失效模式及后果分析

一、CUSUM（累积和）控制图和EWMA（指数加权滑动平均）控制图随着SPC控制理论中常规控制图的普遍使用，其缺点也逐渐显现出来，其中一条就是对过程的小偏移不灵敏。

而CUSUM和EWMA则可解决类似问题。

控制图的设计思想就是对数据的信息加以积累。

CUSUM控制图分别可用于计量性数据（正态分布），不合格品数（泊松分布变数），不和格品率（二项分布变数）。

CUSUM控制图的理论基础是序贯分析原理中的序贯概率比检验，这是一种基本的序贯检验法。

该控制图通过对信息的累积，将过程的小偏移累加起来，达到放大的效果，提高检测过程小偏移的灵敏度。

2、EWMA控制图中控制统计量同样利用了历史资料，且该控制图可以对不同阶段的数据取不同的权重，距今越近的资料权重越大，距今越远，数据权重越小。

EWMA控制图设计的本质就是寻找最优参数（λ，K）组合的过程，所依据的原则是：对给定的稳态ARL（0），使过程出现设定偏移量的偏移时具有最小失控ARL。

二、稳健设计技术产品/工艺过程的稳健设计方法和技术开发阶段的稳健技术开发方法统称为稳健设计技术。

它是开发高质量低成本产品最有效的方法。

在实际生产中噪声因素（原材料的微小变化、操作人员水平的差异、机器设备的微笑波动等）的存在，由此产生的波动也不可避免？quot；永无止境地减少波动，使产品、工艺过程、技术功能对各种噪声因素不敏感，向着波动为零的目标不断迈进。

（即位质量工程的理论支柱-波动理论）。

而如果采用源头治理的办法，利用稳健技术设计寻找可控因素的一组水平组合，使产品/工艺过程性能或技术功能的输出质量特性围绕设计目标值的波动尽可能减少。

基本功能的性能稳健取决于两点：一是输出质量特性本身的波动小；二是该质量特性应尽可能接近设计目标值。

而S/N该度量指标可以比较准确反映这两个目标。

稳健技术开发的实现过程：1、进行初始设计并确认理想功能2、识别可控因素和噪声因素3、实施一步优化，即优化系统的稳健性4、实施二步优化，确定对灵敏度影响显著的可调因素三、质量机能展开（QFD）（又名品质屋）质量功能展开是一项强有力的综合策划技术，尤其适用于大型产品（如飞机、汽车和大型设备）。

它是一个总体的概念，提供一种将顾客的需求转化为对应于产品开发和生产的每一阶段（即：市场战略、策划、产品设计与工程设计、原形生产、生产工艺开发、生产和销售）的适当的技术要求的途径。

它是一种旨在开发设计阶段就对产品适用性实施全过程、全方位质量保证的系统方法。

它从市场要求的情报出发，将其转化为设计语言，既而纵向经过部件、零件展开至工序展开；横向进行质量展开、技术展开、成本展开的可靠性展开。

形式上以大量的系统展开表和矩阵图为特征，尽量将生产中可能出现的问题提前揭示，以达到多元设计、多元改善和多元保证的目的。

质量机能展开的目的：从全面质量管理的视角出发，质量要素中包括理化特性和外观要素、机械要素、人的要素、时间要素、经济要素、生产要素和市场及环境要素。

将这些要素组合成一个有机的系统，并明确产品从设计开发到最终报废的全过程中各步骤的质量机能，并使各质量机能得以切实完成。

质量展开质量机能展开的基本构成（如下图）技术展开综合的质量展开可靠性展开质量功能展开质量机能展开成本展开狭义的质量展开质量职能展开最常用的质量功能展开的文件有：1、顾客要求策划矩阵2、设计矩阵3、最终产品特性展开矩阵4、生产/采购矩阵5、过程计划和质量控制表6、作业指导书四、并行工程（CE），又成为同步工程现代企业面临的主要课题是如何作好创新，但创新又面临着两个风险：市场不确定性和技术不确定性。

