質(zhì)量管理與認(rèn)證6設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理及應(yīng)用課件

§1質(zhì)量功能展開（QFD）原理及應(yīng)用一、原理問題的導(dǎo)入：為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，能否在產(chǎn)品尚未生產(chǎn)之前，就對(duì)后續(xù)過程中質(zhì)量控制的重點(diǎn)和存在的問題作出明示？定義：將顧客的需求逐層轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品特性與過程技術(shù)要求，并推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量改進(jìn)的一種方法。第六章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理及應(yīng)用§1質(zhì)量功能展開（QFD）原理及應(yīng)用第六章設(shè)計(jì)質(zhì)量1要求質(zhì)量質(zhì)量特性產(chǎn)品規(guī)劃質(zhì)量特性零件特性零部件展開零件特性制造作業(yè)過程方案制造作業(yè)生產(chǎn)要求生產(chǎn)計(jì)劃3.質(zhì)量屋：質(zhì)量功能展開過程：產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開、過程方案和生產(chǎn)計(jì)劃組成。要質(zhì)量特性產(chǎn)品規(guī)劃質(zhì)零件特性零部件展開零制造作業(yè)過程方案制生2二、質(zhì)量功能展開步驟

——質(zhì)量展開表的制作確定展開項(xiàng)目：對(duì)象、負(fù)責(zé)人、市場(chǎng)要求成立項(xiàng)目小組制定產(chǎn)品規(guī)劃建立規(guī)劃階段質(zhì)量屋設(shè)計(jì)評(píng)審零件展開、過程方案、生產(chǎn)計(jì)劃階段質(zhì)量屋制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)編制作業(yè)指導(dǎo)書質(zhì)量屋的不斷更新和完善二、質(zhì)量功能展開步驟

——質(zhì)量展開表的制作確定展開3§2可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用 可信性是用于表述可用性及其影響因素（可靠性、維修性、維修保障性）的集合術(shù)語。§2可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用4一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1.定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間（整個(gè)生命周期）內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠性的概率度量稱為可靠度。規(guī)定條件：產(chǎn)品使用時(shí)的環(huán)境條件、工作條件，貯存條件規(guī)定時(shí)間：次數(shù)、周期、連續(xù)使用、長時(shí)間、瞬時(shí)規(guī)定功能：根據(jù)使用要求由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2.可靠性衡量指標(biāo)不可修復(fù)產(chǎn)品——可靠度、失效率、平均壽命可修復(fù)產(chǎn)品——維修度、可用度、平均修復(fù)時(shí)間一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1.定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間（整51）可靠度及可靠度函數(shù)可靠性是以時(shí)間為尺度度量的產(chǎn)品特性，它是時(shí)間t的函數(shù)，稱為可靠度函數(shù)用R（t）表示。產(chǎn)品從開始工作到首次故障前的工作時(shí)間T稱為壽命。以下三個(gè)事件是等價(jià)的：產(chǎn)品在時(shí)間t內(nèi)完成規(guī)定的功能產(chǎn)品在時(shí)間t內(nèi)無故障產(chǎn)品的壽命T大于時(shí)間t產(chǎn)品的可靠度函數(shù)可以看作是事件Tt的概率：R（t）=P（Tt）T——產(chǎn)品故障前工作時(shí)間t——規(guī)定的時(shí)間P（Tt）產(chǎn)品工作到t時(shí)刻不發(fā)生故障的概率1）可靠度及可靠度函數(shù)6例1某船在45天的航海任務(wù)中，其雷達(dá)無故障的概率為90%，就是指在45天的時(shí)間內(nèi)其可靠度為R（45）=P（T45）=90%

由可靠度的定義知：R（t）=P（Tt）

N0——t=0時(shí)，在規(guī)定的條件下工作的產(chǎn)品數(shù)

r(t)——在0～t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)

例1某船在45天的航海任務(wù)中，其雷達(dá)無故障的概率為90%，7例2某電子管1000只，開始工作到500小時(shí)內(nèi)有100只出現(xiàn)故障，工作到1000小時(shí)共計(jì)有500只出現(xiàn)故障，求該批電子管工作到500小時(shí)和1000小時(shí)的可靠度。

解 N0=1000r(500)=100r(1000)=500例2某電子管1000只，開始工作到500小時(shí)內(nèi)有100只8例3t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，以天為度量時(shí)間的單位，當(dāng)t=365天時(shí)，發(fā)現(xiàn)有30只壞，求到1年的可靠度。

解 N0=10000r(365)=30例3t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，以天為度量時(shí)間92）平均壽命

不可修復(fù)產(chǎn)品：壽命是指產(chǎn)品在失效前的工作時(shí)間或存儲(chǔ)時(shí)間；平均壽命是指產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間或存儲(chǔ)時(shí)間（故障前平均時(shí)間MTTF）

