第6章 新产品开发与设计质量管理

触片形状 标准 长
支撑长度 全长 .25mm间隙
材料厚度 0.012英尺 0.011英尺
方向 标准 横向
6 新产品开发与设计质量管理
6.5 容差设计方法——质量损失函数 • 选择系统各元件的最佳参数组合是参数设 计的目的。 • 6.6 失效模式及后果分析 • FMEA概述：FMEA是一门事前预防的定性 分析技术，自设计阶段开始，就通过分析、 预测设计、过程方面的潜在故障，研究故 障的原因及影响程度，并采取必要的预防 措施，以提高产品设计、
信噪比 的平均值
用Minitab进行Taguchi实验的实例
• 平行线意味着没有交互影响，交叉则有交互影响。
均值 交互作用图
数据平均值
全长 .25mm间隙 标准 横向
72000 触片形状 66000 60000 72000 66000 60000 72000 材料厚度 66000 60000 72000 66000 60000 标准 长 0.012英尺 0.011英尺 方向 支撑长度
质量管理学
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第6章 新产品开发与 设计质量管理
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6 新产品开发与设计质量管理
• 本章要点
– 新产品开发设计相关概念 – 三次设计相关概念与方法 – 质量屋 – 失效模式及后果分析
6 新产品开发与设计质量管理
6.1 新产品开发设计概述
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设计和开发是指“将要求转换为产品、过程 或体系规定的特性或规范的一组过程”。 设计和开发策划：设计和开发的策划是指“针对 某一设计和开发项目建立质量目标，规定质量要 求和安排应开展的各种活动”。 设计和开发输入：组织应确定与产品要求有关的 输入，并保持记录。
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2、噪声因子分析
对社会造成损失
噪音 = 偏差度
噪音因子 :引发系统差 异的因子，我们既无法 控制，或因为成本过高 不去控制 与重要特征的目标 值之间产生偏离
产生噪音的因子
外部噪音 • 环境 (制造商/用户/温度)
内部噪音
产品间噪音 • 部件间差异 (加工)
• 恶化 • 老化
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m-Δ0 Δ0
m
Δ Δ0
y
质量损失函数
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6 新产品开发与设计质量管理
Δy2
Δy1
x2
Δx1
参数水平与输出特性之间的关系
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6.2 三次设计
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2.设计目标及评价标准不同 3.着重点不同 4.在工程更改的次数和分布上有明显差别 5.主导思想不同 6.产生的经济效益和社会效益不同
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6.3 系统设计方法——质量功能展开
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质量功能展开的产生及内涵 质量屋 1.质量屋的构成：质量屋是实施质量功能展开的 一种非常有用的工具。 2.建造质量屋的技术路线 （1）调查顾客需求 （2）测评各项需求对顾客的重要程度
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• 确定影响品质稳定性的关键参数，制定优 化参数的战略
• 不增加成本的情况下提高品质稳定性
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参数设计模型
1、建模策略 • 过程输入变量有两类：可控因子、噪声因子； • 选择可控因子水平组合来减少系统对噪声变化的敏感性，从
而减少系统的波动； • 可控因子的设置按照响应变量目标优化的望目、望大、望小 特性选出最佳设置。
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1966 J
1972
A
1977 P
1983
1995
A N S A
U
C hi n a
赤 尾 洋 二
神 户 造 船
丰 田 汽 车
福 特 汽 车
中 国
QFD发展史
⑩ 相关矩阵 ④ ③ ① ⑤ 满意度方向 技术要求 ②⑨ 对 顾 客 的 市场竞争 性评价 重 要 度
顾 客 需 求
日本制造
美国制造
SONY电视机
70年代的故事
