設(shè)計(jì)中的DFX技術(shù)

1、.設(shè)計(jì)質(zhì)量中的一些相關(guān)問(wèn)題.6258955969087629095在開(kāi)發(fā)過(guò)程中大量應(yīng)用的質(zhì)量保證手段在開(kāi)發(fā)過(guò)程中大量應(yīng)用的質(zhì)量保證手段33272850457110010053318385質(zhì)量功能配制產(chǎn)品故障模式與影響分析工藝故障模式與影響分析故障樹(shù)分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評(píng)估統(tǒng)計(jì)工藝控制質(zhì)量圈產(chǎn)品評(píng)估系統(tǒng)評(píng)估波卡約基占企業(yè)百分比一般企業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程.確定要求概念開(kāi)發(fā)詳細(xì)設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的概念開(kāi)發(fā)工序設(shè)計(jì)服務(wù)與支持QFDQFD、DFM和PDCAQFD、產(chǎn)品FMEA田口方法和DFMQFD、 PDCA和工序FMEAQFD、 工序FMEA、田口方法、過(guò)程能力統(tǒng)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)PDCA產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中普

2、遍采用的并行工程技術(shù)和方法.統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制與質(zhì)量管理方法n1、制造過(guò)程質(zhì)量問(wèn)題的預(yù)防n2、在小批量產(chǎn)品制造中的應(yīng)用n3、面向過(guò)程的質(zhì)量控制n4、在產(chǎn)品生命周期其它環(huán)節(jié)的應(yīng)用n5、SPC理論及模型的研究與改進(jìn)n6、多變量多過(guò)程的監(jiān)測(cè)控制.一、制造過(guò)程質(zhì)量問(wèn)題的預(yù)防n 通過(guò)SPC，預(yù)測(cè)制造質(zhì)量和制造過(guò)程狀況、能力的發(fā)展趨勢(shì)，以便對(duì)可能發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題預(yù)先采取相應(yīng)的預(yù)防措施。傳統(tǒng)的質(zhì)量控制是基于評(píng)價(jià)的系統(tǒng)，即根據(jù)輸出對(duì)過(guò)程作出評(píng)價(jià)，也就是，按照某種打分原則，對(duì)輸出進(jìn)行檢驗(yàn)并分類，有缺陷的要么返修，要么報(bào)廢。這種方法通常費(fèi)用較高。.n 一種替代方法是預(yù)防檢測(cè)和評(píng)價(jià)，即在缺陷形成之前就進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)產(chǎn)生

3、質(zhì)量問(wèn)題的根源進(jìn)行分析，找出造成質(zhì)量問(wèn)題的原因，對(duì)其予以預(yù)防和消除。.二、在小批量產(chǎn)品制造中的應(yīng)用n SPC一般建立在大量樣本統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，然而，當(dāng)代企業(yè)和市場(chǎng)正在向著多品種小批量生產(chǎn)的方向發(fā)展。n 如何利用SPC理論對(duì)多品種小批量生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量進(jìn)行控制，成為SPC應(yīng)用研究需要解決的問(wèn)題。n 在這方面國(guó)內(nèi)外已有相應(yīng)研究。 .n SPC是在戴明1950年從美國(guó)引入日本的，經(jīng)過(guò)30多年的努力，日本的質(zhì)量和生產(chǎn)率已處于國(guó)際領(lǐng)先。美國(guó)和日本的產(chǎn)品質(zhì)量的差距已和明顯。以汽車零件的不合格率為例，北美的汽車零件不合格率為1%4%，而日本的為0.001%，僅此一項(xiàng)，北美的汽車裝配線現(xiàn)場(chǎng)零件的儲(chǔ)備就達(dá)10億美元

4、。美國(guó)的質(zhì)量管理學(xué)者說(shuō)：日本成功的基石之一就是SPC.三、面向過(guò)程的質(zhì)量控制n 傳統(tǒng)的SPC，通過(guò)檢驗(yàn)產(chǎn)品的最終質(zhì)量參數(shù)如零件/工件尺寸及表面精度，對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而判斷是否符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)要求。這種質(zhì)量控制實(shí)際上帶有一定的被動(dòng)性。n 新的觀念是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程參數(shù)，如設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、刀具參數(shù)及各種工藝參數(shù)等進(jìn)行監(jiān)控，利用SPC對(duì)各參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，判斷過(guò)程是否正常或是否有不正常的發(fā)展趨勢(shì)，以預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，從而從根本上消除質(zhì)量問(wèn)題隱患。 .四、在產(chǎn)品生命周期其它環(huán)節(jié)的應(yīng)用n SPC最初是應(yīng)用于制造過(guò)程的質(zhì)量控制，實(shí)際上，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)整個(gè)過(guò)程都可以看做是同制造過(guò)程相似的過(guò)程，

