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电机行业DFMEA


什么是 DFMEA
DFMEA 是指设计阶段的潜在失效模式分析,是从设计阶段把握产品质量预防的一种手段,是 如何在设计研发阶段保证产品在正式生产过程中交付客户过程中如何满足产品质量的一种控制 工具。因为同类型产品的相似性的特点,所以的 DFMEA 阶段经常后借鉴以前量产过或正在生产 中的产品相关设计上的优缺点评估后再针对新产品进行的改进与改善。 [编辑]

DFMEA 基本原则
DFMEA 是在最初生产阶段之前,确定潜在的或已知的故障模式,并提供进一步纠正措施的一 种规范化分析方法;通常是通过部件、子系统/部件、系统/组件等一系列步骤来完成的。最初生产 阶段是明确为用户生产产品或提供服务的阶段,该阶段的定义非常重要,在该阶段开始之前对设 计的修改和更正都不会引起严重的后果,而之后对设计的任何变更都可能造成产品成本的大幅提 高。 DFMEA 应当由一个以设计责任工程师为组长的跨职能小组来进行,这个小组的成员不仅应 。 当包括可能对设计产生影响的各个部门的代表,还要包括外部顾客或内部顾客在内 DFMEA 的过 程包括产品功能及质量分析、分析故障模式、故障原因分析、确定改进项目、制定纠正措施以及 持续改进等 6 个阶段。 [编辑]

DFMEA 与 PFMEA 的关系
DFMEA 是指设计阶段的潜在失效模式分析,是从设计阶段把握产品质量预防的一种手段,是 如何在设计研发阶段保证产品在正式生产过程中交付客户过程中如何满足产品质量的一种控制 工具。因为同类型产品的相似性的特点,所以的 DFMEA 阶段经常后借鉴以前量产过或正在生产 中的产品相关设计上的优缺点评估后再针对新产品进行的改进与改善。 PFMEA 如果在 DFMEA 阶段做的比较好的话那么在 PFMEA 阶段将不会出现影响较大的品 质问题,但必竟是新产品往往都会出现自身特有的问题点,而这些问题也通常都是要经过长时间 的量产或者是交付给客户后才发生或发现的品质问题,这就要通过 PFMEA 加以分析保证。 两者最终的目的都是一样的都追求产品质量的稳定及良品最大化 同时也为大量生产提供可 , 行性的保证。 [编辑]

基本信息
在设计和制造产品时,FMEA 是一种可靠性设计的重要方法。 它实际上是 FMA (故 障模式分析)和 FEA(故障影响分析)的组合。它对各种可能的风险进行评价、分析, 以便在现有技术的基础上消除这些风险或将这些风险减小到可接受的水平。及时性是 成功实施 FMEA 的最重要因素之一,它是一个“事前的行为” 而不是“事后的行为” 为 , 。 达到最佳效益,FMEA 必须在故障模式被纳入产品之前进行. 设计 FMEA(也记为 d-FMEA)应在一个设计概念形成之时或之前开始,并且在 产品开发各阶段中,当设计有变化或得到其他信息时及时不断地修改,并在图样加工 完成之前结束。其评价与分析的对象是最终的产品以及每个与之相关的系统、子系统 和零部件。需要注意的是,d-FMEA 在体现设计意图的同时还应保证制造或装配能够 实现设计意图。因此,虽然 d-FMEA 不是靠过程控制来克服设计中的缺陷,但其可以 考虑制造/装配过程中技术的/客观的限制,从而为过程控制提供了良好的基础。 d-FMEA 的研究对象是: 设计要求与设计方案的相互权衡; 制造与装配要求的最初设计; 提高在设计/开发过程中考虑潜在故障模式及其对系统和产品影响的可能性; 为制定全面、有效的设计试验计划和开发项目提供更多的信息;建立一套改进 设计和开发试验的优先控制系统; 为将来分析研究现场情况、评价设计的更改以及开发更先进的设计提供参考 FMEA 是 1950 年间因油压系统产生质量可靠度 (Reliability) 时所设计的一种 「× ×体检表」 ,它分 D-FMEA 与 P-FMEA,D 即 Design 是指产品的「硬品/功能/系统」 上的可能失效 Failure 或故障 Fault 时的问题因果分析与改善对策,P 则是 Process 是指「流程/制程/步骤」上的不良所造成不良后果的改善与因果分析,由于一般 RD 研发工程师只会利用「方块图」对产品做功能拆解,而不会对流程做分析拆解除限制, 而使 P-FMEA 的「流程体检表」制作不出来。 FMEA 及 D-FMEA 的核心理念: 在 产品设 计开 发时 ,充分考 虑到产 品在 生产 \运输 \使用 的过 程中所 涉 及到的 困难 及问题,将所有的可能出现的因素纳入预防范围,提前做好预防措施及解决方案,

