第6讲—质量控制和统计过程控制(SPC)
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质量控制与统计过程控制
扈延光 北航可靠性与系统工程学院
1
2012-10-26
提 纲
• 质量控制理论 • 常用质量控制工具 • 过程能力分析 • 统计过程控制(SPC)
2
2012-10-26
1 质量控制理论
1.1 质量控制概述 (1)定义:质量管理的一部分,致力于满足质量要求 (2)含义: • 质量管理的一部分是指为了达到质量要求所采取的质量控制技术和活 动,而不是组织中所有的质量管理活动。 • 质量控制的目标就是确保产品的质量能满足顾客、法律法规等方面所提 出的质量要求(如性能、可靠性、维修性、保障性、安全性等),重点 在于监控过程,使之处于受控状态,即对整个质量环中的所有过程进行 控制,消除导致不满意的原因。 (3)内容:技术和管理活动,围绕着质量形成的每一个阶段的工作保证 质量的实现。 (4)要素:人、机、法、料、环、测(5M1E),并对质量活动的成果进 行分阶段验证。 (5)方法:5W1H
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2.6 分层法
分层法是在解决质量问题时,将总体 分为若干层次,分别进行分析研究的 方法。 现场处理数据往往按照下列方法分层: (1) 按操作人员分:可按工人的技术 级别、工龄、性别和班次等进行分 层; (2) 按使用设备分:可按不同型号、 不同工具、不同使用时间等进行分 层; (3) 按工作时间分:可按不同班次、 不同日期等进行分层; (4) 按使用原材料分:可按不同材料 规格、不同供料单位等进行分层; (5) 按工艺方法分:可按不同工艺、 不同加工规程等进行分层; (6) 按工作环境分:可按不同工作环 境、使用条件等进行分层。
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设计输出要求
设计开发的结果是设计输出。 设计输出是制造、检验、安装等的输入。 设计输出文件包括:产品规范、工艺规范、材料规范,以及全套生产图样、 有关技术文件及目录等文件。 按武器装备研制程序,通过设计定型(或鉴定)对武器系统的性能和使用特 性进行全面考核,以确认其是否达到研制任务书和研制合同要求,通过生产 定型(工艺定型)考核产品的批量生产条件和生产质量稳定性,以确认其是 否达到批量生产的标准。
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1.3.5 采购质量控制
采购产品是最终产品的组成部分,其质量直接影响最终产品的质量。要求: “加强对配套产品含原材料、元器件、标准件、通用件的质量管理与监督” 1)采购过程管理 2)入场检验、验证等
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2012-10-26
1.3.6 生产质量控制
1)关键件、重要件及关键工序控制 2)特种工艺控制 3)首件鉴定 4)多余物控制 5)质量检验 6)不合格品管理
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2012-10-26
2.4 检查表
检查表又称调查表或分析表,是用表格形式来进行数据整理和粗略分析原 因的一种工具。优点:由于它用起来简便、易行,而且能同时整理数据, 便于分析,因此在推行全面质量管理中得到了广泛的应用。 常用的检查表:(1) 缺陷位置调查表;(2) 不合格品分析检查标;(3) 工序内 质量特性分布调查表。 缺陷位置检查表实例:
(1)确定完整、准确、合适的设计输入、输出要求
设计控制主要应控制:设计输入、过程和输出。 设计输入要求是设计的依据,设计输出是生产、服务的依据。不完整的要 求,模糊不清的要求,不可执行的要求和可不执行的要求,则使设计、生 产目标不清,是造成设计生产过程失控和设计缺陷的首要原因。因此,必 须把住设计开发“始、末要求关”。 依据:主要依据研制任务书 设计中应考虑:明示要求、隐含要求 程序:确定设计要求是一个论证过程,因此应对要求进行评审,并与“用户” 沟通,并通过诸如会签形式固定下来。 原则:对每一项要求必需是必要的、可行的、可追溯的、单一的、清楚的、 可验证的。应当用标准的技术术语准确表达要求。 特性要求:要定量化,定量指标应合理、可行,可验证。例如可靠性设计 指标要求,如MTBF为多少小时。
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2012-10-26
wenku.baidu.com
(2)按规范进行设计,保证设计质量