5、它們都存在各自的過(guò)程參數(shù)。這些過(guò)程參數(shù)也可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析。n 因此，目前許多研究將SPC應(yīng)用于制造過(guò)程之外的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，如市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、原材料準(zhǔn)備、以及售后服務(wù)等。 .五、SPC理論及模型的研究與改進(jìn)n SPC的基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的概率與統(tǒng)計(jì)理論，它建立在對(duì)大量原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析的基礎(chǔ)上。當(dāng)原始數(shù)據(jù)不足時(shí)，其分析結(jié)果準(zhǔn)確性就較差。另外，對(duì)以前數(shù)據(jù)的分析比較有效，對(duì)未來(lái)過(guò)程發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)顯得不足。n 新的研究正在尋找SPC與其它方法相結(jié)合或改進(jìn)的算法，如將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Networks, ANN)應(yīng)用到SPC中，利用ANN的統(tǒng)計(jì)概率模型，

6、發(fā)揮人工智能在SPC中作用，解決原始數(shù)據(jù)不足或預(yù)測(cè)困難的問(wèn)題。 .六、多變量多過(guò)程的監(jiān)測(cè)控制n 傳統(tǒng)的SPC用在制造過(guò)程質(zhì)量控制時(shí)，大多針對(duì)單一過(guò)程和變量。n 現(xiàn)代工業(yè)的大型化和復(fù)雜化，如在CIMS中，過(guò)程和過(guò)程變量已變得越來(lái)越復(fù)雜，要將SPC用在其中，SPC模型必須能適應(yīng)多變量多過(guò)程的監(jiān)測(cè)與控制。n 因此，許多學(xué)者致力于研究適用于現(xiàn)代企業(yè)多變量過(guò)程控制的SPC算法與模型。 .穩(wěn)健設(shè)計(jì)與SPCn 穩(wěn)健設(shè)計(jì)用到的主要方法以統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)。CE及先進(jìn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)模式對(duì)質(zhì)量保證的要求，使得穩(wěn)健設(shè)計(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，并為穩(wěn)健設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展注入新的活力。.穩(wěn)健設(shè)計(jì)中主要涉及的方法n 穩(wěn)健設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括產(chǎn)

7、品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，分系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)三個(gè)階段，利用質(zhì)量損失函數(shù)(Loss Function)，即由于參數(shù)的波動(dòng)引起的費(fèi)用損失來(lái)衡量質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。 .一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)n常用的分析方法有：n 試驗(yàn)設(shè)計(jì)(Design of Experiment, DOE)、n 失效模式及效果分析(Failure Model and Effects Analysis, FMEA)、n 價(jià)值工程(Value Engineering, VA)、n 可靠性理論n 仿真技術(shù)、優(yōu)化與決策等。 .二、參數(shù)設(shè)計(jì)n 在參數(shù)設(shè)計(jì)階段，要用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的各種方法:n 響應(yīng)面法(Response Surfa

8、ce Method, RSM)、n 故障樹(shù)分析(Fault Tree Analysis, FTA)n 相關(guān)分析n 方差分析n 靈敏度法n 隨機(jī)模型法等方法.三、容差設(shè)計(jì)n容差設(shè)計(jì)的方法：n故障樹(shù)分析(Fault Tree Analysis, FTA)n相關(guān)分析n方差分析以及RSMn靈敏度法和隨機(jī)模型法.現(xiàn)代質(zhì)量管理與先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造系統(tǒng)n質(zhì)量管理的觀念和方法一直在更新： 質(zhì)量檢驗(yàn)(Quality Inspect) 統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理(Statistical Quality Control, SQC)， 全面質(zhì)量管理(Total Quality Management，TQM)，n 以統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)