可修復(fù)產(chǎn)品：壽命是指相鄰的兩次故障（失效）之間的工作時(shí)間，平均壽命是指產(chǎn)品的無故障工作時(shí)間（MTBF）。設(shè)N0個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其全部故障時(shí)間為t1、t2、tN0，則其全部故障前時(shí)間（MTTF）為：f(t)-失效密度函數(shù)在故障率一定的情況下，故障率與MTBF（或MTTF）互為倒數(shù)，即

2）平均壽命103）累計(jì)故障分布函數(shù)——不可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能（發(fā)生故障）的概率。F（t）=P（Tt） 某產(chǎn)品給定的工作時(shí)間為1000小時(shí)，T為產(chǎn)品故障前的時(shí)間，則F（1000）=P（T1000）F（t）=P（Tt）r(t)——在0~t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)R（t）+F（t）=13）累計(jì)故障分布函數(shù)——不可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和11 4）失效率（故障率）λ（t）：產(chǎn)品或系統(tǒng)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。單位主要有：%/h10-6/h10-8/h(FitFailureunit)對(duì)于低故障率的元器件常以10-8/h為故障率，它的意義為每100個(gè)產(chǎn)品工作100萬小時(shí)，只有1個(gè)故障，或者是每1000個(gè)產(chǎn)品工作10萬小時(shí)只有1個(gè)故障。失效率是一條隨時(shí)間變化的曲線——浴盆曲線產(chǎn)品投入后經(jīng)過：早期失效期偶然失效期損耗失效期 4）失效率（故障率）λ（t）：產(chǎn)品或系統(tǒng)工作到時(shí)刻t尚未123.系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)1）故障模式影響及危害分析（FailureMode,EffectandCriticalityAnalysisFMEA/FMECA）：是可靠性分析的一種重要定性分析。它是按照一定的格式有步驟地分析每一個(gè)部件、單元（或每一種功能）可能產(chǎn)生的故障（失效）模式，每一種失效模式對(duì)系統(tǒng)的影響及失效后的嚴(yán)重程度，是一種失效因果關(guān)系分析。故障模式：故障的表現(xiàn)形式：斷裂、接觸不良、泄露、腐蝕等。用途：發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中薄弱環(huán)節(jié)，有助于設(shè)計(jì)人員有針對(duì)性地采取改進(jìn)措施。協(xié)助確定可靠性關(guān)鍵件和重要件。它們是改進(jìn)設(shè)計(jì)、可靠性增長、生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要對(duì)象。為產(chǎn)品的檢驗(yàn)程序、故障試點(diǎn)的設(shè)置、維修分析、保障分析提供依據(jù)。3.系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)1）故障模式影響及危害分析（Fa13FMEA工作程序：列出產(chǎn)品（系統(tǒng)）中各部件的名稱編號(hào)假設(shè)并列出可能發(fā)生的所有失效模式說明各失效模式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響指出失效的危害程度提出防止失效的方法和補(bǔ)救措施FMEA工作程序：列出產(chǎn)品（系統(tǒng)）中各部件的名稱編號(hào)142）故障樹（FaultTreeTree）FTA分析:通過對(duì)可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、人為因素進(jìn)行分析，畫出故障樹，從而確定產(chǎn)品故障原因的各種組合方式及其發(fā)生概率的分析技術(shù)。包括定性和定量分析。2）故障樹（FaultTreeTree）FTA分153）系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)：汽車可以分成5大子系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向與輪胎。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度函數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)變速箱輪胎3）系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)：汽車可以分16由130萬個(gè)零部件組成的導(dǎo)彈，其零件的不良率為百萬分之一，其正常運(yùn)行的概率（可靠度）為：分析：系統(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于組成單元的可靠度、系統(tǒng)的可靠性結(jié)構(gòu)模式、組成單元的數(shù)量。由130萬個(gè)零部件組成的導(dǎo)彈，其零件的不良率為百萬分之一，其17并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度分析：在一個(gè)有n個(gè)單元的并聯(lián)系統(tǒng)中，如果一個(gè)單元正常工作，系統(tǒng)就正常工作，或者，只有當(dāng)所有單元都失效時(shí)，系統(tǒng)才失效。

