1、2022年6月9日星期四设计质量工程与设计质量工程与QFD方方法法设计质量工程off-line quality engineering 理念n制造质量工程（on-line quality engineering）不能解决由于设计的先天不足而导致的产品质量问题；n设计对产品质量的影响是根本的和决定性的； n A quality product starts with a quality design. n We design quality into productn设计决策既要考虑产品最大限度地满足客户的需求，又要保证产品的可制造性,DFX(DFA、DFM、DFC) 内容n设计过程质量管理n三
2、次设计n质量功能配置设计质量工程off-line quality engineering设计过程-阶段划分阶段划分n策划（筹资、调研、构思）n样品设计（方案设计、可行性分析、详细设计）n样品试制（制造、试验、鉴定）n改进设计（设计、试验、鉴定）n小批量试制（工艺和供应准备）n批量投产（技术指导）设计过程-质量管理设计评审n功能、性能（消除多余功能和过剩的性能）n可制造性（加工、检验、装配）n经济性（制造和使用的经济性）n环境友好性（安全、可靠、无污染）n可维修性设计过程-并行工程传统的设计过程n传统的设计过程，设计和制造是串行关系n设计者设计产品，throw the design over t
3、he wall，制造者制造产品，设计者和制造者在空间上是分离的n设计者和制造者也存在观念上的分歧n制造者没有被邀请参与设计决策或是忙于处理各种问题n矛盾在于越是不参与前期的设计，就会面对更多和设计关联的的问题（加工困难、采购困难）n由于设计决策没有其他部门的参与，这个过程如果出现错误将导致生命周期成本上升和设计变更增加n设计关注：是否实现了产品功能n销售关注：是否好卖n财务关注:是否赚钱n制造者：是否能造出来设计过程-并行工程 概念n在产品设计的早期，采用团队工作方式，考虑用户、制造、财务、市场等诸多因素对设计的影响nCE（concurrent engineering）是设计过程的变革 任务：
4、n决定产品的特征n分析产品功能n改进产品可制造性、可使用性n设计制造过程n 考虑工人、供应商的能力n 生产策略（批量、准备时间） 好处n更好地满足客户需求的产品设计n产品是可以实现的（考虑到制造商和供应商的实际）n缩短新产品开发时间n减少了产品在生产和使用过程中的问题 工具nQFDn群决策设计过程-DFMADFMA-面向制造和装配的设计n理念：使得设计者可以预知制造及装配时会产生的问题，并在设计中避免n目标：简化制造工艺、降低直接和间接制造成本、改善质量n可制造性问题：n使用的材料n材料成型方法n加工工艺n机床刀具n质量控制方法和工具n方法：设计公理、设计指南n工具：虚拟设计、虚拟现实、数字化
5、样机（几何样机、功能样机、性能样机）设计过程-DFMA设计公理设计过程-DFMADFM指导原则n目的：改善产品的可制造性（manufacturability）n内容nMinimize Number of PartsnEliminate AdjustmentnEliminate Screws and Other FastenersnUse Standard PartsnEliminate the need for Special Jigs and Tools设计过程-DFMADFA指导原则n目标：简化装配过程n内容n配合件易于配合n用于质量控制测试的零件易于拆卸n用于维护的轴和销易于拆卸n易于润
6、滑保养n零件的安装尽量避免产品翻转、旋转n避免撞击、划伤其他零件n为完成装配任务的工具留有足够地空间三次设计概念n日本学者Taguchi提出的一种质量设计方法n内容包括n系统设计n方案和结构设计n参数设计n用实验设计的方法确定系统中参数的最佳组合n容差设计n确定设计参数允许的波动范围三次设计-系统设计概念n系统设计一般指样机设计以前的工作，系统设计运用专业技术对产品的结构、性能、寿命、运动、材料等进行设计以满足用户需求关键n丰富的专业知识和经验n掌握技术情报n方案的技术经济评价n无法明确参数和产品质量之间的相互作用三次设计-参数设计基本思想n可以用给社会和用户带来的损失多少来衡量产品质量的高低
7、，损失越小质量越高。nTaguchi认为：一个刚好位于规范内的产品和刚好位于规范外的产品没有实质性的区别；而位于目标值处的产品和位于边界附近的产品的质量有明显不同。因此，质量损失和偏离目标值的距离的平方成比例。n损失可以用函数表示三次设计-参数设计质量损失函数三次设计-参数设计l 正交试验设计n试验指标：衡量试验结果好坏的特征量n参数（因子）：影响试验结果的实验条件，分为可控参数和不可控参数n水平：参数变化的各种状态n举例l 左边是评价燃油经济性（百公里耗油量）的单指标试验设计l 共有五个参数：化油器、排气量、驱动方式、轮胎压力、速度l 共有两级参数水平（即每个参数有两种变化）l 可控参数和不
8、可控参数l 完全试验是32次，考虑所有组合三次设计-参数设计l 正交试验设计n正交表举例l 7个参数，2级水平，完全试验是128次l 通过试验设计后，试验的数量为8次l 这样可以在不影响得出正确结果的前提下，减少试验的成本l 正交表中试验点均匀分散，能够得到较优的试验结果n正交表特征l 每一列数字出现次数相同l 任意两列数字对出现次数相同n正交表分类l 同水平正交表：参数取值水平相同l 混合正交表：参数取值水平不同三次设计-参数设计l 正交试验举例n零件镗孔工序质量不稳定，内径偏差较大，用正交试验寻找较优的工艺参数n试验指标是孔内径的偏差量（单指标）n工艺参数：切削速度、刀具数量、刀具种类、走
9、刀量n参数水平：三级三次设计-参数设计l 正交试验举例n参数表n正交试验表三次设计-参数设计l 正交试验举例n试验结果分析n极差衡量各个参数对指标的影响程度n较优的产品组合2321三次设计-参数设计信噪比设计（健壮设计）三次设计-参数设计l 举例l 一个矩形的框架，a, b分别是厚度和内圆角半径，在对角受到向外拉的力 F，Gl 产品的使用性能可以用角变形e来衡量l 两个因素: a,bl 两个因素水平 a=50,80 b=10,15l 完全试验个分成4组l 每组各作20次试验l 信号是过程的输（平均值）l 噪音是输出的变异（标准差）l 参数a影响了输出，需要取较小的值l 参数b影响了输出的变异，
10、需要取较大的值三次设计-容差设计l 在参数设计的基础上，确定各参数最合适的公差；l 在质量和成本之间寻求平衡；l 对产品性能影响大而成本较低的零部件，公差取小；l 对产品性能指标影响不大而成本较低的零部件，公差放宽。QFD-概念和应用概念n是用于设计过程中的一种规划、交流、文档化的技术方法n是一种结构化的过程：定义客户需求；将客户需求映射到产品特征；将产品特征映射到制造过程n怎样确定顾客需求n怎样使得设计者和生产者关注顾客需求应用nMitsubishis Kobe Shipyard 1973nToyota 1978,Ford 1983nGM,P&G,HP,AT&T,DEC,ChryslerQFD-方法QFD-需求获取QFD-质量屋（矩阵图）QFD-质量屋（举例）
