六西格碼工具(正版)--FMEA和FTA分析

1、FMEA和FTA分析故障模式與影響分析(FMEA)和故障樹分析(FTA)均是在可靠性工程中已廣泛應用的分析技術，國外已將這些技術成功地應用來解決各種質(zhì)量問題。在ISO 9004：2000版標準中，已將FMEA和FTA分析作為對設計和開發(fā)以及產(chǎn)品和過程的確認和更改進行風險評估的方法。我國目前基本上僅將FMEA與FTA技術應用于可靠性設計分析，根據(jù)國外文獻資料和我國部分企業(yè)技術人員的實踐，F(xiàn)MEA和FTA可以應用于過程(工藝)分析和質(zhì)量問題的分析。質(zhì)量是一個內(nèi)涵很廣的概念，可靠性是其中一個方面。 通過FMEA和FTA分析，找出了影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的各種潛在的質(zhì)量問題和故障模式及其原因（包括設計缺

2、陷、工藝問題、環(huán)境因素、老化、磨損和加工誤差等），經(jīng)采取設計和工藝的糾正措施，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和抗各種干擾的能力。根據(jù)文獻報道，某世界級的汽車公司大約50%的質(zhì)量改進是通過FMEA和FTA/ETA來實現(xiàn)的。 Kano模型日本質(zhì)量專家Kano把質(zhì)量依照顧客的感受及滿足顧客需求的程度分成三種質(zhì)量：理所當然質(zhì)量、期望質(zhì)量和魅力質(zhì)量（如下圖） Kano模型 A：理所當然質(zhì)量。當其特性不充足（不滿足顧客需求）時，顧客很不滿意；當其特性充足（滿足顧客需求）時，無所謂滿意不滿意，顧客充其量是滿意。 B：期望質(zhì)量也有稱為一元質(zhì)量。當其特性不充足時，顧客很不滿意，充足時，顧客就滿意。越不充足越不滿意，越充足越滿

3、意。 C：魅力質(zhì)量。當其特性不充足時，并且是無關緊要的特性，則顧客無所謂，當其特性充足時，顧客就十分滿意。 理所當然的質(zhì)量是基線質(zhì)量，是最基本的需求滿足。 期望質(zhì)量是質(zhì)量的常見形式。 魅力質(zhì)量是質(zhì)量的競爭性元素。通常有以下特點： l 具有全新的功能，以前從未出現(xiàn)過； l 性能極大提高； l 引進一種以前沒有見過甚至沒考慮過的新機制，顧客忠誠度得到了極大的提高； l 一種非常新穎的風格。 Kano模型三種質(zhì)量的劃分，為6Sigma改進提高了方向。如果是理所當然質(zhì)量，就要保證基本質(zhì)量特性符合規(guī)格（標準），實現(xiàn)滿足顧客的基本要求，項目團隊應集中在怎樣降低故障出現(xiàn)率上；如果是期望質(zhì)量，項目團隊關心的就

4、不是符合不符合規(guī)格（標準）問題，而是怎樣提高規(guī)格（標準）本身。不斷提高質(zhì)量特性，促進顧客滿意度的提升；如果是魅力質(zhì)量，則需要通過滿足顧客潛在需求，使產(chǎn)品或服務達到意想不到的新質(zhì)量。項目團隊應關注的是如何在維持前兩個質(zhì)量的基礎上，探究顧客需求，創(chuàng)造新產(chǎn)品和增加意想不到的新質(zhì)量POKA-YOKEPOKA-YOKE意為“防差錯系統(tǒng)”。 日本的質(zhì)量管理專家、著名的豐田生產(chǎn)體系創(chuàng)建人新江滋生（Shingeo Shingo）先生根據(jù)其長期從事現(xiàn)場質(zhì)量改進的豐富經(jīng)驗，首創(chuàng)了POKA-YOKE的概念，并將其發(fā)展成為用以獲得零缺陷，最終免除質(zhì)量檢驗的工具。 POKA-YOKE的基本理念主要有如下三個月： 決不允

5、許哪怕一點點缺陷產(chǎn)品出現(xiàn)，要想成為世界的企業(yè)，不僅在觀念上，而且必須在實際上達到“0”缺陷。 生產(chǎn)現(xiàn)場是一個復雜的環(huán)境，每一天的每一件事都可能出現(xiàn)，差錯導致缺陷，缺陷導致顧客不滿和資源浪費。 我們不可能消除差錯，但是必須及時發(fā)現(xiàn)和立即糾正，防止差錯形成缺陷。 質(zhì)量功能展開（QFD）質(zhì)量功能展開(Quality Function Deployment, 縮寫為QFD)是把顧客或市場的要求轉(zhuǎn)化為設計要求、零部件特性、工藝要求、生產(chǎn)要求的多層次演繹分析方法，它體現(xiàn)了以市場為導向，以顧客要求為產(chǎn)品開發(fā)唯一依據(jù)的指導思想。在健壯設計的方法體系中，質(zhì)量功能展開技術占有舉足輕重的地位，它是開展健壯設計的先導

