第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用課件

第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：QFD的基本原理；質(zhì)量展開；質(zhì)量屋的構(gòu)成。第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：第一節(jié)質(zhì)量1第一節(jié)質(zhì)量功能展開概述一、QFD的定義:質(zhì)量功能展開(QualityFunctionDeployment,QFD)是一種立足于在產(chǎn)品開發(fā)過程中最大限度地滿足顧客需求的系統(tǒng)化、用戶驅(qū)動(dòng)式的質(zhì)量保證方法。第一節(jié)質(zhì)量功能展開概述一、QFD的定義:2二、QFD的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家的重視并得到廣泛應(yīng)用。實(shí)例：QFD起源于日本三菱重工，為了保證建造復(fù)雜貨輪的每一個(gè)步驟都適合客戶的具體要求。1966，赤尾洋二教授提出了QFD設(shè)計(jì)理論方法。豐田公司于70年代采用QFD后，其新產(chǎn)品:開發(fā)成本下降了61%，開發(fā)周期縮短了1/3，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。二、QFD的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，3世界上著名的公司如:福特公司、通用汽車公司、克萊思勒公司、惠普公司、麥道公司、施樂公司、電報(bào)電話公司、都相繼采用了QFD。世界上著名的公司如:福特公司、4應(yīng)用領(lǐng)域：從QFD的產(chǎn)生到現(xiàn)在二十年來，其應(yīng)用已涉及汽車、家用電器、服裝、集成電路、合成橡膠、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、自動(dòng)購(gòu)貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)、教育、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。開發(fā)周期30—60%成本20—40%設(shè)計(jì)更改變動(dòng)次數(shù)40—60%應(yīng)用領(lǐng)域：從QFD的產(chǎn)生到現(xiàn)在二十年來，其應(yīng)用已涉及汽車、家5三、QFD的原理

目前尚一個(gè)沒有統(tǒng)一的QFD定義。但對(duì)QFD的一些認(rèn)識(shí)是共同的。質(zhì)量功能展開過程由產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開、過程方案和生產(chǎn)計(jì)劃四個(gè)階段組成。這四個(gè)階段是一個(gè)并行過程，通過這些過程，顧客需求被逐步展開成為設(shè)計(jì)要求、零件特性、制造作業(yè)和生產(chǎn)要求。質(zhì)量功能展開主要采用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,HOQ）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將顧客需求逐層展開，確定提高顧客滿意度的關(guān)鍵質(zhì)量特性，確定影響關(guān)鍵質(zhì)量特性的關(guān)鍵零部件，確定影響關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵工藝過程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵生產(chǎn)要求與保證手段三、QFD的原理目前尚一個(gè)沒有統(tǒng)一的QFD定義。但對(duì)Q6質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（HOQ）①要求質(zhì)量；通過市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重；②質(zhì)量特性；產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；③關(guān)系矩陣；用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；④相關(guān)矩陣；用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；⑤質(zhì)量策劃/計(jì)劃質(zhì)量；對(duì)于顧客質(zhì)量要求，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力⑥設(shè)計(jì)質(zhì)量。對(duì)于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力關(guān)系矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性要求質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)矩陣質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（HOQ）①要求質(zhì)量；通過市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接7構(gòu)造質(zhì)量屋

顧客需求和質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣顧客的需求市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)程度計(jì)劃質(zhì)量

需求的相對(duì)重要程度設(shè)計(jì)質(zhì)量構(gòu)造質(zhì)量屋

顧客的需求市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)8

嚴(yán)格地說，QFD只是一種思想，一種產(chǎn)品開發(fā)管理和質(zhì)量保證的方法論。對(duì)于如何將顧客需求一步一步地分解和配置到產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)過程中，還沒有固定的模式和分解模型，可以根據(jù)不同目的按照不同路線、模式和分解模型進(jìn)行分解和配置。嚴(yán)格地說，QFD只是一種思想，一種產(chǎn)品開發(fā)管理和9

典型的QFD分解示意圖（以產(chǎn)成品為例）產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)需求關(guān)鍵零件特性工藝/質(zhì)量控制矩陣關(guān)鍵工序工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵零件特性關(guān)鍵工序關(guān)鍵工藝/質(zhì)量控制參數(shù)典型的QFD分解示意圖（以產(chǎn)成品為例）產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求10質(zhì)量功能展開（QFD）QFD（HouseofQuality）質(zhì)量屋的構(gòu)成一級(jí)質(zhì)量屋舉例質(zhì)量功能展開（QFD）QFD（HouseofQuali11QFD分解過程描述：顧客需求是QFD最基本的輸入。顧客需求的獲取是QFD實(shí)施中最關(guān)鍵也是最困難的工作。要通過各種先進(jìn)的方法、手段和渠道搜集、分析和整理顧客的各種需求。

QFD分解過程描述：顧客需求是QFD最基本的輸入。顧客需求的121）.確定顧客需求

由市場(chǎng)研究人員選擇合理的顧客對(duì)象，利用各種方法和手段，通過市場(chǎng)調(diào)查，全面收集顧客對(duì)產(chǎn)品的種種需求，然后將其總結(jié)、整理并分類，得到正確、全面的顧客需求以及各種需求的權(quán)重(相對(duì)重要程度)。1）.確定顧客需求由市場(chǎng)研究人員選擇合理的132）.產(chǎn)品規(guī)劃將顧客需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)用的技術(shù)特性。并根據(jù)顧客需求的競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估和技術(shù)需求的競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估，確定各個(gè)技術(shù)需求的目標(biāo)值。具體任務(wù)：·完成從顧客需求到技術(shù)需求的轉(zhuǎn)換；·從顧客的角度對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估；·從技術(shù)的角度對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估；·確定顧客需求和技術(shù)需求的關(guān)系及相關(guān)程度；·分析并確定各技術(shù)需求相互之間制約關(guān)系；·確定各技術(shù)需求的目標(biāo)值。2）.產(chǎn)品規(guī)劃將顧客需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)用的技術(shù)特性。并根據(jù)顧客需143）.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定依據(jù)上一步所確定的產(chǎn)品技術(shù)需求目標(biāo)值，進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)，并優(yōu)選出一個(gè)最佳的產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)方案。這些工作主要由產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門及其工作人員負(fù)責(zé)，產(chǎn)品生命周期中其它各環(huán)節(jié)、各部門的人員共同參與，協(xié)同工作。3）.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定依據(jù)上一步所確定的產(chǎn)品技術(shù)需求目標(biāo)值，154）.零件規(guī)劃基于優(yōu)選出的產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)方案，并按照在產(chǎn)品規(guī)劃矩陣所確定的產(chǎn)品技術(shù)需求，確定對(duì)產(chǎn)品整體組成有重要影響的關(guān)鍵部件/子系統(tǒng)及零件的特性。4）.零件規(guī)劃基于優(yōu)選出的產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)方案，并按照在產(chǎn)品規(guī)劃165）.零件設(shè)計(jì)及工藝過程設(shè)計(jì)

