質(zhì)量工程項(xiàng)目學(xué)的三個(gè)重要方法

1、介紹質(zhì)量工程學(xué)三個(gè)重要方法SPC統(tǒng)計(jì)過(guò)程操縱DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)FMEA故障模式及阻礙分析QFD質(zhì)量功能展開SPC統(tǒng)計(jì)過(guò)程操縱在生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品的加工尺寸的波動(dòng)是不可幸免的。它是由人、機(jī)器、材料、方法和環(huán)境等差不多因素的波動(dòng)阻礙所致。波動(dòng)分為兩種：正常波動(dòng)和異常波動(dòng)。正常波動(dòng)是偶然性因素（不可幸免因素）造成的。它對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量阻礙較小，在技術(shù)上難以消除，在經(jīng)濟(jì)上也不值得消除。異常波動(dòng)是由系統(tǒng)緣故（異常因素）造成的。它對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量阻礙專門大，但能夠采取措施幸免和消除。過(guò)程操縱的目的確實(shí)是消除、幸免異常波動(dòng)，使過(guò)程處于正常波動(dòng)狀態(tài)。統(tǒng)計(jì)過(guò)程操縱（簡(jiǎn)稱SPC）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過(guò)程操縱工具。它對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)

2、行分析評(píng)價(jià)，依照反饋信息及時(shí)發(fā)覺(jué)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其阻礙，使過(guò)程維持在僅受隨機(jī)性因素阻礙的受控狀態(tài)，以達(dá)到操縱質(zhì)量的目的。它認(rèn)為，當(dāng)過(guò)程僅受隨機(jī)因素阻礙時(shí)，過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)操縱狀態(tài)（簡(jiǎn)稱受控狀態(tài)）；當(dāng)過(guò)程中存在系統(tǒng)因素的阻礙時(shí)，過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)失控狀態(tài)（簡(jiǎn)稱失控狀態(tài)）。由于過(guò)程波動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，當(dāng)過(guò)程受控時(shí)，過(guò)程特性一般服從穩(wěn)定的隨機(jī)分布；而失控時(shí)，過(guò)程分布將發(fā)生改變。SPC正是利用過(guò)程波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析操縱。因而，它強(qiáng)調(diào)過(guò)程在受控和有能力的狀態(tài)下運(yùn)行，從而使產(chǎn)品和服務(wù)穩(wěn)定地滿足顧客的要求。實(shí)施SPC的過(guò)程一般分為兩大步驟：首先用SPC工具對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析，如繪制分析用操

3、縱圖等；依照分析結(jié)果采取必要措施：可能需要消除過(guò)程中的系統(tǒng)性因素，也可能需要治理層的介入來(lái)減小過(guò)程的隨機(jī)波動(dòng)以滿足過(guò)程能力的需求。第二步則是用操縱圖對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。操縱圖是SPC中最重要的工具。目前在實(shí)際中大量運(yùn)用的是基于Shewhart原理的傳統(tǒng)操縱圖，但操縱圖不僅限于此。近年來(lái)又逐步進(jìn)展了一些先進(jìn)的操縱工具，如對(duì)小波動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控的EWMA和CUSUM操縱圖，對(duì)小批量多品種生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行操縱的比例操縱圖和目標(biāo)操縱圖；對(duì)多重質(zhì)量特性進(jìn)行操縱的操縱圖。（相關(guān)操縱圖的介紹及應(yīng)用將在今后陸續(xù)推出）SPC源于上世紀(jì)二十年代，以美國(guó)Shewhart博士發(fā)明操縱圖為標(biāo)志。自創(chuàng)立以來(lái)，即在工業(yè)和服務(wù)等行業(yè)得到推

4、廣應(yīng)用，自上世紀(jì)五十年代以來(lái)SPC在日本工業(yè)界的大量推廣應(yīng)用對(duì)日本產(chǎn)品質(zhì)量的崛起起到了至關(guān)重要的作用；上世紀(jì)八十年代以后，世界許多大公司紛紛在自己內(nèi)部積極推廣應(yīng)用SPC，而且對(duì)供應(yīng)商也提出了相應(yīng)要求。在ISO9000及QS9000中也提出了在生產(chǎn)操縱中應(yīng)用SPC方法的要求。SPC特不適用于重復(fù)性生產(chǎn)過(guò)程。它能夠關(guān)心我們對(duì)過(guò)程作出可靠的評(píng)估。確定過(guò)程的統(tǒng)計(jì)操縱界限，推斷過(guò)程是否失控和過(guò)程是否有能力。為過(guò)程提供一個(gè)早期報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)監(jiān)控過(guò)程的情況以防止廢品的發(fā)生。減少對(duì)常規(guī)檢驗(yàn)的依靠性，定時(shí)的觀看以及系統(tǒng)的測(cè)量方法替代了大量的檢測(cè)和驗(yàn)證工作。SPC作為質(zhì)量改進(jìn)的重要工具，不僅適用于工業(yè)工程，也適用