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 DFMEA 的案例分析
DFMEA 是一种以预防为主的可靠性设计分析技术,该技术的应用有助于企业提 高产品质量,降低成本,缩短研发周期。目前,DFMEA 已在航空航天以及国外的汽车行 业得到了较为广泛的应用,并显示出了巨大的威力;但在国内汽车行业并没有系统地展

开,也没有发挥其应有的作用。 DFMEA 在国产汽油机节流阀体的改进设计中的实施 以 为例,对改进后的 DFMEA 的实施方法和流程进行阐述。 实施 DFMEA 存在的困难 发 动机为 完成 其相 应的功 能,组成 结构复 杂 ,零 部件的 数量 也很庞 大 ,如 不加选 择 地对所有的零部件和子系统都实施 DFMEA,将会耗费大量人力、物力和时间,对于初 次实施 DFMEA 的企业几乎是不可能完成的工作。为此,需要开发一种方法,能够从发 动机的子系统/零部件中选择出优先需要进行分析的对象。 发动机由曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、进气系统、冷却系统和润滑 系统等组成,各机构和系统完成相应的功能。子系统的下级部件或组件通常需要配合 完成相 应的功 能 ,在描 述 这些部 件或组 件的 功能 时,不仅应 该描 述其独 立 完成的 功能 , 还应描述与其他部件配合完成的功能。 组成发动机的零部件种类很多,不仅包括机械零部件还有电子元件,电子部件的故 障模式已经较为规范和完整,但机械系统及其零部件的故障模式相当复杂,不仅没有完 整且规范的描述,二者之间还有一定的重复,为 DFMEA 工作的开展带来了困难,故需要 为机械系统及其零部件建立相应的故障模式库。 实施 DFMEA 的准备工作 由于在发动机设计中实施 DFMEA 要遇到较多困难,故作者建议,在具体实施 DFM EA 之前,需要做好建立较为完善的故障模式库并确定 DFMEA 的详细分析对象等准备 工作。 1.建立故障模式库的方法 发动机的组成零部件多、结构复杂,大多数零部件在运 行时还会有相互作用,导致零部件、子系统和系统的故障模式不仅复杂,各层次的故障 模式还会相互重复,需要为发动机建立一个故障模式库;该模式库不仅应该包含发动机 中所有子系统和零部件的故障模式,还能够反映出该故障模式究竟属于哪一个零部件 或系统,其建模流程如下图所示。 (1)建立系统结构树 为 建立故 障模 式库 ,首先要 建立系 统的 结构 树,它并不 依赖 于某一 特 定的产 品,而 是依据同一类产品建立。如建立一个汽油机的结构树时,应考虑该厂所有的汽油机,分 析出其共同特点后建立结构树;对于组成结构有重大改变的产品,可以考虑为其改变的 部分建立一个分支,挂接在系统结构树的相应节点上。 以汽油机的节流阀体为例,该阀体大致都由阀体、怠速控制阀、节气门位置传感 器等组成,细节部分会有所不同,节流阀体的系统结构树如下图所示。 (2)确定故障数据源 为确定故障模式,先要找到相应的数据源;建议选择同类产品的试验数据或三包数 据,因为这两种数据中较为详细地记录了产品在试验和使用过程中出现的故障。由于 发动机可靠性试验的成本很高,一般企业中都不会有充分的试验数据;尽管三包数据记 录的不是十分规范,但通过归纳和整理,仍然可以从中抽象出故障模式。所以,在试验数 据不充足的情况下,一般推荐采用三包数据。 (3)筛选所分析子系统的故障数据

