文/劉 斌

產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計是有規(guī)律的，是一門科學(xué)，而不應(yīng)該僅僅依靠經(jīng)驗來進行設(shè)計，只有構(gòu)建系統(tǒng)化的質(zhì)量設(shè)計平臺，才能最大程度地發(fā)揮價值。通過運用PERA.Q可以提升質(zhì)量設(shè)計水平，從而提高產(chǎn)品的固有質(zhì)量、降低成本并縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

質(zhì)量設(shè)計子平臺（PERA.Q）是精益研發(fā)平臺里重要的組成部分，它作用于產(chǎn)品全生命周期的全過程，包括：概念設(shè)計、方案設(shè)計、詳細設(shè)計及樣機實驗等環(huán)節(jié)。通過為精益研發(fā)平臺提供質(zhì)量工藝和方法等保證，使企業(yè)能夠研發(fā)出高品質(zhì)的產(chǎn)品。

產(chǎn)品研發(fā)涉及到三個過程：系統(tǒng)工程展開、設(shè)計工程展開和工藝性展開，在這三個過程中，從精益研發(fā)平臺進入，創(chuàng)新設(shè)計、協(xié)同仿真和質(zhì)量設(shè)計聯(lián)合運用。經(jīng)過多次迭代，形成精益研發(fā)總線，最終整個研發(fā)過程會積累成研發(fā)知識庫，從而形成企業(yè)知識資產(chǎn)的核心競爭力。只有進行科學(xué)而卓有成效的質(zhì)量活動，企業(yè)才能獲得巨大的利潤空間。

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精益研發(fā)應(yīng)用流程

質(zhì)量是設(shè)計出來的

生產(chǎn)是按照設(shè)計圖紙和工藝要求來實現(xiàn)產(chǎn)品。生產(chǎn)過程解決不了圖紙設(shè)計不合理或工藝參數(shù)的設(shè)計先天問題。而質(zhì)量檢驗是在生產(chǎn)完成后進行的符合性驗證，屬于事后檢驗，目的是挑出不合格的產(chǎn)品，它只是一個把關(guān)，而不能提高產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計過程制定了質(zhì)量標(biāo)準，決定了產(chǎn)品的固有質(zhì)量。產(chǎn)品一經(jīng)研發(fā)出來，產(chǎn)品的基因也就確定。可見，質(zhì)量是設(shè)計出來的，提高產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)該從設(shè)計源頭入手。在設(shè)計過程解決產(chǎn)品的質(zhì)量問題可以達到事半功倍的效果，越是在產(chǎn)品生命周期的前端采取措施，對產(chǎn)品質(zhì)量提高的效果就越明顯。

質(zhì)量設(shè)計方法論

1.現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計理論

設(shè)計是一門科學(xué)。目前有五大設(shè)計理論體系，對企業(yè)設(shè)計非常有幫助：

（1）歐洲的經(jīng)典設(shè)計理論：強調(diào)設(shè)計是一個映射過程，功能的實現(xiàn)是能量和信息的轉(zhuǎn)換，其揭示了設(shè)計過程的本質(zhì)；

（2）蘇聯(lián)的創(chuàng)新設(shè)計理論：創(chuàng)新是有規(guī)律可循的，創(chuàng)新不是天才的專利，而是我們每個人都可以學(xué)習(xí)和掌握的；

（3）日本的穩(wěn)健性設(shè)計理論：強調(diào)質(zhì)量是要設(shè)計到產(chǎn)品里面去，包括系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)和容差設(shè)計；

（4）美國的公理設(shè)計理論：保持功能要求的獨立性和信息含量最小化原則，側(cè)重于為設(shè)計活動構(gòu)造一個完整的實用性框架；

（5）美國的六西格瑪設(shè)計：追求六西格瑪質(zhì)量，零缺陷。

現(xiàn)代企業(yè)研發(fā)工程師欠缺不是專業(yè)技術(shù)，而是缺乏系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法來加速產(chǎn)品開發(fā)過程，快速設(shè)計出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

2.質(zhì)量設(shè)計方法論

把和質(zhì)量密切相關(guān)的三個分支放在一起，構(gòu)成了質(zhì)量設(shè)計的理論體系；即：穩(wěn)健性設(shè)計理論、六西格瑪設(shè)計及公理設(shè)計理論。三者有區(qū)別也有聯(lián)系，形成一整套切實有效的質(zhì)量設(shè)計方法。質(zhì)量設(shè)計也是一門科學(xué)，目標(biāo)是建立強健的產(chǎn)品開發(fā)體系，設(shè)計出具有一流品質(zhì)低缺陷低成本的產(chǎn)品。