根據(jù)零件規(guī)劃中所確定的關(guān)鍵零件的特性及已完成的產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)結(jié)果等，進(jìn)行產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)，完成產(chǎn)品各部件/子系統(tǒng)及零件的設(shè)計(jì)工作，選擇好工藝實(shí)施方案，完成產(chǎn)品工藝過程設(shè)計(jì)，包括制造工藝和裝配工藝。

5）.零件設(shè)計(jì)及工藝過程設(shè)計(jì)根據(jù)零件規(guī)劃中所確定的關(guān)鍵零件176）.工藝規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)品特征和零部件特征所必須給以保證的關(guān)鍵工藝步驟及其特征，即從產(chǎn)品及其零部件的全部工序中選擇和確定出對(duì)實(shí)現(xiàn)零部件特征具有重要作用或影響的關(guān)鍵工序，確定其關(guān)鍵程度。6）.工藝規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)品特征和187）.工藝/質(zhì)量控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣，將關(guān)鍵零件特性所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵工序及工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的工藝/質(zhì)量控制方法，包括控制參數(shù)、控制點(diǎn)、樣本容量及檢驗(yàn)方法等。7）.工藝/質(zhì)量控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣，將關(guān)鍵零件特性所19質(zhì)量控制規(guī)劃

從目前的國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐來看，各個(gè)企業(yè)在質(zhì)量控制規(guī)劃階段所采用的QFD矩陣差別很大，幾乎沒有形成一個(gè)比較規(guī)范的格式。出現(xiàn)這種狀況其實(shí)也是正常的，由于企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品類型、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)力量、設(shè)備狀況以及其它各種因素的影響，其質(zhì)量控制方法和體系也就大不一樣。質(zhì)量控制規(guī)劃從目前的國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐來看，各個(gè)企業(yè)在質(zhì)20結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多樣的。因此，與其說QFD是一種方法，倒不如說它是一種思想，是一種在產(chǎn)品開發(fā)過程中，將用戶的呼聲轉(zhuǎn)換為質(zhì)量特性、產(chǎn)品構(gòu)型、設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性及制造過程參數(shù)等的一種思想。QFD涉及到多方面的理論與方法，如設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造、成本、可靠性以及市場(chǎng)學(xué)等。同時(shí)QFD還涉及企業(yè)管理模式、企業(yè)文化甚至地域文化習(xí)慣等。在企業(yè)中要開展QFD，除了技術(shù)、設(shè)備及人力資源的配備外，還需要進(jìn)行企業(yè)文化的變更以及對(duì)企業(yè)全體員工的宣傳教育。企業(yè)在使用QFD后，一定會(huì)收到良好的收益。結(jié)束語(yǔ)實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多21第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：可靠性分析與設(shè)計(jì)；維修性分析與設(shè)計(jì)；失效模式與影響分析（FMEA）

故障樹分析（FAT）第二節(jié)可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：第二節(jié)可信22可靠性重要性例如，美國(guó)的宇宙飛船阿波羅工程有700萬(wàn)只元器件和零件，參加人數(shù)達(dá)42萬(wàn)人，參予制造的廠家達(dá)1萬(wàn)5千多家，生產(chǎn)周期達(dá)數(shù)年之久。象這樣龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，一旦某一個(gè)元件或某一個(gè)部件出現(xiàn)故障，就會(huì)造成整個(gè)工程失敗，造成巨大損失。所以可靠性問題特別突出，不專門進(jìn)行可靠性研究是難于保證系統(tǒng)可靠性的。

可靠性重要性例如，美國(guó)的宇宙飛船阿波羅工程有700萬(wàn)只元器件23可靠性工程的重要性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：1.高科技的需要2.經(jīng)濟(jì)效益的需要3.政治聲譽(yù)的需要總之，無(wú)論是人民群眾的生活，國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要出發(fā)，還是從國(guó)防、科研的需要出發(fā)，研究可靠性問題是具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

可靠性工程的重要性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：1.高科技的需要24一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1、可靠性原理定義：指產(chǎn)品（包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃陨婕爱a(chǎn)品、規(guī)定條件、規(guī)定時(shí)間、規(guī)定功能和能力五種因素，但核心是規(guī)定的時(shí)間。明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象必須明確產(chǎn)品可靠性所規(guī)定的條件必須明確所規(guī)定的時(shí)間

必須明確產(chǎn)品所需完成規(guī)定的功能一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1、可靠性原理明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象25可靠性需要滿足：1）不發(fā)生故障2）發(fā)生故障后能方便地、及時(shí)地修復(fù)，以保持良好功能狀態(tài)能力，即要有良好的維修性。維修性是指在規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持和恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力。

一、可靠性分析與設(shè)計(jì)可靠性需要滿足：一、可靠性分析與設(shè)計(jì)26一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2、可靠性指標(biāo)：1）可靠度與不可靠度可靠度：產(chǎn)品在一定條件下和一定時(shí)間t內(nèi)不發(fā)生故障而完成規(guī)定功能的概率稱為產(chǎn)品的可靠度，記為R(t)。不可靠度：在規(guī)定工作時(shí)間t內(nèi)，在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品喪失規(guī)定功能的概率。稱為不可靠度，用F(t)表示顯然：一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2、可靠性指標(biāo)：27一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1）可靠度與不可靠度可靠度函數(shù)R(t)可以看作事件“T>t”的概率，F(xiàn)(t)可以看作事件“T<t”的概率。產(chǎn)品的失效分布函數(shù)：其中f(t)為故障密度函數(shù)故障密度函數(shù)f(t)：假設(shè)壽命T是連續(xù)型隨機(jī)變量，則產(chǎn)品在（0∞）內(nèi)任一時(shí)刻附近的單位時(shí)間發(fā)生故障的概率f(t)稱為故障密度函數(shù)，因此：f(t)=F(t)可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下開始使用。令開始工作的時(shí)刻t取為0，到指定時(shí)刻t時(shí)已發(fā)生失效數(shù)n(t),亦即在此時(shí)刻尚能繼續(xù)工作的產(chǎn)品數(shù)為N-n(t)，則可靠度的估計(jì)值（又稱經(jīng)驗(yàn)可靠度）為一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1）可靠度與不可靠度282）平均壽命對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間，記為MTTF(MeatTimetoFailure)對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間，記為MTBF(MeatTimeBetweenFailure)一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命一、可靠性分析與設(shè)計(jì)29對(duì)于離散型隨機(jī)變量，即有限個(gè)產(chǎn)品的情況：MTTF=(i=1,2,…..)n為產(chǎn)品數(shù)，為第i件產(chǎn)品的壽命MTBF=(i=1,2,…..)n為產(chǎn)品數(shù)，為第i件產(chǎn)品兩次故障間的工作時(shí)間對(duì)于壽命為連續(xù)型隨機(jī)變量時(shí)，