一般来讲,故障数据来自于系统,需要将故障数据逐层筛选,才能最终得到系统、每 一级子系统以及零部件的故障数据,为确定其故障模式作准备。 (4)确定关键字 三包数据来自于不同的维修点,并非由专业的试验人员收集,难免存在不规范的现 象,比如对于“密封不严”这一故障现象,故障数据中就会有“密封不严、不密封、密封性 差、密封性不好”等多种描述。 针对这种现象,建议数据归纳人员先要了解各种故障现象的描述,在此基础上确定 关键字,对所选子系统的故障数据进行归类。关键字确定的原则是,能筛选到 95%以上 的同种故障现象,尽量做到不遗漏;不同故障现象间尽量做到不重复。因此,筛选同一种 故障现象很可能需要确定几个关键字。 (5)对系统的故障数据进行分类 依据确定的关键字对系统的故障数据进行分类,分类后的故障数据就可以用来抽 象出故障模式。 (6)故障模式的抽象 根据分类后的故障数据,可以抽象出相应的故障模式。故障模式要求用术语表示, 汽车产品可以参照标准 确定。 (7)故障模式挂接在系统结构树的节点上 系统、子系统及零部件等不同层次都会有相应的故障模式,需要将其挂接在相应 的节点上,至此故障模式库就搭建完成。随着分析工作的深入和故障数据的持续归纳, 故障模式库会越来越完整。 对节流阀体的故障数据进行以上的处理之后,得到了各级组件及零部件的故障模 式,建立了节流阀体的故障模式库,下图示出故障模式库的一部分。 需要指出,实施 DFMEA 时分析对象的故障模式不仅来源于故障模式库,还来自于 工作小组的分析。 2.确定 DFMEA 的详细分析对象 根据实施 DFMEA 需要耗费大量时间的具体情况, 本研究的参考文献[2]提出了一种新方法来确定需要详细实施 DFMEA 的对象;思路是 对系统进行逐级分析,根据一定的标准确定需要详细分析的分支(以下称为重要分支), 对重要分支一直细化到最底层,不可再分的重要分支即为需要详细分析的对象。方法 分为 3 步,即建立系统的组成结构树、确定阈值、选择所需分析的对象。 (1)建立系统的组成结构树 此处系统的组成结构树与上述中的系统结构树类似,但本质上不同。这里的系统 组成结构树是与系统的组成完全相同,依照系统的结构和功能逐级向下建立,直到系统 的零部件为止(称为组成结构树的叶结点),组成结构树的示意图见下图。 图中的系统由子系统 1 和子系统 2 组成,两个子系统分别完成相应的功能。子系 统 1 由子总成 1 和 2 组成,子总成 1 又可以向下划分为零部件;子系统 2 由两个零部件 组成。其中 S12,S21,S22,S111 和 S112 都是该组成结构树的叶结点。 (2)确定阈值 QC—900;标准中没有的故障模式,需由工程师商量之后统一

阈值是确定重要分支所依据的条件。根据 DFMEA 的原理,推荐确定重要度(S)和 风险顺序数(RPN)两个参数的阈值,只要某分支的 S 和 RPN 两参数中的任意一个等于 或超过阈值,该分支就被确定为重要分支。 S 和 RPN 以外,DFMEA 中还有发生度(O) 除 和探测度(D)两个参数,S 用来描述故障后果,O 表明故障原因的发生概率,D 是对探测 措施有效程度的度量,RPN 是 S,O,D3 者的乘积。O 和 D 的阈值根据类似产品的故障 数据确定,原则是要比 DFMEA 中的阈值低。 (3)选择所需分析的对象 对产品的组成结构树逐级向下分析,首先确定第一级分支的所有的 S,O,D 值,并计 算得到 RPN 值;然后根据阈值来确定哪一个分支为重要分支,被确定为重要分支的仍 然重复以上过程直到组成结构树的叶结点,非重要分支则不再继续分析。 以下图所示的系统组成结构树为例,选择需要分析的对象。 假设 S 和 RPN 的阈值 分别为 6 和 70,组成结构树中分支的各参数情况如图 5 所示,有“3”的部分为重要分支。 由图可见,子系统 S1 的 S 和 RPN 都达到阈值,被确定为重要分支;子系统 S2 的 R PN 虽未达到阈值,但 S 已经超过阈值,也被确定为重要分支;S12,S22 和 S111 被确定 为分析对象,需要对其进行详细的 DFMEA。 分析节流阀体的故障数据,确定 S 和 RPN 的阈值分别为 5 和 30,分析结果见下图。 由分析结果可知,需要对节气门位置传感器、怠速控制阀、阀片、阀体本体进行详细 的 DFMEA。 实施 DFMEA 的流程 为增加 DFMEA 的可用度,使初次进行 DFMEA 的工作人员也能顺利地实施 DFM EA,针对发动机设计的特点,对 DFMEA 的流程进行了进一步的归纳和改进(见下图)。 为加深对实施阶段的理解,提高分析效率,将实施阶段分成确定基础项、确定衍生 项及生成 DFMEA 报告等 3 步。 实施阶段中,功能、潜在故障模式、潜在故障影响、故障原因和现有控制措施等 5 个加“3”的为基础项,它们的分析是决定 DFMEA 实施成功与否的关键;S,O,D,RPN 和建 议的纠正措施为衍生项;基础项确定之后,衍生项可以随之确定。 1.分析基础项 (1)功能 分析项目的功能,用尽可能简明的文字来说明被分析项目满足设计意图的功能;阀 体的功能是与阀片配合保证最小流量;与怠速控制阀配合保证怠速流量;与节气门位置 传感器配合保证主进气量。 (2)潜在故障模式 每项功能会对应一种或一种以上的故障模式,填写故障模式要遵循 "破坏功能"的 原则 ,即尽 量列 出破坏 该 功能的 所有可 能的 模式 ;故障模 式大部 分来 源于 故障模 式库 , 还有一部分是新出现的故障模式以及小组分析的结果,阀体的潜在故障模式为磨损、 裂纹、断裂以及积碳等。 (3)潜在故障后果 每种故障模式都会有相应的故障后果;分析故障后果时,应尽可能分析出故障的最