兩個(gè)元件并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度：

并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度分析：在一個(gè)有n個(gè)單元的并聯(lián)系統(tǒng)中，如18二、維修性：在定量的維修性設(shè)計(jì)中，需要建立維修性模型，進(jìn)行維修性分配和維修性設(shè)計(jì)。1.定義：維修性是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力。 維修性是產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)特性，是在產(chǎn)品研制初期及整個(gè)研制過程中，設(shè)計(jì)者把維修簡便、迅速、經(jīng)濟(jì)的特性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中，以保證產(chǎn)品在生產(chǎn)、安裝和使用時(shí)，能以最低的壽命周期費(fèi)用和最短的停機(jī)時(shí)間，保持或恢復(fù)產(chǎn)品到規(guī)定的狀態(tài)。2.維修的主要類型：預(yù)防性維修、修復(fù)性維修、維護(hù)二、維修性：在定量的維修性設(shè)計(jì)中，需要建立維修性模型，進(jìn)行維193.維修性定量指標(biāo)維修度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定時(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)其規(guī)定狀態(tài)的概率。平均修復(fù)時(shí)間MTTR：排除故障所需實(shí)際時(shí)間的平均值平均故障間隔時(shí)間MTBF：

設(shè)一個(gè)可修復(fù)產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生了N0次故障，每次修復(fù)后又重新使用。測(cè)得每次持續(xù)工作時(shí)間依次為t0、t1、t2、tN0，則其MTBF為：平均預(yù)防性維修時(shí)間：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。

3.維修性定量指標(biāo)204.維修性設(shè)計(jì)模型：準(zhǔn)則：簡化準(zhǔn)則、人機(jī)工程準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則、模塊化準(zhǔn)則、標(biāo)識(shí)化準(zhǔn)則、快速和簡便準(zhǔn)則維修性分配：等值分配法、按可用度分配法、相似產(chǎn)品分配法、加權(quán)因子分配法維修性預(yù)計(jì)：單元對(duì)比法、時(shí)間累計(jì)法、抽樣評(píng)分法、抽樣預(yù)計(jì)法4.維修性設(shè)計(jì)模型：準(zhǔn)則：簡化準(zhǔn)則、人機(jī)工程準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則21三、保障性保障性：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源能滿足使用要求的能力。維修保障性：從維修資源方面保證維修工作正常進(jìn)行的能力。維修保障性綜合參數(shù)：把產(chǎn)品的時(shí)間分為工作時(shí)間及不能工作時(shí)間，不能工作是由于出了故障需要維修造成的。不能工作時(shí)間包括維修時(shí)間及延誤時(shí)間。

平均延誤時(shí)間：由于保障資源補(bǔ)給或管理原因未能及時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行維修所延誤的時(shí)間MDT。維修保障計(jì)劃：貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用全過程，通過在產(chǎn)品研制過程中的維修保障性分析，制定維修保障計(jì)劃。