（1）公理設(shè)計理論

公理設(shè)計理論提出了整體的公理化理論框架，它提供了評價和判別產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量好壞的標(biāo)準，并提供了提高質(zhì)量的方法。公理化設(shè)計理念提出：從概念設(shè)計到初級設(shè)計到產(chǎn)品設(shè)計階段，進行逐級地設(shè)計和影射，從用戶域到功能域再到物理域，最后一直到工藝領(lǐng)域。它提供了一系列的判斷，在每一級的判斷分解中，如果出現(xiàn)不好的設(shè)計苗頭，就扼殺在萌芽的狀態(tài)，不會把概念設(shè)計問題傳遞到詳細設(shè)計中，把詳細設(shè)計問題再傳遞到工藝設(shè)計中。

（2）穩(wěn)健性設(shè)計

日本的穩(wěn)健性設(shè)計理論的目標(biāo)是要建立一個強健的開發(fā)體系，使得開發(fā)工程師無論是有經(jīng)驗的還是沒有經(jīng)驗的設(shè)計員都能設(shè)計出來具有一流品質(zhì)、低缺陷和低成本的產(chǎn)品。穩(wěn)健性設(shè)計包含了系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計。該理論提出：把顧客的質(zhì)量要求分解轉(zhuǎn)化成設(shè)計參數(shù)，形成預(yù)期目標(biāo)值，最終要生產(chǎn)出低成本且性能穩(wěn)定可靠的物美價廉的產(chǎn)品。

（3）六西格瑪設(shè)計

六西格瑪設(shè)計追求零缺陷，提供了設(shè)計過程中相關(guān)的工具和方法，象QFD、FMEA等，提供了設(shè)計后端特別是在工藝優(yōu)化方面的方法；

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六西格瑪設(shè)計理論

PERA.Q的質(zhì)量設(shè)計過程

1.質(zhì)量設(shè)計技術(shù)體系

PERA.Q質(zhì)量設(shè)計包含了六大核心技術(shù)，分別是綜合質(zhì)量展開、公理設(shè)計、試驗設(shè)計、穩(wěn)健性設(shè)計、可靠性設(shè)計和面向X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)的邏輯關(guān)系，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)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。

PERA.Q質(zhì)量設(shè)計體系

2.質(zhì)量設(shè)計應(yīng)用模型

質(zhì)量設(shè)計過程是從顧客的需求出發(fā)，從產(chǎn)品的概念設(shè)計到詳細設(shè)計到工藝設(shè)計，把顧客的需求進行綜合映射。即：以顧客需求為驅(qū)動，實現(xiàn)功能技術(shù)可靠性和成本等的逐級展開，形成可視化的設(shè)計圖表。

質(zhì)量設(shè)計過程

在映射的過程當(dāng)中進行公理化的判斷，試驗設(shè)計、穩(wěn)健性設(shè)計、可靠性設(shè)計和面向X設(shè)計，最終形成企業(yè)設(shè)計的虛擬樣機，通過底層的平臺達成質(zhì)量體系和目標(biāo)。把顧客的需求到產(chǎn)品的應(yīng)求進行一系列的映射，把各種方法封裝到平臺中，設(shè)計師不需要了解復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法，從而幫助企業(yè)能夠輕松地完成質(zhì)量設(shè)計方法的應(yīng)用。整個質(zhì)量設(shè)計的過程，就是在普通設(shè)計的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)質(zhì)量的設(shè)計和提升，形成高質(zhì)量、高可靠性的虛擬數(shù)字樣機。?

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質(zhì)量設(shè)計應(yīng)用模型

（1）綜合質(zhì)量展開（QFD）：解決如何通過產(chǎn)品質(zhì)量的策劃，明確設(shè)計目標(biāo)和重點的問題。以顧客需求為驅(qū)動，實現(xiàn)功能、技術(shù)、可靠性和成本等的逐級展開，形成可視化的設(shè)計圖表。QFD的應(yīng)用是多個質(zhì)量屋分析和演繹的過程。按照ASI的應(yīng)用模型，一般可分為四個階段。上一級的輸出會自動成為下一級的輸入，從而實現(xiàn)從顧客需求到一級級的設(shè)計目標(biāo)、工藝參數(shù)和控制條件的映射和轉(zhuǎn)化。QFD的核心是質(zhì)量屋，圖景化地展現(xiàn)需求、技術(shù)特征、競爭分析、設(shè)計目標(biāo)和它們之間的相關(guān)關(guān)系。這樣，設(shè)計師就明白每個過程的需求是什么，用什么技術(shù)手段去解決，通過競爭比較，確定設(shè)計的重點、技術(shù)瓶頸以及目標(biāo)值等。QFD是一個從前往后的展開系統(tǒng)。