终影响,即最严重的影响;阀体的潜在故障后果为发动机无力、燃油消耗率高、怠速高。 (4)潜在故障起因 所谓故障的潜在起因是指设计薄弱部分的迹象,其结果就是故障模式;根据阀体结 构和对其进行的功能分析,可以知道阀体磨损的潜在故障原因为,阀体喉口与阀片直径 不匹配 ;阀 杆与 阀片螺 钉 孔的位 置不匹 配 ;怠速 控 制阀与 怠速通 道的 孔径 不匹配 ;怠 速 通道的孔系不同轴。 (5)现有控制措施 根 据 故 障 的 潜 在 起 因 可 确 定 预 防 与 探 测 的 措 施 ,这 些 都 是 已 有 的 或 将 要 有 的 措 施。 阀体的现有控制措施为配合设计阀体喉口和阀片直径,保证其配合间隙;配合设计 阀杆和 阀片螺 钉孔 位置 ,保证其 同心度 ;配合设 计 怠速控 制阀和 怠速 通道 的孔径 ,保 证 其配合间隙。 2.分析衍生项 根据潜在故障后果确定 S,根据潜在故障原因以及同型产品的三包 数据确定 O,根据探测措施确定 D;根据确定的 S,O,D 计算得到 RPN 值。如果需要修 正,可以提出适当的建议措施,作为改进的依据,最后生成统一的 DFMEA 报告。 美国汽车工业行动集团(AIAG)颁布的 FMEA 标准中,提供了严重度、O 和 D 的评 定准则[3],其中,O 准则非常直观,根据计算得到的频率即可得。 D 和严重度判定准则的操作性较差,作者推荐企业根据 AIAG 的 D 准则,结合企业 现有的控制措施制定适用于企业自身的 D 判定准则。 至于严重度的判定,提倡仍沿用 AIAG 的准则,但为了增强其可操作性,作者对其进 行了进一步的归纳总结,生成如下图所示的流程;根据该流程即可很容易地判定每种故 障的严重度。 阀体磨损的严重度影响了发动机的基本功能,但未完全丧失,所以严重度为 7; 阀 体磨损的 O 根据故障数据的统计结果,结合专家组的分析,确定 O 为 3; 阀体磨损的检 测度现有的控制措施除硬度检测外,均为对两零部件的配合检测,有较多的机会能找出 潜在的起因,检测度为 4。 专家组确定 S 和 RPN 的阈值为 7 和 80,当 S 超过 7(含 7), RPN 超过 80(含 80)时,必须对其进行改进。因此,提出了以下建议措施:a)阀体喉口和 阀片直径、阀片和阀杆影响全闭泄漏量,除保证其配合间隙外,还应通过设计保证装配 后阀体喉口和阀片的同轴度,并进行全闭泄漏量检测;b)怠速控制阀和怠速通道影响怠 速流量,先需要通过设计保证怠速通道孔系的同轴度,然后保证怠速控制阀和怠速通道 的同轴度和间隙。 完成以上分析后,要根据建议措施对设计进行修正(实际采取的措施可能与建议措 施不同),修正后再重复以上步骤,直至 S 和 RPN 低于确定的 DFMEA 的 S 和 RPN 阈 值。 3.生成 DFMEA 报告 完成每轮 DFMEA 之后,要及时生成 DFMEA 报告,包括需改 进的零部件、建议措施和改进措施等。

