TQM、產(chǎn)品可靠性控制與管理

1、 . . 7/7第11講 TQM和產(chǎn)品可靠性控制與管理本講重點(diǎn) 產(chǎn)品可靠性控制的定義和發(fā)展 產(chǎn)品可靠性控制的要點(diǎn) 可靠性的控制和管理一、產(chǎn)品可靠性的定義和發(fā)展 產(chǎn)品可靠性是全面質(zhì)量管理所涉與的主要領(lǐng)域之一。一個(gè)可靠的產(chǎn)品應(yīng)該是在整個(gè)使用期間能夠執(zhí)行設(shè)計(jì)時(shí)所要求的功能的產(chǎn)品，可靠性是一種質(zhì)量特性，它體現(xiàn)了當(dāng)今的購(gòu)買者的一種主要要求。（一）產(chǎn)品可靠性的定義產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品的一種性能。簡(jiǎn)單地說，它是以概率量來度量產(chǎn)品或設(shè)備持續(xù)工作的能力。它的定義是：在規(guī)定的時(shí)期，在規(guī)定的條件下，完成所要求的功能的一種能力。相應(yīng)的，可靠度的定義是單位產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)期，在規(guī)定的條件下，持續(xù)完成所要求功能的概率。產(chǎn)品可靠

2、度有四個(gè)重要的要素：概率、性能、時(shí)間和條件。產(chǎn)品可靠度的重要要素：概率、性能、時(shí)間、條件 eq oac(,1) 概率 可靠性的第一個(gè)要素是概率。每個(gè)單位產(chǎn)品同其它單位產(chǎn)品多少有些不同，有些壽命較短，有些壽命較長(zhǎng)。進(jìn)一步說，一組單位產(chǎn)品可以具有某個(gè)平均壽命。因此，可能用辨別產(chǎn)品故障的頻數(shù)分布來預(yù)測(cè)單位產(chǎn)品的壽命。 eq oac(,2) 性能 包含在定義中的第二個(gè)要素就是性能。所謂產(chǎn)品可靠，就是該產(chǎn)品必須在實(shí)用中實(shí)現(xiàn)某些功能或完成某些工作。當(dāng)完不成預(yù)定的功能的時(shí)候，這個(gè)產(chǎn)品的性能就有問題。 eq oac(,3) 時(shí)間 可靠性定義中的第三個(gè)要素是時(shí)間。以產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其功能的概率來表示可靠性，它必須確定一

3、個(gè)規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度，在此時(shí)間功能始終一致。這種情形類似人壽保險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)表格。每個(gè)人在今后一年存活的概率和今后十年存活的概率不同。根據(jù)這種一樣的理由，談?wù)摦a(chǎn)品可靠性必須提出期望壽命是十分鐘或是十年或是任何壽命長(zhǎng)度。 eq oac(,4)條件 可靠性定義中的第四要素是條件，其中包括產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)使用的使用條件和操作環(huán)境。這些因素確定了將加在產(chǎn)品上的壓力狀況。儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件也可顯著地影響產(chǎn)品的可靠性，也屬于產(chǎn)品可靠性的影響條件。 （二）產(chǎn)品可靠性要求的發(fā)展產(chǎn)品可靠性發(fā)展的四個(gè)階段： 預(yù)測(cè)和論證產(chǎn)品可靠性 對(duì)產(chǎn)品可靠性的評(píng)估 確定和實(shí)現(xiàn)可靠性 數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)和可靠性工作的實(shí)施 為了充分了解全面質(zhì)量管理的可靠性活動(dòng)

4、，認(rèn)識(shí)現(xiàn)代產(chǎn)品可靠性發(fā)展的四個(gè)基本階段是很重要的。 eq oac(,1) 預(yù)測(cè)和論證產(chǎn)品可靠性可靠性的第一階段，是在幾十年前，預(yù)測(cè)產(chǎn)品可靠性和論證這種可靠性是否可以達(dá)到，就是這個(gè)階段的目標(biāo)。確定元件的失效率就是當(dāng)時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時(shí)數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型也開始應(yīng)用于產(chǎn)品可靠性控制中。 eq oac(,2) 對(duì)產(chǎn)品可靠性的評(píng)估 設(shè)計(jì)、制造和使用都較復(fù)雜的產(chǎn)品，或者對(duì)長(zhǎng)期可靠和無故障運(yùn)行有重要要求的產(chǎn)品，產(chǎn)品可靠性就發(fā)展到第二階段，即對(duì)產(chǎn)品可靠性的評(píng)估。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造以與服務(wù)和維護(hù)保養(yǎng)方面已開發(fā)出一些非常重要的可靠性技術(shù)。 在生產(chǎn)中，這些主要技術(shù)有：設(shè)計(jì)裕度、降低額定值、冗余貯備、環(huán)境應(yīng)力控制、故障模型

