/日期 顾客质量批准/日期 供方/工厂/代号：Q.C/SUPPCO/4000-1 其他批准/日期 其他批准/日期 零件/过程编号 过程名称/操作描述 生产设备 特性 特殊性分类 方法 编号 产品 过程 产品/过程规范 评价/测量技术 取样 控制方法 应对计划大连交通大学卢碧红*5.2质量功能配置（QFD） 5.2.1概述 质量功能展开(QualityFunctionDeployment,QFD)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、用户驱动式质量保证方法。 质量功能配置是日本质量管理专家赤尾洋二于20世纪60年代提出，八十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。如:福特公司、通用汽车公司、克莱思勒公司、惠普公司、麦道公司、施乐公司。 丰田公司于70年代采用了QFD以后，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。大连交通大学卢碧红 从QFD的产生到现在四十年来，其应用已涉及汽车、家用电器、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30%—60% 成本20%—40% 设计更改变动次数40%—60% 这就是为什么APQP要求用QFD的重要原因。5.2.1概述*大连交通大学卢碧红5.2.2QFD的基本原理与方法 质量屋*①是对顾客需求和及其权重的描述；②是对产品的工程技术特性的描述；③是顾客需求和工程技术特性之间的关系矩阵；④是产品的顾客竞争性评估矩阵，从顾客的角度评估产品质量在市场上的竞争力；⑤是技术特性之间的关系矩阵，描述两两技术特性之间的相关性；⑥是技术竞争性评估、技术特性重要度和目标值，用来确定应优化配置的项目和重点保证的质量特性。大连交通大学卢碧红5.2.2QFD的基本原理与方法 关系矩阵*大连交通大学卢碧红质量屋的设计与分析方法——以汽车车门为例（1）顾客需求特性分析 质量屋的第一、四部分设计。通过市场调研掌握了顾客对汽车的需求是多方面的。其中，汽车车门要求中有一项“操作性能良好”，该项需求可进行三级分解：* 一 二 三 操作性能良好 1.开启关闭特性 1.易于从外部关闭；2.在斜坡上可保持开门状态；3.易于从外部开启；4.不反弹；5.易于从内部关闭；6.易于从内部开启 2.密封性 1.不漏雨；2.无（或较低）公路噪声；3.洗车时不渗水；4.无风声；5.开门时不滴水和雪；6.无“格格”声 3.扶手 1.柔软舒适；2.在右面位置大连交通大学卢碧红*顾客需求特性相对重要性及顾客评价质量屋的设计与分析方法——以汽车车门为例 顾客需求特性 顾客需求特性分解 重要性 顾客竞争性评价 车门易于开启、关闭 易于从外部关闭在斜坡上可保持开门状态 75 密封性 不漏雨无公路噪声 32 ○我们的车□对手A的车△对手B的车�坏12345好坏好�坏12345好坏好大连交通大学卢碧红（2）根据顾客的需求特性设计出可定量表示的工程技术特性 质量屋的第二、三部分设计。 质量屋的关系矩阵图就是用来描述顾客需求特性和工程技术特性。*质量屋的设计与分析方法——以汽车车门为例大连交通大学卢碧红顾客需求特性和工程特性的关系矩阵* 工程特性 开关力 密封与隔音 顾客需求特性 关门动力 平地上的阻力 10°斜坡的阻力 … 车门密封性 减少公路噪声 … 易于开关 易于从外部关闭 7 √ × 在斜坡上可保持开门状态 5 √ √ … 密封性 不漏雨 3 √ 无公路噪声 2 / √ …大连交通大学卢碧红（3）确定各工程技术特性项目之间的相关性与目标值。 质量屋的第五、六部分设计。 在顶部三角区，又称屋顶矩阵，包含了工程设计的重要信息，因为当设计师考虑满足顾客需求时要用这个矩阵来做平衡。