0.3%不合格
日本制造
x
全部合格 美国制造
但美国的家庭更喜欢日本制造的电视机？
顾客为什么喜欢日产SONY？
1、优良品比率高
2、在向目标值m靠近的同时，方差减小
3、关注信号、减少噪音
此时如何设计？
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参数设计的益处
• 克服缺乏产品品质稳定性衡量指标的缺点
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相关:
强烈正相关
正相关
负相关 强烈负相关
技术要求 对顾客之 重要性 顾客要求
纸张不撕裂 列印顺畅 不沾墨 列印清楚 3 1
纸 张 宽 度
纸 张 厚 度
流 动 顺 畅
炭 粉 厚 度
抗 张 强 度
纸 张 颜 色
竞争性评价
1 2 3 4 5 AB
A B B A A B
2
3
top
3 27 36 36 27 9
6 新产品开发与设计质量管理
3、内外表设计 设计内表 —— 根据可控因子的个数和水平数，选择合适的 正交表，称为内表；（一般不考虑交互作用）
设计外表
—— 根据躁声因子的个数和水平数选择合适的正
交表，称为外表；
由内、外表结合确定试验组合，进行试验并记录试验结果；
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• 正交表：正交表是正交实验设计的基本工具. 是在运用组合数学理论 的正交拉丁方的基础上构造的一种规格化的表格. 其符号为Ln(ji) – 其中: – L – 正交表的代号 – n - 正交表的行数, 即实验次数 – j - 正交表中的数码, 即因素的位级数 – i - 正交表的列数, 即实验因素的个数 – 一个 L8(27)的结构为:
1 n 1 i 10 log( 2 ) n i 1 y i
望大特性：
由数据（信躁比）的方差分析确定关于S/N的显著因子和优 化的因子水平组合。
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参数设计的8个步骤
试验设计
1. 2. 3. 4. 确定项目范围 确定因变量 制定噪音控制战略 确定可控因子及其水平
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6.2 三次设计
•
•
概述：三次设计理论是日本著名质量管理 专家田口玄一博士于20世纪70年代创立的 一种系统化设计方法，其核心思想是在产 品设计阶段就进行质量控制，试图用最低 的制造成本生产出满足顾客要求的、对社 会造成损失最小的产品。 田口质量观：定量度量产品的质量，将质 量与经济性挂钩（给社会带来的损失）。
4、响应变量目标设置形式 （1）指定目标值（望目） • 尺寸 • 间隙 • 粘度 （3） 越大越好（望大） • 强度 • 生命 • 燃料功效
（2） • • •
越小越好（望小） 磨损 收缩 变质
（4 ） • • • •
分类特征 外观 味道 好/ 坏 级别 A/B/C/D
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5、信躁比计算
2 2
望目特性：
i S N 10 log(
n
yi si
)
其中：
1 n y i y ij , si2 n j 1
2 ( y y ) ij i j 1
n 1
（
注：信躁比越大则波动越小 ）
6 新产品开发与设计质量管理
信躁比计算
望小特性：
1 n i 10 log( y i2 ) n i 1
标准差 主效应图
数据平均值
触片形状 10000 8000 6000 支撑长度
标准差 的平均值
均值 的平均值
4000 标准 材料厚度 10000 8000 6000 4000 0.012英尺 0.011英尺 标准 横向 长 全长 方向 .25mm间隙
信噪比 主效应图
数据平均值
触片形状 97.0 96.5 支撑长度
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田口质量观、质量损失函数、信噪比、正交试验法
田口 质量 理论 体系
系统设计 线外质量控制 参数设计 容差设计
工序诊断与调整
线内质量控制
预测与校正
检验与处理
田口质量理论体系
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6.2 三次设计
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质量损失函数：田口博士认为，即使是合格品 （输出质量特性在用户要求的公差范围内），其 输出特性的波动仍可给用户和社会造成损失，输 出特性愈远离其目标值，造成的损失就愈大。 三次设计的内容：系统设计、参数设计、容差设 计 三次设计与传统设计的比较： 1.对客户需求重视程度不同
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6.1 新产品开发设计概述