MTTF和MTBF均為壽命t的數(shù)學(xué)期望（均值），所以有MTTF=MTBF=f(t)=一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命對(duì)于離散型隨機(jī)變量，即有限個(gè)產(chǎn)品的情況：一、可靠性分析與設(shè)計(jì)30說明：對(duì)于一個(gè)連續(xù)型隨機(jī)變量X，E(X)=所以：E(X)=服從指數(shù)分布的壽命分布函數(shù)在可靠性分析中應(yīng)用較多，由于它的特殊性，以及在數(shù)學(xué)上易處理成直觀的曲線，故在許多領(lǐng)域中首先把指數(shù)分布討論清楚。一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命說明：對(duì)于一個(gè)連續(xù)型隨機(jī)變量X，E(X)=一、可靠性分析與設(shè)31若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為f(t)=（），則稱t服從參數(shù)為的指數(shù)分布可靠度平均壽命MTBF=因?yàn)椋核杂校篗TBF=MTTF與MTBF表達(dá)式一樣一、可靠性分析與設(shè)計(jì)則不可靠度：2）平均壽命若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為（），則稱t服32例：測(cè)得18臺(tái)某種電子設(shè)備從工作開始到初次失效的時(shí)間數(shù)據(jù)（單位：h）分別為：160，290，506，680，1000，1300，1408，1632，1634，1957，1967，2315，2400，2912，4010，4315，4378，4500，求這18臺(tái)電子設(shè)備的平均壽命（MTBF）解：MTBF==1/18（160+290+…+4500）=2075.8h一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命例：測(cè)得18臺(tái)某種電子設(shè)備從工作開始到初次失效的時(shí)間數(shù)據(jù)（單333）失效率失效率：產(chǎn)品工作到時(shí)刻t尚未失效，而在時(shí)刻t后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。失效率也稱失效函數(shù)或故障函數(shù)，

=所以，知道了產(chǎn)品的失效分布，就可以知道失效函數(shù)，就可以知失效率。3）失效率失效率：產(chǎn)品工作到時(shí)刻t尚未失效，而在時(shí)刻t后的單343）失效率當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)失效率常用單位是“”和“”.而對(duì)于可靠性高的產(chǎn)品常用“”為單位，計(jì)一個(gè)“菲特”Fit。1Fit=，其意義：100個(gè)產(chǎn)品工作一百萬(wàn)小時(shí)，只有一個(gè)可能發(fā)生失效3）失效率當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)35對(duì)于指數(shù)分布則有：失效密度函數(shù)(t≥0)不可靠度(t≥0)可靠度(t≥0)失效率平均故障間隔時(shí)間對(duì)于指數(shù)分布則有：失效密度函數(shù)36指數(shù)分布及其故障率函數(shù)指數(shù)分布的“無(wú)記憶性”指如果某產(chǎn)品的工作時(shí)間服從指數(shù)分布時(shí)，從開始到工作一段時(shí)間t0內(nèi)，其可靠度為，工作時(shí)間t0結(jié)束后，產(chǎn)品仍然可以工作，在下一個(gè)工作時(shí)間間隔t0內(nèi)，該系統(tǒng)仍然和新的一樣，其可靠度仍為1-t。即前一個(gè)故障對(duì)下一個(gè)故障無(wú)后效作用。指數(shù)分布及其故障率函數(shù)指數(shù)分布的“無(wú)記憶性”37指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為2000小時(shí)，求故障率λ及求可靠度R

(100)=?R(1000)=?解：

此元件在100小時(shí)時(shí)的可靠度為0.95，而在1000小時(shí)時(shí)的可靠度為0.50。

指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為238例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為5000h，試求其失效率和使用125小時(shí)后的可靠度。解：（1）求失效率：當(dāng)壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTBF=失效率（2）求使用125h后的可靠度當(dāng)較小時(shí)有近似式：R(t)==1-而=125所以有R(125h)=1-=1-0.025=0.975例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為539失效率曲線特點(diǎn)失效率是一個(gè)最基本的可靠性特征量，失效曲線一般成“浴盆曲線”，由此曲線可知產(chǎn)品從投入工作可經(jīng)過三個(gè)階段：失效率曲線

耗損失效期t時(shí)間偶然失效期早期失效期使用壽命規(guī)定的失效率λ(t)失效率AB失效率曲線特點(diǎn)失效率是一個(gè)最基本的可靠性特征量，失效曲線一般40失效率曲線特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格或工藝質(zhì)量低，應(yīng)在設(shè)計(jì)制造方面找原因，使失效率穩(wěn)定下來。偶然失效期：是產(chǎn)品正常工作時(shí)期，此時(shí)產(chǎn)品的失效率是隨機(jī)的，失效率基本正常，接近于常數(shù).在這期間內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生故障大多出于偶然因素，如突然過載、碰撞等，損耗失效期：經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的工作，產(chǎn)品已進(jìn)入劇烈磨損或疲勞狀態(tài)，表現(xiàn)為失效率迅速上升，直到報(bào)廢。改善磨損失效的方法在于不斷提高零部件、元器件的使用壽命。

失效率曲線特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格或工413、系統(tǒng)可靠性模型1）、串聯(lián)模型

組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障的系統(tǒng)稱串聯(lián)系統(tǒng)。其邏輯框圖如圖所示。

123n……系統(tǒng)工作事件發(fā)生等于系統(tǒng)各單元正常工作的事件同時(shí)發(fā)生P(A)=P(A1)P(A2)P(A3)…P(An)一、可靠性分析與設(shè)計(jì)3、系統(tǒng)可靠性模型1）、串聯(lián)模型123n……系統(tǒng)工作事件發(fā)生42系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為：

R

(t)——系統(tǒng)的可靠度；Ri(t)——第i個(gè)單元的可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)43系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即

式中λs——系統(tǒng)的故障率；

λi——各單元的故障率。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即44系統(tǒng)可靠性模型2）、并聯(lián)模型組成系統(tǒng)的所有單元都故障時(shí)，系統(tǒng)才故障的系統(tǒng)叫并聯(lián)系統(tǒng)，其邏輯框圖如圖所示。

12n圖并聯(lián)模型系統(tǒng)可靠性模型2）、并聯(lián)模型12n圖并聯(lián)模型45系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為

式中F(t)——系統(tǒng)的不可靠度；Fi(t)——第i個(gè)單元的不可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，46系統(tǒng)可靠性模型3）、混合式模型

可靠性邏輯框圖如圖所示。

系統(tǒng)可靠性模型3）、混合式模型47如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，R3=0.6，R4=0.8，R5=0.8，試求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠度為多少？答：R1.2=R1.R2=0.8X0.7=0.56R1.2.3=R1.2+R3-R1.2xR3=0.56+0.6-0.56X0.6=0.82R4.5=R4XR5=0.8X0.8=0.64R1.2.3.4.5=R1.2.3XR4.5=0.82X0.64=0.53R2=0.7R1=0.8R3=0.6R4=0.8R5=0.8如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，48二、維修性分析與設(shè)計(jì)

對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概率顯然是不合適的，還應(yīng)考慮被修復(fù)的可能性，衡量修復(fù)可能性的指標(biāo)為維修度，用M(t)表示。維修度M(t)——產(chǎn)品在規(guī)定條件下進(jìn)行修理時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)的概率。