设计是一个过程,过程决定结果——设计的输出。如果仅注意输入、输出 质量,而不注意过程质量,则结果是难实现或难稳定,又不经济,风险甚 大。 设计过程包括:设计分析、试验、评价等活动以及编制设计文件(图样、技 术规范)等。 目的:是设计满足要求并可生产、可检验、可保障的硬件、软件。 设计质量不高主要反映在: 1)设计本身有缺陷。其大量屈设计水平不高,或设计的“基本功”不是所 致,另则设计缺少对可生产性、可检验性、可保障性的考虑。 2)编制的设计文件(图样、技术规范等)差错多。 措施: 1)提高“基本功”——专业知识 2)提升设计手段——计算机辅助设计 3) 同行专家复核、复算等。
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2.5 相关图
相关图又名散布图或散点图, 是用来分析研究两个对应变量 之间是否存在相关关系的一种 作图方法。它是把两个变量之 间的相关关系,用直角坐标表 示出来的图形。 在工业生产和科学试验中,常 常遇到两个变量之间的关系问 题。一种是两个变量之间是完 全确定的函数关系;另一种是 两个变量之间是不完全确定的 函数关系。 散布图的绘制方法就是把由实 验或观测得到的统计数据用点 子在平面图上表示出来即可。
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(5)设计评审
1 )定义: 设计评审是为了评价设计结果满是要求的能力,识别问题并在 有问题时提出解决的办法,对设计作综合的、系统的并形成文件的检查。 2 )目的: 不是去解决问题,而是为了证实问题是否已得到解决。评审是 一个过程,而不是一个事件。 3)要求: ①设计评审是为各级行政系统管理决策和两师系统(行政指挥师、设计师 系统)技术决策提供咨询意见的一项必须进行的工作。 ②设计评审要纳入研制计划,未按规定要求完成设计评审,不能转入下一 阶段工作。
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2012-10-26
2.2 因果图
因果图(Cause and Effect Diagram)是日本质量管理学者石川馨首先提出 的,故也称石川图(Ishikawa Diagram)。因果图就是在发生质量问题后,为 了找出其原因,分析与研究诸原因之间的因果关系而采取的一种树状图(或 鱼刺图,Fish-bone Diagram)。
2.1 排列图
排列图:是从影响产品质量与可靠性的许多因素中,找出主要因素的一种 有效的方法,排列图又称主次因素分析图或主次图。 排列图是意大利经济学家、统计学家巴雷特最早应用的。他用该图来分析 社会财富分布状况时,发现少数人占有大量的财富,从而找出了“关键时少 数和次要的多数”的关系。因而该图又称为巴雷特图(Pareto Diagram),又 称排列图。
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(6) 设计验证与确认
1)定义:设计验证是通过检查或提供客观证据(理论的,实验性的)证明产 品的设计已满是现定的产品要求。 2)设计验证的特点: ①层次性:设计验证需要在不同产品层次进行,且有着不同的验证内容。 ②阶段性;设计验证在不同研制阶段都有不同的要求。 ③多方式:设计验证方法可以有:试验、分析、评审、检验以及仿真等。 ④选代性;设计是一个设计、验证、改进,再验证的选代过程,随着研制 开展,根据对已有验证结果的确认程度,验证的具体内容、深度会有所侧 重或转移,直到最后完全确认。 3)设计验证的方法:试验、演示、工程分析、评审、检验、仿真等。 4) 设计确认:设计确认是一种证实最终产品满是预期使用目的的必要手 段,它通过检查和提供客观证据,来确定产品是否符合用户的需要。 设计确认是在成功地进行设计验证后,在规定的使用条件下(包括操作方式、 环境等)对最终产品进行设计确认。 军工产品是通过设计定型(鉴定)来确认设计。
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2、质量控制的常用工具
• 在质量控制和信息处理中可以应用各种统计方法,其中最常用的统计方 法有:排列图、因果图、散布图、直方图、控制图、检查表与分层法, 统称为质量管理的七种工具。 • 由于控制图可用来直接控制生产过程,是贯彻预防原则的主要工具,故 为七种工具的核心。
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1.3.2 技术状态控制
