产品质量的形成与设计质量

内容提要
据有关资料统计，产品质量的70%——80%在设计阶段就已经确定了，因此在机械产品开发与设计过程中进行有效的质量控制具有重大意义。

机械产品设计质量是由三个分质量构成：市场调研质量、产品概念质量、产品规范质量。

若三个分质量中的任何一个达不到要求，那么就不可能得到满意的设计质量。

所以对机械产品设计质量的控制应该采取过程的方法进行全面的控制，机械产品设计质量控制模型的提出可以在宽度上、深度上以及逻辑上对设计质量进行控制。

该模型的关键环节是：1、识别顾客，2、确定顾客需求，3、将顾客需求转化为技术要求，4、方案设计，5、技术设计，6、工作图设计，7、设计评估。

值得注意的是：模型的使用应该与质量工具结合起来，除了使用质量功能展开、故障模式与影响分析、故障树及实验设计以外，还要应用新、老七种工具以及本文所提出的产品开发与设计责任矩阵。

目录
前言 (2)
第一章产品质量的形成与设计质量 (4)
第二章机械产品设计质量的构成要素 (6)
第一节市场调研质量 (6)
第二节产品概念质量 (7)
第三节产品规范质量 (7)
第三章机械产品设计质量控制模型分析 (8)
第一节机械产品设计质量控制模型 (8)
第二节识别顾客 (11)
第三节确定顾客需求 (13)
第四节确定技术要求 (13)
第五节方案设计 (15)
第六节技术设计 (15)
第七节工作图设计 (17)
第八节设计评估 (18)
第四章设计过程中使用质量控制方法与工具应该注意的问题 (20)
第一节使用质量功能展开应该注意的问题 (20)
第二节使用故障模式与影响分析应该注意的问题 (20)
第三节使用故障树分析时应该注意的问题 (21)
第五章产品开发过程质量的组织保证 (22)
第一节组织结构 (22)
第二节团队建设 (22)
第三节建立信息系统 (23)
结论 (26)
注释 (27)
参考文献 (28)
摘要（中文） 1
摘要（英文） 3
前言
质量管理学经过近一个世纪的发展已经日渐成熟完善。

进入全面质量管理阶段也有四十多年的历史了，质量已经成为企业竞争的主题。

著名质量管理学家朱兰认为本世纪将是质量的世纪。

企业能否在激烈的市场竞争中成长壮大，关键因素之一是能否在质量上取得成功。

我国机械行业目前的竞争力与发达国家著名的大公司相比还有很大的差距，除了技术上的原因，对质量管理学的认识不够也是一个重要的影响因素。

作为世贸组织的成员国，不可能长时间的使用各种保护政策。

随着保护屏障的降低乃至消失，我国机械行业企业将会面临更加严峻的市场环境。

只有提高产品质量，增强企业的竞争力才是切实可行的
方法。

本文所提出的机械产品设计质量控制模型从产品开发与设计的过程着手，使用过程的方法及各种质量工具，对关键环节进行质量控制。

相信能够对产品的设计质量的提高有积极的意义。

第一章产品质量的形成与设计质量
20世纪中人类取得了巨大的成就：生产力高度发展，产品和服务质量不断提高。

正如美国著名质量管理专家朱兰在美国质量管理年会上所说，20世纪是以“生产率的世纪”载入史册；21世纪将是“质量的世纪”。

质量必将成为新世纪的主题。

由于20世纪生产力的不断发展，特别是少数经济大国的崛起，使得国际市场的竞争愈益激烈。

而今质量管理界已流行“世界级质量”之说。

所谓“世界级质量”也就是世界最高水平的质量。

任何国家的产品和服务，如果达不到世界级质量水准，就难以在国际市场的竞争中取胜。

参加世贸组织的国家，在无法采用关税壁垒等保护方式的情况下，甚至难以在国内站稳脚跟。

过去在质量管理中有所谓的“3σ法则”，即在稳态下不合格品率达到2.7‰的水平，而现在则提出“6σ法则”，即在稳态下不合格品率达到2PPB。

也就是说，对不合格品率的要求比过去严格了2.7‰/0.002PPM=135万倍。

这就是我们所面临的质量挑战的国际环境。

由于新技术不断的涌现，顾客对新产品的质量会提出更多、更新、更严的要求，尤其是在买方市场的情况下，顾客对产品和服务质量的要求会更加挑剔，同时，生产厂家和商业店家的产品责任和服务责任也愈益加重；社会对产品和服务在诸如环境保护、卫生、资源利用等方面的要求也愈多、愈严。