式中，n(t)表示t時(shí)間內(nèi)完成維修的產(chǎn)品數(shù)；N表示送修的產(chǎn)品總數(shù)。二、維修性分析與設(shè)計(jì)對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概49平均修復(fù)時(shí)間(MTTR—MeantimetoRepair)應(yīng)理解為產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望。平均預(yù)防性維修時(shí)間：在某個(gè)維修級(jí)別一次預(yù)防性維修所需時(shí)間的平均值平均修復(fù)時(shí)間(MTTR—MeantimetoRepa50可用性（有效度）：對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)考慮到可靠性和維修性時(shí)，綜合評(píng)價(jià)的尺度就是有效度A（可用性）。可用性（Availability）是在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力，即要用產(chǎn)品時(shí)就可用的能力。

可用性（有效度）：對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)考慮到可靠性和維修51MTBF——反映了可靠性的含義。MTTR——反映維修活動(dòng)的一種能力。兩者結(jié)合—固有有效度Ai當(dāng)考慮后勤保障、服務(wù)質(zhì)量時(shí)，就會(huì)在時(shí)間序列上出現(xiàn)平均等待時(shí)間(MWT—MeanWaittime)。如果從實(shí)際出發(fā)，使用有效度A應(yīng)表示為：MTBF——反映了可靠性的含義。52二、失效模式與影響分析1、FMEA是一種定性的可靠性分析方法，是一種自下而上（由元件到系統(tǒng)）的故障因果關(guān)系分析法。是通過分析產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過程中存在潛在失效的零部件、環(huán)節(jié)等，分析其對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過程的影響的程度，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取措施，提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或過程的可靠性。2、FMEA主要分為三種：設(shè)計(jì)失效模式及影響分析（DFMEA）系統(tǒng)失效模式及影響分析（SFMEA）過程失效模式及影響分析（PFMEA）二、失效模式與影響分析1、FMEA是一種定性的可靠性分析方533、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）因設(shè)計(jì)不合理而使產(chǎn)品存在潛在的故障，常見的設(shè)計(jì)失效模式如：疲勞斷裂、腐蝕、松動(dòng)、變質(zhì)、硬化、泄露、變形、剝落、退色、燒傷、振動(dòng)、過早磨損等二、失效模式與影響分析3、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）二、失效模式與影響分析54DFMEA表的計(jì)算分析風(fēng)險(xiǎn)概率（RiskPriorityNumber）,縮寫RPN

RPN=P*S*D發(fā)生概率P：失效發(fā)生的概率大小，0<=p<=1嚴(yán)重度S：失效發(fā)生對(duì)零部件功能影響程度大小1<=S<=10不易發(fā)生度D：失效發(fā)生后被發(fā)現(xiàn)的難易程度，D值越大表明越不易被發(fā)現(xiàn)1<=D<=10通過計(jì)算失效模式的RPN值，并與RPN的目標(biāo)值比較，可判斷失效模式對(duì)產(chǎn)品的影響程度大小，并可判斷改進(jìn)后的效果。二、失效模式與影響分析DFMEA表的計(jì)算分析二、失效模式與影響分析55二、失效模式與影響分析改進(jìn)設(shè)計(jì)前改進(jìn)設(shè)計(jì)后項(xiàng)目功能潛在失效模式潛在失效后果嚴(yán)重度S潛在失效機(jī)理發(fā)生概率P設(shè)計(jì)控制不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險(xiǎn)數(shù)RPN建議措施責(zé)任目標(biāo)值RPN采取措施嚴(yán)重度S發(fā)生概率P不易發(fā)現(xiàn)度D風(fēng)險(xiǎn)數(shù)RPN車門車門內(nèi)板腐蝕銹蝕7蠟層較薄0.4整車試驗(yàn)8蠟層試驗(yàn)15厚度增加50.36功能下降8邊角缺蠟0.5噴蠟試驗(yàn)7改進(jìn)噴頭18改進(jìn)噴頭70.4722.428919.6二、失效模式與影響分析改進(jìn)設(shè)計(jì)前改進(jìn)設(shè)計(jì)后項(xiàng)目功能潛在失效56車門銹蝕項(xiàng)：9<15，達(dá)到RPN目標(biāo)值，效果好；車門功能下降項(xiàng)：28>19.6>18，未達(dá)到目標(biāo)值，但有所下降，需繼續(xù)改進(jìn)。二、失效模式與影響分析車門銹蝕項(xiàng)：9<15，達(dá)到RPN目標(biāo)值，效果好；二、失效模57故障樹分析概述故障樹分析法（FaultTreeAnalysis，簡(jiǎn)稱FTA）也稱為失效樹分析法，它是一種可靠性、安全性分析和預(yù)測(cè)的方法。故障樹分析法研究的是引起整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障這一事件的各種直接的和間接的原因（這些原因也是事件），在這些事件間建立相應(yīng)的邏輯關(guān)系，從而確定系統(tǒng)出現(xiàn)故障原因的可能組合方式及其發(fā)生的概率。三、故障樹分析（FTA）故障樹分析概述三、故障樹分析（FTA）58三、故障樹分析古樟樹分析（自上而下的分析方法）——故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號(hào)、邏輯門符號(hào)描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系?！暗资录笔菍?dǎo)致其事件的原因事件，位于所討論故障樹底端?！敖Y(jié)果事件”是由其它事件或事件組合所導(dǎo)致的事件。它總是位于某個(gè)邏輯門的輸出端。故障樹的結(jié)構(gòu)古樟樹是由各種事件及邏輯門構(gòu)成的一組樹狀邏輯關(guān)系圖（1）頂事件：要解決的系統(tǒng)故障事件。（2）底事件：包括基本事件和未探明事件。三、故障樹分析古樟樹分析（自上而下的分析方法）59三、故障樹分析基本事件：在故障樹分析中無(wú)須探明其發(fā)生原因的末端事件，“”表示。未探明事件：是指應(yīng)探明原因，但暫不能探明原因的末端事件，用“”表示。（3）中間事件：底事件和頂事件之間發(fā)生的事件，用“”表示。（4）邏輯門主要包括與門、或門和非門與門：當(dāng)所有輸入事件都發(fā)生，輸出事件才發(fā)生。用“”表示?；蜷T：至少有一個(gè)輸入事件發(fā)生，輸出事件就發(fā)生。用“”表示。非門：輸出事件是輸入事件的對(duì)立事件，用“”表示。三、故障樹分析基本事件：在故障樹分析中無(wú)須探明其發(fā)生原因的60故障樹分析（FTA）故障樹分析法的一般步驟為：