6、步驟，可以確定產(chǎn)品研制的關鍵環(huán)節(jié)、關鍵的零部件和關鍵工藝，從而為穩(wěn)定性優(yōu)化設計的具體實施指出了方向，確定了對象。它使產(chǎn)品的全部研制活動與滿足顧客的要求緊密聯(lián)系，從而增強了產(chǎn)品的市場競爭能力，保證產(chǎn)品開發(fā)一次成功。 根據(jù)文獻報道，運用QFD方法，產(chǎn)品開發(fā)周期可縮短三分之一，成本可減少二分之一，質(zhì)量大幅度提高，產(chǎn)量成倍增加。質(zhì)量功能展開在美國民用工業(yè)和國防工業(yè)已達到十分普及的程度，不僅應用于具體產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量改進，還被各大公司用作質(zhì)量方針展開和工程管理目標的展開等。 2000版ISO 9000系列標準要求“以顧客為關注焦點”,“確保顧客的要求得到確定并予以滿足”，作為分析展開顧客需求的質(zhì)量功能展開

7、方法必將在2000版ISO 9000系列標準的貫徹實施中獲得廣泛的應用SOW工作說明(Statement Of Work,縮寫為SOW)是合同的附件之一，具有與合同正文同等的法律效力。工作說明詳細規(guī)定了合同雙方在合同期內(nèi)應完成的工作，如方案論證、設計、分析、試驗、質(zhì)量控制，可靠性、維修性、保障性、標準化、計量保證等；應向?qū)Ψ教峁┑捻椖?，如接口控制文件、硬件、計算機軟件、技術報告、圖紙、資料，以及何時進行何種評審等，因此，工作說明以契約性文件的形式進一步明確了顧客的要求和承制方為實現(xiàn)顧客要求必須開展的工作，它使產(chǎn)品的管理和質(zhì)量保證建立在法律依據(jù)之上，成為合同甲方（顧客）對乙方(承制單位)進行質(zhì)量

8、監(jiān)控的有力工具。工作說明的詳細要求可查閱GJB 274296。 工作說明的內(nèi)容是質(zhì)量功能展開的重要輸入WBS工作分解結(jié)構(gòu)（Work Breakdown Structures,縮寫為WBS）是對武器裝備項目在研制和生產(chǎn)過程中應完成的工作自上而下逐級分解所形成的一個層次體系。該層次體系以要研制和生產(chǎn)的產(chǎn)品為中心，由產(chǎn)品（硬件和軟件）項目、服務項目和資料項目組成。WBS是通過系統(tǒng)工程工作而形成的，它顯示并確定了武器裝備項目的工作，并表示出各項工作之間以及它們與最終產(chǎn)品之間的關系，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性、有序性（層次性）和相關性。GJB211694給出了WBS的典型發(fā)展過程及編制的基本要求，并在附錄中

9、提供了七類武器系統(tǒng)的綱要WBS。 在質(zhì)量功能展開和系統(tǒng)設計等工作中應用WBS的層次體系，參照GJB211694給出的綱要WBS，將極大地方便產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)和研制工作的構(gòu)思，有助于QFD和系統(tǒng)設計等工作的完成，也有助于工作說明（SOW）的編制。WBS是對武器裝備研制實施系統(tǒng)工程管理的有效工具，也是設計完整性的保證。 WBS的原理和思想，也同樣適用于各種大型、復雜、高科技的民用產(chǎn)品并行工程并行工程(Concurrent Engineering)是對于產(chǎn)品和其有關的過程(包括制造和保障過程)進行并行設計的一種系統(tǒng)的綜合方法，它要求研制者從一開始就考慮整個產(chǎn)品壽命周期(從概念形成到產(chǎn)品報廢處置)中的全

10、部要素，包括質(zhì)量、成本、進度及顧客需求。并行工程要求特別重視源頭設計，在設計的開始階段，就設法把產(chǎn)品開發(fā)所需的所有信息進行綜合考慮，把許多學科專家的經(jīng)驗和智慧匯集在一起，融為一體。下圖是串行工程與并行工程的比較示意圖。 顯然T并T串。據(jù)文獻報導，貫徹并行工程，研制周期將縮短4060%，生產(chǎn)初期的工程更改減少50%以上，制造費用降低3040%，報廢和返工減少75%。 在健壯設計中，尤其在進行質(zhì)量功能展開和系統(tǒng)設計時，必須貫徹并行工程的原理和指導思想?yún)?shù)設計參數(shù)設計(Parameter Design)在系統(tǒng)設計之后進行。參數(shù)設計的基本思想是通過選擇系統(tǒng)中所有參數(shù)(包括原材料、零件、元件等)的最佳水