*质量屋的设计与分析方法——以汽车车门为例大连交通大学卢碧红*车门系统的质量屋大连交通大学卢碧红5.2.3QFD应用方法 QFD瀑布式分解模型实施QFD的关键是将顾客需求分解到产品形成的各个过程，将顾客需求转换成产品开发过程具体的技术要求和质量控制要求。通过对这些技术和质量控制要求的实现来满足顾客的需求。*大连交通大学卢碧红工艺/质量计划技术要求零件特性工艺步骤工艺/质量控制参数用户需求转换5.2.3QFD应用方法-瀑布式分解将顾客需求分解到产品形成的各个过程、转换成产品开发过程具体的技术要求和质量控制要求。通过对这些技术和质量控制要求的实现来满足顾客的需求。*大连交通大学卢碧红典型的QFD瀑布式分解模型关键工艺/质量控制参数绝大多数QFD的应用集中于第一个质量屋，资料记载，第三、四个质量屋可以运用公司80%以上员工（包括监督者和操作者）的知识与智慧。*大连交通大学卢碧红QFD用于直升机机尾传动改进案例 问题描述：试车时机尾传动齿轮齿面擦伤、剥落；疲劳试验时断齿。 解决思路——利用QFD从齿轮的结构设计和制造工艺角度分解顾客需要改进的指标。其中，齿轮的结构参数主要有模数、分度圆直径；齿轮的制造工艺考虑精加工、热处理两方面。 改进前本公司产品市场竞争能力指数为0.47，远低于竞争对手的0.93；改进后的技术竞争力指数达到0.91，而国外对手只有0.75。*大连交通大学卢碧红QFD用于直升机机尾传动改进案例*大连交通大学卢碧红5.3参数设计 运用正交试验法或其他优化方法（如响应面法等）确定零部件参数的最佳组合，使系统在内、外因素的作用下，所产生的质量波动最小，即质量最稳定。 参数设计又叫健壮设计（RobustDesign,或鲁棒设计）。 所谓稳定性，是指产品在各种干扰因素的作用下，其输出特性能稳定地保持在一个尽可能小的波动范围内。*大连交通大学卢碧红5.3.1质量波动与干扰因素 在完全相同的条件下生产出来的产品，其质量特性的分布具有一定的波动性，这种现象称为质量的波动性。 质量波动是客观存在的，试图完全消除质量波动是不可能的，但减少质量波动却是可能的。 参数设计的根本目的就是减少质量波动，设计出质量稳定、可靠的产品。引起质量波动的因素可分为以下四类：(1)可控因素。(2)标示因素。(3)区组因素。(4)误差因素。*大连交通大学卢碧红(1)可控因素。 可以理解为设计变量，如时间、温度、材料种类和切削速度等。可控因素的值应能在一定范围内自由选择。(2)标示因素。 指维持环境使用条件的因素，如环境的温度和湿度等。标示因素的值可以在技术上指定，但不能加以选择和控制。研究标示因素的目的在于研究它们与可控因素之间有无交互作用，从而确定最佳方案的使用范围。*5.3.1质量波动与干扰因素大连交通大学卢碧红(3)区组因素。 在不同时间、空间还可以影响其他因素效应的因素。例如，在加工某种零件时，如果由不同操作者在不同班次、使用不同原材料批号、在不同的机器上进行加工，上述因素就是区组因素。参数设计中考虑区组因素主要目的在于提高检出精度和试验精度。(4)误差因素。 指除了上述因素以外的所有其他因素。产品输出特性值的波动正是由于各种误差因素形成的。常考虑的误差因素有：外干扰、内干扰和物品间干扰三种。*5.3.1质量波动与干扰因素大连交通大学卢碧红5.3.2参数设计的正交实验法1参数设计的两项主要任务 第一项是考虑各种因素，选择最佳参数值与水平的组合，使产品对各种干扰的反应“不灵敏”； 第二项内容是研究减少各种干扰因素之间的“干扰性”。因此，参数设计的目标 一是确定出产品各因子的水平及配合，使整个产品的最终质量尽可能接近目标值。 二是使产品质量对各种干扰因素(尤指噪声因素)的抵制力最强，即所谓的质量鲁棒性最好。*大连交通大学卢碧红2参数设计过程——产品实验设计和实验结果的优选分析 产品实验设计——针对产品各因子对整体性能的影响，进行试验研究，利用正交实验技术确定各因子取值水平与质量性能值之间的数量关系； 实验结果的优选分析——根据实验数据，利用信噪比S／N衡量和确定各因子在不同水平情况下的产品质量水平，从而确定优选方案。