第3章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社3設(shè)計(jì)質(zhì)量控制2《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社3.1設(shè)計(jì)質(zhì)量概述3.2設(shè)計(jì)質(zhì)量控制分析3.3設(shè)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)3.4產(chǎn)品和服務(wù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目33.1.1設(shè)計(jì)定義及過(guò)程3.1.2面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)3.1.3設(shè)計(jì)質(zhì)量與產(chǎn)品質(zhì)量3.1.4設(shè)計(jì)質(zhì)量要素3.1.5產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的模型

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1設(shè)計(jì)質(zhì)量概述《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社4“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.1設(shè)計(jì)定義及過(guò)程1.設(shè)計(jì)的定義

在ISO9001:2015版標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)設(shè)計(jì)的定義為：“將對(duì)客體的要求轉(zhuǎn)換為對(duì)其更詳細(xì)的要求一組過(guò)程。2.設(shè)計(jì)質(zhì)量的定義

設(shè)計(jì)質(zhì)量是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否能夠滿足顧客需求、是否易于制造和維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性是否合理、對(duì)生態(tài)環(huán)境是否造成危害、風(fēng)險(xiǎn)是否最小等?！顿|(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社5“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.1設(shè)計(jì)定義及過(guò)程3.設(shè)計(jì)的過(guò)程《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(1)品理念形成(2)顧客未來(lái)需求預(yù)測(cè)(3)面向產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)選擇(4)面向過(guò)程選擇的技術(shù)開(kāi)發(fā)(9)產(chǎn)品交付與使用(5)最終產(chǎn)品定義(6)產(chǎn)品營(yíng)銷與分銷準(zhǔn)備(7)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)(8)制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)6“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.2面向質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，首先必須回答的問(wèn)題(1)顧客所需的功能是什么？(2)目前產(chǎn)品具備哪些功能？(3)何謂關(guān)鍵性能特征？(4)顧客需要多少性能？(5)如何平衡性能的各競(jìng)爭(zhēng)性維度之間的關(guān)系？《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社7“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.3設(shè)計(jì)質(zhì)量與產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)指出了產(chǎn)品質(zhì)量包含的四個(gè)方面：(1)與確定產(chǎn)品需要有關(guān)的質(zhì)量——市場(chǎng)調(diào)研質(zhì)量；(2)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)的質(zhì)量——設(shè)計(jì)質(zhì)量；(3)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的符合性有關(guān)的質(zhì)量——制造質(zhì)量；(4)與產(chǎn)品保障有關(guān)的質(zhì)量——顧客質(zhì)量。《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社8“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.5產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的模型1.產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)模型包含的基本要素(1)設(shè)計(jì)參數(shù)(即可控因素)(2)誤差因素(或噪音因素)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社3.1.4設(shè)計(jì)質(zhì)量要素(1)控制因素(2)標(biāo)示因素(3)信號(hào)因素(4)誤差因素(3)信號(hào)因素(即輸入因素)(4)質(zhì)量特性(即輸出特性)9“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.5產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的模型2.產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)模型及其過(guò)程《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社

產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)模型10“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.5產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的模型2.產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)模型及其過(guò)程《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(1)產(chǎn)品的質(zhì)量特性值Y與對(duì)其有影響的設(shè)計(jì)參數(shù)X和誤差因素Z有關(guān)。可用函數(shù)表示為：(2)如果通過(guò)一組的實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)到產(chǎn)品質(zhì)量特性的一組值，這樣就可以計(jì)算該組值的標(biāo)準(zhǔn)差和方差分別為：11“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.1.5產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)的模型2.產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)模型及其過(guò)程《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(3)產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了穩(wěn)定產(chǎn)品性能，就應(yīng)該使設(shè)計(jì)輸出結(jié)果的均值和標(biāo)準(zhǔn)差滿足以下兩個(gè)條件：條件1：