11、平組合，從而盡量減少外部、內(nèi)部和產(chǎn)品間三種干擾的影響，使所設計的產(chǎn)品質(zhì)量特性波動小，穩(wěn)定性好。另外，在參數(shù)設計階段，一般選用能滿足使用環(huán)境條件的最低質(zhì)量等級的元件和性價比高的加工精度來進行設計，使產(chǎn)品的質(zhì)量和成本兩方面均得到改善。 參數(shù)設計是一個多因素選優(yōu)問題。由于要考慮三種干擾對產(chǎn)品質(zhì)量特性值波動的影響，探求抗干擾性能好的設計方案，因此參數(shù)設計比正交試驗設計要復雜得多。田口博士采用內(nèi)側(cè)正交表和外側(cè)正交表直積來安排試驗方案，用信噪比作為產(chǎn)品質(zhì)量特性的穩(wěn)定性指標來進行統(tǒng)計分析。 為什么即使采用質(zhì)量等級不高、波動較大的元件，通過參數(shù)設計，系統(tǒng)的功能仍十分穩(wěn)定呢？這是因為參數(shù)設計利用了非線性效應。

12、通常產(chǎn)品質(zhì)量特性值y與某些元部件參數(shù)的水平之間存在著非線性關系，假如某一產(chǎn)品輸出特性值為y，目標值為m，選用的某元件參數(shù)為x，其波動范圍為Dx(一般呈正態(tài)分布)，若參數(shù)x取水平x1，由于波動Dx，引起y的波動為Dy1(如圖)，通過參數(shù)設計，將x1移到x2，此時同樣的波動范圍x，引起y的波動范圍縮小成Dy2，由于非線性效應十分明顯， D y2Dy1，由此可見，只要合理地選擇參數(shù)的水平，在參數(shù)的波動范圍不變的條件下，(也就意味著不增加成本)，就可以大大減少質(zhì)量特性值y的波動范圍，從而提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。但與此同時，卻發(fā)生了新的矛盾，這就是y的目標值從m移到了m，偏離量m= m-m。如何使y保持穩(wěn)定

13、，而又不偏離目標值呢？這時，可設法找一個與輸出特性y呈線性關系，且易于調(diào)整的元器件參數(shù)z(調(diào)整因素)，即y=a+bz，只要把z從z1調(diào)到z2，即可補償偏離量 m。如果不采用參數(shù)設計，利用非線性關系，而是按傳統(tǒng)方法直接進行容差設計，把元件x由較低質(zhì)量等級改為很高質(zhì)量等級，也就是說將參數(shù)x的 波動范圍由x 縮小為x1，而對應于水平x1的質(zhì)量特性y的波動范圍變?yōu)閥3，雖然y3y2，即提高了元件質(zhì)量等級后，對應于x1的產(chǎn)品質(zhì)量特性y的波動范圍仍然比采用較低質(zhì)量等級元件、對應于水平x2的y波動范圍D y2要寬，由此可以看出參數(shù)設計的優(yōu)越性。 圖： 參數(shù)設計的非線性效應圖 參數(shù)設計可以分為靜態(tài)特性的參數(shù)設

14、計和動態(tài)特性的參數(shù)設計發(fā)散思維發(fā)散思維又稱求異思維、輻射思維，是指從一個目標出發(fā)，沿著各種不同的途徑去思考，探求多種答案的思維，與聚合思維相對。不少心理學家認為，發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的最主要的特點，是測定創(chuàng)造力的主要標志之一。美國心理學家吉爾福特認為，發(fā)散思維具有：流暢性、靈活性、獨創(chuàng)性三個主要特點。流暢性是指智力活動靈敏迅速，暢通少阻，能在較短時間內(nèi)發(fā)表較多觀念，是發(fā)散思維的量的指標；靈活性是指思維具有多方指向，觸類旁通，隨機應變，不受功能固著、定勢的約束，因而能產(chǎn)生超常的構(gòu)思，提出不同凡響的新觀念；獨創(chuàng)性是指思維具有超乎尋常的新異的成分，因此它更多表證發(fā)散思維的本質(zhì)?？梢酝ㄟ^從不同方面思考