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设计和开发输出：设计和开发的输出是设计和开 发的成果，应以能够针对设计和开发的输入进行 验证的方式提出，并应在放行前得到批准。 设计和开发评审、验证和确认：评审、验证、确 认 设计和开发更改的控制：组织应识别设计和开发 的更改，并保持记录。
• 选信噪比、均值和标准差
用Minitab进行Taguchi实验的实例
• 信噪比选项中选“望大”（寿命越长越 好）
用Minitab进行Taguchi实验的实例
• 交互影响项分析中选中所有的可用项：
用Minitab进行Taguchi实验的实例
均值 主效应图
数据平均值
触片形状 72000 69000 66000 63000 60000 标准 材料厚度 72000 69000 66000 63000 60000 0.012英尺 0.011英尺 标准 横向 长 全长 方向 .25mm间隙 支撑长度
•Biblioteka Baidu在Minitab中, 统计>DOE>田口 > 创建田口设计
按设计键 选正交表
用Minitab进行Taguchi实验的实例
按因子键 输入因子 的名称和 水平
设计方案完成
录入收集的三次重复实验的数据
用Minitab进行Taguchi实验的实例
• 分析：统计 > DOE > 田口 > 分析田口设计
5. 进行实验/模拟并搜集数据
试验分析 6. 进行数据分析以实现优化 7. 进行确认 8. 实施并记录结果
用Minitab进行Taguchi实验的实例
一个接触器的使用寿命的实验设计示例 （四因子两水平）
Y = 寿命 (衡量指标为: 次) 因子:
A = 触片形状 (标准, 长) B = 支撑长度 (全长, .25mm间隙) C = 材料厚度(0.012英尺, 0.011英尺) D = 方向 (标准, 横向)
96.0 95.5 标准 材料厚度 97.0 96.5 96.0 95.5 0.012 英尺 0.011 英尺 标准 横向 长 全长 方向 .25mm 间隙
• 对分析的结果来看，当需 要提高接触器的寿命时， 各因素的设置为较长的长 度，.25毫米的支撑间隙， 0.11英尺的材料厚度和标 准方向。
信噪: 望大
关系矩阵
⑥ ⑦ ⑧
技术重要度 质量规格
技术性评价
建造质量屋的技术路线
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6.3 系统设计方法——质量功能展开
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• • •
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（3）把顾客需求转换为技术要求 （4）确定技术要求的满意度方向 （5）填写关系矩阵表 （6）计算技术重要程度 （7）设计质量规格 （8）技术性评价 （9）市场竞争性评价 （10）确定相关矩阵
重要性加权
质量规格
相关：
强＝9 中＝3 弱＝1
建造质量屋的技术路线
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6.4 参数设计方法——S/N比实验设计法
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S/N比实验设计法的主要内容： （1）提出了S/N比作为评价产品质量稳定性的指 标。望目特性是指有具体目标值要求的特性；望 大特性是指希望目标值越大越好的特性；望小特 性是指希望目标值越小越好的特性。 （2）因子进行了分类 （3）在应用方面，提出用内侧正交表和外侧正 交表相结合的方法对参数进行选优。
列号 实验号
1 1 2 1 2 1 2 1 2
2 1 1 2 2 1 1 2 2
3 1 2 2 1 2 1 1 2
4 2 2 2 2 1 1 1 1
5 2 1 2 1 1 2 1 2
6 1 1 2 2 2 2 1 1
7 2 1 1 2 2 1 1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
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6 新产品开发与设计质量管理
田口(Taguchi)参数设计
目标: 了解Taguchi参数设计方法、掌握如何在具体实践中应用 主要内容:
• Sony的故事
• 田口设计有关概念 • 田口设计的步骤
SONY电视机
• • • • • • • • •
70年代的故事
电视机的性能指标之一： 电视机的彩色浓度：y 目标值：m，允许偏差为±5 公差范围：{m-5,m+5} 由此判定该机的彩色浓度合 格， 否则判为不合格 两地的产品都是合格产品 70年代末美国消费者更愿意 购买日产SONY 为什么出现此种差异？