9、過(guò)程控制(Statistical Process Control, SPC)主要用于制造過(guò)程的質(zhì)量控制。在將質(zhì)量控制的范圍由制造過(guò)程擴(kuò)展至設(shè)計(jì)乃至整個(gè)產(chǎn)品生命周期之后，可靠性理論、穩(wěn)健設(shè)計(jì)等質(zhì)量保證方法也逐漸得到認(rèn)可和采用。 .n各種先進(jìn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式如:n 并行工程(Concurrent Engineering, CE)n 先進(jìn)制造技術(shù)如敏捷制造(Agile Manufacturing, AM)、n 精良生產(chǎn)(Lean Production, LP)、n 虛擬制造(Virtual Manufacturing, VM)、n 及時(shí)生產(chǎn)(Just in Time, JIT)n 快速響應(yīng)制造(Qui

10、ck Response Manufacturing, QRM)等的出現(xiàn)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量保證提出了新的和更高的要求。 . 同時(shí)也為產(chǎn)品質(zhì)量保證開(kāi)辟了新的途徑。尤其是在:n計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS)、 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(Contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS)和CE環(huán)境下，質(zhì)量保證的要求和傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下的質(zhì)量保證之間有較大的差別。n 例如，CIMS要求從設(shè)計(jì)到制造各環(huán)節(jié)的質(zhì)量保證實(shí)現(xiàn)集成，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)安排、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)和制造、裝配等相互之間質(zhì)量保

11、證的集成，組成CIMS的集成質(zhì)量保證系統(tǒng)。 .一、DFX技術(shù)n DFX是CE的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括: 面向制造的設(shè)計(jì)(Design for Manufacturing, DFM)、n面向裝配的設(shè)計(jì)(Design for Assembly, DFA)、面向質(zhì)量的設(shè)計(jì)(Design for Quality, DFQ)、n面向可靠性的設(shè)計(jì)(DF Reliability)、n面向可維修性的設(shè)計(jì)(DF Maintainability)n面向互換性的設(shè)計(jì)(DF Change ability)設(shè)計(jì)等。n 它們都是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量保證及控制的積極有效方法。.n DFX是TQM在并行工程中的體現(xiàn)。TQM的觀點(diǎn)認(rèn)為，質(zhì)

12、量管理中的用戶不僅是使用產(chǎn)品的最終用戶，在產(chǎn)品形成過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，下一環(huán)節(jié)就是上一環(huán)節(jié)的用戶，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)是市場(chǎng)調(diào)研的用戶，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的用戶，制造/裝配是工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的用戶，銷售是制造/裝配的用戶等。n .n 而DFX正是體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中除滿足最終用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求外，還應(yīng)滿足其后續(xù)環(huán)節(jié)作為廣義用戶的要求。n 因此通過(guò)DFX更能體現(xiàn)TQM“三全”中“全面”的特點(diǎn)。.二、并行設(shè)計(jì)問(wèn)題nCE的核心是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程中所有活動(dòng)的并行、交叉和一體化進(jìn)行。并行設(shè)計(jì)是其要點(diǎn)。并行設(shè)計(jì)體現(xiàn)在質(zhì)量保證方面就是質(zhì)量活動(dòng)的并行進(jìn)行。n .n 并行工程的關(guān)鍵原則之一就是促使開(kāi)發(fā)者從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品

13、生命周期整個(gè)過(guò)程中的各種問(wèn)題，因此DFX技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于并行工程。DFX主要包括：n 為制造而設(shè)計(jì)（DFMDesign For Manufacture ）n 為 裝 配 設(shè) 計(jì) ( D FA D e s i g n F o r Assembly)。DFX技術(shù).DFM典型的原則有：1、設(shè)計(jì)中要盡量減少零件的種類和個(gè)數(shù)，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件；2、產(chǎn)品中相似的特征盡量設(shè)計(jì)成統(tǒng)一的尺寸；3、避免內(nèi)表面加工而采用外表面加工設(shè)計(jì)；4、避免使用單獨(dú)的緊固件；5、在可能的條件下盡量采用成組設(shè)計(jì)方法；6、減少對(duì)零件的搬運(yùn)次數(shù)等。DFX技術(shù).DFA（為裝配設(shè)計(jì)）n DFA與DFM相似，主要考慮設(shè)計(jì)出來(lái)的各種零部件能否