15、同一問題，如“一題多解”、“一事多寫”、“一物多用”等方式，培養(yǎng)發(fā)散思維能力。 方差分析與回歸分析方差分析(Analysis of Variance, 縮寫為ANOVA)是數(shù)理統(tǒng)計學中常用的數(shù)據(jù)處理方法之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中分析試驗數(shù)據(jù)的一種有效的工具。也是開展試驗設計、參數(shù)設計和容差設計的數(shù)學基礎。 一個復雜的事物，其中往往有許多因素互相制約又互相依存。方差分析的目的是通過數(shù)據(jù)分析找出對該事物有顯著影響的因素，各因素之間的交互作用，以及顯著影響因素的最佳水平等。 方差分析是在可比較的數(shù)組中，把數(shù)據(jù)間的總的“變差”按各指定的變差來源進行分解的一種技術。對變差的度量，采用離差平方和。方差

16、分析方法就是從總離差平方和分解出可追溯到指定來源的部分離差平方和。這是一個很重要的思想。 回歸分析(Regression Analysis)是研究一個變量Y與其它若干變量X之間相關關系的一種數(shù)學工具，它是在一組試驗或觀測數(shù)據(jù)的基礎上，尋找被隨機性掩蓋了的變量之間的依存關系。粗略地講，可以理解為用一種確定的函數(shù)關系去近似代替比較復雜的相關關系，這個函數(shù)稱為回歸函數(shù)，在實際問題中稱為經(jīng)驗公式。回歸分析所研究的主要問題就是如何利用變量X，Y的觀察值（樣本），對回歸函數(shù)進行統(tǒng)計推斷，包括對它進行估計及檢驗與它有關的假設等顧客滿意度評估ISO9000：2000系列標準要求企業(yè)對顧客有關組織是否已滿足其要

17、求的感受的信息進行測量和監(jiān)視。與顧客有關的信息可包括：對顧客和使用者的調(diào)查，有關產(chǎn)品方面的反饋，顧客要求和顧客抱怨，合同信息，市場需求，服務提供數(shù)據(jù)和競爭方面的信息等。 對于顧客滿意的評估可以有各種方法，近年來，美國、瑞典等國采用顧客滿意度指數(shù)(Customer Satisfaction Index, 縮寫為CSI)進行評估，很有成效。CSI是用于評價產(chǎn)品(硬件、軟件、服務、流程性材料)滿足顧客需求程度的參數(shù)，也是評價產(chǎn)品質(zhì)量的一種綜合指數(shù)。設顧客對產(chǎn)品提出了n項需求，每項需求得到滿足的程度為qi, ( i=1, 2, , n), 則顧客滿意度指數(shù)CSI是qi 的函數(shù)： 式中0qi1,(i=1

18、,2,n) 對于qi，應由市場開發(fā)人員對顧客群進行隨機抽樣調(diào)查， 結(jié)合通過售后服務所收集的顧客投訴和對產(chǎn)品的質(zhì)量問題進行分析、統(tǒng)計來確定。顧客滿意度指數(shù)的評估是相當復雜的事情。企業(yè)、社會和國家機關都可以根據(jù)需要，委托中立的專業(yè)機構(gòu)，進行產(chǎn)品、服務和行業(yè)的顧客滿意度指數(shù)的評估，用以指導質(zhì)量改進的方向精益生產(chǎn)(Lean Production)精益生產(chǎn)(Lean Production，簡稱LP)是美國麻省理工學院根據(jù)其在“國際汽車項目”研究中，基于對日本豐田生產(chǎn)方式的研究和總結(jié)，于1990年提出的制造模式。其核心是追求消滅包括庫存在內(nèi)的一切“浪費”，并圍繞此目標發(fā)展了一系列具體方法，逐漸形成了一套獨

19、具特色的生產(chǎn)經(jīng)營管理體系。 精益生產(chǎn)是通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運行方式和市場供求等方面的變革，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應用戶需求不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西被精簡，最終達到包括市場供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好的結(jié)果均勻設計正交試驗設計在挑選試驗點時，有兩個特點：均勻分散，整齊可比?！熬鶆蚍稚ⅰ笔乖囼烖c有代表性，“整齊可比”便于試驗數(shù)據(jù)的分析。為了保證“整齊可比”的特點，正交設計至少要求做q2次試驗。若要減少試驗的數(shù)目，只有取掉整齊可比的要求。均勻設計就是只考慮試驗點在試驗范圍內(nèi)均勻散布的一種試驗設計方法。均勻設計和正交設計相似，也是通過一套精心設計的表均勻表來進行試驗設計，用回歸分析

