福特可靠性(稳健性)工程培训课件.ppt

1、欢迎大家参加稳健性工程培训课程目标v懂得稳健性工程分析的方法和作用，以及稳健性工程分析在产品开发中的应用。课程内容v稳健性的含义是什么？v稳健性工程分析的目的是什么？v稳健性工程分析的核心思想是什么？v稳健性工程分析流程介绍v产品开发流程介绍v稳健性工程分析的方法和作用及在产品开发中的应用v小结稳健性的含义v稳健性就是产品对影响其功能的负面因素的敏感性。敏感性高就是稳健性不好，敏感性低就是稳健性好。 （举例说明：炎热的夏天，人们外出活动有的中暑，有的不中暑；使用空调有的感冒，有的不感冒这些说明每个人对气候的敏感性不同，敏感性高-中暑/感冒就叫稳健性不好，敏感性低-不中暑/不感冒就叫稳健性好）v

2、稳健性工程就是研究我们的产品怎样才能对影响其功能的负面因素不敏感的一门学科。稳健性工程分析的目的v稳健性工程分析的目的：使我们设计并生产制造出来的产品对影响其功能的因素不敏感，减少设计和过程问题的发生，从而实现其理想功能的输出。 显而易见，提高稳健性有以下好处： 1. 减少顾客抱怨，提高顾客满意度。 2. 降低维修频次及公司三包成本，提高公司利润或减少客户的维修支出。 3. 在市场上形成好的口碑直接或间接促进销售业绩，同时提升品牌形象。 4. 为顾客降低折旧成本，增加再售价值，从而留住老客户，拓展新客户。 稳健性工程分析的核心思想v核心思想：预防为主，事先控制。 1. 充分应用相似产品的质量历

3、史和经验教训。 2. 分析每一个设计和过程环节的依据和理由。 3. 分析每一个设计验证和过程/生产验证测试项目、测试条件 、样本数及 其选择方式、接收标准等等的依据和理由。 避免靠“感觉” 、拍脑袋或靠“记忆”进行产品开发。要求经验书面化，依据/理由书面化，克服人员流失经验流失出现断层的情况发生，持续积累工程经验，闭环管理循环提升产品设计和过程质量。 稳健性工程分析流程v流程v模板产品开发流程产品策划0定义需求1概念开发和选择(特性)2设计和优化3验证4制造和监控5产品开发工程师Design For Six Sigma 对6 的设计需求/干扰成功通过/失效选择的概念最终技术规范DVP优化的设计

4、验证设计任务申明团队建立团队建立v成立稳健性工程分析团队： * PD牵头人； * PD工程师； * PD可靠性工程师； * 质量工程师； * 在线产品开发工程师； * 测试工程师； * 售后工程师； * 制造工程师； * VE工程师； * STA工程师； * 边界或接口产品的相关工程师。调研客户需要v明确客户的需求，转化为整车/系统/子系统/部件的功能和工程要求，设定产品目标，说明目标的来源依据。初始设计方案的概述v初始设计方案即选择的设计概念（取决于客户的需求）的爆炸图陈述： 1. 展示每个零件的部位特征和相互的匹配关系; 2. 概述整个产品的工作原理; 3. 展示该方案的优势。质量历史质量

5、历史vWhy? 为什么要搜集质量历史为什么要搜集质量历史 1. 明白过去的部件/系统的失效历史，以及在过去别的 地方相似的应用。 2. 根据DFMEA，DVP等等信息澄清质量历史中问题的 风险度顺序。 3. 预防相似问题再次发生。 质量历史和经验教训必须有清楚的问题描述，发生频度，正确的根本原因,已验证有效的永久措施,根据它评审并改进最初的设计方案。质量历史What? 质量历史做什么质量历史做什么 1. 三包的历史问题 * TGW-GQRS/JD Power, * Warranty Parts Return Center, * 6 Sigma project database. 2. 经验教训