这些都构成了质量挑战的基本内容。

从上个世纪六七十年代开始，国际上的质量竞争日趋激烈，人们越来越清楚的认识到：“如果价格不比人家便宜，质量就得超过人家”。

然而，在今天激烈而且日趋国际化的竞争环境，许多参与竞争者即使为了证明自己的产品质量上乘，也必须降低成本。

价格较低不再是一种有力的手段，价格竞争必然会转变为质量竞争。

　
麦肯锡公司在“卓越质量管理”研究项目中将质量划分为四个等级：　
第一级：质量检查。

处于这一级的企业保证质量的主要方式是进行临时性和最后阶段检查，然后消除次品。

质量功能和其它功能分离，几乎独立负责产品质量。

这些企业的最终产品容易出现重大缺陷。

其百万产品次品量为４８００件，废品率超过５％，返工率超过３％　。

研究开发工作同生产几乎完全脱节。

　
第二级：质量保证。

其质量目标主要通过生产部门实现。

百万件产品次品量为９００件，废品率为３．１％，返工率为２．７％　。

服务质量已经明确，设计质量的测定标准还没有确定。

处于这一质量级别的企业最多为３６％　。

　
第三级：预防次品。

产品设计与生产工艺相互影响，产品首次出现面向顾客的特征。

竞争力强劲的产品比例相应也很高，超过２５％　。

百万件产品次品量为３００件，废品率为１．５％，返工率为１．７％　。

　
第四级：完美无缺。

每一名员工都在为提高质量而奋斗，实现此种状态的前提是：１、与内部的顾客及供货商保持良好的关系。

２、始终如一的面向外部顾客并最大限度的优化从供货商到客户这一流程中的所有重要程序。

它可以使企业认识到增值所在，并通过优越的设计质量在实践中实现这种价值①。

　
目前国内企业大部分还处在第一、二级质量水平，大部分企业领导者认为搞质量管理就是通过ＩＳＯ９０００质量认证，或是拿几个质量金奖。

对产品开发和生产控制只是做表面文章没有从思想的高度领会其精髓，没有认识到只有顾客的满意才是对质量的最有价值的评价。

我国现在已经加入ＷＴＯ，贸易壁垒在逐步减小，企
业所面临的市场竞争越来越激烈。

国际市场国内化，国内市场国际化已经成为不可阻挡的大趋势。

为了在竞争中立于不败之地企业人士应该重新审视自己是否做好了准备迎接这一巨大的挑战。

产品开发和设计水平，直接关系着企业的前途和命运。

产品的技术水平，质量水平，生产利润及效率，首先取决与设计阶段。

一个好的新产品救活一个企业的例子屡见不鲜。

越来越多的企业家意识到，当今市场的竞争首先是产品研发的竞争。

因此为了企业长远发展，加大研发的投入，加强研发的管理，是极其重要的。

产品质量的优劣，能否使顾客满意，首先取决于产品的开发和设计过程，搞好产品的开发和设计，是实现产品的更新换代，提高产品质量的前提，开发和设计在产品质量形成过程中居于第一位，产品质量（包括内在质量和外在质量）先天不足，必然导致后患无穷，不仅会影响到产品本身而且还会直接影响到生产秩序和经济效果，设计不周铸成差错，一切工艺和生产上的努力都将失去意义。

产品设计质量的好坏，直接关系到产品的市场竞争力，因此，涉及研发的质量管理应该是质量管理的起点，是质量管理体系在产品实现过程中的首要一环。

　
据统计，产品质量的７０％－８０％取决于产品的设计。

因此，可以说在机械产品的全部寿命周期中，质量在产品开发阶段就大体确定了。

所以在机械产品开发过程中进行有效的质量控制具有决定性的意义。

设计所用的原理方案，结构工艺性，容差的合理确定，标准化、通用化、系列化水平都对质量有影响。

在设计开发过程中发现质量缺陷越早，付出的代价越小，发现的越晚，付出的代价越大。

因此，在产品设计开发阶段使用控制手段就很有必要。

　
第二章机械产品设计质量的构成要素
产品的设计质量决定了产品的质量水平和先天性质量，决定产品满足顾客适用性需求的程度。

同时也决定企业的经济效益，以致决定企业的生存发展。

一项成功的设计可以给企业带来效益；一项失败的设计会使企业遭受损失，甚至破产。

产品的设计质量一般来说由三种质量构成：市场调研质量、产品概念质量、产品规范质量。

第一节　市场调研质量
正确的把握和识别顾客和市场对产品质量的需求和期望，确保所开发的产品具有适销性，为企业创造新的市场机遇，这是产品质量的出发点，也是企业市场研究和产品销售两个质量职能环节共同构成的营销职能的首要任务。