14、在現(xiàn)有條件下安裝并避免誤裝。n 它的兩個(gè)基本原則是設(shè)計(jì)的大量零部件必須易于搬運(yùn)與安裝。DFX技術(shù).n 除了DFA與DFM 外，DFX還包括要求設(shè)計(jì)者采取只要用簡(jiǎn)單工具和設(shè)備就很容易進(jìn)行工程分析的方案，以減少設(shè)計(jì)次數(shù)，縮短制造周期、提高質(zhì)量和減低成本的：n為工程分析而設(shè)計(jì)（DFEADesign For Engineering Analysis）n為 維 修 性 而 設(shè) 計(jì) （ D F M D e s i g n F o r Maintainability）、n為可靠性設(shè)計(jì)(DFMDesign For Reliability)n現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)為環(huán)境保護(hù)而設(shè)計(jì)。DFX技術(shù).CAX技術(shù)n CAX技術(shù)主要是指

15、一系列計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，包括：n 用于設(shè)計(jì)階段檢查設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期影響的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer aided designCAD）；n 能自動(dòng)生成所設(shè)計(jì)的零件加工方法并分析設(shè)計(jì)對(duì)制造影響的計(jì)算機(jī)輔助制造（computer aided manufactureCAM）.n包含三個(gè)成份的： CAD和CAM數(shù)據(jù)庫(kù)界面 工藝選擇指南 工業(yè)工藝流程策劃指南n計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（computer aided process planningCAPP）。n 這些計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)最初并不是專門為并行工程開(kāi)發(fā)地，而多數(shù)是在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的發(fā)展過(guò)程中開(kāi)發(fā)成的。.各種質(zhì)量保證技術(shù)的有機(jī)結(jié)合n

16、 由于各種質(zhì)量保證和控制技術(shù)都是為適應(yīng)某特定過(guò)程或場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的，在CE、AM等先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)和模式中，對(duì)質(zhì)量保證和控制的集成性、并行性和交叉性的要求，使得它們相互間獨(dú)立運(yùn)用已變得不適應(yīng)，只有集成及相互結(jié)合，才能發(fā)揮積極作用。.一、QFD與田口方法的結(jié)合n QFD可用于田口設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)QFD的顧客需求到工程特性及工程特性到零件技術(shù)特性這兩個(gè)質(zhì)量屋，得出產(chǎn)品工程特性及零部件技術(shù)特性的重要程度，以此作為田口系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 .二、QFD與統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)合n當(dāng)前，對(duì)QFD與統(tǒng)計(jì)方法特別是與SPC的結(jié)合研究主要反映在QFD各階段應(yīng)用到各種統(tǒng)計(jì)方法，如在零件配置階段對(duì)所選擇的初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可能存在

17、的故障分析時(shí)用到FTA和FMEA。在工藝規(guī)劃和工藝/質(zhì)量控制配置階段用到SPC中的各種工具等；n而通過(guò)QFD與SPC的集成實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程質(zhì)量保證的集成方面的研究還較少。 .三、QFD與其它管理技術(shù)的結(jié)合n 許多文獻(xiàn)對(duì)QFD在可靠性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程(System Engineering, SE)、價(jià)值工程(Value Engineering, VE)、TQM及QIS中的應(yīng)用或與QFD與這些技術(shù)的結(jié)合進(jìn)行了研究。 .CIMS中的集成質(zhì)量系統(tǒng)n CIMS的特點(diǎn)是要求企業(yè)的各環(huán)節(jié)之間從功能和信息上有機(jī)集成，組成一個(gè)不可分割的整體。這些環(huán)節(jié)主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織與安排、質(zhì)量計(jì)劃、物料

18、需求計(jì)劃以及制造和裝配等。 .n 國(guó)內(nèi)外對(duì)CIMS集成質(zhì)量系統(tǒng)的研究也不少。我國(guó)863/CIMS主題專門設(shè)立“集成質(zhì)量系統(tǒng)” (Integrated Quality System, IQS)專題，對(duì)集成質(zhì)量系統(tǒng)開(kāi)展研究。n 十多年來(lái)，在CIMS集成質(zhì)量系統(tǒng)研究方面取得較大進(jìn)展 。當(dāng)前在這方面的研究主要在集中在以下幾個(gè)方面： .一、集成質(zhì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)n 質(zhì)量保證系統(tǒng)應(yīng)該看作為一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)制造過(guò)程的監(jiān)視。CIMS中質(zhì)量保證系統(tǒng)，應(yīng)該與從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的各個(gè)環(huán)節(jié)集成在一起，形成全面質(zhì)量集成系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及使用等環(huán)節(jié)的內(nèi)部活動(dòng)構(gòu)成局部質(zhì)量控制環(huán)，質(zhì)量保證系統(tǒng)構(gòu)成全局質(zhì)量監(jiān)測(cè)和控制環(huán)，對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期的活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 .集成