（1）選擇和確定頂事件；（2）自上而下建造故障樹；（3）建立故障樹的數(shù)學(xué)模型；（4）根據(jù)故障樹對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性的定性分析；（5）根據(jù)故障樹對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性的定量計(jì)算。故障樹分析（FTA）故障樹分析法的一般步驟為：61例：電機(jī)故障中共有四個(gè)基本事件：電機(jī)卡死，熔斷器故障，電源電壓增高，回路電阻短路，試畫出引起電機(jī)過熱的故障樹。三、故障樹分析例：電機(jī)故障中共有四個(gè)基本事件：電機(jī)卡死，熔斷器故障62解：電機(jī)過熱的故障樹圖如下：三、故障樹分析解：電機(jī)過熱的故障樹圖如下：三、故障樹分析63２、故障樹的定性分析故障樹定性分析確定引起頂事件發(fā)生的最基本原因組合，即最基本的底事件組合。最小割集：引起頂事件發(fā)生的最基本的底事件的集合。最小割集階數(shù)：最小割集中包含的底事件數(shù)量。故障樹定性分析原則：①一般階數(shù)越低的最小割集越重要；②在底階最小割集中的底事件比高階的重要在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)越多的底事件越重要。根據(jù)上述三條原則，對(duì)底事件和最小割集進(jìn)行排序，以確定改進(jìn)措施三、故障樹分析（FTA）２、故障樹的定性分析三、故障樹分析（FTA）64例：對(duì)上述故障樹進(jìn)行定性分析最小割集共有三個(gè)三、故障樹分析（FTA）［］，［，］，［］

，其中［］為１階，［，］和［］為二階。定性分析知和對(duì)電機(jī)過熱影響大于和的影響。從大到小依次為：〉〉=

例：對(duì)上述故障樹進(jìn)行定性分析三、故障樹分析（FTA）［］，65三、故障樹分析三、故障樹分析66串—并聯(lián)混合模型例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示，已知這7個(gè)單元的可靠度為R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝0.91，試求該系統(tǒng)的可靠度。解：首先計(jì)算U2和U3、、U4和U5組成的串聯(lián)子系統(tǒng)U23和U45的可靠度分別為串—并聯(lián)混合模型例某系統(tǒng)由7個(gè)單元串并聯(lián)組成，如圖所示67串—并聯(lián)混合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U2345以及U6和U7組成的并聯(lián)子系統(tǒng)U67的可靠度分別為整個(gè)系統(tǒng)就由單元U1、U2345和U67串聯(lián)組成，故得整個(gè)系統(tǒng)的可靠度為串—并聯(lián)混合模型然后計(jì)算U23和U45再并聯(lián)的子系統(tǒng)U23468已知某元件的壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命MTBF=6000小時(shí)，試計(jì)算：

（1）、其失效率為多少？

（2）、400小時(shí)、2000小時(shí)和4500小時(shí)后的可靠度各為多少？

解：（1）=1/MTBF=1/6000=1.67（2）R（400）=1-t=1-1.67200=0.97R（2000）=1-t=1-1.672000=0.67R（4500）=1-t=1-1.674500=0.25

已知某元件的壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命MTBF=6000小69第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：QFD的基本原理；質(zhì)量展開；質(zhì)量屋的構(gòu)成。第一節(jié)質(zhì)量功能展開(QFD)

第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：第一節(jié)質(zhì)量70第一節(jié)質(zhì)量功能展開概述一、QFD的定義:質(zhì)量功能展開(QualityFunctionDeployment,QFD)是一種立足于在產(chǎn)品開發(fā)過程中最大限度地滿足顧客需求的系統(tǒng)化、用戶驅(qū)動(dòng)式的質(zhì)量保證方法。第一節(jié)質(zhì)量功能展開概述一、QFD的定義:71二、QFD的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家的重視并得到廣泛應(yīng)用。實(shí)例：QFD起源于日本三菱重工，為了保證建造復(fù)雜貨輪的每一個(gè)步驟都適合客戶的具體要求。1966，赤尾洋二教授提出了QFD設(shè)計(jì)理論方法。豐田公司于70年代采用QFD后，其新產(chǎn)品:開發(fā)成本下降了61%，開發(fā)周期縮短了1/3，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。二、QFD的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，72世界上著名的公司如:福特公司、通用汽車公司、克萊思勒公司、惠普公司、麥道公司、施樂公司、電報(bào)電話公司、都相繼采用了QFD。世界上著名的公司如:福特公司、73應(yīng)用領(lǐng)域：從QFD的產(chǎn)生到現(xiàn)在二十年來，其應(yīng)用已涉及汽車、家用電器、服裝、集成電路、合成橡膠、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、自動(dòng)購(gòu)貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)、教育、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。開發(fā)周期30—60%成本20—40%設(shè)計(jì)更改變動(dòng)次數(shù)40—60%應(yīng)用領(lǐng)域：從QFD的產(chǎn)生到現(xiàn)在二十年來，其應(yīng)用已涉及汽車、家74三、QFD的原理

目前尚一個(gè)沒有統(tǒng)一的QFD定義。但對(duì)QFD的一些認(rèn)識(shí)是共同的。質(zhì)量功能展開過程由產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開、過程方案和生產(chǎn)計(jì)劃四個(gè)階段組成。這四個(gè)階段是一個(gè)并行過程，通過這些過程，顧客需求被逐步展開成為設(shè)計(jì)要求、零件特性、制造作業(yè)和生產(chǎn)要求。質(zhì)量功能展開主要采用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,HOQ）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將顧客需求逐層展開，確定提高顧客滿意度的關(guān)鍵質(zhì)量特性，確定影響關(guān)鍵質(zhì)量特性的關(guān)鍵零部件，確定影響關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵工藝過程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵生產(chǎn)要求與保證手段三、QFD的原理目前尚一個(gè)沒有統(tǒng)一的QFD定義。但對(duì)Q75質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（HOQ）①要求質(zhì)量；通過市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重；②質(zhì)量特性；產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；③關(guān)系矩陣；用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；④相關(guān)矩陣；用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度；⑤質(zhì)量策劃/計(jì)劃質(zhì)量；對(duì)于顧客質(zhì)量要求，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力⑥設(shè)計(jì)質(zhì)量。對(duì)于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力關(guān)系矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性要求質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)矩陣質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（HOQ）①要求質(zhì)量；通過市場(chǎng)調(diào)研得到的顧客直接76構(gòu)造質(zhì)量屋

顧客需求和質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣顧客的需求市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)程度計(jì)劃質(zhì)量

需求的相對(duì)重要程度設(shè)計(jì)質(zhì)量構(gòu)造質(zhì)量屋

顧客的需求市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)價(jià)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力評(píng)77

嚴(yán)格地說，QFD只是一種思想，一種產(chǎn)品開發(fā)管理和質(zhì)量保證的方法論。對(duì)于如何將顧客需求一步一步地分解和配置到產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)過程中，還沒有固定的模式和分解模型，可以根據(jù)不同目的按照不同路線、模式和分解模型進(jìn)行分解和配置。嚴(yán)格地說，QFD只是一種思想，一種產(chǎn)品開發(fā)管理和78