三、保障性保障性：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源能滿足使用要22四、可用性定義：在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間，處于可工作狀態(tài)或可使用狀態(tài)的程度。可用性的概率度量A稱為可用度。產(chǎn)品的可用性取決于可靠性、維修性及MDT，當(dāng)MDT=0時(shí)，為固有可用度使用可用度：四、可用性定義：在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定23五、壽命周期費(fèi)用壽命周期：產(chǎn)品從研制開始到退役或整個(gè)報(bào)廢為止的周期。壽命周期費(fèi)用包括：研制費(fèi)C1生產(chǎn)或購置費(fèi)C2使用與保障費(fèi)C3退役處置費(fèi)C4產(chǎn)品可信性的影響因素可靠性、維修性、維修保障性對(duì)壽命周期費(fèi)用有較大影響在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)階段，應(yīng)對(duì)可信性影響因素進(jìn)行權(quán)衡分析，按最小壽命周期費(fèi)用來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。五、壽命周期費(fèi)用壽命周期：產(chǎn)品從研制開始到退役或整個(gè)報(bào)廢為止24六、風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)：是指在規(guī)定的費(fèi)用、進(jìn)度和技術(shù)約束條件下，產(chǎn)品研制可能發(fā)生具有潛在后果的不期望情況。風(fēng)險(xiǎn)是由于缺少對(duì)事件的預(yù)測(cè)或控制產(chǎn)生的，而且對(duì)任何產(chǎn)品研制過程都是固有的，在產(chǎn)品壽命周期任何時(shí)間都會(huì)發(fā)生。風(fēng)險(xiǎn)是可以度量、評(píng)估和管理的。風(fēng)險(xiǎn)管理是對(duì)資源的反復(fù)優(yōu)化過程，以降低風(fēng)險(xiǎn)，成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能。六、風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)：是指在規(guī)定的費(fèi)用、進(jìn)度和技術(shù)約束條件下，產(chǎn)品研25§3產(chǎn)品質(zhì)量三次設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用一、概述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理用來安排實(shí)驗(yàn)方案和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的方法。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的：利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理安排，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，以較小的實(shí)驗(yàn)規(guī)模（實(shí)驗(yàn)次數(shù)）、較短的實(shí)驗(yàn)周期和較低的實(shí)驗(yàn)成本，獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)展：英國學(xué)者費(fèi)舍爾（R．A．Fisher)在20世紀(jì)20年代為使農(nóng)業(yè)試驗(yàn)合理化，提出的一種用于安排實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。日本學(xué)者田口玄一首先將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法成功地應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)?！?產(chǎn)品質(zhì)量三次設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用一、概述26二、三次設(shè)計(jì)原理：由日本質(zhì)量管理專家田口玄一提出。將整個(gè)設(shè)計(jì)工作分為：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一次設(shè)計(jì)）、參數(shù)設(shè)計(jì)（二次設(shè)計(jì)）、和容差設(shè)計(jì)（三次設(shè)計(jì)）。核心思想是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行質(zhì)量控制，用最低的制造成本生產(chǎn)出滿足顧客要求的、對(duì)社會(huì)造成最小損失的產(chǎn)品。它是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。把專業(yè)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)技術(shù)結(jié)合起來，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，用較低的成本和較短的時(shí)間尋求出設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳組合和合理的容差范圍，使產(chǎn)品達(dá)到最好的輸出特性。二、三次設(shè)計(jì)原理：由日本質(zhì)量管理專家田口玄一提出。271.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)，其任務(wù)是規(guī)定產(chǎn)品的功能，確定產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)提出初始的設(shè)計(jì)方案，是“三次設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，需要全面考察各種參數(shù)對(duì)質(zhì)量特性的影響。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以選擇需要考察的因素及其水平。因素是指構(gòu)成系統(tǒng)的元件或構(gòu)件，水平是指元件或構(gòu)件的參數(shù)或取值。系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以使用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩種方法。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)，其任務(wù)是規(guī)28基本術(shù)語例 在某化學(xué)工程中，為了提高合成樹脂的抗拉強(qiáng)度，決定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過考察生產(chǎn)工藝和以往的生產(chǎn)記錄，得知添加劑種類和添加量等兩個(gè)因素對(duì)抗拉強(qiáng)度有較大影響?，F(xiàn)要找出它們的最佳條件組合，使抗拉強(qiáng)度最大。指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度，用來衡量試驗(yàn)結(jié)果效果的特征值。可以是定性指標(biāo)也可以是定量指標(biāo)；可以是單一指標(biāo)，也可以是多指標(biāo)。如果指標(biāo)越大效果越好，則該指標(biāo)是優(yōu)指標(biāo)；否則為劣指標(biāo)。

因子：對(duì)質(zhì)量特性值有很大影響并選來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的因素。用A表示添加劑種類，B表示添加量。水平：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的因子在數(shù)量上的程度或質(zhì)量上的狀態(tài)。因子B的三個(gè)水平分別用B1、B2、B3表示。單一因子實(shí)驗(yàn)法：每次只對(duì)一個(gè)因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。添加劑種類A添加量B抗拉強(qiáng)度基本術(shù)語例 在某化學(xué)工程中，為了提高合成樹脂的抗拉強(qiáng)度，29參數(shù)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最重要的階段，其指導(dǎo)思想是選擇系統(tǒng)中所有參數(shù)的最佳組合，減少各種干擾的影響，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量特性值波動(dòng)小，穩(wěn)定性好，并確定參數(shù)組合的中心值。2.參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最重要的階段，其指導(dǎo)思想是選擇系統(tǒng)中所有30

例

設(shè)有一晶體管穩(wěn)壓電源，輸入交流電以后，希望得到穩(wěn)定的輸出目標(biāo)值為110V，波動(dòng)范圍為±2V的直流，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。P166

例設(shè)有一晶體管穩(wěn)壓電源，輸入交流電以后，希望得到31容差設(shè)計(jì)：是在參數(shù)設(shè)計(jì)確定了最佳參數(shù)組合的中心值以后，進(jìn)一步運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法確定各個(gè)參數(shù)的允許極限，并分析研究參數(shù)允許范圍和產(chǎn)品成本的關(guān)系。通過容差設(shè)計(jì)來確定各參數(shù)的最合理的容差，使總損失最小。3.容差設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用容差設(shè)計(jì)：是在參數(shù)設(shè)計(jì)確定了最佳參數(shù)組合的中心值以32產(chǎn)品功能界限±o：由于產(chǎn)品質(zhì)量特性值的波動(dòng)使產(chǎn)品喪失功能的質(zhì)量特性臨界值。實(shí)際上，±o就是產(chǎn)品的公差范圍，即允許產(chǎn)品特性值y在目標(biāo)值m附近有±o的波動(dòng)。公差范圍：產(chǎn)品功能界限±o只是技術(shù)上的合理選擇，在經(jīng)濟(jì)上不一定合算。因此，應(yīng)當(dāng)在經(jīng)濟(jì)損失最小的原則下來制訂公差范圍(m-，m+)。容差：公差的一半稱為容差。產(chǎn)品功能界限±o：由于產(chǎn)品質(zhì)量特性值的波動(dòng)使產(chǎn)品喪失功能的33質(zhì)量損失函數(shù)：產(chǎn)品質(zhì)量的特征值偏離設(shè)計(jì)的目標(biāo)值所造成的經(jīng)濟(jì)損失隨偏離程度的變化關(guān)系。L(y)=K(y-m)2