5、與其影響與致命度分析、失效的物理研究、人體工程學(xué)設(shè)計(jì)、包裝和運(yùn)輸設(shè)計(jì)等等。在制造方面，進(jìn)廠材料控制和產(chǎn)品控制的許多領(lǐng)域都足以保證可靠性。 eq oac(,3) 確定和實(shí)現(xiàn)可靠性這一系列技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)品可靠性發(fā)展的第三階段就顯得重要了，這個(gè)階段已經(jīng)把旨在確定和實(shí)現(xiàn)可靠性，以與正在實(shí)施的維護(hù)管理等項(xiàng)活動(dòng)協(xié)調(diào)起來。所謂可靠性“規(guī)劃”，本質(zhì)上就是一系列可靠性工作與其實(shí)施要求。 eq oac(,4) 數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)和可靠性工作的實(shí)施產(chǎn)品可靠性發(fā)展的第四階段，即將這些數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)和可靠性工作加以完全有效與經(jīng)濟(jì)的利用和實(shí)施。這不是可靠性工作的結(jié)束，而是全公司質(zhì)量大綱完整的一部分。這些可靠性工作是一個(gè)公司保證全

6、面滿足用戶質(zhì)量要求的現(xiàn)代質(zhì)量體系的十分重要的組成部分。二、產(chǎn)品可靠性控制的要點(diǎn)產(chǎn)品可靠性的控制，要考慮到顧客的要求和可靠性的成本；同時(shí)對(duì)可靠性度量方法和可靠性活動(dòng)的了解是很必要的，有利于可靠性的分析和管理。（一）顧客的需求可靠性和成本 eq oac(,1) 顧客的需求 如同所有的質(zhì)量特性一樣，產(chǎn)品可靠性的要求歸根到底也是由顧客的使用條件來決定的。產(chǎn)品可靠性的某種水平務(wù)必滿足顧客的需求而且又最為經(jīng)濟(jì)。然而，如果這種水平定得太低，則由于過多的修理、維護(hù)和不能使用的費(fèi)用會(huì)使顧客的真正的使用總費(fèi)用增高。如果所定的可靠性水平太高，則由于零件和總成的部分要求提高，以致這部分價(jià)格提高，這也會(huì)使顧客花費(fèi)過高的

7、總費(fèi)用。 eq oac(,2) 可靠性成本控制 正確確定產(chǎn)品可靠性水平，更重要的是要考慮到產(chǎn)品或服務(wù)的可用性。由總成本所確定的產(chǎn)品最佳可靠性值，可以使制造者和購(gòu)買者雙方都獲得最佳的可靠性。購(gòu)買者日益強(qiáng)調(diào)，希望得到這項(xiàng)產(chǎn)品的可靠性標(biāo)準(zhǔn)而又不愿意給制造商付出更多的代價(jià)。在上述情況下，把質(zhì)量成本按其各個(gè)項(xiàng)目細(xì)分，會(huì)有助于除去偽裝的不合理的項(xiàng)目和辨明真正應(yīng)當(dāng)注意的地方。就質(zhì)量成本的可靠性項(xiàng)目來說，要考慮以下方面，對(duì)可靠性成本進(jìn)行控制：為了保證達(dá)到所要求的產(chǎn)品可靠件，必須支出某些與可靠性有關(guān)的費(fèi)用，這些部分是預(yù)防和鑒定成本的一部分；這些成本必須同故障成本求得平衡，以獲得特定的產(chǎn)品可靠性；必須使質(zhì)量總成本

8、優(yōu)化，使之符合包括其它可靠性因素在的公司質(zhì)量目標(biāo)。（二）可靠性的度量和可靠性的活動(dòng) eq oac(,1) 可靠性的度量 在統(tǒng)計(jì)研究中發(fā)現(xiàn)，許多可靠性分析方法可用來鑒別逐臺(tái)產(chǎn)品和逐個(gè)元件在其壽命周期的失效與時(shí)間之間的關(guān)系的各種模式。在可靠性預(yù)測(cè)方面，當(dāng)元件不能經(jīng)濟(jì)地或?qū)嶋H地被修復(fù)時(shí)，一般應(yīng)把這些元件作為預(yù)測(cè)項(xiàng)目。一般產(chǎn)品都有一個(gè)共同的生命模式，包括三個(gè)不同的時(shí)期：早期失效期、正常運(yùn)轉(zhuǎn)期、耗損期，如圖11-1所示。通過產(chǎn)品處于不同的時(shí)期，我們可以預(yù)測(cè)失效率的大小，進(jìn)而預(yù)測(cè)產(chǎn)品的可靠性。圖11-1 產(chǎn)品壽命特征曲線可靠性的度量一般考慮下面四個(gè)方面：平均無故障工作時(shí)間、損耗前工作時(shí)間、平均維修間隔時(shí)間