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 DFMEA 的开发机理
一、 DFMEA 的开发 这项工作应在填制 DFMEA 专用表格之前进行。对于电池的 DFMEA 开发,就 是指构成电池这个系统的各部件或由部件构成的各子系统之间的相互关系,以及这些 部件或由部件构成的各子系统的功能。通常是通过作设计 FMEA 框图来完成。设计 F MEA 的开发具有很重要的作用,它实质上是将电池这个大系统进行了从整体到局部 的解剖从而获得了对电池整体的认识, 为进行进一步的设计 FMEA 提供了整体的基本 框架。制作设计 FMEA 框图有多种思路,一个良好的设计 FMEA 框图应全部包括系统 中所有的零部件,并层次清晰地体现出各零部件之间的相互关系。 二、 项目/功能 关于“项目/功能”这一栏,我们往往以为其内容不多,难度也不大,可做的东西也 不多。但恰恰相反,这一栏是整个设计 FMEA 的基石,是根本,是出发点。如果这一 栏没没有考虑清楚、有挖掘好,那么整个设计 FMEA 就等于无源之水、无本之木了。 “项目”指的是这节设计 FMEA 所要分析的零部件或子系统, 这必须限定和明确。 其次, “功能”是指该零部件或子系统要满足设计意图的功能,简而言之,就是这个零部件或 子系统到底有什么用,要达到什么目的。因为既然存在该零部件或子系统,则其必须 有用,否则就没有存在的必要了。一个零部件或子系统到底有哪些功能,有时我们并 没有完全掌握。因为我们对所研究对象的认识是一个逐渐深入的过程,对其功能的认 识也一样。我们对电池的各零部件或子系统的功能的认识,实质上就是我们对电池本 身的认识。所以,我们应多方面、多层次、多角度挖掘出各零部件或子系统的功能, 并且不满足于已有的对它功能的认识,而应逐次深入、反复地再理解、再认识。 三、 潜在失效模式 项目确定了,功能挖掘好了,接下来就是分析潜在失效模式。潜在失效模式是针 对项目的功能而言的,即该项目不能达到预期功能的各种表现形式。因此,项目有什 么功能,一般就会有达不到该功能的潜在失效模式。由此也可以看出全面、准确认识 的重要性,因为如果项目的功能不全或不准确,那么很难想象由此得出的其潜在的失 效模式会是准确和全面的。另外,由于多种原因,某一项目本身所固有的缺陷,它在 达到预期功能的同时,会不可避免地产生一些负面效应,这些负面效应并不能依据项 目的功能得来。例如通常采用的空气加热干燥设备,它在实现预期干燥物料功能的同 时,有可能对物料(如易氧化或热敏性物料)造成氧化或热分解的不良影响。如果这 种物料不期望被氧化,那么这也应该作为一个潜在失效模式加以重点考虑。如果有必 要,应对该干燥设备应进行重新的设计或采用其它的干燥方式以避免氧化的产生。 四、 潜在失效的起因/机理 潜在失效的起因、机理是针对失效模式而言的,其作用的结果就是失效模式,同

时又是后面提出建议和纠正措施的依据。 对潜在失效的起因、 机理的分析应尽量深刻, 避免肤浅、空乏。查找起因、机理应有科学的方法及可靠的数据,不能妄下结论,否 则后面提出的建议和纠正措施就没有什么意义了,更不要谈有什么改善的效果了。 五、 建议措施 当失效模式按 RPN 值排出次序后, 应首先对 RPN 值最高的和最关键的项目采取 纠正措施。任何建议措施的目的都是为了减少频度、严重度及探测度三者中的任何一 个或所有的值。严重度一般不会发生变化,因为严重度是潜在失效模式发生时对下一 个零部件或子系统或顾客影响后果的评价指标,它从侧面反映出被研究的项目在整个 系统中的地位及重要程度。因此,如果要使严重度级别降低,只能通过修改设计来实 现。增加设计确认、验证工作只能减少探测度,不能改变严重度和频度。要减低频度 只能通过修改设计来消除或控制一个或多个失效模式的起因、机理来实现。因此,一 个良好的建议和纠正措施是依据实效起因、机理提出的,旨在克服失效的起因、机理, 以避免失效模式的发生,进而更好地实现项目的功能。同时,一个良好的建议措施, 还应综合考虑现有技术水平、成本等因素。 总之,设计 FMEA 的各部分内容之间紧密联系,有着良好的逻辑关系,必须将这 些相互关系理解透,才能做好设计 FMEA。