技术状态是指在技术文件中规定的并在产品上达到的功能特性和物理特性。 功能特性指产品的功用。如速度、杀伤力、可靠性等。物理特性是产品为 实现功能所具有的形体特性,如尺寸、重量、表面状态等。当功能特性、 物理特性用一组定量的或定性的要求来表达并经批准,即叫基线。通常有 三条基线,即功能基线、分配基线、产品基线 。 技术状态管理是运用行政和技术的手段,建立各种程序,对产品技术状态 实施有目的、有计划、有步骤的管理。包括技术状态标识、技术状态控制、 技术状态审核和技术状态记实。 技术状态控制包括对工程更改、偏离和超差的控制。 (1)工程更改:是对产品技术状态的永久性更改。它需要更改标识产品 技术状态的基线文件(如规范、图样、明细表等设计文件)。 (2)偏离许可:是指在制造某一产品之前,事前经批准,允许某一定数 量的零部件、组件,或某一批产品、或某—段时间生产的产品,可以偏离 设计要求,作临时性的变动。 (3)超差特许:是指经书面(如超差单)批准允许原样使用或使用不符合设 计文件要求的返修产品。
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2012-10-26
(4)实行特性分类,抓关键特性
特性:是指产品的各种设计要求,如尺寸、表位分差、机械、物理、化学 性能和其他技术要求。 特性分类(以下简称特性分类)是根据产品特性的重要程度和失效后果的严 重性,对其实施分类并加以重点控制的过程。根据GJBl90,产品特性可分 为关键特性、重要特性和一般特性。 特性分类工作包括产品单元件确定,特性分析、关键什、重要件分类以及 关键工序的确定和质量管理要求的实施等。 特性类别划分之后,设计部门要根据单元件的特性类别,确定关键件、重 要件、一般件,并向生产及工艺部门提供关键件、重要件清单,而且要在 设计文件上予以标注。
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2012-10-26
2.3 直方图
研究质量与可靠性工程的统计方法,必须收集数据,研究数据。 直方图又称质量分布图。它是利用连续随机变量子样频数分布的图形,借 助于直方图画出连续随机变量质量分布曲线,从而找出质量分布规律的一 种方法。 直方图绘制的原理是依据数据的波动性。 数据波动所呈现的规律性,是由随机变量总体分布的规律性所决定的。
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(3)将可靠性等专业工程要求设计进产品
产品设计不仅要设计出满是功能、性能要求的硬件及软件,还要保证设计 的产品在其使用寿命朋内,在相应的人员和环境条下,将完全是可用。 可靠性、维修性是最早引入设计的专业工程。 1)首先是将专业工程作为技术性能要求提出,以便在设计中得以落实。 2)由于专业工程是一项工程,就有一套设计、分析、试验、评价的方法、 程序。 GJB 450A 装备可靠性工作通用要求 明确:RMS工作项目与工作要求等。
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2012-10-26
1.3.7 试验质量控制
军工产品在研制和试验过程中需要进行各类试验。由于试验是一种验证、 鉴定、验收的手段,也为改进、完善设计、生产质量提供客观依据,因 此,需要对试验活动进行控制。包括: (1)试验任务书的控制: (2)受试产品状态质量控制; (3)试验资源的保证: (4)试验设备和测量装置控制; (5)试验过程的控制; (6)试验数据处理的控制。
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1.3.3 元器件质量控制
为保证型号用元器件的质量,目前要求按型号对元器件实施“五统一”管理。
•统一选用 •统一采购 •统一监制和验收 •统一筛选和复验 •统一失效分析
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2012-10-26
1.3.4 软件质量控制
1)软件工程规范的制定和贯彻 2)软件分级管理 3)软件研制过程和关键节点质量控制 4)软件配置管理 5)软件评审 6)软件测试 7)软件FRACAS系统
3 2012-10-26
1.2 质量控制的基本原则
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
保证实现质量目标 控制要针对未来 控制的职责要明确 质量控制要讲求经济效益 应尽可能采取直接控制方式 控制必须反映指标的要求
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2012-10-26
1.3 军品质量控制
(1)设计质量控制 (2)技术状态管理 (3)元器件质量控制 (4)软件质量控制 (5)采购质量控制 (6)生产质量控制 (7)试验质量控制等
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2012-10-26
1.3.1 设计质量控制
产品质量是由设计赋予,制造保证,试验验证,在使用中表现,并通过管 理来实现。设计上的缺陷,将给产品生产,使用带来严重后果。
产品故障原因统计
设计问题是造成产品故障的主要原因。因此,保证研制质量,首先应控制 设计质量,设计质量是型号质量控制的重点。