質(zhì)量損失函數(shù)是以m為中心的拋物線質(zhì)量損失函數(shù)：產(chǎn)品質(zhì)量的特征值偏離設(shè)計(jì)的目標(biāo)值所造成的經(jīng)濟(jì)34容差的確定：設(shè)產(chǎn)品容差為=y0-m，若特性值y對(duì)m的偏離達(dá)到容差時(shí)，不合格所造成的損失為A。若y對(duì)m的偏離超過容差時(shí)，不合格所造成的損失與偏離的損失是相同的。損失函數(shù)與產(chǎn)品特性值功能界限的關(guān)系為：

上式表明了容差同功能界限和損失費(fèi)用的關(guān)系。y=m時(shí)，A——不合格造成的損失A0——產(chǎn)品喪失功能的損失容差的確定：設(shè)產(chǎn)品容差為=y0-m，若特性值y對(duì)m35例題：某電視機(jī)電源電路的直流輸出電壓y的目標(biāo)值m=110V，功能界限o=25V，喪失功能的損失A0=300元，不合格的返修費(fèi)A=1元，求損失函數(shù)中的系數(shù)K和容差。若某產(chǎn)品的直流輸出電壓y=112V，此產(chǎn)品該不該投放市場(chǎng)？損失函數(shù)為：解：L(y)=K(y-m)2=0.48(y-110)2當(dāng)y=112V時(shí)，相應(yīng)的損失為L(112)=0.48(112-110)2=1.92元例題：某電視機(jī)電源電路的直流輸出電壓y的目標(biāo)值m=110V36§1質(zhì)量功能展開（QFD）原理及應(yīng)用一、原理問題的導(dǎo)入：為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，能否在產(chǎn)品尚未生產(chǎn)之前，就對(duì)后續(xù)過程中質(zhì)量控制的重點(diǎn)和存在的問題作出明示？定義：將顧客的需求逐層轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品特性與過程技術(shù)要求，并推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量改進(jìn)的一種方法。第六章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理及應(yīng)用§1質(zhì)量功能展開（QFD）原理及應(yīng)用第六章設(shè)計(jì)質(zhì)量37要求質(zhì)量質(zhì)量特性產(chǎn)品規(guī)劃質(zhì)量特性零件特性零部件展開零件特性制造作業(yè)過程方案制造作業(yè)生產(chǎn)要求生產(chǎn)計(jì)劃3.質(zhì)量屋：質(zhì)量功能展開過程：產(chǎn)品規(guī)劃、零件展開、過程方案和生產(chǎn)計(jì)劃組成。要質(zhì)量特性產(chǎn)品規(guī)劃質(zhì)零件特性零部件展開零制造作業(yè)過程方案制生38二、質(zhì)量功能展開步驟

——質(zhì)量展開表的制作確定展開項(xiàng)目：對(duì)象、負(fù)責(zé)人、市場(chǎng)要求成立項(xiàng)目小組制定產(chǎn)品規(guī)劃建立規(guī)劃階段質(zhì)量屋設(shè)計(jì)評(píng)審零件展開、過程方案、生產(chǎn)計(jì)劃階段質(zhì)量屋制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)編制作業(yè)指導(dǎo)書質(zhì)量屋的不斷更新和完善二、質(zhì)量功能展開步驟

