精益設(shè)計研發(fā)質(zhì)量管理

1、精益設(shè)計研發(fā)質(zhì)量管理現(xiàn)代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，精度不斷提高，而且其中不乏技術(shù)密集型產(chǎn)品。這些復(fù)雜的高科技產(chǎn)物廣泛采用了新材料和新技術(shù)，用戶對其可靠性、可維修性、安全性和成本效益等指標，都提出了更為嚴格的要求，產(chǎn)品質(zhì)量。因此，現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)方法與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，發(fā)生了很大改變，而制造企業(yè)和用戶尋求提高產(chǎn)品質(zhì)量的途徑也正悄然發(fā)生變化。產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品質(zhì)量從本世紀50年代開始，基于傳統(tǒng)設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗，結(jié)合新興的統(tǒng)計分析技術(shù)、管理技術(shù)、IT技術(shù)和方法論，人們積極尋找先進的設(shè)計理論與方法，TRIZ理論、ADT理論、田口設(shè)計法、六西格瑪設(shè)計等一系列新的理論方法應(yīng)運而生。公理設(shè)計理論的奠基人Nam P.Suh教授

2、曾指出，“經(jīng)驗或?qū)Ρ仍O(shè)計技術(shù)與方法極大地限制了實際設(shè)計水平的提高，對復(fù)雜產(chǎn)品的高效、系統(tǒng)設(shè)計顯得無能為力，基于新的設(shè)計技術(shù)與方法理論，建立系統(tǒng)、完整的現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)和設(shè)計平臺，是應(yīng)對設(shè)計挑戰(zhàn)的關(guān)鍵”(Nam P.Suh，2001)。而且，隨著新型設(shè)計方法實踐活動的深入展開，人們發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的功能性、可靠性、安全性、成本效益和可維護性等質(zhì)量指標與設(shè)計過程、設(shè)計方法息息相關(guān)。NASA火箭因O型密封圈的錯誤布置導(dǎo)致發(fā)射失敗，新奧爾良酒店的承重設(shè)計問題導(dǎo)致其在颶風中垮塌，某型號手機的鍵盤受力設(shè)計不合理導(dǎo)致頻繁斷鍵，某品牌電視的EMI設(shè)計缺陷導(dǎo)致視頻信號紊亂在設(shè)計階段出現(xiàn)問題，對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響幾乎是致

3、命的，反之，在嚴格控制設(shè)計開發(fā)階段的質(zhì)量，是提高產(chǎn)品質(zhì)量水平的重中之重。而且，通過深入研究，我們還會發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量不僅影響最終產(chǎn)品，還會影響制造工藝和生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因為設(shè)計方案決定了生產(chǎn)計劃的制定，原材料的采購，零部件的選用，加工設(shè)備的調(diào)配，加工工序的安排，加工精度的確立，以及質(zhì)量等級的高低設(shè)計上的“先天不足”會造成后續(xù)工作一系列的“后患”。南方一家設(shè)計、生產(chǎn)煙火報警器的企業(yè)就遇到過類似的問題，設(shè)計人員選用了不在企業(yè)備件目錄內(nèi)、已經(jīng)停產(chǎn)的一種時序控制芯片，在量產(chǎn)準備階段才發(fā)現(xiàn)，這種時序芯片市場上已經(jīng)沒有存貨，只能采用同類的國內(nèi)仿品，質(zhì)量根本無法保證，而重新修改設(shè)計、制版、排產(chǎn)、備料需要耗費大量