DOE 系列 在生产中应用 系列-在生产中应用
DOE 系列-初识 DOE 其实,DOE 对中国人来说,也不是一个完全崭新的内容。早在新中国成立初期,华罗庚教 授就在我国农业、工业领域大力倡导与普及 DOE,只是当时他运用的是另一个名词--优选 法。七十年代末,方开泰教授和王元院 士又提出了著名的"均匀设计"法,这一方法在我国 航空航天事业中的导弹设计中取得了巨大成效。与此同时,"均匀设计"法也在全球研究 DO E 理论的学术界得到了高度赞誉。 但是, 在将 DOE 的先进理念和科技方法向各行各业转移, 向一般技术人员转移,并转换为高效生产力的道路上,我们的进展还很有限。 通过"DOE 系列之一"我们已经知道:DOE 与人们的生活及工作密切相关,在专业六西格玛 统计分析软件 JMP 的帮助下,掌握 DOE 也不再是一件难事。从本质上讲,DOE 是这样一 门科学: 研究如何以最有效的方式安排试验, 通过对试验结果的分析以获取最大信息。 所以, DOE 有两大技术支柱:试验规划和分析方法。其中,试验规划又可以分为均分设计、因子 设计、响应面设计等,分析方法又可以分为极差分析、方差分析、多元回归分析等。虽然 D OE 的理论体系中涉及统计分析的专业词汇很多,但为便于读者理解,本文包括后续的系列 文章将尽量避免过多地涉及统计分析的基本概念,而是将以"解决问题的思路"为导向,由浅 入深地向读者介绍 DOE 的理论体系和应用过程。另外,感谢当代高速发展的计算机技术, 我们可以借助六西格玛统计分析软件 JMP 来实现上述所有的试验设计方案, 顺便提一下, J MP 是目前唯一能实现上述所有试验设计方案的六西格玛统计分析软件, 而且已经面向大中 华地区推出中英文双语版软件。一般的实际问题都是纷繁复杂、千变万化的,但是透过现象 看本质, 所有实际问题的共同点也可以通过统一的模抽象概括。 图一就是一个高度简化的过

程模型,其中 , ,… 是我们关心的输出变量,例如质量指标、生产能力和成本等,通 常被称为"响应变量"(Response) , ,…, 是我们在工作中可以加以控制的输入变量, ; 例如人员、设备、原材料、操作方法和环境等,通常被称为"可控因子"(Factor) ,它们可以 是连续型数据,也可以是离散型数据;中间的"黑匣子"是"过程"(Process) ,在前两者之间 起着衔接转换的作用,它与不同行业、不同产品、不同技术密切相关,但整体都可以用 的 数学模型来表示。这个数学模型的具体表达式越精准,说明我们对这个过程的理解越深刻, DOE 就是协助我们揭示或验证数学模型表达式的利器! DOE 系列-DOE 就在你身边 DOE,即试验设计(Design Of Experiment),是研究和处理多因子与响应变量关系的一种 科学方法。它通过合理地挑选试验条件,安排试验,并通过对试验数据的分析,从而找出总 体最优的改进方案。从上个世纪 20 年代费雪(Ronald Fisher)在农业试验中首次提出 DOE 的概念,到六西格玛管理在世界范围内的蓬勃发展,DOE 已经历了 80 多年的发展历程,在 学术界和企业界均获得了崇高的声誉。 然而,由于专业统计分析的复杂性和各行各业的差异性,DOE 在很多人眼中逐渐演变为可 望而不可及的空中楼阁。其实,DOE 绝不是少数统计学家的专属工具,它很容易成为各类 工程技术人员的好朋友、好帮手。本文将以一个日常生活中的小案例为线索,结合操作便捷 的专业统计分析软件 JMP,帮助大家揭开 DOE 的神秘面纱,了解 DOE 的执行过程,自由 自在地建立属于自我的 DOE 空间。 DOE 系列-多因子 DOE 的魅力 当试验中的因子数量逐步增加时, 试验次数却呈指数增加, 庞大的试验规模意味着巨额的试 验费用,意味着实施 DOE 的可行性越来越小。为了解决这个矛盾,我们可以用一种更具魅 力的方法——部分因子设计(Fractional Factorial Design)来替代一般的完全因子设计。 顾名思义,部分因子设计源于完全因子设计,是与其对应的完全因子设计中的一部分。

