品质管理与管制课件.ppt

1、品質管理與管制品質管理與管制1nTaguchi loss functionnOptimizing reliability1品質管理與管制品質管理與管制2Design optimization includes setting proper tolerances to ensure maximum product performance and making designs robust,that is,insensitive to variations in manufacturing or the use environment.2品質管理與管制品質管理與管制3n田口假設損失可用一種平方函數

2、來估算，使得偏離目標值越遠相當於損失越大。n損失函數表示為：品質管理與管制品質管理與管制44loss lossno loss nominaltolerancelosslossTraditional ViewTaguchis View品質管理與管制品質管理與管制5Loss function:L(x)=k(x-T)2Example:Specification=.500 .020.Failure outside of the tolerance range costs$50 to repair.Thus,50=k(.020)2.Solving for k yields k=125,000.The l

3、oss function is:L(x)=125,000(x-.500)2Expected loss=k(2+D2)where D is the deviation from the target.5品質管理與管制品質管理與管制6品質管理與管制品質管理與管制7總成本不一致成本品質保證成本品質“最佳水準”100%品質管理與管制品質管理與管制8總成本不一致成本品質保證成本100%品質管理與管制品質管理與管制9nStandardizationnRedundancynPhysics of failure9品質管理與管制品質管理與管制10nReliability testingnMeasurement

4、systems evaluationnProcess capability evaluation品質管理與管制品質管理與管制11Design verification is necessary to ensure that designs will meet customer requirements and can be produced to specifications.品質管理與管制品質管理與管制12nLife testingnAccelerated life testingnEnvironmental testingnVibration and shock testingnBurn-

5、in(component stress testing)品質管理與管制品質管理與管制13nWhenever variation is observed in measurements,some portion is due to measurement system error.Some errors are systematic(called bias);others are random.The size of the errors relative to the measurement value can significantly affect the quality of the d

6、ata and resulting decisions.品質管理與管制品質管理與管制14n準確度（準確度（Accuracy）：）：定義為觀測值接近已接受參考值或標準的一致性。n精密度（精密度（Precision）：）：定義為隨機選取個別量度或結果之間的一致程度。品質管理與管制品質管理與管制15品質管理與管制品質管理與管制16n1.選出m個操作員和n個零件，一般來說至少選2個操作員和10個零件。要讓操作員看不到零件編號。n2.校準測量儀器。n3.讓每個操作員以隨機的次序測量各零件，並記錄結果。針對總共r次試驗重複此程序；但必須要試驗兩次以上。n4.計算每個操作員的平均測量值，以及最大和最小平均值

7、的差異。n5.計算各零件和各操作員的全距：這些值，顯示同一個操作員重複測量同一個零件的變異性。接下來，計算各操作員的平均全距：n計算整體平均全距。n6.計算個別全距 的管制界限。品質管理與管制品質管理與管制17nRepeatability(equipment variation)variation in multiple measurements by an individual using the same instrument.nReproducibility(operator variation)-variation in the same measuring instrument us

8、ed by different individuals品質管理與管制品質管理與管制18nQuantify and evaluate the capability of a measurement systemSelect m operators and n partsCalibrate the measuring instrumentRandomly measure each part by each operator for r trialsCompute key statistics to quantify repeatability and reproducibility品質管理與管制品

9、質管理與管制19品質管理與管制品質管理與管制20nUnder 10%error-OKn10-30%error-may be OKnover 30%error-unacceptable品質管理與管制品質管理與管制21One of the most important functions of metrology is calibrationthe comparison of a measurement device or system having a known relation-ship to national standards against another device or syst

10、em whose relationship to national standards is unknown.品質管理與管制品質管理與管制22 品質管理與管制品質管理與管制23nThe range over which the natural variation of a process occurs as determined by the system of common causesnMeasured by the proportion of output that can be produced within design specifications品質管理與管制品質管理與管制24A

11、 highly capable process produces high volumes with few or no defectsWorld-class levels of process capability are measured by parts per million(ppm)defect levels 品質管理與管制品質管理與管制25Six SigmaA design program which emphasizes engineering(designing)parts so that they are highly capable 品質管理與管制品質管理與管制26Capa

12、bility StudiesTwo purposes to determine whether a process is capable1.To determine whether a process consistently results in products that meet specifications2.To determine whether a process is in need of monitoring 品質管理與管制品質管理與管制27nPeak performance studyHow a process performs under ideal conditions

13、nProcess characterization studyHow a process performs under actual operating conditions品質管理與管制品質管理與管制28nComponent variability studyRelative contribution of different sources of variation(e.g.,process factors,measurement system)品質管理與管制品質管理與管制29Process Capability Study1.Choose a representative machine