4、的時間和金錢。據(jù)統(tǒng)計，在最終產(chǎn)品的質(zhì)量問題中，80%是由設(shè)計原因引起的，而設(shè)計還決定了70%的產(chǎn)品成本。設(shè)計是產(chǎn)品質(zhì)量形成的根源。在備件、生產(chǎn)、檢驗等環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制和改進所取得的效果，遠沒有控制和改進設(shè)計質(zhì)量所取得效果好，而這一環(huán)節(jié)恰恰是國內(nèi)大部分企業(yè)所忽視的。談及中國企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量控制，中國工程院劉源張院士就曾指出：“中國企業(yè)拿到國外訂單，很少檢測圖紙設(shè)計是否有缺陷，只能完全依照圖紙生產(chǎn)，監(jiān)管生產(chǎn)階段的質(zhì)量管理與國外看齊了，產(chǎn)品質(zhì)量仍然會市場出問題。追根溯源，產(chǎn)品質(zhì)量還是設(shè)計進去的，既不是檢測出來的，也不全是造出來的?！笨刂坪透纳圃O(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計差錯，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的金鑰匙。改善設(shè)計質(zhì)量

5、的理論與方法寬泛意義的設(shè)計是指產(chǎn)品正式投產(chǎn)前的全部開發(fā)研制過程。一種新產(chǎn)品從開始提出設(shè)計要求直到投產(chǎn)使用，包括調(diào)查研究、制定方案、產(chǎn)品設(shè)計、試制、試驗、鑒定以及制造、裝配、銷售、使用和維修準備等過程。大體而言，設(shè)計過程又可以分成概念設(shè)計、方案設(shè)計、詳細設(shè)計、樣機試驗和工藝生產(chǎn)準備五大階段。上述各設(shè)計階段互相之間有著密切的聯(lián)系，相互作用和影響。由此可見，設(shè)計質(zhì)量應(yīng)是上述幾個研發(fā)階段質(zhì)量的總和，設(shè)計過程任何一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題都可能影響到產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，進而影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。如何改善產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量呢?我們必須從眾多新興的設(shè)計理論和方法中汲取營養(yǎng)。公理設(shè)計、穩(wěn)健設(shè)計和六西格瑪設(shè)計是三種與設(shè)計實踐結(jié)合

6、較為緊密、并日臻完善的設(shè)計理論和方法體系，這三者相互關(guān)聯(lián)、相互結(jié)合、相互作用，形成了提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的理論基礎(chǔ)。1.公理設(shè)計科學(xué)發(fā)展史證明，科學(xué)公理與科學(xué)理論、方法之間密切相關(guān)，例如，利用幾何公理可以建立歐幾里德幾何學(xué)，利用物理公理可證明牛頓第二、第三定律，利用光速絕對性和運動相對性公理可以推導(dǎo)出黎曼幾何學(xué)和廣義牛頓定律任何理論和方法背后似乎都有著公理的存在，那么設(shè)計理論和方法的背后是否存在固定的設(shè)計公理呢?從數(shù)學(xué)設(shè)計學(xué)的觀點看，設(shè)計就是一個把顧客“需求域”的顧客需求參量映射到“功能域”的功能參量，又從功能參量映射到“物理域”的設(shè)計參量，再從“物理域”將設(shè)計參量映射到“過程域”的過程參量的連續(xù)

7、映射過程，以創(chuàng)造“使顧客完全滿意(TCS)”的最佳綜合解。而從工程學(xué)角度講，設(shè)計是將顧客的需求或革新要求轉(zhuǎn)換成為滿足顧客和企業(yè)期望的產(chǎn)品、過程/流程或服務(wù)的活動。麻省理工的Nam P. Suh教授認為，上述設(shè)計過程公理的發(fā)現(xiàn)將會促進設(shè)計理論與方法的科學(xué)化與設(shè)計創(chuàng)新。1990年，Nam P. Suh教授提出了公理設(shè)計理論，他針對設(shè)計活動，提出了公理化理論框架，并據(jù)此提供了評價和判別產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量好壞的標準,進而推出改善設(shè)計質(zhì)量的方法。80年代，公理設(shè)計形成了12條設(shè)計假定，最后歸結(jié)為兩條設(shè)計公理：獨立公理與信息公理?；谶@兩條公理又建立了16個定理與8條推論。公理設(shè)計的最終目標是：證明設(shè)計活動本身