6、 * 先前的召回教训 * 目前或类似产品的投产经验教训 * 供应商的经验教训/8D报告信息等等 3. 测试 * 供应商类似部件的台架试验数据 * 耐久试验的失效历史 * 设计验证计划和报告的失效历史 * AIMS和8D数据库质量历史vWhen? 什么时候搜集质量历史什么时候搜集质量历史 1. 策略确认阶段将评审质量历史 2. 在项目批准和设计冻结评审之前应该仔 细审阅质量历史失效模式清单质量历史vHow? 怎样搜集质量历史怎样搜集质量历史1.要求问题源头方提供信息2.评审过去的失效制作历史信息清单3.过去的验证通过仍发生的失效，评审验证的测试条件/样本数/接收标准的合理性，或增加额外的试验，

7、便于确保验证计划更加的稳健。4.根据模板包含的各个渠道从不同的部门或系统资源库 (AWS/G8D/6-Sigma/GQRS/JD Power /Campaign Prevention/DURIS/AIM/BSAQ etc database)获得各方面的质量历史和经验教训信息边界图边界图vWhy? 为什么要做边界图为什么要做边界图 它是一个驱动DFMEA过程按一定的原理进行操作的工具： 1. 识别范围 2. 为分析失效模式/原因/后果进行头脑风暴的一个形象的工具边界图vWhat? 边界图做什么边界图做什么 定义系统的边界/范围，并澄清相互之间的关系边界图vHow? 怎样做边界图怎样做边界图 1.

8、 团队统一边界图分析的目的和细节要求的深度 2. 高度集中开始系统工程级详细的边界图分析 3. 识别所有的系统边界（硬件/软件和其它） 创建边界的原则：最大化降低干扰因素的影响，最小化历史问题的重现，目的是达到最优化的功能输出。界面分析界面分析vWhy? 为何要做界面分析为何要做界面分析 1. 设计团队根据功能要求逐级的识别内部和外部的关键界面 2. 能更多的明白我们应该具备的一些基本的功能，并清楚它是 怎样影响其它的系统或部件/或怎样被其它的系统或部件影响 3. 能识别系统或部件之间负面的相互影响从而赋予特别的关注 消除错误/预防问题/确保稳健性 4. 能识别通用的SDS没有捕捉到的一些功能

9、要求，并逐级的 输入给设计者和SDS创造者，从而考虑到设计中并开发该 项目专门的SDS界面分析vWhat? 界面分析做什么界面分析做什么 识别系统界面并聚焦于系统及其界面系统相互之间的交互影 响，文件化，量化并排列系统界面的优先次序及相互影响程 度的次序界面分析vHow? 怎样做界面分析怎样做界面分析 1. 有下列几种方式和工具帮助进行界面分析 a. 边界图识别系统元件之间的相互关系 b. 界面矩阵 c. Excel清单(界面控制文件） d. 系统界面分析者 2. 团队可以根据自身的实际状况选择或并列使用最适合他们的工具 根据边界图清楚它是怎样影响其它的系统或部件, 或怎样被其它的系统或部件影

10、响（分析物理接触/能量传递/信息交换/材料交换关系）P图System系统系统Noises干扰干扰Controls控制控制Signal信号信号Ideal Functions理想功能理想功能Error States出错状态出错状态Outputs输出输出Inputs输入输入传递函数：传递函数：Y=f(X)YY1X2XX1fP图vWhy? 为什么需要做参数图为什么需要做参数图 1. 通过文件化材料明白系统功能是怎样通过一些输入和输出 来实现的。 2. 研究所有的将影响功能导致失效的影响因素。 3. 通过优化功能和避免失效提供改善系统的根据。P图vWhat? 参数图做什么参数图做什么 1. 为了识别相关

11、系统潜在的影响区域捕捉团队的经验。 2. 它是一个帮助潜在稳健性试验和参数设计开发的一个工具。重点是阐述基 于其相关的使用环境，内部和外部的影响因素决定怎样来进行一个设计。 3. 它是一个工具：让工程团队更好的明白进入他们系统的所有的影响因素， 从而明白怎样避免不被期望的功能降级或失效情况的发生。 4. 它是一个稳健性检查清单开发之前的一个前期环节。P图当中被识别的干 扰因素和错误状态将在稳健性检查清单中进行深入的分析。P图v When? 什么时候做什么时候做P图图 1. 子系统的1/2阶段P图应该在节点前被完成。 2. 一旦P图被完成，它将帮助开发FMEA和稳健性检查清单。 3. 附件/部件