，一批產(chǎn)品的質(zhì)量特性均值應(yīng)恒等于目標(biāo)特性值條件2：，一批產(chǎn)品的質(zhì)量特性值的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于目標(biāo)特性值極限偏差與一常數(shù)的比值。123.2.1設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原則3.2.2設(shè)計(jì)質(zhì)量特性分類3.2.3設(shè)計(jì)質(zhì)量特性分級(jí)3.2.4設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.2設(shè)計(jì)質(zhì)量控制分析《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社13“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.2.1設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原則(1)需求原則(2)信息原則(3)系統(tǒng)原則(4)繼承原則(5)效益原則《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(6)簡(jiǎn)化原則(7)定量原則(8)時(shí)間原則(9)合法原則(10)審核原則14“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.2.2設(shè)計(jì)質(zhì)量特性分類《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(1)輸出特性和原因特性(2)計(jì)量特性和計(jì)數(shù)特性(3)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性(4)望目特性、望大特性、望小特性3.2.3設(shè)計(jì)質(zhì)量特性分級(jí)(1)設(shè)計(jì)質(zhì)量特性分級(jí)的重要性(2)設(shè)計(jì)質(zhì)量特性分級(jí)的內(nèi)容(3)設(shè)計(jì)質(zhì)量特性重要度分級(jí)方法(4)設(shè)計(jì)質(zhì)量重要度分級(jí)的標(biāo)識(shí)15“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.2.4設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社1.設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

一般可用以下指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量特性：部分缺陷、功能特性指數(shù)、質(zhì)量損失函數(shù)、質(zhì)量信息熵函數(shù)。2.設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)分類3.設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法事前評(píng)價(jià)、中間評(píng)價(jià)、事后評(píng)價(jià)、跟蹤評(píng)價(jià)專家評(píng)價(jià)法、經(jīng)濟(jì)分析法、運(yùn)籌學(xué)和其他數(shù)學(xué)方法、混合法163.3.1質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)3.3.2TRIZ理論3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3設(shè)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社17“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.1質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社1.QFD概述

QFD包含兩層含義：（1）狹義的質(zhì)量功能展開(kāi)，即用目的手段，將形成質(zhì)量的功能乃至業(yè)務(wù)，以不同的層次展開(kāi)到具體的部分。（2）質(zhì)量展開(kāi)，是將顧客的需要轉(zhuǎn)換為圖樣和設(shè)計(jì)要求及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中各階段的要求，以確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并將其系統(tǒng)、關(guān)聯(lián)地展開(kāi)到設(shè)計(jì)要求、零部件要求、工藝要求以及工序要求等過(guò)程。18“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.1質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社2.QFD的體系結(jié)構(gòu)與步驟QFD核心是質(zhì)量屋，基本是由一項(xiàng)設(shè)計(jì)目標(biāo)聲明和8個(gè)不同參數(shù)的矩陣圖表構(gòu)成。19“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.1質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社2.QFD的體系結(jié)構(gòu)與步驟如上圖所示，質(zhì)量屋中個(gè)部分組成及步驟為：(1)設(shè)計(jì)聲明(2)顧客需求及其重要度(3)工程技術(shù)措施(4)關(guān)系矩陣(5)相關(guān)性矩陣(6)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)價(jià)矩陣(7)工程技術(shù)措施特性指標(biāo)及其重要度(8)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)價(jià)矩陣(9)技術(shù)難度和目標(biāo)值20“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.2TRIZ理論《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社2.TRIZ控制設(shè)計(jì)質(zhì)量的工具技術(shù)矛盾解決過(guò)程物理矛盾解決過(guò)程

對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)程中的技術(shù)矛盾和物理矛盾，TRIZ分別提出了解決思路和過(guò)程，如下圖所示：1.TRIZ理論概述21“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.2TRIZ理論《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社3.TRIZ設(shè)計(jì)理論中常用到的內(nèi)容和工具(1)產(chǎn)品的進(jìn)化分析(2)矛盾矩陣(3)39個(gè)通用工程參數(shù)(5)分離原理(4)40條發(fā)明原理(6)分離原理與發(fā)明原理的關(guān)系

22“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社1.穩(wěn)健設(shè)計(jì)概述(1)穩(wěn)定性定義