*5.3.2参数设计的正交实验法大连交通大学卢碧红3正交实验设计简介 日本著名陶瓷制造企业，瓷砖烘干工序质量波动较大。 公司为此组成了由质量改进小组，经过头脑风暴后确定了7种对瓷砖尺寸产生影响的可控变量：石灰石含量、添加剂细度、滑石含量、长石含量等。 利用这些因素进行设计和实验结果显示，石灰石含量是显著因素，将石灰石含量从1%增加到5%，瓷砖尺寸缺陷从30%降到1%以下。而石灰石是最便宜的原材料；另外，实验还显示减少滑石的含量（瓷砖中最贵的材料）并不会影响瓷砖的尺寸。 仅依靠试验设计，影响产品质量和成本两个重要指标同时解改善，这是瓷砖行业的一个突破性发现。5.3.2参数设计的正交实验法大连交通大学卢碧红3正交实验设计简介 就实验设计而言，m个因素下k种水平的实验将产生k的m次方个组合。比如，某产品包括3个设计变量因素，每个因素分别取3个水平，则可能的参数组合形式有27种。那么是否有可能用少量的试验找到参数设计的近似最优组合呢？ Fisher的统计学理论表明：一个缩减的因素向量集具有与全集相同的统计意义。田口基于此构造了一些正交向量表，并提出正交实验技术方法，用少量的试验来研究整个参数变化空间的规律。*5.3.2参数设计的正交实验法大连交通大学卢碧红L9（34）正交表（4因素3水平9组方案）* 1（A） 2（B） 3（C） 4（D） 123456789 111222333 123123123 123231321 123312231大连交通大学卢碧红*5.3.2参数设计的正交实验法大连交通大学卢碧红5.3.3望目特性的参数设计 望目特性是指产品的质量特性y服从正态分布N(μ，σ2)，且存在固定的目标值。 一个理想的设计应该是质量特性y的均值μ等于目标值（质量没出异常），且方差σ2很小（波动很小）。 根据质量损失函数，只有当产品性能指标严格为目标值时，质量损失才为零，偏差越大，质量损失越大。 Taguchi用信噪比函数S／N同时对产品质量性能的平均值和偏差进行衡量，其值越大表示抗干扰能力越强，鲁棒（健壮）性越好。*大连交通大学卢碧红望目特性的信噪比(S／N)公式若对n件产品，测得望目特性Y的数据为：y1,y2…yn，则，μ、σ2的无偏估计分别为： 其中：Ve为方差σ2的无偏估计。*5.3.3望目特性的参数设计大连交通大学卢碧红但是，μ2的无偏估计不是（）2，而是： 设 则μ2的无偏估计量为： 5.3.3望目特性的参数设计*大连交通大学卢碧红 SN比的定义为有用信号与噪声的比，其估计量为： 分贝表示：5.3.3望目特性的参数设计*大连交通大学卢碧红望目特性参数设计案例某飞行器的作用半径为26±2(无量纲量)。工程技术人员制造了飞行器样机并进行了试验，发现作用半径达不到技术要求，现拟采用综合误差因素法进行参数鲁棒性设计。(1)确定可控因素及其水平据以往设计经验和专业知识可知，影响飞行器作用半径的可控因素主要是水平与铅垂面转角ω、α和转速n三个设计变量。*大连交通大学卢碧红可控因素与水平表望目特性参数设计案例*大连交通大学卢碧红(2)选用正交表进行内设计*大连交通大学卢碧红(3)确定误差因素及其水平望目特性参数设计案例*大连交通大学卢碧红望目特性参数设计案例(4)外设计。 为了减少试验次数，把所有误差因素综合为一个“综合误差因素” 通常考查综合误差因素的三个水平。分别为负侧最坏条件——使得输出特性取最小值的误差因素水平组合；标准条件——各误差因素均取第二水平的组合；正侧最坏条件——使得输出特性取最大值的误差因素水平组合。 在本案中，综合误差因素选取两个水平，即负侧最坏条件和正侧最坏条件。结合内表9次试验，总试验方案数一共9次×2=18次。*大连交通大学卢碧红望目特性参数设计案例 (5)求输出特性。