12、的P图要求在节点时完成。P图vWhat 参数图有些什么内容参数图有些什么内容 1. 系统/子系统/部件名称 2. Signal/input; 输入信号 3. Response Ideal Function; 理想的功能输出 4. Noise Factors; 干扰因素 5. Error States; 错误状态输出 6. Control Factors. 控制因素P图How? 怎样做怎样做P图图1. Signal/Input: 信号输入 a. 识别进入系统的能量 b. 列出对应每一个功能的能量输入信号（如扭矩，电压，力等等） c. 使用可测量的工程术语来陈述信号的输入。2. Response

13、Ideal functions: 理想的功能输出 a. 列出可测量的理想功能 b. 列出对应每一个输入的功能输出 c. 参考边界图澄清功能关联性（每一个界面至少有一个功能输出） d. 在P图里的理想功能应该被包括到DFMEA里面。P图3. Noise Factors: 干扰因素I.Piece to Piece 零件之间II.Change over time (Aging/Wear) 超时的变化（老化/磨损）III.Customer usage 客户使用习惯IV.External Environment 外部环境V.System to System interactions 系统之间交互作用备注

14、：标准规范不是正确的干扰因素。干扰因素应该是可测量的。为了 显示各干扰因素的重要性需要对其进行分类。通过界面系统/部件 的相应团队共同识别第“V”条的干扰因素。在界面分析中负面的风 险条款必须包含进入P图的干扰因素之内。同时它是DFMEA当中 失效的原因。干扰因素包括工程师不能控制或者不选择控制的条干扰因素包括工程师不能控制或者不选择控制的条 款。款。P图v内部干扰因素（性能）内部干扰因素（性能）I. 零件之间的变差a. 制造变差b. 装配变差c. 材料变差II. 超时的变化a. 磨损/老化b. 疲劳c. 材料属性的改变d. 尺寸的变化外部干扰因素（要求）外部干扰因素（要求）III. 客户使用

15、习惯a. 合理使用（但没考虑到）b. 误用（合情但不合理的使用）c. 滥用（不合情也不合理的使用）IV. 外部环境a. 太阳日晒b. 风c. 水/雪d. 灰尘/脏物V. 系统间影响a. 和外部环境/系统/部件的相互影响b. 包括相关联系统错误状态的输出顾客使用的类型Normal use一般使用Misuse误用Abuse ?滥用滥用Normal Use一般使用Misuse误用Abuse滥用 P图v定量干扰因素的目的 1. 干扰因素为我们的系统定义了操作条件 2. 不知道操作条件，我们不可能设计一个有效的系统对于工程的可靠性是基本的P图4. Error States: 错误状态a.罗列干扰引起的错

16、误状态b.它是DFMEA的失效模式或者失效后果c.它不是设计/制造错误d.当输入能量产生不期望的响应则失效模式发生e.考虑：全（硬）失效，部分失效，超越/降级功能，间断的和无意识的功能发生。P图5. Control Factors: 控制因素 识别影响系统功能的控制因素，降低系统对干扰因素的敏感性。a.罗列能被团队控制的设计因素（材料选择，焊点数量，孔深度，几何形状尺寸，位置和定位等）b.它不是设计验证方式 （物理的和分析的方式）c.在P图里的控制因素也许能帮助推荐DFMEA的预防行动P图的益处和考虑的事项v一个清晰的显示v干扰因素的全面概括v稳健性策划的来源v每个系统都有干扰因素vP图可以代