市场因顾客需要的变化和技术进步引起的竞争态势的变化，要求产品寿命周期缩短和更新换代速度加快；技术上则由于产品结构的复杂化和新原理的采用，延长了开发周期。

而并行工程则为企业如何以尽可能短的开发周期推出顾客与社会需要的产品提供了解决思想和方法。

并行工程的定义：它是对产品及制造和辅助过程实施并行、一体化设计、促使开发者始终考虑从概念形成直到用后处置的产品整个生命周期内的所有因素（包括质量、成本、进度和使用要求）的一种系统方法。

实施并行工程的关键：如何促进职能之间的沟通是实施并行工程的关键，而组织和架构又是影响职能沟通的主要因素之一。

按照项目管理特点建立多功能跨部门科学小组，成立矩阵组织就变得非常重要。

并行工程中普遍采用质量工程技术（如QFD、田口法、FMEA等）和计算机技术（如CAX系列）。

并行工程的成功推行方法：1、各职能根据自身的条件和要求提出本职能范围内的所有可行的方案，然后沟通形成各职能都可行的各自方案并由此构成总体方案。

2、随着过程的不断进展，从其它后续职能如开发、测试、顾客等等获取的信息将逐渐缩小其方案数。

最后各自的方案都能确定并能切实得到履行。

3、严格依照最终方案，并根据需要可以进行持续改进。

五、水平比较或基准比较（BENCHMARKING）该方法创立于施乐公司，其基本思想为：公司内部不同部门或不同公司的相同相近过程的活动行为的比较分析，找出差距及其潜在的原因，以期达到或超过当前同类最好的实践。

水平比较的思想可以想到孙子兵法中的’知己知彼’BENCHMARKING是一个系统和连续的测量过程，这个过程就是要针对世界范围内的领先企业和具体的领先过程进行连续不断的测量和比较，以获得帮助公司采取改进行动的有效信息。