企业应通过市场研究、市场调查、合同评审等职能活动的开展，把顾客对产品质量明确的和隐含的需求转化为一套产品的初始规范作为产品的设计输入。

我国的机械企业应从当前依靠设计人员收集科技和市场情报，开展产品市场调研，进行产品开发可行性研究，进行产品构思或产品改造设想的传统做法，向强化营销职能，由营销职能提供产品开发和市场信息，确定产品需要，提供设计初始规范的目标迈进。

市场调研的工作应该纳入日常工作当中，而不是产品开发前才进行。

市场信息的收集主要有以下几种渠道：
??有计划的系统的向顾客征集信息；
??坚持不懈的开展市场调查与考察活动；
??对于机械行业有关的经济、科技文献与资料进行分析；
??与有关的技术、经济决策机构、科研单位和大专院校建立联系；
??对随机信息认真进行积累并随时做出分析。

市场调查的主要内容有：
1.市场环境调查：包括政治环境、经济环境、社会文化环境
2.技术发展调查：
??新技术、新工艺、新材料的采用情况及这方面的发展趋势。

??新产品的技术现状、发展趋势以及国际国内的先进水平。

??技术贸易市场上出现的生产技术成果成交的情况，将对产品市场带来的变化趋势等。

3.市场容量调查：除了对现有市场和潜在市场对某种产品的需求量的调查外，还要关注各种产品的销售趋势及竞争企业的策略和动向。

4、顾客调查。

5、产品调查。

6、价格调查。

7、销售调查。

市场分析的主要内容有：
机械工业产品的国内市场多数产品虽已成为买方市场，但是高、新、精产品仍是买方市场，主要顾客是生产性企业。

购买决策性质是有计划的理智决策。

因此，机械工业企业对市场的形势分析应紧紧围绕下述环节进行：
分析目标市场所在地区的经济形势。

国际和地区的经济形势的变化是市场形
势变化的制约因素。

一般说来，国家和地区的经济增长幅度越大，机械产品的市场形势越好，国家和地区的基本建设投资越多，机械产品的市场需求量越大。

分析目标市场的竞争因素。

我国机械产品市场上，大多数产品供大于求，已经成为买方市场。

机械产品的市场竞争能力基本上是由相互关联又相互制约的三大要素构成，即质量、价格和服务。

顾客的购买决策在这三者之间权衡，供应商也必须适应这三者间的某种平衡。

如果经过预测分析，掌握好顾客的满意点，就会在竞争中处于优势地位。

分析目标市场的环境。

一般应包括产品销售市场所在地的政治、经济、技术、文化等环境条件。

着重分析那些足以影响产品交易的限制条件。

如：某些地方保护性法规。

第二节　产品概念质量
产品概念质量一般处于想象构思阶段。

是设计者构思的东西。

衡量产品概念质量如何，就是看将顾客和市场的需求转化为新产品的开发，老产品的改进的总体构思和设想，并形成一套产品功能特性的总体规范的程度。

测量指标有：产品性能，感官性能，产品安装及总体布局和配合，使用的标准和法规，包装等。

机械类产品由于它本身具有的特点又有其独特的概念质量形成过程。

首先，机械类产品都是视觉可见的实体，技术人员可以将头脑中的构思形象的在计算机中模拟出来。

如：运用3dmax等软件可以将零部件的运动情况模拟出来。

这对于高质量的方案设计很有必要。

其次，机械产品属于硬件离散型产品。

产品的质量是由各个组成部分有机结合而成的。

零件质量。

零件质量涉及到几何尺寸，如：长、宽、高、直径等。

物理特性，如：强度、刚度、弹性模量、表面硬度等。

材料选择，热处理技术，化学特性等。

装配质量。

各零件加工完成后进行组装，形成部件、总成后再装配成整机。

各零件间的垂直度、平行度、位置度、配合关系、润滑情况对装配质量产生直接的影响。

结构质量。

对结构质量的影响除了几何关系之外还有人机工程关系等。

第三节　产品规范质量
对机械产品整机来说，质量构成要素主要有以下5个方面：性能、寿命、可信性、安全性、经济性。