17、表CAE或零部件DFMEA 内容DFMEA 评分标准 YC/YS判定稳健性检查清单稳健性检查清单vWhy? 为什么要做为什么要做RRCL1.使工程师能够分析干扰因素对他们系统的影响2.使团队能够创建干扰因素和错误状态之间的关联性3.给团队提供了一个评审他们的干扰因素管理策略的格式4.帮助团队开发设计验证计划DVP，确保设计验证的项目，验证方式（测试条件/接收标准/样本数选择等等）的稳健性稳健性检查清单When? 何时做何时做RRCL1.应该在 节点前开始，和系统DFMEA/DVP开发同时进行2.RCL应该在 节点完成稳健性检查清单vWhat? RRCL做什么做什么 通过团队的努力在RCL中建立

18、P图识别的干扰因素和错误状态之间的关联性。另外：1.高风险错误状态和所有相关的干扰因素关联性在RCL中被文件化2.识别干扰因素引起的错误状态的风险级别3.提供一个干扰因素的参数范围和所属范畴的操作信息窗口4.文件化管理干扰因素的策略5.决定设计验证的项目，验证方式（测试条件/接收标准/样本数选择等等）稳健性检查清单vHow? 怎样做怎样做RRCL1.复制在P图中已识别的干扰因素和错误状态到RRCL中2.识别高风险的错误状态a.高频率/高维修成本/高严重度的3包问题（见质量历史）b.新设计的应用c.评审先前DFMEA的高危险度SO和高RPN值条款d.评审先前项目的高风险投产问题3.识别在RCL中

19、干扰因素的参数范围和所属范畴4.识别干扰因素对每一个错误状态的关联性及其影响程度5.识别每一个干扰因素的管理策略便于改善设计的稳健性6.根据错误状态决定设计验证的项目，干扰因素决定测试条件和样本数，功能要求和错误状态决定接收标准vNFMS 干扰因素管理策略 也称为稳健性策略，是在识别干扰后为了最小化这些干扰的影响所采取的措施。1Define Requirements定义需求2Concept Development and Selection 概念开发和选择3Design and Optimise设计和优化4Verification验证5Manufacture and Monitor制造和监控P

20、rimarily used for these phases对这些阶段主要使用May be used for these phases对这些阶段可能使用Not used for these phases对这些阶段不使用稳健性检查清单#1: 更改设计概念v更改基本的设计概念来消除对干扰的敏感性。v只易于应用在设计过程的早期。#2: 对干扰变得稳健 v修正现有的设计使其对干扰更不敏感。v可以通过下列手段来实现：参数设计升级设计（增加强度）增加多余的系统500kg500kg500kg#3: 减少或去除干扰v减少或去除干扰因素也许是可能的。20052021Process Revisions过程修正过程

21、修正Actual 6 variation from production process来自生产过程的实际6变差#4: 补偿装置v当更改设计或去除干扰都不可行时，另一个可选的策略是对它进行补偿。补偿装置的范例包括：挡热屏减振块挡石板Exhaust排气BushHeatHeatHeat Shield#5: 隐藏稳健性的问题v有时干扰的后果可以对顾客进行隐藏v这必须不是针对安全问题而进行的干扰因素管理矩阵NFMS益处和考虑的事项v使用NFMS的益处包括：更稳健的产品减少问题v当使用NFMS时要考虑的事情包括：一个系统的NFMS可以会消极地影响另一个系统。确保其他的参与方是参与其中的，例如将被执行该策

22、略的供应商。稳健性检查清单vWhy? 为什么要做为什么要做DVM1.它将连接你的干扰因素将导致哪些失效模式2.识别设计验证试验的能力并罗列干扰因素和失效模式的关联性清单3.识别现有的DVM没有或不能论证当前干扰因素的差距。 （呈现哪些试验应该被修订和哪些新的试验应该被增加）稳健性检查清单vWhat? DVM做什么做什么1.它是开发 DVP的1个工具2.从RCL里面我们期望输出的是什么a.修订现有的验证试验b.基于新的失效模式和干扰因素开发新的验证试验c.确认RDM试验将提供可测量的输出 （决定是否需要修订现有的试验程序）稳健性检查清单vHow? 怎样做怎样做DVM1.列出证实产品可靠性和稳健性