把综合误差因素代入内表，并按规定作试验，求出作用半径，分别填入表5-8的输出特性y1、y2所在列。 (6)计算信噪比η。以方案1为例，根据式(5-2)、(5-6)，具体计算过程如下：*大连交通大学卢碧红望目特性参数设计案例 同理，可求得其余方案的信噪比，填入表5-8输出特性表的最后一列。 (7)最佳组合方案确定。 由表5-8可知最大信噪比31.80dB对应第9号方案。 最佳组合方案的参数分别为：ω=1.3、α=0.22、n=750。*大连交通大学卢碧红5.3.4望小特性参数设计 望小特性就是希望输出特性越小越好，波动越小越好，且不取负值的计量值特性。 例如，机加轴、孔的同轴度或机加零件的平行度、垂直度等形状位置偏差、测量误差、磨损量、杂质或有害成分含量等，均属望小特性。 望小特性也可以看作是目标值为零的望目特性。*大连交通大学卢碧红望小特性的信噪比 设产品的质量望小特性：Y越小越好，等价于μ越小越好；同时希望波动越小越好。为此，可令望小特性值的SN比值为： SN比的分贝值为：5.3.4望小特性参数设计*大连交通大学卢碧红5.3.4望小特性参数设计举例 设计一种新型液压泵，要求阀头部位摩擦副的磨损尽可能小。以磨损量y作为产品的输出特性，y为望小特性。 (1)确定可控因素的水平表。 这里选取的可控因素有：摩擦副材料A、负载B、表面粗糙度C、配合间隙D、摩擦副壳体材料E，同时还要考察A×B、A×C的交互作用，因此一共有7个因素。各因素均取两个水平。*大连交通大学卢碧红将可控因素水平表输入Minitab*大连交通大学卢碧红(2)选择创建田口设计 选择2水平5因素L8作内表，安排可控因素。 本例质量稳定性表现在各重要部位的磨损程度都小，而且磨损程度均匀。 内表各号试验方案测量摩擦副的八个部位R1，…，R8的磨损量数据。*大连交通大学卢碧红(3)分析田口设计——信噪比计算 从最大信噪比（-14.8dB）角度判断最佳组合为3号方案*大连交通大学卢碧红(4)方差分析 计算总波动平方和、各因素波动平方和及自由度，各因素的纯波动和贡献率。见表5-11方差分析表。因素A、B及A×B交互为显著因素。(5)确定最佳参数组合。 计算作用效果见表5-12，从中发现A1B2组合的信噪比4.35最大，可以认为该组合是因素A、B的最优水平搭配。 结论与用最大信噪比(方案3：-14.8dB)分析结果一致。*大连交通大学卢碧红(6)最佳参数组合的质量水平及收益分析 已知现制品条件下的信噪比为-24.l0dB，按上述方案改进设计后，最佳信噪比为-14.8，增益为：-14.8-（-24.10）=9.3(dB)。 为了方便理解将其转化成实际增益 在最佳参数组合的条件下，磨损量（波动）均方值将比现制品缩小8.51倍。可见通过此方法改进设计，对质量改善的效果十分显著。*大连交通大学卢碧红5.3.5望大特性的参数设计望大特性的信噪比公式 望大特性就是希望输出特性越大越好，波动越小越好，且不取负值的计量值特性。例如，产品的强度、寿命都是望大特性。望大特性也可以看作目标值为∞的望目特性，而望大特性y的倒数1/y就是望小特性。 望大特性的信噪比公式：*大连交通大学卢碧红5.3.5望大特性的参数设计案例 某机车发动机的连接部件由一个弹性联接件和一个尼龙管装配而成，质量设计目标是尽可能增大该联接部件的牵引力（望大特性），试对其进行参数设计。 参见书上例题讨论具体过程*大连交通大学卢碧红5.4RAMS设计与分析* 5.4.1RAMS基本概念 Reliability－可靠性 Maintainability－维修性 Avalability－可用性 Safety－安全性 大连交通大学卢碧红一辆车大连交通大学卢碧红关心的问题这些问题是要靠RAMS来回答和解决的大连交通大学卢碧红RAMS与故障的关系*大连交通大学卢碧红5.4.2RAMS与全寿命周期费用（LCC） 产品的寿命周期是从论证开始直到报废为止所经历的全部时间。 