9、、平均修理間隔時(shí)間、平均修理時(shí)間等。平均無故障時(shí)間越長(zhǎng)、平均維修間隔時(shí)間越長(zhǎng)，說明產(chǎn)品的可靠性越高。 eq oac(,2) 可靠性的活動(dòng)在全面質(zhì)量管理大綱中，與產(chǎn)品失效率有關(guān)的各項(xiàng)活動(dòng)，也即概率、時(shí)間、性能和條件等要素的確定和控制，同全面質(zhì)量管理大綱的活動(dòng)完全一致，因而也是開展全面質(zhì)量管理四項(xiàng)工作中的重要項(xiàng)目。這些可靠性活動(dòng)可以歸納為下列六項(xiàng)，它們的關(guān)系如圖11-2所示，應(yīng)將從產(chǎn)品可靠性持續(xù)分析中所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，以便對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝過程設(shè)計(jì)和有關(guān)控制系統(tǒng)經(jīng)常加以評(píng)審。圖11-2 可靠性活動(dòng)之間的關(guān)系三、產(chǎn)品可靠性的控制和管理可靠性的控制管理活動(dòng)貫穿于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)使用的全過程，它

10、是產(chǎn)品整個(gè)使用壽命周期的一項(xiàng)連貫項(xiàng)活動(dòng)。只有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用三方面密切配合，不斷地提高產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，才能取得比較好的經(jīng)濟(jì)效益。（一）制定可靠性方案 eq oac(,1) 制定可靠性要求新設(shè)計(jì)控制的初始工作包括制定適合產(chǎn)品所要求的可靠性的任何可靠性目標(biāo)，增加可靠性的成本必須同其不增加時(shí)的有關(guān)成本加以平衡。一項(xiàng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)的選擇應(yīng)是個(gè)實(shí)際問題，而不是純理論的練習(xí)。標(biāo)準(zhǔn)的選擇必須注意到技術(shù)的現(xiàn)狀，并且還要了解如要使該種技術(shù)超出目前限制時(shí)將會(huì)付出何種代價(jià)。因此必須是經(jīng)濟(jì)許可圍的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)現(xiàn)詳細(xì)規(guī)定的可靠性之前，可能會(huì)要求技術(shù)更加進(jìn)步。為了達(dá)到這種進(jìn)步，應(yīng)當(dāng)在最需要之處付出最大的努力。仔細(xì)分析推薦的產(chǎn)

11、品，將能夠揭示出具有最高失效率的各種元件。這些都需要全盤考慮，以利于進(jìn)一步的研究和開發(fā)工作。 eq oac(,2) 制定可靠性方案 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性要求的方案包括：確定設(shè)備系統(tǒng)、元件和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)；制造產(chǎn)品的工藝規(guī)；可靠性保證技術(shù)；保護(hù)產(chǎn)品的包裝和運(yùn)輸規(guī)；保證將產(chǎn)品送到顧客手中的運(yùn)輸方式選擇以與按設(shè)計(jì)意圖保持產(chǎn)品功能的維護(hù)和修理功能。制定方案的思路是，首先要通過試驗(yàn)來確認(rèn)失效前的平均工作時(shí)間，然后對(duì)不同的產(chǎn)品制定不同的可靠性目標(biāo)。增加了成本的可靠性，不可避免的要增加成本，此成本是預(yù)防成本和鑒定成本的一部分，要考慮成本的總體預(yù)算和平衡問題。通過確定成本的可靠性標(biāo)準(zhǔn)和成本預(yù)算分析，既保證了產(chǎn)品的

12、可靠性和質(zhì)量，有控制了產(chǎn)品成本，用一種達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)策略來使產(chǎn)品滿足顧客的要求，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)的信譽(yù)。（二）通過試驗(yàn)對(duì)可靠性方案的評(píng)估 不論是關(guān)于產(chǎn)品、制造工藝或包裝設(shè)計(jì)的可靠性方案，都應(yīng)在其可靠性規(guī)劃中的適當(dāng)?shù)胤郊右栽囼?yàn)。最初的設(shè)計(jì)建議將利用所謂的模擬板(模型)試驗(yàn)來檢查。建議的制造工藝將用試制來檢查并進(jìn)一步用小批試制來驗(yàn)證。 為從可靠性試驗(yàn)中獲得大量信息，通常必須使該設(shè)備運(yùn)行到失效為止。在這種情況下，可以確定出失效機(jī)理以與失效隨時(shí)間變化的分布。這些工作必須在樣機(jī)階段于產(chǎn)品研制計(jì)劃的早期完成。 由于這種試驗(yàn)是破壞性的并且通常要花昂貴的實(shí)施費(fèi)，因此要求用盡可能少的樣本在盡可能短的時(shí)間完