8、是可描述、可掌握的設(shè)計科學(xué)，人們可以利用公理設(shè)計的理論、方法增強設(shè)計的創(chuàng)造性、設(shè)計方案的魯棒(穩(wěn)定)性和可制造性、可維護性，并建立通用的設(shè)計科學(xué)基礎(chǔ)、設(shè)計平臺和設(shè)計工具，提升設(shè)計的可控性和自主性。2.穩(wěn)健設(shè)計穩(wěn)健設(shè)計又稱為田口方法，是日本田口玄一博士所創(chuàng)立的。田口方法是一種低成本、高效益的質(zhì)量工程方法，它強調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量的提高不是通過檢驗，而是通過設(shè)計。其基本思想是把產(chǎn)品的穩(wěn)健性設(shè)計到產(chǎn)品和制造過程中，通過控制源頭質(zhì)量來抵御大量的下游生產(chǎn)或顧客使用中的噪聲或不可控因素的干擾。田口方法不僅提倡在低成本的條件下開發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，而且使用先進的試驗技術(shù)來降低設(shè)計試驗費用，這也正是田口方法對傳統(tǒng)思想的革

9、命性改變。田口方法的特色主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)“源流”管理理論。田口方法認為，開發(fā)設(shè)計階段是保證產(chǎn)品質(zhì)量的源流，是上游，制造和檢驗階段是下游。在質(zhì)量管理中，應(yīng)該著重抓好上游管理。(2)產(chǎn)品開發(fā)的三次設(shè)計法。田口方法將產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計分為三個階段，即系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計。田口方法追求產(chǎn)品的系統(tǒng)穩(wěn)定性，通過分析質(zhì)量特性與部件之間的非線性關(guān)系，找出使穩(wěn)定性達到最佳水平的組合，而不是一味地提高部件的品質(zhì)標準。三次設(shè)計方法能從根本上解決內(nèi)外干擾引起的質(zhì)量波動問題，利用三次設(shè)計這一有效工具，設(shè)計出的產(chǎn)品質(zhì)量好、價格便宜，且性能穩(wěn)定。(3)質(zhì)量與成本的平衡性。引入質(zhì)量損失函數(shù)這個工具使工程技術(shù)人

10、員可以從技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面分析產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用和報廢等過程，使產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)社會總損失最小。在產(chǎn)品設(shè)計中，采用容差設(shè)計技術(shù)，使得質(zhì)量和成本達到平衡，設(shè)計和生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的競爭力。(4)新穎、實用的正交試驗設(shè)計技術(shù)。使用綜合誤差因素法、動態(tài)特性設(shè)計等先進技術(shù)，用誤差因素模擬各種干擾(如噪聲)，使得試驗設(shè)計更具有工程特色，大大提高試驗效率，增加試驗設(shè)計的科學(xué)性，并大大節(jié)約試驗費用。3.六西格瑪設(shè)計六西格瑪設(shè)計是按照合理的流程、運用科學(xué)的方法準確理解和把握顧客需求，對新產(chǎn)品/新流程進行健壯設(shè)計、使產(chǎn)品/流程在低成本下實現(xiàn)六西格瑪質(zhì)量水平。同時使產(chǎn)品/流程本身具有抵抗各種干

11、擾的能力，既是制造和使用環(huán)境惡劣，產(chǎn)品仍能滿足顧客的需求。六西格瑪設(shè)計是在提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的同時降低成本和縮短研制周期的有效方法。六西格瑪設(shè)計的誕生是市場競爭的結(jié)果。特別是20世紀90年代以來，世界范圍內(nèi)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，社會生產(chǎn)力不斷提高，消費越來越多樣化，國際市場對產(chǎn)品的要求越來越苛刻。高品質(zhì)、短周期、多品種、小批量、高可靠性、具有良好的維修性和售后服務(wù)的產(chǎn)品才能勝出，市場競爭也由價格競爭為主轉(zhuǎn)向質(zhì)量(包括品種、性能、價格、交貨期、可靠性、售后業(yè)務(wù)等方面)競爭。在這種情況下，綜合各種質(zhì)量管理理論、方法和工具，并汲取穩(wěn)健性設(shè)計等方法、理論，六西格瑪設(shè)計誕生了。六西格瑪設(shè)計目前可謂風頭