穩(wěn)健設(shè)計(jì)是一種低成本、高質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)分析設(shè)計(jì)方法，國(guó)際上又稱為“田口方法”。田口博士將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程分為三個(gè)階段：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)。(2)穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本原理在設(shè)計(jì)產(chǎn)品或工藝時(shí)，就考慮到產(chǎn)品在制造和使用中各種因素發(fā)生偏差，以及在規(guī)定的壽命期間內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生老化、性能變差時(shí)，都能使產(chǎn)品的性能保持穩(wěn)定的一種設(shè)計(jì)方法。23協(xié)質(zhì)量頭文字更序號(hào)質(zhì)量特征類型函數(shù)圖像函數(shù)表達(dá)式平均質(zhì)量損失函數(shù)3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)2.質(zhì)量損失函數(shù)123望目特征望大特征望小特征“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社24“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社3.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的

運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)可構(gòu)造一些正交向量，從許多試驗(yàn)因素組合中選擇出最具有代表性的少量試驗(yàn)，就能獲得可靠的試驗(yàn)結(jié)果。(2)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟為：

1)應(yīng)先確定各個(gè)試驗(yàn)因素的個(gè)數(shù)及其水平數(shù)；

2)分析各個(gè)影響因素之間是否有相互作用；

3)根據(jù)人力、物力、時(shí)間、費(fèi)用等確定大概的試驗(yàn)次數(shù)；

4)最后選用合適的正交表，安排試驗(yàn)。25“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社4.信噪比(SN比)(1)信噪比(SN比)的定義

SN比指影響產(chǎn)品質(zhì)量特性的主效應(yīng)與誤差效應(yīng)的比值。即主效應(yīng)相當(dāng)于信號(hào)，誤差效應(yīng)相當(dāng)于噪音。在設(shè)計(jì)質(zhì)量控制中，用SN比模擬誤差因素(即噪音效應(yīng))對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量特性的影響。26協(xié)質(zhì)量頭文字更序號(hào)質(zhì)量特征類型信噪比表達(dá)式3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)123望目特征望大特征望小特征“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社4.信噪比(SN比)(2)望目、望大、望小信噪比(SN比)的計(jì)算公式

信噪度量說(shuō)明信噪比越大，質(zhì)量特性越好信噪比越大，質(zhì)量特性越好信噪比越小，質(zhì)量特性越好27“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一次設(shè)計(jì)稱為系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是指決定產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方式有：①技術(shù)引進(jìn)、利用專利的方式；②自行設(shè)計(jì)與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合的方式；③獨(dú)立研制方式。28“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社6.參數(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第二次設(shè)計(jì)稱為參數(shù)設(shè)計(jì)，它是穩(wěn)健設(shè)計(jì)的核心，這一階段是為了提高和保證產(chǎn)品性能，同時(shí)考慮成本因素，以優(yōu)化產(chǎn)品性能為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出質(zhì)量穩(wěn)定、成本合理的產(chǎn)品。參數(shù)設(shè)計(jì)調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量的一般原理

a)非線性關(guān)系b)線性關(guān)系

29“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.3.3穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法(田口設(shè)計(jì)方法)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社7.容差設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第三次設(shè)計(jì)稱為容差設(shè)計(jì)。容差設(shè)計(jì)就是在產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)控制可控因素的容差，衰減或縮小誤差因素所引起的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)量與成本關(guān)系的一種設(shè)計(jì)方法。

303.4.1設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)策劃3.4.2設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)輸入3.4.3設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)控制3.4.4設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)輸出3.4.5設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)更改“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.4產(chǎn)品和服務(wù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社31“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目3.4.1

設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)策劃《質(zhì)量管理與可靠性》(第3版)機(jī)械工業(yè)出版社(1)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)活動(dòng)的性質(zhì)、持續(xù)時(shí)間和復(fù)雜程度。(2)所需的過(guò)程階段，包括適用的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)評(píng)審。(3)所需的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)驗(yàn)證及確認(rèn)活動(dòng)。(4)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程涉及的職責(zé)和權(quán)限。(5)產(chǎn)品和服務(wù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)所需的內(nèi)部和外部資源。(6)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程參與人員之間接口的控制需求。(7)使用者參與設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程的需求。(8)對(duì)后續(xù)產(chǎn)品和服務(wù)提供的要求。(9)顧客和其他相關(guān)方期