1、 ISO/TS16949 的背景和动态 、
为了协调国际汽车质量系统规范,由世界上主要的汽车制造商及协会于 1996 年 成立了一个专门机构,称为国际汽车工作组 International Automotive Task Force (IATF) 。 IATF 的成员包括了国际标准化组织质量管理与质量保证技术委员会(ISO/ TC176),意大利汽车工业协会(ANFIA),法国汽车制造商委员会(CCFA)和汽车装备工 业联盟(FIEV),德国汽车工业协会(VDA),汽车制造商如宝马(BMW),克莱斯勒(Dai mler Chrysler),菲亚特(Fiat),福特(Ford),通用(General Motors),雷诺(Renault) 和大众(Volkswagen)等。 IATF 对 3 个欧洲规范 VDA6.1(德国), VSQ(意大利), EAQF(法国)和 QS-9000(北 美)进行 了协调,在和 ISO9001:2000 版标准结合的基础上,在 ISO/TC176 的的认 可下,制定出了 ISO/TS16949 :2002 这个规范。 2002 年 3 月 1 日,ISO 与 IATF 公布了国际汽车质量的技术规范 ISO/TS16949: 2002, 这项技术规范适用于整个汽车产业生产零部件与服务件的供应链, 包括整车厂,

2002 年版的 ISO/TS16949 已经生效,并展开认证工作。 在 2002 年 4 月 24 号,福特,通用和克莱斯勒三大汽车制造商在美国密歇根州 底特律市召开了新闻发布会,宣布对供应厂商要采取的统一的一个质量体系规范,这 个规范就是 ISO/TS16949。供应厂商如没有得到 ISO/TS16949 的认证,也将意味着 失去作为 一个供 应商的资格。 目 前 , 法 国 雪 铁 龙 (Citroen), 标 志 (Peugeot), 雷 诺 (Renault)和 日 本 日 产 (Nissan)汽车制造商已强制要求其供应商通过 ISO/TS16949 的认证。

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 2、 时间表 、
a) ISO/TS16949:2002 已于去年 4 月份起开始在全球推行; b) 第一版的 ISO/TS 16949:1999 将在 2003 年 12 月 15 日废止; c) IATF 对已经注册了 ISO/TS16949:1999 的企业规定了一个有条件的宽限期: 2004 年 12 月 15 日前,这些企业必须把目前的认证更新为 ISO/TS16949:2002。 这个所谓的有条件,就是企业的所有客户必须同意 2004 年 12 月 15 日这个期限。在 这个宽限期内,认证公司的监督审核将以原有规定的时间表继续进行; d) QS-9000 第三版(在 ISO9000:1994 基础上)有效期至 2006 年 12 月 14 日。 实际上,在 2003 年 12 月 15 日之后,QS-9000 认证将变成一个单独的认证,它不再 包括 ISO-9001 认证。 ISO/TS16949:2002 涵盖了 QS9000 的 90%内容; e) 在 2006 年底之前, 除了新建立的公司或以前没有经过体系认证的公司将寻求 ISO/TS16949 的认证以外,全球现有的 22,000 个已经 QS9000 注册的公司也要转换 成 ISO/TS16949 注册。 f) TS16949:2009 英文版已于 2009-6-15 日发布,TS16949:2009 版更新修订的内 容主要是结合 ISO9001:2008 版标准的修订内容。

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 3、 IATF 的工作网络 、
为切实可行,有效地贯彻 ISO/TS16949 规范,IATF 在全球建立了 5 个地区性的 国际汽车监督署(IAOB Internation Automotive Oversight Bureau)。这 5 个监督署 采用相同的 程序方法来监督 ISO/TS16949 规范的管理,操作和实施。每个监督署的 职责包括: a) 代表 IATF,通过相同的程序,贯彻和管理 ISO/TS16949 的注册全过程。包 括见证审核活动,注册审核员的资格培训和考试,监督认证公司和注册审核员的工作

质量; b) 与其他监督署协调,以确保 ISO/TS16949 注册计划的全球一致性; c) 贯彻和实施 IATF 的政策和决定; d) 负责 IATF 与全球汽车制造商之间有关标准的协调事宜; e) 建立和维持 IATF 的信息数据库以便于注册管理。 这 5 个监督署分别为 ANFIA, IATF-France, SMMT,VDA-QMC 和 IAOB。负责 亚太 地区的汽车监督署 IAOB 位于美国密歇根州南费尔德市。只有与其签约的认证 机构才可以颁发受 IATF 承认的 ISO/TS16949 证书。 现在汽车监督署已经在全球批准 了 48 个认证机构。到目前为此,IATF 已在全球通过认证机构颁发了大约 1700 张 IS O/TS16949 证书,大部分获证公司分布在欧洲和北美洲地区。 IATF 成员包括以下汽车制造商: BMW DaimlerChrysler Fiat General Motors(包括 Opel Vauxhall) Ford PSA Peugeot-Citroen Volkswagen Renault SA 以及上述公司的贸易协会: AIAG(美国) ANFIA(意大利) FIEV (法国) SMMT(英国) VDA (德国)