14、 or process2.Define the process conditions3.Select a representative operator4.Provide the right materials5.Specify the gauging or measurement method6.Record the measurements7.Construct a histogram and compute descriptive statistics:mean and standard deviation8.Compare results with specified toleranc

15、es品質管理與管制品質管理與管制30specificationspecificationspecificationspecificationnatural variationnatural variation(a)(b)natural variationnatural variation(c)(d)品質管理與管制品質管理與管制31Cp=USL-LSL 6Cpl,Cpu USL-m 3Cpl=m-LSL 3Cpk=minCpu=品質管理與管制品質管理與管制32Non-centered process(general case):choose cpk=the lower of:Upper Spec

16、 Limit Process Mean cpu=-or 3 Process Mean Lower Spec Limit cpl=-3 品質管理與管制品質管理與管制33nSpecificationNominal(target)dimension:30 mmTolerance:+1 mm,-0.5 mmn Process standard deviation:0.25 31 30 30 29.5cpu=-=1.33 cpl=-=0.67 3(0.25)3(0.25)and therefore Cpk=0.67品質管理與管制品質管理與管制34Centered process(special case

17、):specification width cp=-process width Upper Spec Limit Lower Spec Limit =-6 品質管理與管制品質管理與管制35nSpecificationNominal(target)dimension:30 mmTolerance:1 mmn Process standard deviation:0.25 31 29 cp=-=1.33 6(0.25)品質管理與管制品質管理與管制36nProcess must be normally distributednProcess must be in controlnProcess ca

18、pability result:1.00=not capable 1.33=capable and acceptable(generally)2.00=capable and acceptable(6)5 or 10 is“overkill”,excessive resource useSJSU Bus.142 David A.Bentley 0/24/06品質管理與管制品質管理與管制37品質管理與管制品質管理與管制38nProcess capability(Cp or Cpk)Measure of variability against design specificationsSpecs

19、set by customer or design engineerSpec width:USL&LSL(or UTL<L)nStatistical process control(SPC)Measure of variability against control limitsControl limits calculated from sample dataUCL and LCL品質管理與管制品質管理與管制39ControlCapability CapableNot Capable In Control Out of ControlIDEALTHE MANAGEMENT AND CON

20、TROL OF QUALITY,5e,2002 South-Western/Thomson LearningTM品質管理與管制品質管理與管制40The difference between capability and stability(control)A process is capable if individual products consistently meet specificationA process is stable(in control)only if common variation is present in the process 品質管理與管制品質管理與管制4

21、1nThe range over which the natural variation of a process occurs as determined by the system of common causesnMeasured by the proportion of output that can be produced within design specifications41品質管理與管制品質管理與管制42nPeak performance study-how a process performs under ideal conditionsnProcess characte

22、rization study-how a process performs under actual operating conditionsnComponent variability study-relative contribution of different sources of variation(e.g.,process factors,measurement system)42品質管理與管制品質管理與管制431.Choose a representative machine or process2.Define the process conditions3.Select a

23、representative operator4.Provide the right materials5.Specify the gauging or measurement method6.Record the measurements7.Construct a histogram and compute descriptive statistics:mean and standard deviation8.Compare results with specified tolerances43品質管理與管制品質管理與管制44n1.選擇一個具代表性的機器或製程。n2.定義製程條件。n3.選出

24、一個具代表性的操作員。n4.提供充足而標準等級的物料，使研究不致中斷。n5.訂出所用的測量方法。n6.提出依序紀錄產出單位的測量值與條件的方法。品質管理與管制品質管理與管制45品質管理與管制品質管理與管制46品質管理與管制品質管理與管制4747specificationspecificationspecificationspecificationnatural variationnatural variation(a)(b)natural variationnatural variation(c)(d)品質管理與管制品質管理與管制48The process capability index,C

25、p(sometimes called the process potential index),is defined as the ratio of the specification width to the natural tolerance of the process.Cp relates the natural variation of the process with the design specifications in a single,quantitative measure.48品質管理與管制品質管理與管制4949Cp=UTL-LTL 6Cpl,Cpu UTL-m 3Cp

26、l=m-LTL 3Cpk=minCpu=品質管理與管制品質管理與管制50品質管理與管制品質管理與管制51品質管理與管制品質管理與管制52品質管理與管制品質管理與管制53THANKS!品質管理與管制品質管理與管制54六標準差設計品質管理與管制品質管理與管制55nDFSS包含四種主要活動：1.概念的發展，此時基於客戶要求、技術能力，概念的發展，此時基於客戶要求、技術能力，和經濟現實狀況，而決定產品的功能性。和經濟現實狀況，而決定產品的功能性。2.設計的發展，專注於產品和服務的性能，必須設計的發展，專注於產品和服務的性能，必須要滿足產品和服務的製造或交貨要求。要滿足產品和服務的製造或交貨要求。3.設