——質(zhì)量展開表的制作確定展開39§2可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用 可信性是用于表述可用性及其影響因素（可靠性、維修性、維修保障性）的集合術(shù)語?！?可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用40一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1.定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間（整個(gè)生命周期）內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠性的概率度量稱為可靠度。規(guī)定條件：產(chǎn)品使用時(shí)的環(huán)境條件、工作條件，貯存條件規(guī)定時(shí)間：次數(shù)、周期、連續(xù)使用、長時(shí)間、瞬時(shí)規(guī)定功能：根據(jù)使用要求由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。2.可靠性衡量指標(biāo)不可修復(fù)產(chǎn)品——可靠度、失效率、平均壽命可修復(fù)產(chǎn)品——維修度、可用度、平均修復(fù)時(shí)間一、可靠性分析與設(shè)計(jì)1.定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間（整411）可靠度及可靠度函數(shù)可靠性是以時(shí)間為尺度度量的產(chǎn)品特性，它是時(shí)間t的函數(shù)，稱為可靠度函數(shù)用R（t）表示。產(chǎn)品從開始工作到首次故障前的工作時(shí)間T稱為壽命。以下三個(gè)事件是等價(jià)的：產(chǎn)品在時(shí)間t內(nèi)完成規(guī)定的功能產(chǎn)品在時(shí)間t內(nèi)無故障產(chǎn)品的壽命T大于時(shí)間t產(chǎn)品的可靠度函數(shù)可以看作是事件Tt的概率：R（t）=P（Tt）T——產(chǎn)品故障前工作時(shí)間t——規(guī)定的時(shí)間P（Tt）產(chǎn)品工作到t時(shí)刻不發(fā)生故障的概率1）可靠度及可靠度函數(shù)42例1某船在45天的航海任務(wù)中，其雷達(dá)無故障的概率為90%，就是指在45天的時(shí)間內(nèi)其可靠度為R（45）=P（T45）=90%

由可靠度的定義知：R（t）=P（Tt）

N0——t=0時(shí)，在規(guī)定的條件下工作的產(chǎn)品數(shù)

r(t)——在0～t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)

例1某船在45天的航海任務(wù)中，其雷達(dá)無故障的概率為90%，43例2某電子管1000只，開始工作到500小時(shí)內(nèi)有100只出現(xiàn)故障，工作到1000小時(shí)共計(jì)有500只出現(xiàn)故障，求該批電子管工作到500小時(shí)和1000小時(shí)的可靠度。

解 N0=1000r(500)=100r(1000)=500例2某電子管1000只，開始工作到500小時(shí)內(nèi)有100只44例3t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，以天為度量時(shí)間的單位，當(dāng)t=365天時(shí)，發(fā)現(xiàn)有30只壞，求到1年的可靠度。

解 N0=10000r(365)=30例3t=0時(shí)，投入工作的10000只燈泡，以天為度量時(shí)間452）平均壽命

不可修復(fù)產(chǎn)品：壽命是指產(chǎn)品在失效前的工作時(shí)間或存儲(chǔ)時(shí)間；平均壽命是指產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間或存儲(chǔ)時(shí)間（故障前平均時(shí)間MTTF）

可修復(fù)產(chǎn)品：壽命是指相鄰的兩次故障（失效）之間的工作時(shí)間，平均壽命是指產(chǎn)品的無故障工作時(shí)間（MTBF）。設(shè)N0個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其全部故障時(shí)間為t1、t2、tN0，則其全部故障前時(shí)間（MTTF）為：f(t)-失效密度函數(shù)在故障率一定的情況下，故障率與MTBF（或MTTF）互為倒數(shù)，即