12、正勁，為許多世界頂級企業(yè)所采用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，精度不斷提高，而且其中不乏技術(shù)密集型產(chǎn)品。這些復(fù)雜的高科技產(chǎn)物廣泛采用了新材料和新技術(shù)，用戶對其可靠性、可維修性、安全性和成本效益等指標，都提出了更為嚴格的要求，產(chǎn)品質(zhì)量。因此，現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)方法與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，發(fā)生了很大改變，而制造企業(yè)和用戶尋求提高產(chǎn)品質(zhì)量的途徑也正悄然發(fā)生變化。精益研發(fā)與設(shè)計質(zhì)量管理針對提高企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計質(zhì)量，安世亞太在其精益研發(fā)體系中，提供了一整套的質(zhì)量設(shè)計解決方案PERA Quality質(zhì)量設(shè)計平臺。PERA Quality是精益研發(fā)的核心部分，貫穿了企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的各個環(huán)節(jié)，將設(shè)計質(zhì)量

13、優(yōu)化和管控的理念滲透到產(chǎn)品的全生命周期之中。在精益研發(fā)體系中，PERA Quality和創(chuàng)新設(shè)計平臺PERA Innovation、協(xié)同仿真平臺PERA Simulation采用統(tǒng)一的流程管理、數(shù)據(jù)管理和知識管理，提供了基于質(zhì)量管理、注重技術(shù)創(chuàng)新、支持產(chǎn)品優(yōu)化的虛擬樣機開發(fā)環(huán)境，形成企業(yè)全新的基礎(chǔ)研發(fā)平臺。PERA Quality質(zhì)量設(shè)計平臺基于公理設(shè)計、穩(wěn)健設(shè)計和六西格瑪設(shè)計理論方法，包含了六大核心技術(shù)，分別是質(zhì)量功能展開(QFD)、公理設(shè)計、正交試驗設(shè)計、穩(wěn)健性設(shè)計、可靠性設(shè)計和面向X的設(shè)計。這六大技術(shù)內(nèi)部具有復(fù)雜的應(yīng)用和數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，其間采用統(tǒng)一的流程管理、數(shù)據(jù)管理和知識管理，實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)

14、用的整合，通過多學(xué)科優(yōu)化，實現(xiàn)設(shè)計后端的綜合優(yōu)化。而產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計過程就是綜合、交互運用上述六項技術(shù)的過程：首先利用QFD技術(shù)從客戶需求出發(fā)，將客戶的需求轉(zhuǎn)化展開為設(shè)計項目的技術(shù)需求指標，然后利用穩(wěn)健設(shè)計、正交實驗設(shè)計、可靠性設(shè)計、面向X的設(shè)計等方法完成設(shè)計，并逐級利用設(shè)計公理進行判斷和優(yōu)選，最終實現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量指標。PERA Quality將一系列的質(zhì)量設(shè)計方法封裝在統(tǒng)一的平臺內(nèi)，設(shè)計師在這一平臺上開展設(shè)計工作，就在不自覺間運用了先進的質(zhì)量設(shè)計方法。同時，經(jīng)過長期的應(yīng)用磨合與知識積累，可以逐步建立企業(yè)自身的質(zhì)量設(shè)計知識庫，形成獨一無二的核心設(shè)計能力。設(shè)計質(zhì)量管控，人人參與中國質(zhì)量協(xié)會的馬林副會長