5、于服務(wù)等一切過(guò)程性的領(lǐng)域。在過(guò)程質(zhì)量改進(jìn)的初期，SPC可關(guān)心確定改進(jìn)的機(jī)會(huì)，在改進(jìn)時(shí)期完成后，可用SPC來(lái)評(píng)價(jià)改進(jìn)的效果并對(duì)改進(jìn)成果進(jìn)行維持，然后在新的水平上進(jìn)一步開展改進(jìn)工作，以達(dá)到更強(qiáng)大、更穩(wěn)定的工作能力。DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任何事物都可看作是一個(gè)過(guò)程。由于輸入的變化、各種干擾因素的阻礙以及各波動(dòng)源之間可能存在的交互作用，使得過(guò)程的輸出變化不定。在大多數(shù)情況下，這種輸出的不穩(wěn)定會(huì)給我們帶來(lái)許多困擾，甚至損失。究竟是那些因素顯著地阻礙到輸出的波動(dòng)？在什么條件下輸出能夠操縱在理想的范圍內(nèi)？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠關(guān)心我們解開其中之謎。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)地、科學(xué)地制定實(shí)驗(yàn)方案以便對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)

6、據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)學(xué)理論和方法。其差不多思想是英國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家R.A.Fisher在進(jìn)行農(nóng)田實(shí)驗(yàn)時(shí)提出的。他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)覺(jué)，環(huán)干擾因素輸入輸出境條件難于嚴(yán)格操縱，隨機(jī)誤差不可忽視，故提出對(duì)實(shí)驗(yàn)方案必須作合理的安排，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有合適的數(shù)學(xué)模型，以減少隨機(jī)誤差的阻礙，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)論的精度和可靠度，這確實(shí)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的差不多思想。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程能夠分成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)分析兩部分。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)包括確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)、選取因素、確定因素水平、建立實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法種類專門多，但為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性，都必須遵循三個(gè)差不多原則：隨機(jī)化原則、重復(fù)原則和局部操縱原則

7、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)分析是應(yīng)用線性代數(shù)、概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，包括擬合模型、對(duì)模型的檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)通過(guò)的解釋。在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠解決如下問(wèn)題：科學(xué)合理地安排實(shí)驗(yàn)，從而減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)、縮短實(shí)驗(yàn)周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。從眾多的阻礙因素中找出阻礙輸出的要緊因素。分析阻礙因素之間交互作用阻礙的大小。分析實(shí)驗(yàn)誤差的阻礙大小，提高實(shí)驗(yàn)精度。找出較優(yōu)的參數(shù)組合，并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、比較，找出達(dá)到最優(yōu)化方案進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的方向。對(duì)最佳方案的輸出值進(jìn)行預(yù)測(cè)。在上世紀(jì)三十、四十年代，英、美、蘇等國(guó)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，并將其逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，在冶金、建

8、筑、紡織、機(jī)械、醫(yī)藥等行業(yè)都有應(yīng)用。二戰(zhàn)期間，英美等國(guó)在工業(yè)試驗(yàn)中采納實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法取得了顯著效果，戰(zhàn)后，日本將其作為治理技術(shù)之一從英美引進(jìn)，對(duì)其的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇起到了促進(jìn)作用。今天，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)已成為日本企業(yè)界人士、工程技術(shù)人員、研究人員和治理人員必備的一種通用技術(shù)。五十年代，田口玄一博士借鑒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法提出信噪比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并逐步進(jìn)展為以質(zhì)量損失函數(shù)、三次設(shè)計(jì)為差不多思想的田口方法。八十年代，田口方法進(jìn)入美國(guó)，得到了普遍關(guān)注。現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域差不多突破了傳統(tǒng)的工業(yè)過(guò)程改進(jìn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)范疇，廣泛地滲透到商業(yè)布局、商業(yè)陳列、廣告設(shè)計(jì)及產(chǎn)品包裝的應(yīng)用之中。我國(guó)在六十年代就曾對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和推廣，八

