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工业设计/产品设计 |
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设计过程是产品质量控制的源头 |
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作者： |
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“千里之行，始于足下；质量之路，源于设计。”产品的质量优劣，可靠性水平的高低，经济效益的好坏在很大程度上取决于产品的设计质量。
设计过程是质量控制的源头。据统计70%的质量问题是在设计阶段产生的。我们可以从产品研制的时间序列来看产品设计、工艺设计、生产控制各不同阶段对产品质量的影响，如质量杠杆图，该图形象地说明对质量影响最大的是产品的设计阶段，其次是工艺设计，再次是生产控制。而在每个阶段产品质量改进的效费比也是依次由大到小降低的。设计过程决定了产品的固有质量、固有成本、性能和可靠性等。现代产品设计就要把质量设计作为研发过程的重要内容，通过预防和质量优化设计活动，提高产品的质量水平。信息技术发展和网络技术的应用，使得大量先进的质量设计工具和方法能够方便的引入到企业研发中来。
传统的优化设计方法由于未考虑系统设计中客观存在的外部干扰（如环境条件变化）、内部干扰（如元器件老化，零部件磨损等）以及制造误差等因素，所得到的设计方案在设计参数名义值上可能是最佳的，而在系统的健壮性方面，在减少质量波动方面，可能是较差的。当上述各种干扰因素（或误差因素）出现时，系统的工作性能可能迅速蜕化。而面向质量与可靠性的设计则是要使产品具有健壮性，对于内外各种干扰因素的影响不敏感，具有很强的抵抗能力，在规定的时间内和规定的条件下均能正常工作。其应用要点为：第一通过深入开展需求分析，把握市场脉搏，明确产品设计目标；第二，通过稳定性优化设计提高产品的抗干扰能力，减少产品的质量波动。
面向质量的设计工具
面向质量的设计、优化和分析工具一般包括综合质量展开，正交试验设计，稳健性设计，可靠性分析，面向X设计等五大工具及这五大工具的集成扩展应用。
综合质量展开（QFD）
综合质量展开从顾客需求出发，以功能展开为基础，以设计约束为前提，在产品设计过程通过技术展开、可靠性展开和成本展开，实现顾客需求的综合分析，让每个设计过程都明确设计的目标和关键质量特性，逐步形成各级的设计目标。设计人员以设计目标为指导，有针对性地对关键质量特性进行重点设计和质量保证，确保顾客的关键需求得以实现。这样可以在保证顾客满意度的基础上，优化设计资源，有效地缩短研发周期。
正交试验设计（DOE）
正交试验设计是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法。它是由试验因素的全部水平组合中，挑选部分有代表性的水平组合进行试验的，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合。
稳健性设计（RobustDesign）
稳健性设计包括参数设计与容差设计，参数设计是在系统设计之后，对设计参数进行优化设计的过程。参数设计是要确定系统中有关参数的最优组合。通过参数设计，使系统的元、器件配置最优化，以达到预期稳定的输出效果。系统支持静态特性试验型、静态特性计算型、数字系统和动态特性等参数设计。
产品规划质量屋分析图
某化工产品多因素趋势分析
某气动换向装置试验方案
容差设计的目的是在参数设计阶段确定的最佳条件的基础上，确定各个参数合适的容差。容差设计的基本方法是根据各参数的波动对产品质量特性贡献(影响)的大小，从经济性角度（质量损失函数）考虑有无必要对影响大的参数给予较小的容差(例如用较高质量等级的元件替代较低质量等级的元件)。系统支持单因素容差设计和多因素容差设计等方法。
稳健性设计方法可应用于产品设计、工艺设计和技术开发阶段，从而可提高产品的稳定性与设计质量，降低成本，缩短研制开发周期。系统主要包含正交试验设计、参数设计、信噪比计算和方差分析。
可靠性分析（Reliability Analysis）
可靠性分析是指对重要产品/部件以及可靠性指标进行分析，通过故障树分析（FTA）建立产品的故障展开与逻辑分析，通过故障模式与影响分析（FMEA）分析故障模式的风险优先顺序并持续改进，通过可靠性预计及分配，实现各级可靠性指标的分解和计算。统一的产品故障模式库，吸收来自生产、服务阶段的故障模式，指导设计预防和改进。
系统可靠性预计
面向X设计（DFX）
为了提高研发质量、降低在生产制造等环节的设计更改，研发阶段要充分考虑后续过程的约束条件，把生产制造等后续过程的标准信息反馈到设计过程，让设计人员在设计阶段就要考虑生产制造乃至采购、成本等问题，这样的设计方案才能满足诸多约束条件，从根本上减少在试验、制造过程中的设计更改，降低产品的工艺难度和生产成本，提高产品的可测试、可制造、可装配性以及经济性等。在现代设计中一般采用面向采购设计（DFP）、面向生产设计（DFM）、面向组装设计（DFA）、面向可靠性设计（DFR）和面向成本设计（DFC）等设计工具。
DFX功能结构图
技术集成平台
在整个质量设计过程中，各大质量工具系统要进行综合使用，工具之间有着复杂的数据关联。应该通过技术集成手段，通过产品设计数据流、工作流、模型等进行集成和统一，提高系统应用的效率。为企业各类角色提供一体化的质量设计工作台面。各类质量设计与优化工具的集成和信息共享，可以大大提高设计工作效率。
一个面向质量的设计管理平台应该是以顾客需求为驱动，通过质量设计流程推动产品研发，帮助设计部门提高产品固有质量水平。并且能够融合典型的质量设计、优化和分析工具，快速促进产品设计质量水平的提高。并且配备统一的数据管理和知识库管理，积累和共享设计师的经验知识。实现在提高产品质量和可靠性的同时降低成本和缩短研制周期这样互相矛盾的目标。
质量设计平台
针对研发过程中的质量系统需求，安世亚太在长期的研发管理探索中，总结开发出基于精益研发的企业质量设计平台——PERA.Quality，它不仅为整个研发过程提供质量控制的指导与支持，而且是产品整个生命周期的质量基石。作为安世亚太自主研发的产品——PERA精益研发平台的子平台，PERA.Quality基于质量设计工程思想，通过规范的设计流程和质量设计、优化和分析工具，帮助企业研发人员提高产品设计质量水平，提高产品的经济性、稳健性和可靠性。
PERA.Quality质量设计平台是在对企业研发与质量工程、可靠性工程等研究的基础上，尤其是针对军工、汽车、通讯等复杂产品质量设计的需求，建立的全面地设计质量解决方案，是实现企业产品质量提升的关键平台。平台能够与PERA精益研发平台中的协同仿真子平台和创新设计子平台紧密集成，结合精益研发平台的过程管理与设计状态管理，对整个研发过程的质量设计与设计过程的质量进行完整控制。
质量设计产品架构图
问渠哪得清如许,为有源头活水来。在以质量制胜的全球化竞争时代，只有高瞻远瞩，未雨绸缪，在设计之初就将质量做为设计过程的核心框架，才能在随后的生产与市场上有力出击，攻城略地。“中国创造”的质量必然会托起“中国制造”的质量未来。(end)
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(8/30/2008) |
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