15、曾經(jīng)在她那本質(zhì)量經(jīng)營的書中提到，“中國產(chǎn)品圍繞質(zhì)量的索賠和投訴，有70%是設(shè)計問題所引發(fā)的”。而事實上，75%以上的中國企業(yè)的質(zhì)量管理部門不負責設(shè)計質(zhì)量的管控，他們僅僅負責制造生產(chǎn)和檢驗環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題。產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)質(zhì)量誰來關(guān)心呢?技術(shù)部門的設(shè)計研發(fā)人員嗎?很多設(shè)計研發(fā)人員習慣從技術(shù)層面考慮問題，而產(chǎn)品的質(zhì)量、經(jīng)濟性、可制造性等指標則往往被忽略。事實上，很多企業(yè)針對設(shè)計人員開展的穩(wěn)健性設(shè)計、六西格瑪設(shè)計培訓(xùn)，更像是統(tǒng)計學(xué)培訓(xùn)，確實與設(shè)計本身關(guān)聯(lián)不大。難怪研發(fā)人員不買賬。企業(yè)的管理者是否該積極參與到設(shè)計質(zhì)量的管控中呢?畢竟設(shè)計質(zhì)量的改善對提升經(jīng)濟效益作用明顯。但是，由于對產(chǎn)品設(shè)計本身缺乏深入了

16、解，企業(yè)的管理者和企業(yè)IT人員一樣，往往只能充當各種專業(yè)培訓(xùn)的促成者和購買各種平臺、工具的推動者和決策者，應(yīng)用成功與否則與其無關(guān)。事實真是如此嗎?不，事實是，實施和應(yīng)用PERA Quality這樣的質(zhì)量設(shè)計平臺，并從中持續(xù)獲益，需要企業(yè)方方面面人員的積極參與。首先是企業(yè)管理者的支持和參與。管理者的作用是通過行動自上而下地貫徹、統(tǒng)一研發(fā)質(zhì)量管控的思路，使所有參與者和所有活動都集中于不斷改進研發(fā)質(zhì)量。管理者必須付諸行動，而不是僅僅停留在公開演說階段，積極、持續(xù)地參與到研發(fā)質(zhì)量管理的工作中，與熟悉研發(fā)技術(shù)和流程的中層技術(shù)管理者緊密配合，不斷關(guān)注研發(fā)質(zhì)量管理的改善情況，是質(zhì)量設(shè)計平臺成功應(yīng)用的關(guān)鍵。其

17、次，研發(fā)部門的中層技術(shù)管理人員和企業(yè)IT人員要相互配合，為質(zhì)量設(shè)計平臺的實施和應(yīng)用營造良好的技術(shù)環(huán)境和人文氛圍。深入分析企業(yè)的研發(fā)質(zhì)量管理需求，制定詳細、切實可行的規(guī)劃，把握好系統(tǒng)實施的進度，確保持續(xù)獲得階段性的收益。同時，為研發(fā)人員提供高質(zhì)量、與設(shè)計實際緊密結(jié)合的研發(fā)質(zhì)量管理培訓(xùn)，建立相應(yīng)的激勵機制，鼓勵技術(shù)人員積極摸索新的設(shè)計方法，并采用研發(fā)質(zhì)量管理平臺。要知道，研發(fā)人員學(xué)會了魚骨圖、控制圖、矩陣圖不代表研發(fā)質(zhì)量的提高，而深入理解研發(fā)質(zhì)量管理的實質(zhì)，自發(fā)地靈活運用PERA Quality平臺、工具，實際效果會好得多。第三，千萬不要忽略了企業(yè)的質(zhì)量管理部門。正如前文所述，研發(fā)質(zhì)量左右著后續(xù)的工藝、生產(chǎn)和檢驗等一系列的環(huán)節(jié)，企業(yè)的質(zhì)量管理部門怎么能將生產(chǎn)、質(zhì)檢與研發(fā)質(zhì)量管理割裂開來呢?何況，PERA Quality本身已經(jīng)將研發(fā)質(zhì)量管控的理念貫穿到了產(chǎn)品的全生命周期中。企業(yè)可以吸納質(zhì)量管理部門的人員組成跨部門的獨立研發(fā)質(zhì)量管控小組，由企業(yè)管理者授權(quán)，統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)研發(fā)質(zhì)量的改善工作。獨立的研發(fā)質(zhì)量管控小