按照GB6992的规定，产品的寿命周期分为：设计与研制、制造与安装、使用与维护、处理四个阶段； 按照国际标准IEC-300-2定义，产品品寿命周期分为六个阶段：论证、设计与开发、生产、安装、运用与维修、报废。 LCC（LifeCircleCost）是指产品寿命周期费用/成本，包括采办费用、保障费用、使用费用和退役费用。*大连交通大学卢碧红LCC与RAMS指标的基本关系*5.4.2RAMS与全寿命周期费用（LCC）大连交通大学卢碧红5.4.3RAMS设计与产品设计 产品效费设计剖面*大连交通大学卢碧红5.4.3RAMS设计与产品设计*RAMS设计融合到产品设计的前后对比*大连交通大学卢碧红5.4.4RAMS工程体系 RAMS工程体系包括：技术要求体系、组织责任体系、业务流程体系、数据信息体系。1．技术要求体系——产品设计要求中应明确包含RAMS设计要求，并且同功能性能一样，作为关键特性要求；RAMS设计要求不仅仅包含指标设计要求，也包含定性的设计要求和分析要求。*大连交通大学卢碧红一个列车RAMS设计和分析实现过程*5.4.4RAMS工程体系大连交通大学卢碧红*RAMS技术要求5.4.4RAMS工程体系大连交通大学卢碧红2．组织责任体系 1）责任体系——RAMS责任体系应与产品设计责任体系有机融融合。产品设计师是进行功能设计和RAMS设计、分析的主体；RAMS工程师负责提要求和评审要求的满足情况，并监督执行。 2）组织体系——RAMS的专业机构是RAMS要求实现的重要支持和保证，应与设计、质量、试验等部门协同。一个典型的RAMS组织构架如图所示。*5.4.4RAMS工程体系大连交通大学卢碧红*典型的RAMS组织架构5.4.4RAMS工程体系大连交通大学卢碧红3．业务流程体系 RAMS的业务流程不是孤立的，RAMS的工作项目应渗透于产品研制流程的各个环节。 《系统保证计划》是将RAMS工作项目融入产品研制流程的重要文件，过程监督和里程碑控制是RAMS工作项目管理的重要手段。*5.4.4RAMS工程体系大连交通大学卢碧红嵌入产品流程的RAMS工作项目*大连交通大学卢碧红企业RAMS工作程序*大连交通大学卢碧红面向企业的RAMS作业指导书*大连交通大学卢碧红RAMS体系*大连交通大学卢碧红*RAMS工作的里程碑与工作报告大连交通大学卢碧红 过程评审流程图*大连交通大学卢碧红4.数据信息体系 RAMS工作需要从产品设计信息中获取产品属性信息，而RAMS工作产生的信息则反过来服务于产品设计过程。但是在RAMS工作中，需要花一些精力来组织和加工原始的设计信息，使其成为RAMS工作可以采用的数据输入。*5.4.4RAMS工程体系大连交通大学卢碧红产品不同级别的RAMS属性信息*5.4.4RAMS工程体系 零件级 组件级 设备级 系统级 故障率 MTBF 可靠度 可用度 MTTR 故障模式 检测率 危害与风险 维修策略 危险大连交通大学卢碧红5.5DOE应用案例分析案例背景 在货车的制造过程中，侧墙采用板梁焊接的方式进行装配与制造。为了减轻车体的重量，设计侧板所采用的钢板厚度在不断的减小。而由于焊接过程侧板、侧柱不可避免地会产生变形。 变形不但会影响铁路货车产品的外观，而且会对货车的承载能力产生不利影响。 因此，有效的控制使变形量处于一个可以接受的范围，成为货车设计制造亟待解决的问题。 参见书中实例，进行课堂讨论。*大连交通大学卢碧红本章小结 现代质量工程认为质量首先是设计出来。 了解如何制定质量先期策划与控制计划（APQP，）来控制设计过程 掌握将用户的需求转化成产品技术指标的质量功能配置（QFD，QualityFunctionDeployment）方法 掌握保障设计质量的鲁棒性设计/试验设计（DOE，DesignofExperiment）方法、 了解RAMS设计与分析方法。 通过企业DOE应用案例分析，掌握面向设计的质量工程技术。**