27、計最佳化，設法使生產或使用的變異性最小，設計最佳化，設法使生產或使用的變異性最小，即開發一種強健設計。即開發一種強健設計。4.設計的確認，確保系統產能符合適當的標準差設計的確認，確保系統產能符合適當的標準差水準。水準。品質管理與管制品質管理與管制56DFSS的多數工具就像六標準差般已行之有年;但其獨特之處，是把他們融合成正式的理論方法,由六標準差哲學主導,並切記明確的企業目標。56品質管理與管制品質管理與管制57n概念設計Concept development 是應用科學、工程、以及企業知識，來產生基本的功能設計，同時滿足顧客、和製造或服務的要求。品質機能展開品質機能展開(QFD)概念工程概念

28、工程57品質管理與管制品質管理與管制58研發基本功能設計，是把顧客需求轉換成可衡量的技術量度，以及轉換成後續的細部設計規格。58品質管理與管制品質管理與管制59n品質機能展開（quality function deployment;QFD）使在整個設計過程以及設計生產系統時，能滿足顧客的需求。n這個名詞，是從描述流程的字Kanji翻譯而來。n常用一種矩陣圖來呈現數據和資訊。品質管理與管制品質管理與管制6060 技術要求 組件特性 製程作業品質計畫品質管理與管制品質管理與管制61透過改善價值鏈中所有機制的溝通和團隊合作，如行銷與設計之間設計與製造之間以及採購與供應商之間，故QFD使公司蒙受其利。

29、61品質管理與管制品質管理與管制6262 技術需求顧客聲音關係矩陣技術需求優先順序 顧客需求的優先順序競爭性評估內部關係品質管理與管制品質管理與管制63n建造品質屋有六個基本步驟：1.確認顧客需求。確認顧客需求。2.確認技術需求。確認技術需求。3.把顧客需求和技術需求產生關聯。把顧客需求和技術需求產生關聯。4.評估競爭性的產品或服務。評估競爭性的產品或服務。5.評估技術需求，並擬定目標值。評估技術需求，並擬定目標值。6.決定在其餘生產決定在其餘生產/交貨流程中，要佈署什交貨流程中，要佈署什麼技術需求。麼技術需求。品質管理與管制品質管理與管制64品質管理與管制品質管理與管制65品質管理與管制品質

30、管理與管制66品質管理與管制品質管理與管制67品質管理與管制品質管理與管制68品質管理與管制品質管理與管制69品質管理與管制品質管理與管制70n主要步驟：1.瞭解顧客的環境。瞭解顧客的環境。2.把瞭解轉換成需求。把瞭解轉換成需求。3.把已得知者轉化為作業。把已得知者轉化為作業。5.概念的遴選。概念的遴選。4.概念的產生。概念的產生。品質管理與管制品質管理與管制71 品質管理與管制品質管理與管制72n公差設計n設計失效模式和影響分析n可靠度預測72品質管理與管制品質管理與管制73n決定某個尺寸允許的變異。n工程師須瞭解成本與性能的權衡取捨。73品質管理與管制品質管理與管制74n規格規格 Spec

31、ification將顧客需求轉換為設計需求。將顧客需求轉換為設計需求。包含名義尺寸包含名義尺寸(nominal dimensions)和公差和公差(tolerances).n名義值名義值 Nominal value製造時設法滿足顧客需求的理想尺寸或目標值製造時設法滿足顧客需求的理想尺寸或目標值n公差公差 Tolerance名義值上下所允許的變異名義值上下所允許的變異體認到製程中有自然的變異體認到製程中有自然的變異(稱為一般原因稱為一般原因common causes)品質管理與管制品質管理與管制75n考慮成本與性能的權衡取捨n太緊的公差=不必要的成本n太鬆的公差=不符合顧客需求n最終的結果:太鬆

32、或太緊都會耗費你的錢!品質管理與管制品質管理與管制76由於五個 M：men and women,materials,machines,methods,and measurement，製程中有自然的變異(稱為一般原因common causes)，所以不是所有的零件都能剛好依照名義規格來生產，因此公差是必要的。76品質管理與管制品質管理與管制77n設計失效模式和影響分析設計失效模式和影響分析（design failure mode and effects analysis;DFMEA）的目的，是要找出所有可能會發生失敗的途徑，找出所有可能會發生失敗的途徑，估計失敗的結果與嚴重性，以及估計失敗的結果