20、的方法分析試驗結(jié)果的。每一個均勻設計表有一個代號 或 ，其中U表示均勻設計，n表示要做n次試驗，q表示每個因素有q個水平，s表示該表有s列，U的右上角加“*”和不加“*”代表兩種不同類型的均勻表。通常加“*”的均勻表有更好的均勻性。均勻設計的一個顯著特點是試驗次數(shù)隨著因素水平的增加而顯著減少。 排列圖排列圖的全稱是“主次因素排列圖”，也稱為Pareto圖。它是用來影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種因素中主要因素的一種方法，由此可以用來確定質(zhì)量改進的方向。因為在現(xiàn)實中存在的多數(shù)問題通常是由少數(shù)原因引起的。經(jīng)濟學上的80/20原則用到管理領域，其基本原理是區(qū)分“關鍵的少數(shù)”和“次要的多數(shù)”，這樣有助于抓關鍵因素，

21、解決主要問題，為直觀起見，用圖形表示出來，這一圖形便是排列圖。平衡計分卡 哈佛商學院的羅伯特.S.卡普蘭（RobertKaplan哈佛商學院的領導力開發(fā)課程教授）和諾朗諾頓研究所所長大衛(wèi).P.諾頓（DavidNorton復興全球戰(zhàn)略集團創(chuàng)始人兼總裁）經(jīng)過為期一年對在績效測評方面處于領先地位的12家公司的研究后，發(fā)展出一種全新的組織績效管理方法，即“平衡計分卡”，并發(fā)表于1992年1/2月號的哈佛商業(yè)評論中。 平衡計分卡的基本內(nèi)容 平衡計分卡打破了傳統(tǒng)的只注重財務指標的業(yè)績管理方法，認為傳統(tǒng)的財務會計模式只能衡量過去發(fā)生的事情。在工業(yè)時代，注重財務指標的管理方法還是有效的，但在信息社會里，傳統(tǒng)的

22、業(yè)績管理方法并不全面。組織必須通過在客戶、供應商、員工、組織流程、技術和革新等方面的投資，獲得持續(xù)發(fā)展的動力?；谶@種認識，平衡計分卡方法認為，組織應從四個角度審視自身業(yè)績：客戶、業(yè)務流程、學習與成長、財務。 平衡計分卡中的目標和評估指標來源于組織戰(zhàn)略，它把組織的使命和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化為有形的目標和衡量指標。容差設計容差設計(Tolerance Design)在完成系統(tǒng)設計和由參數(shù)設計確定了可控因素的最佳水平組合后進行，此時各元件(參數(shù))的質(zhì)量等級較低，參數(shù)波動范圍較寬。 容差設計的目的是在參數(shù)設計階段確定的最佳條件的基礎上，確定各個參數(shù)合適的容差。容差設計的基本思想如下：根據(jù)各參數(shù)的波動對產(chǎn)品質(zhì)量特

23、性貢獻(影響)的大小，從經(jīng)濟性角度考慮有無必要對影響大的參數(shù)給予較小的容差(例如用較高質(zhì)量等級的元件替代較低質(zhì)量等級的元件)。這樣做，一方面可以進一步減少質(zhì)量特性的波動，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，減少質(zhì)量損失；另一方面，由于提高了元件的質(zhì)量等級，使產(chǎn)品的成本有所提高。因此，容差設計階段既要考慮進一步減少在參數(shù)設計后產(chǎn)品仍存在的質(zhì)量損失，又要考慮縮小一些元件的容差將會增加成本，要權(quán)衡兩者的利弊得失，采取最佳決策。 總之，通過容差設計來確定各參數(shù)的最合理的容差，使總損失(質(zhì)量與成本之和)達到最佳(最小)。我們知道，使若干參數(shù)的容差減少需要增加成本，但由此會提高質(zhì)量，減少功能波動的損失。因此，要尋找使總損失

24、最小的容差設計方案。用于容差設計的主要工具是質(zhì)量損失函數(shù)和正交多項式回歸。 參數(shù)設計與容差設計是相輔相成的。按照參數(shù)設計的原理，每一層次的產(chǎn)品（系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設備、部件、零件），尤其交付顧客的最終產(chǎn)品都應盡可能減少質(zhì)量波動，縮小容差，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強顧客滿意；但另一方面，每一層次產(chǎn)品均應具有很強的承受各種干擾（包括加工誤差）影響的能力，即應容許其下屬零部件有較大的容差范圍。對于下屬零部件通過容差設計確定科學合理的容差，作為生產(chǎn)制造階段符合性控制的依據(jù)。但應指出，此處的符合性控制與傳統(tǒng)質(zhì)量管理的符合性控制有兩點不同：第一，檢驗工序不能只記錄通過或不通過，還應記錄質(zhì)量特性的具體數(shù)值；不能只給出