13、成試驗(yàn)。結(jié)果，這類試驗(yàn)常常是在增加其負(fù)荷和環(huán)境應(yīng)力的加速狀況下進(jìn)行，并在失效前結(jié)束試驗(yàn)。假如采用加速試驗(yàn)，則它們必須同現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)?shù)嘏浜稀?一般壽命試驗(yàn)法已被某些公司用在新的、大容量的產(chǎn)品上。這種方法包括三種連貫的試驗(yàn):計(jì)成熟試驗(yàn)、工藝成熟試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)。 eq oac(,1) 設(shè)計(jì)成熟試驗(yàn) 設(shè)計(jì)成熟試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)問題的一種可靠性論證。在第臺(tái)樣機(jī)上進(jìn)行這種試驗(yàn)的目的是論證設(shè)計(jì)、考察其制造方式和需要排除多少次故障才能符合該產(chǎn)品的可靠性要求。如果不是上述這種情況，則必須在試驗(yàn)期間改進(jìn)設(shè)計(jì)，直到它完全能夠符合規(guī)定要求。 eq oac(,2) 工藝成熟試驗(yàn)工藝成熟實(shí)驗(yàn)是測(cè)定早期失效以糾正

14、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)產(chǎn)品的工藝之間任何現(xiàn)有的不協(xié)調(diào)，并確定達(dá)到規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性所必需的試驗(yàn)工作量。對(duì)于在給定時(shí)期運(yùn)轉(zhuǎn)(預(yù)燒)的第一臺(tái)產(chǎn)品，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)控其性能并測(cè)定其正在下降的失效率。 eq oac(,3) 壽命試驗(yàn)測(cè)定元件耗損失效分布以消除預(yù)期壽命降到可接受點(diǎn)以下的任何失效機(jī)理。測(cè)定若干樣本的失效時(shí)間以便確定每個(gè)被觀測(cè)失效模型的MTBF和分布。壽命試驗(yàn)要在確保耗損超過期望的最小壽命周期。通過這三種試驗(yàn)，我們將在測(cè)定過程中確定影響和控制產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素。一旦知道這些因素，就可以把產(chǎn)品的可靠性保持在一個(gè)可接受的水平上。沒有這樣的控制，就可能喪失掉產(chǎn)品盈利性這個(gè)主要因素。（三）可持續(xù)的增長(zhǎng)和控制 eq oa

15、c(,1) 可持續(xù)的增長(zhǎng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的初次生產(chǎn)必須弄清隨產(chǎn)品和工藝的復(fù)雜性以與員工的經(jīng)驗(yàn)和訓(xùn)練水平而變化的因素。因此，在一定時(shí)間，將要求工廠提高達(dá)到和保持可靠性目標(biāo)水平所需的熟練程度。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這種可靠性增長(zhǎng)期是工廠和公司可靠性規(guī)劃的一項(xiàng)基本活動(dòng)。圖11-3 可靠性增長(zhǎng)曲線圖利用由設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)工藝所提供的失效率和要求服務(wù)的數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)可靠性增長(zhǎng)，就能夠描繪出一條以圖形來表示的可靠性增長(zhǎng)曲線。復(fù)雜產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)典型曲線形狀如圖11-3所示，即在生產(chǎn)階段初期要求有最高的服務(wù)次數(shù)。過一段時(shí)間，隨著相應(yīng)的可靠性規(guī)劃的實(shí)施，曲線逐漸變平，這反映出可靠性改進(jìn)的程度。最后曲線穩(wěn)定在生產(chǎn)全部產(chǎn)品的一個(gè)基本百分率上。 eq oac(,2) 可靠性的控制可靠性規(guī)劃的下一項(xiàng)活動(dòng)是持續(xù)控制，全面質(zhì)量管理的產(chǎn)品控制工作，包括將影響產(chǎn)品可靠性的各方面工作：進(jìn)廠元件、工序控制、運(yùn)輸?shù)鹊取．?dāng)改進(jìn)一個(gè)制造過程和制定可靠性新標(biāo)準(zhǔn)之后，必須讓其“鞏固”，不允許它退回到原標(biāo)準(zhǔn)。 產(chǎn)品的可靠性控制不僅僅是它本身，它還包括新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性控制、進(jìn)廠材料的可靠性控制以與產(chǎn)品生產(chǎn)的可靠性控制。在產(chǎn)品可靠性控制的每一個(gè)方面都蘊(yùn)含了復(fù)雜的科學(xué)的方法，對(duì)這些方法研究得越深，管理者就更容易做好產(chǎn)品可靠性控制。自檢：增加產(chǎn)品的可靠性，就相應(yīng)的增