33、與嚴重性，以及建議矯正設計的措施。建議矯正設計的措施。品質管理與管制品質管理與管制7878品質管理與管制品質管理與管制79 品質管理與管制品質管理與管制80n可靠度 Reliability 定義某個產品、某件設備，或系統，針對定義某個產品、某件設備，或系統，針對一段指定一段指定時間時間，在指定的，在指定的運轉條件運轉條件下，能執下，能執行預期行預期功能功能的的機率機率。此定義有四個要素：此定義有四個要素：機率、時間、機率、時間、功能功能(績效績效)，和運轉條件，和運轉條件。80品質管理與管制品質管理與管制81n功能性失效(Functional failure)由於製造或材料的缺陷，產品壽命一開

34、始就發生失效。n“新品故障，DOA，Dead on Arrival”n“早期失敗，夭折，infant mortality”n可靠度失效(Reliability failure)使用一段時間後的失效。81品質管理與管制品質管理與管制82n失效率失效率 Failure rate(l l)每單位時間失效的次數n替代的測量平均失效時間平均失效時間(MTTF，Mean time to failure)平均失效間隔時間平均失效間隔時間(MTBF，Mean time between failures)THE MANAGEMENT AND CONTROL OF QUALITY,5e,2002 South-We

35、stern/Thomson LearningTM品質管理與管制品質管理與管制83n固有的可靠性固有的可靠性Inherent reliability 依據依據產品設計所預測（穩健設計）產品設計所預測（穩健設計）n實現可靠性實現可靠性Achieved reliability 在使在使用過程中觀察用過程中觀察THE MANAGEMENT AND CONTROL OF QUALITY,5e,2002 South-Western/Thomson LearningTM(Mod 11/11/02 DAB)品質管理與管制品質管理與管制84THE MANAGEMENT AND CONTROL OF QUALIT

36、Y,5e,2002 South-Western/Thomson LearningTM品質管理與管制品質管理與管制85 浴缸曲線縱軸是失敗率縱軸是失敗率橫軸是時間橫軸是時間顯示產品在他們顯示產品在他們 的生命中，無論的生命中，無論 早期或晚期都更早期或晚期都更 有可能失敗有可能失敗 品質管理與管制品質管理與管制86很多電子組件普遍在壽命早期，展現高卻遞減的失效率(如曲線陡峭的斜率所證明),接著是失效綠鄉邦穩定時期，而以失效率遞增結束。86品質管理與管制品質管理與管制87THE MANAGEMENT AND CONTROL OF QUALITY,5e,2002 South-Western/Thom

37、son LearningTM品質管理與管制品質管理與管制88品質管理與管制品質管理與管制89品質管理與管制品質管理與管制90n失效的機率密度函數 f(t)=le-lt for t 0n時間間隔(0,T)內失效之機率 F(t)=1 e-lT n可靠度函數(不會在T時間內失效的機率 R(T)=1 F(T)=e-lT 品質管理與管制品質管理與管制91 品質管理與管制品質管理與管制92如果整個系統的績效依賴於所有組件能正常運作，則組件成一串聯系列。該元件不需要實質地串成一串所有組件都必須能正常運轉 品質管理與管制品質管理與管制93RS =R1 R2.Rn 12nTHE MANAGEMENT AND C

38、ONTROL OF QUALITY,5e,2002 South-Western/Thomson LearningTM品質管理與管制品質管理與管制94n元件可靠度:.95,.96,.94,.90n系統可靠度:(.95)(.96)(.94)(.90)=0.77品質管理與管制品質管理與管制95高可靠性系統往往需要極高可靠性的組成元件若極高可靠性的組成元件不可能的話，則使用替代物作為備份系統備份的另一個用詞是累贅的或並聯 品質管理與管制品質管理與管制96RS =1-(1-R1)(1-R2).(1-Rn)12nTHE MANAGEMENT AND CONTROL OF QUALITY,5e,2002 S

39、outh-Western/Thomson LearningTM品質管理與管制品質管理與管制97n元件可靠度:.95,.96,.94,.90n系統可靠度:1-(1-.95)(1-.96)(1-.94)(1-.90)=0.999988品質管理與管制品質管理與管制98n轉換成等價的串聯系統THE MANAGEMENT AND CONTROL OF QUALITY,5e,2002 South-Western/Thomson LearningTM品質管理與管制品質管理與管制99n元件可靠度:.95(s),.96(p),.94(p),.90(s)n並聯部份的可靠度:1-(1-.96)(1-.94)=0.9976n系統可靠度:(.95)(.9976)(.90)=0.8529