其價值點為：

①實現(xiàn)了用戶需求世界向技術(shù)世界的轉(zhuǎn)換；
②通過價值和競爭分析確定設(shè)計的目標(biāo)和重點；
③實現(xiàn)了設(shè)計開發(fā)過程的可視化；
④快速利用原有的設(shè)計信息，大大減少了研制時間和設(shè)計更改。

綜合質(zhì)量展開

（2）公理設(shè)計：在系統(tǒng)設(shè)計階段對總體設(shè)計方案的分析和判斷，主要解決系統(tǒng)性不合理的問題。從用戶需求到設(shè)計參數(shù)的精確映射，快速分析和判別系統(tǒng)的耦合性，量化評價系統(tǒng)的復(fù)雜性，給系統(tǒng)簡化和創(chuàng)新提供依據(jù)，從而實現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計并有效地促進企業(yè)設(shè)計的模塊化、標(biāo)準化。

公理設(shè)計包含了整個設(shè)計過程的設(shè)計方法，它應(yīng)用廣泛，并和QFD、TRIZ、穩(wěn)健性設(shè)計以及DFX等有著密切的聯(lián)系。

（3）穩(wěn)健性設(shè)計：在詳細設(shè)計階段，基于試驗的結(jié)果分析，實現(xiàn)對參數(shù)和容差的優(yōu)化。穩(wěn)健性把質(zhì)量設(shè)計放到產(chǎn)品里邊，量化分析并確定產(chǎn)品的參數(shù)和合理容差，實現(xiàn)了低成本、高質(zhì)量的設(shè)計效果。

（4）正交試驗設(shè)計（DOE）：利用正交表來安排和分析多因素的試驗方案，從試驗因素的全部水平組合中，挑選部分代表性的水平組合進行試驗，通過對試驗結(jié)果的分析，了解全面的試驗情況，并找出最優(yōu)的水平組合。

這樣的試驗方法，能夠有效的減少試驗的次數(shù)、降低試驗成本并縮短研制周期。除了安排試驗方案，還可以通過試驗數(shù)據(jù)的分析，明確因素對于質(zhì)量指標(biāo)的影響程度，確定每個因素的水平，通過多個因素的水平搭配，來實現(xiàn)最好的設(shè)計效果；

（5）可靠性設(shè)計與分析（FMEA）：對產(chǎn)品的可靠性分配和預(yù)計，是在產(chǎn)品研發(fā)過程中不斷進行的活動，與整個研發(fā)過程緊密結(jié)合。通過建立產(chǎn)品的故障信息庫和失效及影響分析系統(tǒng)，實現(xiàn)改進措施向上級設(shè)計環(huán)節(jié)的信息反饋機制，通過產(chǎn)品可靠性指標(biāo)分解和分析，實現(xiàn)可靠性指標(biāo)的預(yù)計、分配、計算和預(yù)警，保證系統(tǒng)的可靠性。FMEA是從后往前的反饋系統(tǒng)。

（6）面向X設(shè)計（DFX）：DFX核心部分是解決設(shè)計方案的可制造性和可裝配性等問題，即DFMA（面向制造和裝配的設(shè)計），降低工藝和生產(chǎn)的難度。DFMA核心有兩點：

通過優(yōu)化設(shè)計，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制合理的參數(shù)與精度；

把生產(chǎn)過程的實際狀況整理成設(shè)計規(guī)則，用來指導(dǎo)和評價設(shè)計方案。

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DFMA應(yīng)用模型

（7）故障模式與影響分析：是從后往前的反饋過程，是將在后續(xù)過程出現(xiàn)的或可能出現(xiàn)的故障或缺陷，進行分析和預(yù)防。

3.PERA.Q的特點

（1）構(gòu)建了質(zhì)量設(shè)計的系統(tǒng)化平臺；
（2）實現(xiàn)質(zhì)量設(shè)計理論方法的封裝；
（3）與企業(yè)設(shè)計流程的有機結(jié)合；
（4）實現(xiàn)質(zhì)量設(shè)計知識積累和重用。

結(jié)語

產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計是有規(guī)律的，是一門科學(xué)，而不應(yīng)該僅僅依靠經(jīng)驗來進行設(shè)計，只有構(gòu)建系統(tǒng)化的質(zhì)量設(shè)計平臺，才能最大程度地發(fā)揮價值。

PERA.Q 是安世亞太精益研發(fā)平臺的質(zhì)量設(shè)計子平臺，通過運用PERA.Q可以提升質(zhì)量設(shè)計水平，從而提高產(chǎn)品的固有質(zhì)量、降低成本并縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。系統(tǒng)實現(xiàn)了質(zhì)量設(shè)計知識積累和重用，提升了企業(yè)研發(fā)團隊的整體設(shè)計水平，并可實現(xiàn)研發(fā)產(chǎn)品精確上市。