23、的所有系统试验条款，并识别验证方式的类型2.确认设计验证方式和错误状态之间的关联性3.选择高风险条款的验证方式4.确认设计验证方式和干扰因素之间的关联性5. 结合高风险干扰因素加强验证方式稳健性检查清单vDVM需要避免的问题需要避免的问题: a)试验没有覆盖所有的干扰因素和错误状态b)重复性的试验c) 一个试验覆盖多个干扰因素，但名义上，绝大部分试验是标准试验。验证产品性能降级或失效的试验往往是不够的。(如果选择的试验样本数量不是足够的大，为新设计进行的标准试验将不一定具备统计分析结论的确认)稳健性检查清单vDVM类型类型: 1. Test to Bogey 标准试验标准试验a. 进行试验至指

24、定的时间、里程或循环进行试验至指定的时间、里程或循环然后停止。然后停止。b. 记录项目失效的数量。记录项目失效的数量。 2. Degradation Testing 退化试验退化试验a. 在试验期间定期测量性能在试验期间定期测量性能b. 记录随时间过去功能的退化记录随时间过去功能的退化 3. Test to Failure 失效试验失效试验a. 进行试验直到有些或所有的项目失效。进行试验直到有些或所有的项目失效。b. 记录失效时间。记录失效时间。RRCL益处和考虑的事项v益处文件化干扰因素的交互作用提供一个系统的方法来考虑干扰因素帮助生成RRDMv考虑的事项练习是生成并修订RRCL的最好方法R

25、RCL仅只与完成它的小组水平一样。设计验证计划和报告设计验证计划和报告v根据功能的逐级传递系统-子系统-零部件，结合RRCL开发的每一个错误状态及其强关联的干扰因素对应的DVM确定系统-子系统-零部件的设计验证项目、接收标准、样件数量、计划开始/完成日期、测试设备及地点等等。v为尽早发现问题并解决问题，缩短开发时间，需从下往上进行设计验证：零部件-子系统-系统-整车。稳健性论证矩阵稳健性论证矩阵vWhy? 为什么要做为什么要做RRDM1.论证部件/系统是否实现了各自的福特可靠性要求2.提供1个评审影响系统的高风险错误状态和干扰因素的论坛，从而识别其设计验证方式避免高风险在该系统内发生3.捕捉提

26、高了要求的设计验证试验结果，并评估项目发布和其有任何关联的风险状况稳健性论证矩阵vWhen? 何时做何时做RRDM1.在节点签收供应商的Esow/QRSOW2.在节点合并RDM到DVP（FDVS）当中3.在节点完成RDM草案4.在节点RDM应该被完成稳健性论证矩阵vWhat? RRDM做什么做什么 它是一个数据驱动途径：捕捉并显示验证系统稳健性和可靠性的关键信息。 提供一个对设计验证结果有组织的/容易地评审回顾的账目。稳健性论证矩阵vHow? 怎样做怎样做RRDM -当RCL完成后相关的信息将自动被传递到RDM -目标是设计验证方式可接受的标准 -通过分析设计验证试验结果论证结果被传递到RDM

27、1. RCL中被识别的高风险设计验证方式传递进入RDM2. 罗列可靠性论证评估标准3. 罗列相应的高风险错误状态4. 罗列干扰因素，其参数范围和所属范畴也被合并进入RDM5. 设计验证试验结果的图表论证6. 展示可靠性论证的当前状态的评估7. 解释存在的问题并提供解决方案和问题关闭日期RRDM的益处v总结高影响出错状态和干扰因素以及关联的DVMvDV策略的综合概括v显示DV结果v显示DV试验如何结合干扰因素v提供在工程设计审核中沟通必需的基本信息过程流程图 内容PFMEA 内容控制计划 内容生产验证计划和报告小结v好的产品既不是检验出来的，更不是问题发生后解决出来的。v好的产品首先是设计出来的，然后是制造出来的。 所以稳健性需要设计到产品中去，制造到产品中去Q&A