详见下图②：
正常功能（产品应具有的基本功能质量参数）
功能效率（产品在规定时间和规定条件下的生产
产能力）
特殊功能（一般在增加附件后所具有的功能）性物理性能
零部件化学成分
品几何精度（公差、形位公差、粗糙度等）
便于装卸维修
能结构空间位置
抵御环境能力
规操作简便、轻巧灵活
造型
外观色彩
包装运输（防潮、防震、便于装卸）
范
寿命产品在规定条件下满足功能要求的工作时间
可靠性（一般以平均故障率、平均无故障时
间等参数衡量）
可信性维修形（便于维修、含维修保障等性能）
质可用性（设备实际或应有生产能力。

）
人身安全
安全性噪音
环境污染
量
售价
经济性使用费用
图1
第三章机械产品设计质量控制模型分析
第一节　机械产品设计质量控制模型
当公司规模较小，产品简单时，产品开发者可以很容易的跟踪所有事情的进展。

但是随着公司的成长，事情开始变得复杂，所涉及的因素成倍增加。

一个扩大的市场意味着数量更加巨大的顾客，各多样化的需求，以及由此而衍生出的更多样化的产品特征。

随之而来的顾客的需求，不仅需要开发大量的产品特征以满足其需求，而且要求公司拥有实现产品开发的手段。

因此本文提出以下机械产品设计质量控制模型（见图2）以实现：1、面向顾客，满足其需求。

2、减少产品缺陷，提高产品质量。

产品开发与设计主要是由技术人员来完成的，但是仅仅依靠技术人员并不能设计出高质量的产品，产品开发与设计工作应该通过各方的参与实现最优化。

各方的人员来源可以通过质量螺旋③上的各个环节加以确定。

1：市场研究2：产品开发
：设计4：工艺准备
5：采购供应6：配置
7：生产制造8：工序控制
：检验 10：测试
10 3 11：销售 12：服务
9 4 13：市场研究
8 5
7 6
图3
参与产品开发与设计的人员当中应该既有公司内部的员工又有公司外部的利益相关者（如：顾客）。

鉴于购买机械产品的客户大致有两类：1、工业用户；
2、消费者。

若公司作为其他公司的供应商进行产品开发，那么产品开发与设计小组中应包括主要客户的工作人员。

若公司的产品作为一个零部件包含在其他公司的产品之中，那么公司应该在关注第一顾客的需求的同时，也应该关注最终用户的需求。

原因如下：
各公司的产品将在各个生产者/服务者手中依次传递最终流到消费者手中，消费者在使用过程中将产生自己对产品的评价及其创意（或者说对
信息流商品流
图2
产品的不满）。

在传统的产品开发模式下，消费者的评价及其创意将由零售
商反馈到批发商，再由批发商依次向前传递直至供应商。

供应商与消费者
之间存在多个环节，有价值的信息将不可避免的受到干扰或丢失，这也是牛鞭效应产生的主要原因。

通过与最终用户的沟通能够将牛鞭效应降至最低（只存在一个环节）。

即：L=L1+ε（Ｌ１为顾客需求信息）　
产品开发与设计过程中将以大量的专业技术知识为主导，对于传统意义上的产品，技术人员应用专业技术知识可以将问题解决，但对于现代意义上的产品仅
仅依靠专业技术知识就有些力不从心了。

传统产品与现代产品的对比④见表１：
表1
产品情况传统产品现代产品
序
号
1 产品结构简单、静止复杂、动态
2 精密度低高
3 对互换性的要求有限广泛
4 消耗品和耐用品大多数为消耗品大多数为耐用品
5 使用的环境自然环境非自然环境
6 用户对产品的认识程度高低
7 对人类健康安全和生命延续
不太重视非常重视
的重要性
8 产品的经济寿命周期长、几十年短、不到十年
9 设计的科学基础大多数凭经验以科学理论为主
10 用户负担的寿命周期费用与买价相当大大超过买价
11 可靠性、可维修性等方面的基
笼统、模糊可用数量表示础水平
12 产量小大
13 现场故障的通常原因制造错误设计缺陷
现代意义上的产品与传统意义上的产品相比更加复杂，涉及到的影响因素更加多样化，质量学科的思想及工具可以对此进行很好的解决。