25、不合格率，還要按照質(zhì)量損失的理論制訂科學的統(tǒng)計方法來給出質(zhì)量水平的數(shù)據(jù)。第二，采用適應健壯設計的在線質(zhì)量控制方法（如先進的SPC方法等），實時監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量波動的情況，進行反饋和工藝參數(shù)的調(diào)整；針對存在的問題，不斷地采取措施改進工藝設計，提高產(chǎn)品質(zhì)量，在減少總損失的前提下使質(zhì)量特性越來越接近目標值，條件具備時，應減少容差范圍實驗設計(DOE)實驗設計(Design of Experiments, 縮寫為DOE)是研究如何制定適當實驗方案以便對實驗數(shù)據(jù)進行有效的統(tǒng)計分析的數(shù)學理論與方法。實驗設計應遵循三個原則：隨機化，局部控制和重復。隨機化的目的是實驗結(jié)果盡量避免受到主客觀系統(tǒng)因素的影響而呈現(xiàn)偏倚

26、性；局部控制是化分區(qū)組，使區(qū)組內(nèi)部盡可能條件一致；重復是為了降低隨機誤差的影響，目的仍在于避免可控的系統(tǒng)性因素的影響。實驗設計大致可以分為四種類型：析因設計、區(qū)組設計、回歸設計和均勻設計。析因設計又分為全面實施法和部分實施法。析因?qū)嶒炘O計方法就是我們常說的正交實驗設計。 所謂正交實驗設計就是利用一種規(guī)格化的表正交表來合理地安排實驗，利用數(shù)理統(tǒng)計的原理科學地分析實驗結(jié)果，處理多因素實驗的科學方法。這種方法的優(yōu)點是，能通過代表性很強的少數(shù)次實驗，摸清各個因素對實驗指標的影響情況，確定因素的主次順序，找出較好的生產(chǎn)條件或最優(yōu)參數(shù)組合。經(jīng)驗證明，正交實驗設計是一種解決多因素優(yōu)化問題的卓有成效的方法。正

27、交表是運用組合數(shù)學理論在拉丁方和正交拉丁方的基礎上構(gòu)造的一種表格，它是正交設計的基本工具，它具有均衡分散，整齊可比的特性。 實驗設計法已有70余年的歷史，在美國和日本，被廣泛應用于農(nóng)業(yè)、制藥、化工、機械、冶金、電子、汽車、航空、航天等幾乎所有工業(yè)領域，來提高產(chǎn)品質(zhì)量。美國汽車工業(yè)標準QS 9000“質(zhì)量體系的要求”中已將實驗設計列為必須應用的技術之一。著名的參數(shù)設計也是在正交實驗設計的基礎上發(fā)展起來的。另外開展實驗設計不但可找到優(yōu)化的參數(shù)組合，在很多情況下也可通過設置誤差列，進行方差分析，定性地判斷環(huán)境因素和加工誤差等各種誤差因素對期望的產(chǎn)品特性的影響，并采取改進措施，消除這些誤差的影響。因此

28、對于一些簡單的工程問題，直接應用實驗設計法也能獲得滿意的健壯的設計方案。實驗設計還可應用于改進企業(yè)管理，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，制定生產(chǎn)效益更高的生產(chǎn)計劃等。 水平比較法(Benchmarking)水平對比法(Benchmarking)又稱標桿法。是對照最強有力的競爭對手或已成為工業(yè)界領袖的公司，在產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和售后服務等各方面進行比較分析和度量，并采取改進措施的連續(xù)過程。水平比較法包括兩個重要的方面，一方面制訂計劃，不斷地尋找和樹立國內(nèi)、國際先進水平的標桿，通過對比和綜合思考發(fā)現(xiàn)自已產(chǎn)品的差距；另一方面不斷地采取設計、工藝和質(zhì)量管理的改進措施，取人之長、補已之短，不斷提高產(chǎn)品的技術和質(zhì)量水平，超過

29、所有的競爭對手，達到和保持世界先進水平。采用水平比較法不是單純地模仿，而是創(chuàng)造性地借鑒。通過深入的思考、研究，集眾家之長，開展技術創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)品性能的突破。只有掌握了突破性的技術，才有可能領先世界。為了更好地貫徹水平比較法，應當建立有關的數(shù)據(jù)庫，并不斷更新。水平比較法在美國已獲得廣泛的應用和明顯的成效。統(tǒng)計過程控制(SPC)統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control,縮寫為SPC)是由美國休哈特博士于上世20年代提出的，自第二次世界大戰(zhàn)后，SPC已逐漸成為西方工業(yè)國家進行在線質(zhì)量控制的基本方法。根據(jù)SPC理論，產(chǎn)品質(zhì)量特性的波動是出現(xiàn)質(zhì)量問題的根源，質(zhì)量波動具有統(tǒng)計規(guī)