9、十年代又引入了田口方法，取得了一定成效。但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為一種質(zhì)量改進(jìn)的有力武器，還尚未發(fā)揮出它的全部威力。FMEA故障模式及阻礙分析在設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品時(shí)，通常有三道操縱缺陷的防線：幸免或消除故障起因、預(yù)先確定或檢測(cè)故障、減少故障的阻礙和后果。FMEA正是關(guān)心我們從第一道防線就將缺陷消滅在搖籃之中的有效工具。FMEA是一種可靠性設(shè)計(jì)的重要方法。它實(shí)際上是FMA（故障模式分析）和FEA（故障阻礙分析）的組合。它對(duì)各種可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析，以便在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上消除這些風(fēng)險(xiǎn)或?qū)⑦@些風(fēng)險(xiǎn)減小到可同意的水平。及時(shí)性是成功實(shí)施FMEA的最重要因素之一，它是一個(gè)“事前的行為”，而不是“事后的行為”。為達(dá)到最

10、佳效益，F(xiàn)MEA必須在故障模式被納入產(chǎn)品之前進(jìn)行。FMEA實(shí)際是一組系列化的活動(dòng)，其過(guò)程包括：找出產(chǎn)品/過(guò)程中潛在的故障模式；依照相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系對(duì)找出的潛在故障模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估；列出故障起因/機(jī)理，查找預(yù)防或改進(jìn)措施。由于產(chǎn)品故障可能與設(shè)計(jì)、制造過(guò)程、使用、承包商/供應(yīng)商以及服務(wù)有關(guān)，因此FMEA又細(xì)分為設(shè)計(jì)FMEA、過(guò)程FMEA、使用FMEA和服務(wù)FMEA四類。其中設(shè)計(jì)FMEA和過(guò)程FMEA最為常用。設(shè)計(jì)FMEA（也為d- FMEA）應(yīng)在一個(gè)設(shè)計(jì)概念形成之時(shí)或之前開始，同時(shí)在產(chǎn)品開發(fā)各時(shí)期中，當(dāng)設(shè)計(jì)有變化或得到其他信息時(shí)及時(shí)不斷地修改，并在圖樣加工完成之前結(jié)束。其評(píng)價(jià)與分析的對(duì)象是最終的

11、產(chǎn)品以及每個(gè)與之相關(guān)的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件。需要注意的是，d- FMEA在體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖的同時(shí)還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。因此，盡管d- FMEA不是靠過(guò)程操縱來(lái)克服設(shè)計(jì)中的缺陷，但其能夠考慮制造/裝配過(guò)程中技術(shù)的/客觀的限制，從而為過(guò)程操縱提供了良好的基礎(chǔ)。進(jìn)行d- FMEA有助于：設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案的相互權(quán)衡。制造與裝配要求的最初設(shè)計(jì)。提高在設(shè)計(jì)/開發(fā)過(guò)程中考慮潛在故障模式及其對(duì)系統(tǒng)和產(chǎn)品阻礙的可能性。為制定全面、有效的設(shè)計(jì)試驗(yàn)打算和開發(fā)項(xiàng)目提供更多的信息。建立一套改進(jìn)設(shè)計(jì)和開發(fā)試驗(yàn)的優(yōu)先操縱系統(tǒng)。為今后分析研究現(xiàn)場(chǎng)情況、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的更改以及開發(fā)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)提供參考。過(guò)程FMEA（也為

12、p- FMEA）應(yīng)在生產(chǎn)工裝預(yù)備之前、在過(guò)程可行性分析時(shí)期或之前開始，而且要考慮從單個(gè)零件到總成的所有制造過(guò)程。其評(píng)價(jià)與分析的對(duì)象是所有新的部件/過(guò)程、更改過(guò)的部件/過(guò)程及應(yīng)用或環(huán)境有變化的原有部件/過(guò)程。需注意的是，盡管p- FMEA不是靠改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)克服過(guò)程缺陷，但它要考慮與打算的裝配過(guò)程有關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性參數(shù)，以便最大限度地保證產(chǎn)品滿足用戶的要求和期望。p- FMEA一般包括下述內(nèi)容：確定與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程潛在故障模式。評(píng)價(jià)故障對(duì)用戶的潛在阻礙。確定潛在制造或裝配過(guò)程的故障起因，確定減少故障發(fā)生或找出故障條件的過(guò)程操縱變量。編制潛在故障模式分級(jí)表，建立糾正措施的優(yōu)選體系。將制造或裝配過(guò)程

13、文件化。FMEA技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展十分迅速。上個(gè)世紀(jì)五十年代初，美國(guó)第一次將FMEA思想用于一種戰(zhàn)斗機(jī)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析上，到六十年代中期，F(xiàn)MEA技術(shù)正式用于航天工業(yè)（APOLLO打算）。1976年，美國(guó)國(guó)防部頒布了FMEA的軍用標(biāo)準(zhǔn)，但僅限于設(shè)計(jì)方面。70年代末，F(xiàn)MEA技術(shù)開始進(jìn)入汽車工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。80年代初，進(jìn)入微電子工業(yè)。80年代中期，汽車工業(yè)開始應(yīng)用過(guò)程FMEA確認(rèn)其制造過(guò)程。到了1988年，美國(guó)聯(lián)邦航空局公布咨詢通報(bào)要求所有航空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及分析都必須使用FMEA。1991年，ISO-9000推舉使用FMEA提高產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)。1994年，F(xiàn)MEA又成為QS-9000的認(rèn)證要求