在产品开发与设计过程中，我们将使用的工具主要有：质量功能展开、故障模式与影响分析、故障树、设计评估、试验设计等。

第二节识别顾客
首先应该澄清的一个问题是顾客的概念，传统意义上的顾客是指购买公司产品的组织或个人，而现代意义上的顾客则是指公司为实现目标所需要的产品和过程而影响到的人，即包括目标达到而影响到的人，也包括目标未达到而影响到的人。

可见传统意义上的顾客只是现代意义上的顾客中的一个子集，当然是非常重要的一个子集。

实施产品开发与设计首先应该对顾客群体加以细化。

明确顾客群体之间的区别才能有针对性地展开工作。

一个粗略的划分是将顾客划分为两大部份：1、内部顾客，2、外部顾客。

内部顾客对产品开发与设计活动的成败有着举足轻重的影响，只有明确内部顾客究竟是哪些人，才能使产品开发组成员清楚的认识自己及外部环境。

内部顾客通常与产品开发小组有着密切的关系，如：市场部门、生产部门、销售部门等。

在产品开发活动进程中，产品开发小组将不可避免的与这些部门进行大量的业务往来，也就为部门之间激烈的冲突埋下了种子。

产生冲突的原因通常有如下几种: 经营目标不一致。

目标不一致或许是造成冲突最主要的原因。

每一个部门的经营目标都反映了其成员正在努力实现的确定目标。

一个部门目标的实现影响另一个部门目标的实现。

如下表⑤：
表2：市场部门与生产部门之间潜在的目标冲突
目标冲突市场部门经营目标是顾
客满意
生产部门经营目标是生产效率冲突区域典型评论典型评论
产品线的进退我们的顾客需要的是多
样化产品线太宽了，我们得到的只是短期的
不经济的操作。

新产品的引进新产品是我们的生命血
液
不必要的变革是一种浪费。

生产的日程安排我们需要更快的反应，
我们的引入时间太长了我们对顾客的承诺要现实，不能见风使
舵。

物质分配为什么我们的存货中从
来没有正好的货品
我们支付不起大批的存货。

质量我们为什么不能再低成
本的基础上求得质量
为什么我们总是选择那些过于昂贵又
不能为顾客提供什么效用的东西
差别。

组织内的部门在价值观、态度和行为的标准方面经常是不同的。

这些文化的差异导致冲突的发生。

任务的依存性。

一个部门在材料、资金、信息方面要依赖于另一个部门。

资源稀缺。

组织内的各部门分享着有限的资金、物质设备、人才和人才资源。

出于实现目标的愿望，各部门都想增加资源，这使得他们产生冲突。

权利的分配。

某些部门提供更有价值的服务或为公司减少关键的不确定性而出现权力扩大的现象。

由此与其他部门产生的权力差别将导致冲突。

适当的部门间的冲突有助于目标的实现，但激烈的冲突可能导致项目的流产或低质量设计的出炉。

因此识别内部顾客对产品开发小组具有重要的意义。

一般的，我们可以使用产品开发责任矩阵的方法来识别内部顾客，以下是产品开发责任矩阵的一个空白表格。

表3
A部门B部门C部门D部门
任务1
任务2
任务3
任务4
在产品开发关系矩阵的左侧是按工作任务列出的任务内容，在矩阵的顶部列出的是所有的相关部门，通过对该矩阵的填写可以很容易的发现内部顾客。

对于比较复杂的产品开发项目可以使用多个矩阵相互嵌套。

朱兰博士认为：外部顾客是由这样一些人或组织构成的，他们不是公司的组成部分，但是受本公司活动影响的个人或组织。

发现外部顾客可以使用市场调研的方法，也可以使用头脑风暴等方法。

使用头脑风暴法是在项目小组已经初步了解顾客的情况下进行的。

在使用头脑风暴法时，可以迅速列出比较明显的顾客，接着开会出现一些补充的顾客，这样的顾客以前可能没有出现过，而这些以前没有出现的顾客有可能是非常重要的顾客。

另一种方法是以价格链、商业链或供应链为主要线索，采用鱼刺图的形式来发现顾客。

在每个被发现的顾客身上继续寻找后继者，这些后继者就是潜在的顾客。

应该注意后继者至少应包括以下几种人：。