2）平均壽命463）累計(jì)故障分布函數(shù)——不可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能（發(fā)生故障）的概率。F（t）=P（Tt） 某產(chǎn)品給定的工作時(shí)間為1000小時(shí)，T為產(chǎn)品故障前的時(shí)間，則F（1000）=P（T1000）F（t）=P（Tt）r(t)——在0~t時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)R（t）+F（t）=13）累計(jì)故障分布函數(shù)——不可靠度定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和47 4）失效率（故障率）λ（t）：產(chǎn)品或系統(tǒng)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。單位主要有：%/h10-6/h10-8/h(FitFailureunit)對(duì)于低故障率的元器件常以10-8/h為故障率，它的意義為每100個(gè)產(chǎn)品工作100萬小時(shí)，只有1個(gè)故障，或者是每1000個(gè)產(chǎn)品工作10萬小時(shí)只有1個(gè)故障。失效率是一條隨時(shí)間變化的曲線——浴盆曲線產(chǎn)品投入后經(jīng)過：早期失效期偶然失效期損耗失效期 4）失效率（故障率）λ（t）：產(chǎn)品或系統(tǒng)工作到時(shí)刻t尚未483.系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)1）故障模式影響及危害分析（FailureMode,EffectandCriticalityAnalysisFMEA/FMECA）：是可靠性分析的一種重要定性分析。它是按照一定的格式有步驟地分析每一個(gè)部件、單元（或每一種功能）可能產(chǎn)生的故障（失效）模式，每一種失效模式對(duì)系統(tǒng)的影響及失效后的嚴(yán)重程度，是一種失效因果關(guān)系分析。故障模式：故障的表現(xiàn)形式：斷裂、接觸不良、泄露、腐蝕等。用途：發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中薄弱環(huán)節(jié)，有助于設(shè)計(jì)人員有針對(duì)性地采取改進(jìn)措施。協(xié)助確定可靠性關(guān)鍵件和重要件。它們是改進(jìn)設(shè)計(jì)、可靠性增長、生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要對(duì)象。為產(chǎn)品的檢驗(yàn)程序、故障試點(diǎn)的設(shè)置、維修分析、保障分析提供依據(jù)。3.系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)1）故障模式影響及危害分析（Fa49FMEA工作程序：列出產(chǎn)品（系統(tǒng)）中各部件的名稱編號(hào)假設(shè)并列出可能發(fā)生的所有失效模式說明各失效模式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響指出失效的危害程度提出防止失效的方法和補(bǔ)救措施FMEA工作程序：列出產(chǎn)品（系統(tǒng)）中各部件的名稱編號(hào)502）故障樹（FaultTreeTree）FTA分析:通過對(duì)可能造成產(chǎn)品故障的硬件、軟件、人為因素進(jìn)行分析，畫出故障樹，從而確定產(chǎn)品故障原因的各種組合方式及其發(fā)生概率的分析技術(shù)。包括定性和定量分析。2）故障樹（FaultTreeTree）FTA分513）系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)：汽車可以分成5大子系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向與輪胎。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度函數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)變速箱輪胎3）系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)：汽車可以分52由130萬個(gè)零部件組成的導(dǎo)彈，其零件的不良率為百萬分之一，其正常運(yùn)行的概率（可靠度）為：分析：系統(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于組成單元的可靠度、系統(tǒng)的可靠性結(jié)構(gòu)模式、組成單元的數(shù)量。由130萬個(gè)零部件組成的導(dǎo)彈，其零件的不良率為百萬分之一，其53并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度分析：在一個(gè)有n個(gè)單元的并聯(lián)系統(tǒng)中，如果一個(gè)單元正常工作，系統(tǒng)就正常工作，或者，只有當(dāng)所有單元都失效時(shí)，系統(tǒng)才失效。

兩個(gè)元件并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度：

并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度分析：在一個(gè)有n個(gè)單元的并聯(lián)系統(tǒng)中，如54二、維修性：在定量的維修性設(shè)計(jì)中，需要建立維修性模型，進(jìn)行維修性分配和維修性設(shè)計(jì)。1.定義：維修性是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)保持或恢復(fù)其規(guī)定狀態(tài)的能力。 維修性是產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)特性，是在產(chǎn)品研制初期及整個(gè)研制過程中，設(shè)計(jì)者把維修簡便、迅速、經(jīng)濟(jì)的特性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中，以保證產(chǎn)品在生產(chǎn)、安裝和使用時(shí)，能以最低的壽命周期費(fèi)用和最短的停機(jī)時(shí)間，保持或恢復(fù)產(chǎn)品到規(guī)定的狀態(tài)。2.維修的主要類型：預(yù)防性維修、修復(fù)性維修、維護(hù)二、維修性：在定量的維修性設(shè)計(jì)中，需要建立維修性模型，進(jìn)行維553.維修性定量指標(biāo)維修度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定時(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)其規(guī)定狀態(tài)的概率。平均修復(fù)時(shí)間MTTR：排除故障所需實(shí)際時(shí)間的平均值平均故障間隔時(shí)間MTBF：

設(shè)一個(gè)可修復(fù)產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生了N0次故障，每次修復(fù)后又重新使用。測(cè)得每次持續(xù)工作時(shí)間依次為t0、t1、t2、tN0，則其MTBF為：平均預(yù)防性維修時(shí)間：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。

3.維修性定量指標(biāo)564.維修性設(shè)計(jì)模型：準(zhǔn)則：簡化準(zhǔn)則、人機(jī)工程準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則、模塊化準(zhǔn)則、標(biāo)識(shí)化準(zhǔn)則、快速和簡便準(zhǔn)則維修性分配：等值分配法、按可用度分配法、相似產(chǎn)品分配法、加權(quán)因子分配法維修性預(yù)計(jì)：單元對(duì)比法、時(shí)間累計(jì)法、抽樣評(píng)分法、抽樣預(yù)計(jì)法4.維修性設(shè)計(jì)模型：準(zhǔn)則：簡化準(zhǔn)則、人機(jī)工程準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則57三、保障性保障性：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源能滿足使用要求的能力。維修保障性：從維修資源方面保證維修工作正常進(jìn)行的能力。維修保障性綜合參數(shù)：把產(chǎn)品的時(shí)間分為工作時(shí)間及不能工作時(shí)間，不能工作是由于出了故障需要維修造成的。不能工作時(shí)間包括維修時(shí)間及延誤時(shí)間。