30、律性，通過控制圖可以發(fā)現(xiàn)異常，通過過程控制與診斷理論（SPCD）可以找出異常的原因并予以排除。常用的休哈特控制圖有均值極差（x-R）控制圖，均值標準差（x-S）控制圖，中位數(shù)極差（x-R）控制圖，單值移動極差（x-Rs）控制圖，不合格品率（P）控制圖，不合格品數(shù)（Pn）控制圖，缺陷數(shù)（C）控制圖，單位缺陷數(shù)（u）控制圖等。SPC方法是保持生產(chǎn)線穩(wěn)定，減少質(zhì)量波動的有力工具。 近年來，SPC方法獲得進一步發(fā)展，例如波音公司為了貫徹健壯設計思想，推出了一套新的供應商質(zhì)量保證規(guī)范Dl-9000，主要的變化是要求建立先進的質(zhì)量體系(Advanced Quality System，縮寫為AQS)。AQS

31、體系將田口的質(zhì)量損失的概念納入到生產(chǎn)制造階段的質(zhì)量管理之中，提出了一整套與健壯設計相適應的生產(chǎn)制造質(zhì)量控制要求。 AQS體系首先要求確定生產(chǎn)制造階段產(chǎn)品的關鍵特性，對這些關鍵特性及其所涉及的零部件，要求開展工藝健壯設計，以便確定健壯的工藝。在生產(chǎn)制造中要建立對關鍵特性的監(jiān)控措施，除了應用SPC的常規(guī)控制圖外，AQS給出了三種小批量控制圖即單值移動極差控制圖、目標控制圖和比例控制圖，兩種改進的控制圖即移動平均控制圖和幾何移動平均控制圖，另外還有提高控制圖監(jiān)控靈敏度的一些措施。根據(jù)監(jiān)控情況和實際需要，改進工藝參數(shù)或改進工藝設計，糾正引起質(zhì)量波動的任何人機料法環(huán)的因素，從而實現(xiàn)質(zhì)量的連續(xù)改進。 頭腦

32、風暴法頭腦風暴法又稱智力激勵法，是現(xiàn)代創(chuàng)造學奠基人美國奧斯本提出的，是一種創(chuàng)造能力的集體訓練法。它把一個組的全體成員都組織在一起，使每個成員都毫無顧忌地發(fā)表自己的觀念，既不怕別人的譏諷，也不怕別人的批評和指責，是一個使每個人都能提出大量新觀念、創(chuàng)造性地解決問題的最有效的方法。它有四條基本原則：第一、排除評論性批判，對提出觀念的評論要在以后進行。第二、鼓勵“自由想象“。提出的觀念越荒唐，可能越有價值。第三、要求提出一定數(shù)量的觀念。提出的觀念越多，就越有可能獲得更多的有價值的觀念。第四、探索研究組合與改進觀念。除了與會者本人提出的設想以外，要求與會者指出，按照他們的想法怎樣做才能將幾個觀念綜合起來

33、，推出另一個新觀念；或者要求與會者借題發(fā)揮，改進他人提出的觀念系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計(System Design)在健壯設計方法體系中有著十分重要的作用。在顧客需求明確以后，如何有針對性地開發(fā)出技術含量高、生命力強、適銷對路的產(chǎn)品，從根本上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，也直接決定了企業(yè)的成敗。在全球經(jīng)濟一體化的今天，知識經(jīng)濟迅猛發(fā)展，僅靠提高現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本或引進仿制先進工業(yè)國的產(chǎn)品已不能適應企業(yè)的生存與發(fā)展，唯有不斷跟蹤發(fā)展變化的高新技術與發(fā)展變化的顧客需求，以顧客需求為牽引不斷創(chuàng)新，更快更好地開發(fā)出一代又一代滿足顧客需求、先進適用、效費比高的產(chǎn)品，才能不斷地滿足顧客的需要。從產(chǎn)品開發(fā)過程來說，急需科學

34、的系統(tǒng)設計方法來指導和支持產(chǎn)品的開發(fā)，控制源頭質(zhì)量。田口玄一倡導的三次設計，就是系統(tǒng)設計、參數(shù)設計和容差設計，他創(chuàng)造性地提出了參數(shù)設計和容差設計的原理、方法，并開展了大規(guī)模的實踐，但他沒有提出系統(tǒng)設計的具體方法。長期以來，系統(tǒng)設計是健壯設計的薄弱環(huán)節(jié)。由于系統(tǒng)設計的落后，不但限制了產(chǎn)品的質(zhì)量水平，也影響了參數(shù)設計等穩(wěn)定性優(yōu)化設計方法的正確和有效的應用。 近年來，在質(zhì)量學界的不懈努力下，對系統(tǒng)設計的過程及其一般規(guī)律有了深入的理解，提出了一些新的方法，主要有西歐流派的理論、公理性設計原則和解決創(chuàng)造性問題的理論(TRIZ)等。西歐流派的理論認為設計是一個映射的過程；功能的實現(xiàn)過程是能量、材料及信息流