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扈延光 北航可靠性与系统工程学院
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提 纲
• 质量控制理论 • 常用质量控制工具 • 过程能力分析 • 统计过程控制(SPC)
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1 质量控制理论
1.1 质量控制概述 (1)定义:质量管理的一部分,致力于满足质量要求 (2)含义: • 质量管理的一部分是指为了达到质量要求所采取的质量控制技术和活 动,而不是组织中所有的质量管理活动。 • 质量控制的目标就是确保产品的质量能满足顾客、法律法规等方面所提 出的质量要求(如性能、可靠性、维修性、保障性、安全性等),重点 在于监控过程,使之处于受控状态,即对整个质量环中的所有过程进行 控制,消除导致不满意的原因。 (3)内容:技术和管理活动,围绕着质量形成的每一个阶段的工作保证 质量的实现。 (4)要素:人、机、法、料、环、测(5M1E),并对质量活动的成果进 行分阶段验证。 (5)方法:5W1H
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2.6 分层法
分层法是在解决质量问题时,将总体 分为若干层次,分别进行分析研究的 方法。 现场处理数据往往按照下列方法分层: (1) 按操作人员分:可按工人的技术 级别、工龄、性别和班次等进行分 层; (2) 按使用设备分:可按不同型号、 不同工具、不同使用时间等进行分 层; (3) 按工作时间分:可按不同班次、 不同日期等进行分层; (4) 按使用原材料分:可按不同材料 规格、不同供料单位等进行分层; (5) 按工艺方法分:可按不同工艺、 不同加工规程等进行分层; (6) 按工作环境分:可按不同工作环 境、使用条件等进行分层。
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设计输出要求
设计开发的结果是设计输出。 设计输出是制造、检验、安装等的输入。 设计输出文件包括:产品规范、工艺规范、材料规范,以及全套生产图样、 有关技术文件及目录等文件。 按武器装备研制程序,通过设计定型(或鉴定)对武器系统的性能和使用特 性进行全面考核,以确认其是否达到研制任务书和研制合同要求,通过生产 定型(工艺定型)考核产品的批量生产条件和生产质量稳定性,以确认其是 否达到批量生产的标准。
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1.3.5 采购质量控制
采购产品是最终产品的组成部分,其质量直接影响最终产品的质量。要求: “加强对配套产品含原材料、元器件、标准件、通用件的质量管理与监督” 1)采购过程管理 2)入场检验、验证等
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1.3.6 生产质量控制
1)关键件、重要件及关键工序控制 2)特种工艺控制 3)首件鉴定 4)多余物控制 5)质量检验 6)不合格品管理
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2.4 检查表
检查表又称调查表或分析表,是用表格形式来进行数据整理和粗略分析原 因的一种工具。优点:由于它用起来简便、易行,而且能同时整理数据, 便于分析,因此在推行全面质量管理中得到了广泛的应用。 常用的检查表:(1) 缺陷位置调查表;(2) 不合格品分析检查标;(3) 工序内 质量特性分布调查表。 缺陷位置检查表实例:
(1)确定完整、准确、合适的设计输入、输出要求
设计控制主要应控制:设计输入、过程和输出。 设计输入要求是设计的依据,设计输出是生产、服务的依据。不完整的要 求,模糊不清的要求,不可执行的要求和可不执行的要求,则使设计、生 产目标不清,是造成设计生产过程失控和设计缺陷的首要原因。因此,必 须把住设计开发“始、末要求关”。 依据:主要依据研制任务书 设计中应考虑:明示要求、隐含要求 程序:确定设计要求是一个论证过程,因此应对要求进行评审,并与“用户” 沟通,并通过诸如会签形式固定下来。 原则:对每一项要求必需是必要的、可行的、可追溯的、单一的、清楚的、 可验证的。应当用标准的技术术语准确表达要求。 特性要求:要定量化,定量指标应合理、可行,可验证。例如可靠性设计 指标要求,如MTBF为多少小时。
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(2)按规范进行设计,保证设计质量