14、。目前，F(xiàn)MEA已在 工程實(shí)踐中形成了一套科學(xué)而完整的分析方法。QFD質(zhì)量功能展開在“用戶確實(shí)是上帝”的今天，不斷滿足用戶的需求已成為各公司致力的目標(biāo)，QFD正是一種以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以用戶需求為依據(jù)的強(qiáng)有力的打算方法。曾有人如此評(píng)價(jià)QFD：“一種系統(tǒng)的方法，它保證產(chǎn)品特性、特征和規(guī)范的開發(fā)、以及工藝設(shè)備、方法和操縱的選擇與制訂差不多上由用戶或市場(chǎng)的要求來(lái)驅(qū)動(dòng)的?！盦FD能夠看成由設(shè)計(jì)、零部件、工序、生產(chǎn)四個(gè)時(shí)期組成的過(guò)程，該過(guò)程是通過(guò)一系列矩陣和圖表來(lái)完成，這些矩陣和圖表依據(jù)“下道工序是上道工序的用戶”的原則，將用戶需求和有關(guān)的技術(shù)要求從產(chǎn)品規(guī)劃和產(chǎn)品設(shè)計(jì)展開至工藝打算和車間級(jí)的工作。設(shè)計(jì)時(shí)期：

15、在設(shè)計(jì)時(shí)期，通過(guò)質(zhì)量屋矩陣將用戶要求轉(zhuǎn)化為對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求或服務(wù)要求，并找出相對(duì)重要的要求。質(zhì)量屋矩陣是一個(gè)用于描述用戶需求、相關(guān)的設(shè)計(jì)要求、目標(biāo)值和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)估的產(chǎn)品規(guī)劃矩陣，由于其形狀象個(gè)房屋，故被稱為質(zhì)量屋。質(zhì)量屋包括以下幾個(gè)部分：相關(guān)矩陣：表明各方式間的相關(guān)性。方式：實(shí)現(xiàn)用戶要求的設(shè)計(jì)方法。預(yù)期目標(biāo)：決定一個(gè)方式是否可量化的預(yù)先的篩選標(biāo)準(zhǔn)。用戶要求：由用戶確定的產(chǎn)品或服務(wù)的特性。重要性分值：對(duì)用戶的各項(xiàng)要求進(jìn)行定量評(píng)分，以反映該項(xiàng)目對(duì)用戶的相對(duì)重要性。關(guān)系矩陣：描述用戶要求與實(shí)現(xiàn)這一要求的方法之間的關(guān)系程度。用戶競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估：衡量用戶對(duì)競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品或服務(wù)的看法。技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估：對(duì)公司采納

16、的各種方法的工程技術(shù)規(guī)格以及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)規(guī)格的評(píng)估。可能性因素：表明公司采取每種方法的難易程度或價(jià)值。絕對(duì)數(shù)：依照關(guān)系矩陣中確定的相關(guān)性，對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)要求的加權(quán)評(píng)分。相對(duì)數(shù)：依照絕對(duì)數(shù)對(duì)各種方法進(jìn)行排序。零部件時(shí)期：在現(xiàn)在期，依照第一時(shí)期所確定的重要的設(shè)計(jì)要求確定對(duì)零部件的要求。這些要求與用戶定義的產(chǎn)品要求有強(qiáng)烈的關(guān)系。過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)期：依照對(duì)零部件的要求確定過(guò)程。本時(shí)期所確定的過(guò)程將最佳地實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)產(chǎn)品的特定要求。生產(chǎn)時(shí)期：依照過(guò)程要求形成生產(chǎn)要求。這一過(guò)程決定的生產(chǎn)方法能夠使公司生產(chǎn)。QFD作為一種強(qiáng)有力的工具被廣泛用于各領(lǐng)域，如設(shè)計(jì)、戰(zhàn)略打算、質(zhì)量改進(jìn)、產(chǎn)品與服務(wù)的拓展。它帶給我們的最直接的益處是縮短周期、降低成本、提高質(zhì)量。更為重要的是，它改變了傳統(tǒng)的質(zhì)量治理思想，即從后期的反應(yīng)式的質(zhì)量操縱向早期的預(yù)防式質(zhì)量操縱的轉(zhuǎn)變。你還會(huì)發(fā)覺(jué)，它能關(guān)心我