35、的轉(zhuǎn)換；對功能可進行逐層分解；給出了科學的設計流程。公理性設計原則提出了設計的實質(zhì)和應遵循的原則。TRIZ方法是前蘇聯(lián)從1946年開始，對數(shù)以百萬計的專利文獻加以研究，總結(jié)和提煉的技術系統(tǒng)創(chuàng)新規(guī)律的體系，在產(chǎn)品的創(chuàng)新方法方面是一個極大的突破。我國的科技工作者在引進和掌握了先進的自頂向下設計方法后，還通過對自頂向下設計的一般原則與方法進行研究，給出了通用的自頂向下設計方法。以上方法各有千秋，從不同方面揭示了系統(tǒng)設計規(guī)律，在質(zhì)量學界引起強烈關注，并已應用于工程實踐，產(chǎn)生了良好的效果線內(nèi)質(zhì)量管理線內(nèi)質(zhì)量管理是為了對生產(chǎn)線上的產(chǎn)品的質(zhì)量波動進行控制。即使給定了生產(chǎn)工藝，決定了作業(yè)條件，由于以下原因，產(chǎn)

36、品的特性值也會產(chǎn)生波動。 原材料，外購件的波動； 工藝的變化，工具的磨損，機械的故障等； 處理的波動； 操作差錯。 對于這樣四個波動因素，要求在日常作業(yè)中進行質(zhì)量管理，亦即實時處理的在線質(zhì)量管理。包括以下三種工作： 1) 工藝的診斷及調(diào)節(jié)，也稱做工藝管理。這種方法是每隔一定間隔進行診斷，如果判斷為異常，便尋找原因使其恢復正常，再重新生產(chǎn)。如果判斷故障正在漸漸形成，則對工藝進行調(diào)節(jié)，作預防處理。確定最佳診斷間隔和必要時采用適當?shù)亩ㄆ诰S護是兩項主要的管理技術。 2) 預測及修正，也可叫做控制，這種方法是對于某種想要控制的計量特性值，每隔一定間隔進行測量。根據(jù)所測的值預測生產(chǎn)照原樣繼續(xù)時所生產(chǎn)物品的

37、特性值的平均值。預測值如與目標值偏離，則要改變用于修正的因素，即改變信號因素的水平進行修正。這種方法也稱反饋控制，在進行合理的工藝設計中很重要。 3) 檢測及處理。也稱為檢驗：就是說對產(chǎn)品逐件地進行測定，其質(zhì)量特性值若超出標準，便進行返修或報廢等等。 線內(nèi)質(zhì)量管理也是田口玄一提出的，其特點是：每種措施要以減少質(zhì)量損失作為目標，進行管理方案的優(yōu)化，例如最佳診斷與測量間隔，最佳修正值，最佳定期維護周期等。與SPC相比，線內(nèi)質(zhì)量管理更加精細，重視預測與修正，強調(diào)降低成本箱線圖箱線圖是利用數(shù)據(jù)中的五個統(tǒng)計量：最小值、第一四分位數(shù)、中位數(shù)、第三四分位數(shù)與最大值來描述數(shù)據(jù)的一種方法，它也可以粗略地看出數(shù)據(jù)

38、是否具有有對稱性，分布的分散程度等信息，特別可以用于對幾個樣本的比較謝寧方法實驗設計(DOE)方法一直在發(fā)展、豐富和完善，美國人多里安謝寧(Dorian Shainin)總結(jié)了如下七種新的DOE應用技術： 1、 多變圖技術 根據(jù)以往經(jīng)驗確定影響質(zhì)量的可能要素，例如工人班次、機床、原材料、工藝變量等，每隔一段時間抽取連續(xù)生產(chǎn)的幾件產(chǎn)品，按需觀察的這些要素的幾種情況分別測試質(zhì)量特性，畫成圖表進行比較分析，以確定引起波動的原因。 2、零件搜索技術 根據(jù)以往經(jīng)驗確定影響產(chǎn)品質(zhì)量的可疑零件，隨機選取幾個好的產(chǎn)品和壞的產(chǎn)品，將壞產(chǎn)品上的可疑零件與好產(chǎn)品上的對應零件進行交換，重新裝配后進行質(zhì)量特性參數(shù)的測量、比較、分析，以找到影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要零件。 3、成對比較技術 隨機選取5對以上的好的和壞的產(chǎn)品，用各種方法測試其各種參數(shù)并比較其不同之處，以確定影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因。成對比較技術適用于不可拆卸的產(chǎn)品。 4、變量搜索技術 與零件搜索有許多相似之處，都是逐個替換，進行測試比較，以搜索引起產(chǎn)品質(zhì)量波動的主要原因，但變量搜