设计是一个过程,过程决定结果——设计的输出。如果仅注意输入、输出 质量,而不注意过程质量,则结果是难实现或难稳定,又不经济,风险甚 大。 设计过程包括:设计分析、试验、评价等活动以及编制设计文件(图样、技 术规范)等。 目的:是设计满足要求并可生产、可检验、可保障的硬件、软件。 设计质量不高主要反映在: 1)设计本身有缺陷。其大量屈设计水平不高,或设计的“基本功”不是所 致,另则设计缺少对可生产性、可检验性、可保障性的考虑。 2)编制的设计文件(图样、技术规范等)差错多。 措施: 1)提高“基本功”——专业知识 2)提升设计手段——计算机辅助设计 3) 同行专家复核、复算等。
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2.5 相关图
相关图又名散布图或散点图, 是用来分析研究两个对应变量 之间是否存在相关关系的一种 作图方法。它是把两个变量之 间的相关关系,用直角坐标表 示出来的图形。 在工业生产和科学试验中,常 常遇到两个变量之间的关系问 题。一种是两个变量之间是完 全确定的函数关系;另一种是 两个变量之间是不完全确定的 函数关系。 散布图的绘制方法就是把由实 验或观测得到的统计数据用点 子在平面图上表示出来即可。
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(5)设计评审
1 )定义: 设计评审是为了评价设计结果满是要求的能力,识别问题并在 有问题时提出解决的办法,对设计作综合的、系统的并形成文件的检查。 2 )目的: 不是去解决问题,而是为了证实问题是否已得到解决。评审是 一个过程,而不是一个事件。 3)要求: ①设计评审是为各级行政系统管理决策和两师系统(行政指挥师、设计师 系统)技术决策提供咨询意见的一项必须进行的工作。 ②设计评审要纳入研制计划,未按规定要求完成设计评审,不能转入下一 阶段工作。
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2.2 因果图
因果图(Cause and Effect Diagram)是日本质量管理学者石川馨首先提出 的,故也称石川图(Ishikawa Diagram)。因果图就是在发生质量问题后,为 了找出其原因,分析与研究诸原因之间的因果关系而采取的一种树状图(或 鱼刺图,Fish-bone Diagram)。
2.1 排列图
排列图:是从影响产品质量与可靠性的许多因素中,找出主要因素的一种 有效的方法,排列图又称主次因素分析图或主次图。 排列图是意大利经济学家、统计学家巴雷特最早应用的。他用该图来分析 社会财富分布状况时,发现少数人占有大量的财富,从而找出了“关键时少 数和次要的多数”的关系。因而该图又称为巴雷特图(Pareto Diagram),又 称排列图。
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(6) 设计验证与确认
1)定义:设计验证是通过检查或提供客观证据(理论的,实验性的)证明产 品的设计已满是现定的产品要求。 2)设计验证的特点: ①层次性:设计验证需要在不同产品层次进行,且有着不同的验证内容。 ②阶段性;设计验证在不同研制阶段都有不同的要求。 ③多方式:设计验证方法可以有:试验、分析、评审、检验以及仿真等。 ④选代性;设计是一个设计、验证、改进,再验证的选代过程,随着研制 开展,根据对已有验证结果的确认程度,验证的具体内容、深度会有所侧 重或转移,直到最后完全确认。 3)设计验证的方法:试验、演示、工程分析、评审、检验、仿真等。 4) 设计确认:设计确认是一种证实最终产品满是预期使用目的的必要手 段,它通过检查和提供客观证据,来确定产品是否符合用户的需要。 设计确认是在成功地进行设计验证后,在规定的使用条件下(包括操作方式、 环境等)对最终产品进行设计确认。 军工产品是通过设计定型(鉴定)来确认设计。
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2、质量控制的常用工具
• 在质量控制和信息处理中可以应用各种统计方法,其中最常用的统计方 法有:排列图、因果图、散布图、直方图、控制图、检查表与分层法, 统称为质量管理的七种工具。 • 由于控制图可用来直接控制生产过程,是贯彻预防原则的主要工具,故 为七种工具的核心。
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1.3.2 技术状态控制
技术状态是指在技术文件中规定的并在产品上达到的功能特性和物理特性。 功能特性指产品的功用。如速度、杀伤力、可靠性等。物理特性是产品为 实现功能所具有的形体特性,如尺寸、重量、表面状态等。当功能特性、 物理特性用一组定量的或定性的要求来表达并经批准,即叫基线。通常有 三条基线,即功能基线、分配基线、产品基线 。 技术状态管理是运用行政和技术的手段,建立各种程序,对产品技术状态 实施有目的、有计划、有步骤的管理。包括技术状态标识、技术状态控制、 技术状态审核和技术状态记实。 技术状态控制包括对工程更改、偏离和超差的控制。 (1)工程更改:是对产品技术状态的永久性更改。它需要更改标识产品 技术状态的基线文件(如规范、图样、明细表等设计文件)。 (2)偏离许可:是指在制造某一产品之前,事前经批准,允许某一定数 量的零部件、组件,或某一批产品、或某—段时间生产的产品,可以偏离 设计要求,作临时性的变动。 (3)超差特许:是指经书面(如超差单)批准允许原样使用或使用不符合设 计文件要求的返修产品。