平均延誤時(shí)間：由于保障資源補(bǔ)給或管理原因未能及時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行維修所延誤的時(shí)間MDT。維修保障計(jì)劃：貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用全過程，通過在產(chǎn)品研制過程中的維修保障性分析，制定維修保障計(jì)劃。

三、保障性保障性：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性和計(jì)劃的保障資源能滿足使用要58四、可用性定義：在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間，處于可工作狀態(tài)或可使用狀態(tài)的程度?？捎眯缘母怕识攘緼稱為可用度。產(chǎn)品的可用性取決于可靠性、維修性及MDT，當(dāng)MDT=0時(shí)，為固有可用度使用可用度：四、可用性定義：在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定59五、壽命周期費(fèi)用壽命周期：產(chǎn)品從研制開始到退役或整個(gè)報(bào)廢為止的周期。壽命周期費(fèi)用包括：研制費(fèi)C1生產(chǎn)或購置費(fèi)C2使用與保障費(fèi)C3退役處置費(fèi)C4產(chǎn)品可信性的影響因素可靠性、維修性、維修保障性對(duì)壽命周期費(fèi)用有較大影響在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)階段，應(yīng)對(duì)可信性影響因素進(jìn)行權(quán)衡分析，按最小壽命周期費(fèi)用來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。五、壽命周期費(fèi)用壽命周期：產(chǎn)品從研制開始到退役或整個(gè)報(bào)廢為止60六、風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)：是指在規(guī)定的費(fèi)用、進(jìn)度和技術(shù)約束條件下，產(chǎn)品研制可能發(fā)生具有潛在后果的不期望情況。風(fēng)險(xiǎn)是由于缺少對(duì)事件的預(yù)測(cè)或控制產(chǎn)生的，而且對(duì)任何產(chǎn)品研制過程都是固有的，在產(chǎn)品壽命周期任何時(shí)間都會(huì)發(fā)生。風(fēng)險(xiǎn)是可以度量、評(píng)估和管理的。風(fēng)險(xiǎn)管理是對(duì)資源的反復(fù)優(yōu)化過程，以降低風(fēng)險(xiǎn)，成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能。六、風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)：是指在規(guī)定的費(fèi)用、進(jìn)度和技術(shù)約束條件下，產(chǎn)品研61§3產(chǎn)品質(zhì)量三次設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用一、概述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理用來安排實(shí)驗(yàn)方案和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的方法。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的：利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理安排，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，以較小的實(shí)驗(yàn)規(guī)模（實(shí)驗(yàn)次數(shù)）、較短的實(shí)驗(yàn)周期和較低的實(shí)驗(yàn)成本，獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)展：英國學(xué)者費(fèi)舍爾（R．A．Fisher)在20世紀(jì)20年代為使農(nóng)業(yè)試驗(yàn)合理化，提出的一種用于安排實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。日本學(xué)者田口玄一首先將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法成功地應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)?！?產(chǎn)品質(zhì)量三次設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用一、概述62二、三次設(shè)計(jì)原理：由日本質(zhì)量管理專家田口玄一提出。將整個(gè)設(shè)計(jì)工作分為：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一次設(shè)計(jì)）、參數(shù)設(shè)計(jì)（二次設(shè)計(jì)）、和容差設(shè)計(jì)（三次設(shè)計(jì)）。核心思想是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行質(zhì)量控制，用最低的制造成本生產(chǎn)出滿足顧客要求的、對(duì)社會(huì)造成最小損失的產(chǎn)品。它是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。把專業(yè)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)技術(shù)結(jié)合起來，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，用較低的成本和較短的時(shí)間尋求出設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳組合和合理的容差范圍，使產(chǎn)品達(dá)到最好的輸出特性。二、三次設(shè)計(jì)原理：由日本質(zhì)量管理專家田口玄一提出。631.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)，其任務(wù)是規(guī)定產(chǎn)品的功能，確定產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)提出初始的設(shè)計(jì)方案，是“三次設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，需要全面考察各種參數(shù)對(duì)質(zhì)量特性的影響。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以選擇需要考察的因素及其水平。因素是指構(gòu)成系統(tǒng)的元件或構(gòu)件，水平是指元件或構(gòu)件的參數(shù)或取值。系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以使用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩種方法。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)，其任務(wù)是規(guī)64基本術(shù)語例 在某化學(xué)工程中，為了提高合成樹脂的抗拉強(qiáng)度，決定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過考察生產(chǎn)工藝和以往的生產(chǎn)記錄，得知添加劑種類和添加量等兩個(gè)因素對(duì)抗拉強(qiáng)度有較大影響?，F(xiàn)要找出它們的最佳條件組合，使抗拉強(qiáng)度最大。指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度，用來衡量試驗(yàn)結(jié)果效果的特征值