水平比较可分为：内部水平、竞争性水平、功能性水平、一般性水平比较。

水平比较的内容：质量、生产率和时间（生产率和时间反映了成本问题）。

六、失效模式及后果分析（FMEA）失效模式及后果分析被应用于产品设计和过程开发。

它是一个重要的分析工具，有助于防止代价高的失效。

它为设计小组提供了一个预期并消除这些失效的有效途径。

失效模式及后果分析适宜系列化的活动，这些活动旨在：1、认识并评价一产品/过程潜在的失效及其后果机会的措施。

2、确定可消除或减少出现这些潜在失效的机会的措施。

3、将过程档化这对正确确定如何满足顾客需求的设计过程是必不可少的。

FMEA包括（设计）DFMEA和（过程）PFMEA设计FMEA应从列出设计希望做什么以及不希望做什么开始，既设计意图。

应将通过QFD、车辆要求文件、已知的产品要求和/或制造/装配要求等确定的顾客需求综合起来。

期望的特性的定义越明确，就越容易识别潜在的失效模式，采取纠正措施。

过程FMEA应从整个过程的流程图/风险评估开始。

流程图应确定与每个工序有关的产品/过程特性参数。

如果可能的话，还应根据相应的设计FMEA确定某些产品影响后果。

七、制造设计（DFM）和装配设计（DFA）为优化设计功能、可制造性、易于装配之间关系所设计的同步工程过程。

因为人们常常忽略对产品装配、产品的制造或者组成产品的部件的设计考虑。

所以它显得尤为重要。

最主要的是要增进对工艺变量与产品结果之间的关系的理解。

在此基础上，设计者再在技术规范中确定必须在制造过程中加以控制的产品特性（及其限制），以实现其使用要求。

这将有利于：1、改进产品的投产2、改进现有制造过程的能力3、提供可用于主管和工人培训的信息。

它通常由一个横向职能小组来应用。

可以防止设计工程师设计超出或装配技术或产量能力的制造或装配步骤。

小组通常有其它领域（可靠性、可维修性和可制造性）的专家和顾客参与，以解决设计人员知识不足或未领悟某一重要的设计特性。

八、实验设计（DOE），典型如田口方法一种用于控制过程输入以便更好地理解对过程输出影响的试验技术。

一项设计的试验是一个试验或试验序列，试验中根据描述的设计矩阵体系化地改变潜在影响过程的变量。

所关注的反应在以下几种情况下评价：1）在试验的变量中，确定显著影响的变量；2）把变量等级所代表的整个范围的影响定量；3）对过程中起作用的原因的性质获得较好的理解；4）比较影响和相互作用。

试验设计的代表性方法包括传统方法和田口方法田口方法：其目的是通过设计保证质量，它通过确定和控制造成过程/产品质量出现偏差的关键变量（或噪音）来达到目的。

其整个概念可描述为以下两个基本点：1、应该用相对于规定的目标值的偏差来衡量质量，而不应该由是否满足预先设定的公差限度来衡量质量。

2、品质不能靠检验和返工来保证，必须通过适当的过程和产品设计来实现。

通过对一个系统的适当设计，过程可以达到对变化不敏感，以免成本的高昂的拒收和/或返工。

为了确定造成变化的因素并随后消除这些因素的影响，将设计循环分成三个阶段：系统设计、参数设计和公差设计。

九、有限元分析（FEA）它对复杂的几何领域的物理关系提供了数学的解决方案。

这种方法经常用于具有复杂的集合特性的设计的结构分析。

被分析的部分要分许多个小的区域，这些区域被成为’有限元’。

每一个元内的物理特性都有准确的数学术语予以解释。

所有元的特性汇集在一起产生一个大型的矩阵，矩阵的解为所关心的变量的量，例如，因最大负荷造成的变形。

其它的量，如应力等，也要计算出来。

市场上有分析软件以供使用。

十、限制理论一种用来帮助组织增加（改变努力）的积极影响的制造思想。

它透过确定和说明那些阻碍有关预定目标实现（即限制）的问题（频繁出现的方针问题或’旧的方？quot；，并非机器或人力的障碍），使其集中于持续改进十一、运动/人机工程学分析（IE内容）通过对过程设计的评估，以确保与人的能力兼容。

运动分析是指与完成任务（如升、扭、延伸）有关的人的能力，以防止或减轻应变、应力、过度疲劳等问题。

有关影响因素包括工人的人体尺寸、设计产品的布置、按扭/开关的位置，加在工人身上的负荷，及诸如噪音、振动、照明和空间等方面的环境影响。

十二、几何尺寸与公差（GD&T）国际上所接受的、在技术图纸上标注的、涵该所有的有关工业加工工件的几何条件的不同要求（如，尺寸、距离、半径、形状、方向、位置、偏转、表面粗糙度、表面波度、表面缺陷、边缘等），及相关的验证规则，测量仪器及其校准。

简而言之，它是确定某一产品（工件）微观和宏观几何条件的所有的要求以及与之相关联的验证及相应的测量仪器的校准的有关要求。

注：几何条件（几何特征、几何特性）要从广义上去理解：l它是以几何描述表示的某一工件的功能要求，包括尺寸（如直径），距离、角度、表面构造、形状、方向、位置等。

l它是这一几何特性在生产上所允许的偏差限度。

十三、价值分析和价值工程（VA与VE）采用多种技术来正确地分析某一产品的功能，往往能够改进产品的性能，降低成本，因为这样可以找到并应用其它的代用材料生产方法。

这种功能评价的过程叫做价值分析。

美国则将应用价值分析过程以降低设计成本称之为价值工程。

十四、实体模型尚不很成熟，是用三维仿真模型软件来进行一些复杂形状和阴影图像的定义和处理。

十五、计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）它们可以将产品的具体要求转化为最终的实物产品。