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(4)实行特性分类,抓关键特性
特性:是指产品的各种设计要求,如尺寸、表位分差、机械、物理、化学 性能和其他技术要求。 特性分类(以下简称特性分类)是根据产品特性的重要程度和失效后果的严 重性,对其实施分类并加以重点控制的过程。根据GJBl90,产品特性可分 为关键特性、重要特性和一般特性。 特性分类工作包括产品单元件确定,特性分析、关键什、重要件分类以及 关键工序的确定和质量管理要求的实施等。 特性类别划分之后,设计部门要根据单元件的特性类别,确定关键件、重 要件、一般件,并向生产及工艺部门提供关键件、重要件清单,而且要在 设计文件上予以标注。
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2.3 直方图
研究质量与可靠性工程的统计方法,必须收集数据,研究数据。 直方图又称质量分布图。它是利用连续随机变量子样频数分布的图形,借 助于直方图画出连续随机变量质量分布曲线,从而找出质量分布规律的一 种方法。 直方图绘制的原理是依据数据的波动性。 数据波动所呈现的规律性,是由随机变量总体分布的规律性所决定的。
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(3)将可靠性等专业工程要求设计进产品
产品设计不仅要设计出满是功能、性能要求的硬件及软件,还要保证设计 的产品在其使用寿命朋内,在相应的人员和环境条下,将完全是可用。 可靠性、维修性是最早引入设计的专业工程。 1)首先是将专业工程作为技术性能要求提出,以便在设计中得以落实。 2)由于专业工程是一项工程,就有一套设计、分析、试验、评价的方法、 程序。 GJB 450A 装备可靠性工作通用要求 明确:RMS工作项目与工作要求等。
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1.3.7 试验质量控制
军工产品在研制和试验过程中需要进行各类试验。由于试验是一种验证、 鉴定、验收的手段,也为改进、完善设计、生产质量提供客观依据,因 此,需要对试验活动进行控制。包括: (1)试验任务书的控制: (2)受试产品状态质量控制; (3)试验资源的保证: (4)试验设备和测量装置控制; (5)试验过程的控制; (6)试验数据处理的控制。
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1.3.3 元器件质量控制
为保证型号用元器件的质量,目前要求按型号对元器件实施“五统一”管理。
•统一选用 •统一采购 •统一监制和验收 •统一筛选和复验 •统一失效分析
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1.3.4 软件质量控制
1)软件工程规范的制定和贯彻 2)软件分级管理 3)软件研制过程和关键节点质量控制 4)软件配置管理 5)软件评审 6)软件测试 7)软件FRACAS系统
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1.2 质量控制的基本原则
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
保证实现质量目标 控制要针对未来 控制的职责要明确 质量控制要讲求经济效益 应尽可能采取直接控制方式 控制必须反映指标的要求
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1.3 军品质量控制
(1)设计质量控制 (2)技术状态管理 (3)元器件质量控制 (4)软件质量控制 (5)采购质量控制 (6)生产质量控制 (7)试验质量控制等
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1.3.1 设计质量控制
产品质量是由设计赋予,制造保证,试验验证,在使用中表现,并通过管 理来实现。设计上的缺陷,将给产品生产,使用带来严重后果。
产品故障原因统计
设计问题是造成产品故障的主要原因。因此,保证研制质量,首先应控制 设计质量,设计质量是型号质量控制的重点。
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