典型的QFD分解示意圖（以產(chǎn)成品為例）產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)需求關(guān)鍵零件特性工藝/質(zhì)量控制矩陣關(guān)鍵工序工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵零件特性關(guān)鍵工序關(guān)鍵工藝/質(zhì)量控制參數(shù)典型的QFD分解示意圖（以產(chǎn)成品為例）產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求79質(zhì)量功能展開（QFD）QFD（HouseofQuality）質(zhì)量屋的構(gòu)成一級(jí)質(zhì)量屋舉例質(zhì)量功能展開（QFD）QFD（HouseofQuali80QFD分解過程描述：顧客需求是QFD最基本的輸入。顧客需求的獲取是QFD實(shí)施中最關(guān)鍵也是最困難的工作。要通過各種先進(jìn)的方法、手段和渠道搜集、分析和整理顧客的各種需求。

QFD分解過程描述：顧客需求是QFD最基本的輸入。顧客需求的811）.確定顧客需求

由市場(chǎng)研究人員選擇合理的顧客對(duì)象，利用各種方法和手段，通過市場(chǎng)調(diào)查，全面收集顧客對(duì)產(chǎn)品的種種需求，然后將其總結(jié)、整理并分類，得到正確、全面的顧客需求以及各種需求的權(quán)重(相對(duì)重要程度)。1）.確定顧客需求由市場(chǎng)研究人員選擇合理的822）.產(chǎn)品規(guī)劃將顧客需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)用的技術(shù)特性。并根據(jù)顧客需求的競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估和技術(shù)需求的競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估，確定各個(gè)技術(shù)需求的目標(biāo)值。具體任務(wù)：·完成從顧客需求到技術(shù)需求的轉(zhuǎn)換；·從顧客的角度對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估；·從技術(shù)的角度對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估；·確定顧客需求和技術(shù)需求的關(guān)系及相關(guān)程度；·分析并確定各技術(shù)需求相互之間制約關(guān)系；·確定各技術(shù)需求的目標(biāo)值。2）.產(chǎn)品規(guī)劃將顧客需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)用的技術(shù)特性。并根據(jù)顧客需833）.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定依據(jù)上一步所確定的產(chǎn)品技術(shù)需求目標(biāo)值，進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)，并優(yōu)選出一個(gè)最佳的產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)方案。這些工作主要由產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門及其工作人員負(fù)責(zé)，產(chǎn)品生命周期中其它各環(huán)節(jié)、各部門的人員共同參與，協(xié)同工作。3）.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定依據(jù)上一步所確定的產(chǎn)品技術(shù)需求目標(biāo)值，844）.零件規(guī)劃基于優(yōu)選出的產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)方案，并按照在產(chǎn)品規(guī)劃矩陣所確定的產(chǎn)品技術(shù)需求，確定對(duì)產(chǎn)品整體組成有重要影響的關(guān)鍵部件/子系統(tǒng)及零件的特性。4）.零件規(guī)劃基于優(yōu)選出的產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)方案，并按照在產(chǎn)品規(guī)劃855）.零件設(shè)計(jì)及工藝過程設(shè)計(jì)

根據(jù)零件規(guī)劃中所確定的關(guān)鍵零件的特性及已完成的產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)結(jié)果等，進(jìn)行產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)，完成產(chǎn)品各部件/子系統(tǒng)及零件的設(shè)計(jì)工作，選擇好工藝實(shí)施方案，完成產(chǎn)品工藝過程設(shè)計(jì)，包括制造工藝和裝配工藝。

5）.零件設(shè)計(jì)及工藝過程設(shè)計(jì)根據(jù)零件規(guī)劃中所確定的關(guān)鍵零件866）.工藝規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)品特征和零部件特征所必須給以保證的關(guān)鍵工藝步驟及其特征，即從產(chǎn)品及其零部件的全部工序中選擇和確定出對(duì)實(shí)現(xiàn)零部件特征具有重要作用或影響的關(guān)鍵工序，確定其關(guān)鍵程度。6）.工藝規(guī)劃通過工藝規(guī)劃矩陣，確定為保證實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)品特征和877）.工藝/質(zhì)量控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣，將關(guān)鍵零件特性所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵工序及工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為具體的工藝/質(zhì)量控制方法，包括控制參數(shù)、控制點(diǎn)、樣本容量及檢驗(yàn)方法等。7）.工藝/質(zhì)量控制通過工藝/質(zhì)量控制矩陣，將關(guān)鍵零件特性所88質(zhì)量控制規(guī)劃

從目前的國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐來看，各個(gè)企業(yè)在質(zhì)量控制規(guī)劃階段所采用的QFD矩陣差別很大，幾乎沒有形成一個(gè)比較規(guī)范的格式。出現(xiàn)這種狀況其實(shí)也是正常的，由于企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品類型、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)力量、設(shè)備狀況以及其它各種因素的影響，其質(zhì)量控制方法和體系也就大不一樣。質(zhì)量控制規(guī)劃從目前的國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐來看，各個(gè)企業(yè)在質(zhì)89結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多樣的。因此，與其說QFD是一種方法，倒不如說它是一種思想，是一種在產(chǎn)品開發(fā)過程中，將用戶的呼聲轉(zhuǎn)換為質(zhì)量特性、產(chǎn)品構(gòu)型、設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性及制造過程參數(shù)等的一種思想。QFD涉及到多方面的理論與方法，如設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造、成本、可靠性以及市場(chǎng)學(xué)等。同時(shí)QFD還涉及企業(yè)管理模式、企業(yè)文化甚至地域文化習(xí)慣等。在企業(yè)中要開展QFD，除了技術(shù)、設(shè)備及人力資源的配備外，還需要進(jìn)行企業(yè)文化的變更以及對(duì)企業(yè)全體員工的宣傳教育。企業(yè)在使用QFD后，一定會(huì)收到良好的收益。結(jié)束語(yǔ)實(shí)際上，QFD的矩陣構(gòu)造與分解方式可以是多種多90第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：可靠性分析與設(shè)計(jì)；維修性分析與設(shè)計(jì)；失效模式與影響分析（FMEA）

故障樹分析（FAT）第二節(jié)可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理與應(yīng)用主要內(nèi)容：第二節(jié)可信91可靠性重要性例如，美國(guó)的宇宙飛船阿波羅工程有700萬(wàn)只元器件和零件，參加人數(shù)達(dá)42萬(wàn)人，參予制造的廠家達(dá)1萬(wàn)5千多家，生產(chǎn)周期達(dá)數(shù)年之久。象這樣龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，一旦某一個(gè)元件或某一個(gè)部件出現(xiàn)故障，就會(huì)造成整個(gè)工程失敗，造成巨大損失。所以可靠性問題特別突出，不專門進(jìn)行可靠性研究是難于保證系統(tǒng)可靠性的。

可靠性重要性例如，美國(guó)的宇宙飛船阿波羅工程有700萬(wàn)只元器件92可靠性工程的重要性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：1.高科技的需要2.經(jīng)濟(jì)效益的需要3.政治聲譽(yù)的需要總之，無(wú)論是人民群眾的生活，國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要出發(fā)，還是從國(guó)防、科研的需要出發(fā)，研究可靠性問題是具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

可靠性工程的重要性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：1.高科技的需要93一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1、可靠性原理定義：指產(chǎn)品（包括零件和元器件、整機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)）在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。可靠性涉及產(chǎn)品、規(guī)定條件、規(guī)定時(shí)間、規(guī)定功能和能力五種因素，但核心是規(guī)定的時(shí)間。明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象必須明確產(chǎn)品可靠性所規(guī)定的條件必須明確所規(guī)定的時(shí)間

必須明確產(chǎn)品所需完成規(guī)定的功能一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1、可靠性原理明確產(chǎn)品可靠性研究的對(duì)象94可靠性需要滿足：1）不發(fā)生故障2）發(fā)生故障后能方便地、及時(shí)地修復(fù)，以保持良好功能狀態(tài)能力，即要有良好的維修性。維修性是指在規(guī)定條件下使用的產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持和恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力。

一、可靠性分析與設(shè)計(jì)可靠性需要滿足：一、可靠性分析與設(shè)計(jì)95一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2、可靠性指標(biāo)：1）可靠度與不可靠度可靠度：產(chǎn)品在一定條件下和一定時(shí)間t內(nèi)不發(fā)生故障而完成規(guī)定功能的概率稱為產(chǎn)品的可靠度，記為R(t)。不可靠度：在規(guī)定工作時(shí)間t內(nèi)，在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品喪失規(guī)定功能的概率。稱為不可靠度，用F(t)表示顯然：一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2、可靠性指標(biāo)：96一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1）可靠度與不可靠度可靠度函數(shù)R(t)可以看作事件“T>t”的概率，F(xiàn)(t)可以看作事件“T<t”的概率。產(chǎn)品的失效分布函數(shù)：其中f(t)為故障密度函數(shù)故障密度函數(shù)f(t)：假設(shè)壽命T是連續(xù)型隨機(jī)變量，則產(chǎn)品在（0∞）內(nèi)任一時(shí)刻附近的單位時(shí)間發(fā)生故障的概率f(t)稱為故障密度函數(shù)，因此：f(t)=F(t)可靠度R(t)可以用統(tǒng)計(jì)方法來估計(jì)。設(shè)有N個(gè)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下開始使用。令開始工作的時(shí)刻t取為0，到指定時(shí)刻t時(shí)已發(fā)生失效數(shù)n(t),亦即在此時(shí)刻尚能繼續(xù)工作的產(chǎn)品數(shù)為N-n(t)，則可靠度的估計(jì)值（又稱經(jīng)驗(yàn)可靠度）為一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1）可靠度與不可靠度972）平均壽命對(duì)于不可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間，記為MTTF(MeatTimetoFailure)對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品而言：

平均壽命是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間，記為MTBF(MeatTimeBetweenFailure)一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命一、可靠性分析與設(shè)計(jì)98對(duì)于離散型隨機(jī)變量，即有限個(gè)產(chǎn)品的情況：MTTF=(i=1,2,…..)n為產(chǎn)品數(shù)，為第i件產(chǎn)品的壽命MTBF=(i=1,2,…..)n為產(chǎn)品數(shù)，為第i件產(chǎn)品兩次故障間的工作時(shí)間對(duì)于壽命為連續(xù)型隨機(jī)變量時(shí)，

MTTF和MTBF均為壽命t的數(shù)學(xué)期望（均值），所以有MTTF=MTBF=f(t)=一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命對(duì)于離散型隨機(jī)變量，即有限個(gè)產(chǎn)品的情況：一、可靠性分析與設(shè)計(jì)99說明：對(duì)于一個(gè)連續(xù)型隨機(jī)變量X，E(X)=所以：E(X)=服從指數(shù)分布的壽命分布函數(shù)在可靠性分析中應(yīng)用較多，由于它的特殊性，以及在數(shù)學(xué)上易處理成直觀的曲線，故在許多領(lǐng)域中首先把指數(shù)分布討論清楚。一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命說明：對(duì)于一個(gè)連續(xù)型隨機(jī)變量X，E(X)=一、可靠性分析與設(shè)100若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為f(t)=（），則稱t服從參數(shù)為的指數(shù)分布可靠度平均壽命MTBF=因?yàn)椋核杂校篗TBF=MTTF與MTBF表達(dá)式一樣一、可靠性分析與設(shè)計(jì)則不可靠度：2）平均壽命若產(chǎn)品的壽命或某一特征值t的故障密度為（），則稱t服101例：測(cè)得18臺(tái)某種電子設(shè)備從工作開始到初次失效的時(shí)間數(shù)據(jù)（單位：h）分別為：160，290，506，680，1000，1300，1408，1632，1634，1957，1967，2315，2400，2912，4010，4315，4378，4500，求這18臺(tái)電子設(shè)備的平均壽命（MTBF）解：MTBF==1/18（160+290+…+4500）=2075.8h一、可靠性分析與設(shè)計(jì)2）平均壽命例：測(cè)得18臺(tái)某種電子設(shè)備從工作開始到初次失效的時(shí)間數(shù)據(jù)（單1023）失效率失效率：產(chǎn)品工作到時(shí)刻t尚未失效，而在時(shí)刻t后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。失效率也稱失效函數(shù)或故障函數(shù)，

=所以，知道了產(chǎn)品的失效分布，就可以知道失效函數(shù)，就可以知失效率。3）失效率失效率：產(chǎn)品工作到時(shí)刻t尚未失效，而在時(shí)刻t后的單1033）失效率當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)失效率常用單位是“”和“”.而對(duì)于可靠性高的產(chǎn)品常用“”為單位，計(jì)一個(gè)“菲特”Fit。1Fit=，其意義：100個(gè)產(chǎn)品工作一百萬(wàn)小時(shí)，只有一個(gè)可能發(fā)生失效3）失效率當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時(shí)104對(duì)于指數(shù)分布則有：失效密度函數(shù)(t≥0)不可靠度(t≥0)可靠度(t≥0)失效率平均故障間隔時(shí)間對(duì)于指數(shù)分布則有：失效密度函數(shù)105指數(shù)分布及其故障率函數(shù)指數(shù)分布的“無(wú)記憶性”指如果某產(chǎn)品的工作時(shí)間服從指數(shù)分布時(shí)，從開始到工作一段時(shí)間t0內(nèi)，其可靠度為，工作時(shí)間t0結(jié)束后，產(chǎn)品仍然可以工作，在下一個(gè)工作時(shí)間間隔t0內(nèi)，該系統(tǒng)仍然和新的一樣，其可靠度仍為1-t。即前一個(gè)故障對(duì)下一個(gè)故障無(wú)后效作用。指數(shù)分布及其故障率函數(shù)指數(shù)分布的“無(wú)記憶性”106指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為2000小時(shí)，求故障率λ及求可靠度R

(100)=?R(1000)=?解：

此元件在100小時(shí)時(shí)的可靠度為0.95，而在1000小時(shí)時(shí)的可靠度為0.50。

指數(shù)分布例題例：一元件壽命服從指數(shù)分布，其平均壽命(θ)為2107例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為5000h，試求其失效率和使用125小時(shí)后的可靠度。解：（1）求失效率：當(dāng)壽命服從指數(shù)分布時(shí)MTBF=失效率（2）求使用125h后的可靠度當(dāng)較小時(shí)有近似式：R(t)==1-而=125所以有R(125h)=1-=1-0.025=0.975例：設(shè)某元件的壽命服從指數(shù)分布，他的平均壽命（MTBF）為5108失效率曲線特點(diǎn)失效率是一個(gè)最基本的可靠性特征量，失效曲線一般成“浴盆曲線”，由此曲線可知產(chǎn)品從投入工作可經(jīng)過三個(gè)階段：失效率曲線

耗損失效期t時(shí)間偶然失效期早期失效期使用壽命規(guī)定的失效率λ(t)失效率AB失效率曲線特點(diǎn)失效率是一個(gè)最基本的可靠性特征量，失效曲線一般109失效率曲線特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格或工藝質(zhì)量低，應(yīng)在設(shè)計(jì)制造方面找原因，使失效率穩(wěn)定下來。偶然失效期：是產(chǎn)品正常工作時(shí)期，此時(shí)產(chǎn)品的失效率是隨機(jī)的，失效率基本正常，接近于常數(shù).在這期間內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生故障大多出于偶然因素，如突然過載、碰撞等，損耗失效期：經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的工作，產(chǎn)品已進(jìn)入劇烈磨損或疲勞狀態(tài)，表現(xiàn)為失效率迅速上升，直到報(bào)廢。改善磨損失效的方法在于不斷提高零部件、元器件的使用壽命。

失效率曲線特點(diǎn)早期失效期：磨合階段，原因是產(chǎn)品本身不合格或工1103、系統(tǒng)可靠性模型1）、串聯(lián)模型

組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障的系統(tǒng)稱串聯(lián)系統(tǒng)。其邏輯框圖如圖所示。

123n……系統(tǒng)工作事件發(fā)生等于系統(tǒng)各單元正常工作的事件同時(shí)發(fā)生P(A)=P(A1)P(A2)P(A3)…P(An)一、可靠性分析與設(shè)計(jì)3、系統(tǒng)可靠性模型1）、串聯(lián)模型123n……系統(tǒng)工作事件發(fā)生111系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為：

R

(t)——系統(tǒng)的可靠度；Ri(t)——第i個(gè)單元的可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義及邏輯框圖，其數(shù)112系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即

式中λs——系統(tǒng)的故障率；

λi——各單元的故障率。

系統(tǒng)可靠性模型(串聯(lián)模型)若各單元的壽命分布均為指數(shù)分布，即113系統(tǒng)可靠性模型2）、并聯(lián)模型組成系統(tǒng)的所有單元都故障時(shí)，系統(tǒng)才故障的系統(tǒng)叫并聯(lián)系統(tǒng)，其邏輯框圖如圖所示。

12n圖并聯(lián)模型系統(tǒng)可靠性模型2）、并聯(lián)模型12n圖并聯(lián)模型114系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，其數(shù)學(xué)模型為

式中F(t)——系統(tǒng)的不可靠度；Fi(t)——第i個(gè)單元的不可靠度。

系統(tǒng)可靠性模型(并聯(lián)模型)根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)定義邏輯框圖，115系統(tǒng)可靠性模型3）、混合式模型

可靠性邏輯框圖如圖所示。

系統(tǒng)可靠性模型3）、混合式模型116如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，R3=0.6，R4=0.8，R5=0.8，試求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠度為多少？答：R1.2=R1.R2=0.8X0.7=0.56R1.2.3=R1.2+R3-R1.2xR3=0.56+0.6-0.56X0.6=0.82R4.5=R4XR5=0.8X0.8=0.64R1.2.3.4.5=R1.2.3XR4.5=0.82X0.64=0.53R2=0.7R1=0.8R3=0.6R4=0.8R5=0.8如圖所示億個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，圖中已知R1=0.8，R2=0.7，117二、維修性分析與設(shè)計(jì)

對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概率顯然是不合適的，還應(yīng)考慮被修復(fù)的可能性，衡量修復(fù)可能性的指標(biāo)為維修度，用M(t)表示。維修度M(t)——產(chǎn)品在規(guī)定條件下進(jìn)行修理時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)的概率。

式中，n(t)表示t時(shí)間內(nèi)完成維修的產(chǎn)品數(shù)；N表示送修的產(chǎn)品總數(shù)。二、維修性分析與設(shè)計(jì)對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概118平均修復(fù)時(shí)間(MTTR—MeantimetoRepair)應(yīng)理解為產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望。平均預(yù)防性維修時(shí)間：在某個(gè)維修級(jí)別一次預(yù)防性維修所需時(shí)間的平均值平均修復(fù)時(shí)間(MTTR—MeantimetoRepa119可用性（有效度）：對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)考慮到可靠性和維修性時(shí)，綜合評(píng)價(jià)的尺度就是有效度A（可用性）?？捎眯裕ˋvailability）是在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力，即要用產(chǎn)品時(shí)就可用的能力。

可用性（有效度）：對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)考慮到可靠性和維修120MTBF——反映了可靠性的含義。MTTR——反映維修活動(dòng)的一種能力。兩者結(jié)合—固有有效度Ai當(dāng)考慮后勤保障、服務(wù)質(zhì)量時(shí)，就會(huì)在時(shí)間序列上出現(xiàn)平均等待時(shí)間(MWT—MeanWaittime)。如果從實(shí)際出發(fā)，使用有效度A應(yīng)表示為：MTBF——反映了可靠性的含義。121二、失效模式與影響分析1、FMEA是一種定性的可靠性分析方法，是一種自下而上（由元件到系統(tǒng)）的故障因果關(guān)系分析法。是通過分析產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過程中存在潛在失效的零部件、環(huán)節(jié)等，分析其對(duì)產(chǎn)品、系統(tǒng)或生產(chǎn)過程的影響的程度，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取措施，提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或過程的可靠性。2、FMEA主要分為三種：設(shè)計(jì)失效模式及影響分析（DFMEA）系統(tǒng)失效模式及影響分析（SFMEA）過程失效模式及影響分析（PFMEA）二、失效模式與影響分析1、FMEA是一種定性的可靠性分析方1223、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）因設(shè)計(jì)不合理而使產(chǎn)品存在潛在的故障，常見的設(shè)計(jì)失效模式如：疲勞斷裂、腐蝕、松動(dòng)、變質(zhì)、硬化、泄露、變形、剝落、退色、燒傷、振動(dòng)、過早磨損等二、失效模式與影響分析3、設(shè)計(jì)失效模式（DFMEA）二、失效模式與影響分析123DFMEA表的計(jì)算分析風(fēng)險(xiǎn)概率（RiskPriorityNumber）,縮寫RPN

RPN=P*S*D發(fā)生概率P：失效發(fā)生的概率大小，0<=p<=1嚴(yán)重度S：失效發(fā)生對(duì)零部件功能影響程度大小1<=S<=10不易發(fā)生度D：失效發(fā)生后被發(fā)現(xiàn)的難易程度，D值越大表明越不易