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 4、 I SO/TS16949 的特点 、
ISO/TS16949 是 国际汽车行业的技术规范,是基于 ISO9001 的基础,加进了汽 车行 业的技术规范。此规范完全和 ISO9000:2008 保持一致,但更着重于缺陷防范、 减少在汽车零部件供应链中容易产生的质量波动和浪费。 ISO/TS16949 是 国际汽车行业的一个技术规范,其针对性和适用性非常明确: 此规范只适用于汽车整车厂和其直接的零备件制造商。这些厂家必须是直接与生产汽 车有关的,能开展加工制造活动,并通过这种活动使产品能够增值。对所认证的公司 厂家资格,有着严格的限定。那些只具备支持功能的单位,如设计中心,公司总部和 配送中心等,不能独立获得 ISO/TS16949:2002 认证。对那些为整车厂家或汽车零 备件厂家制造设备和工具的厂家,也不能获得 ISO/TS16949:2002 的认证。因此,I SO/TS16949:2002 的实施, 三大汽车公司和他们的零备件制造供应商将有直接的 对 影响。 ISO/TS16949 特别注重厂家的完成品及实现这个完成品的质量系统能力。它认

为这是整个制造过程活动的基础。另一个特点是,它特别注重一个机构的质量管理系 统的有效性。 ISO/TS16949:2002 的审核,由从单一的要素的审核转变成一个过程的审核。 一个过程的审核 将把重 点放在以用户为 中心。 它是根据用户的 要求来 评估厂家的活 动,围绕用户的满意度来衡量厂家的表现。另外,三大汽车制造商,对其供应商都提 出了产品的特别要求,而 ISO/TS16949:2002 的审核,也包括了对满足这些要求的 过程审核。 ISO/TS16949 把用户的要求和技术规范放在同等重要的位置。因此,认证公司 对厂家的认证审核,很多地方类似于第二方的审核。 ISO/TS16949:2002 的主要特点之一是,它是受 IATF 承认的一个单一的全球质 量系统标准和注册程序。互相承认将减少第二方和第三方的审核,为厂家节省费用。 另外,相对于文件审核,TS16949 更注重过程的审核。 由于 ISO/TS16949:2002 已包含了 ISO9001:2000 的所有内容,所以获得 IS O/TS16949:2002 的认证,也标志着符合 ISO9001:2000 标准。

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 审核要求

5、 对受审核方的要求 、 ISO/TS16949:2002 认证注册,只适用于汽车整车厂和其直接的零备件制造 商。这些厂家必须是直接与生产汽车有关的,具有加工制造能力,并通过这种能力的 实现使产品能够增值。 要求获得 ISO/TS16949:2002 认证注册的公司,必须具备有至少 12 个月的生 产和质 量管理记录,包括内部评审和管理层评审的完整记录。 对于一个新设立的加工场所,如没有 12 个月的记录,也可进行评审。经评审符 合质量系统规范要求的,认证公司可签发一封符合规范要求的信件。当具备了 12 个 月的记录后,再进行认证审核注册。 经认证获颁证书的机构,如不能继续保持质量体系的正常运转和产品质量的一致 性,将有被吊销证书的风险。

6、 对审核方的要求 、

认证公司(审核方〕必须事先得到国际汽车署的审核,批准和授权。认证公司的

审核 活动将始终处在国际汽车署的严格监督之下。国际汽车署有权见证认证公司的 审核活动并对认证公司实行记分制。扣分的规则是十分严厉的(包括用户对其认证的 供应商的投诉〕 。违规分达到一定程度,就会被取消认证资格。 有德国 TUV,SGS,DNV,NQA 咨询中心 ISO/TS16949:2002 是对汽车生产和相关配件组织应用 ISO9001:2000 的特殊要 求,其适用于汽车生产供应链的组织形式。目前,国内、外各大整车厂均已要求其供 应商进行 ISO/TS16949:2002 认证,确保各供应商具有高质量的运行业绩,并提供持 续稳定的长期合作,以实现互惠互利。

[编 辑本段 编 辑本段] ISO/TS16949:2002 背景
作为汽车生产的两大基地之一,美国三大汽车公司(通用汽车、福特和克莱斯勒) 于 1994 年开始采用 QS-9000 作为其供应商统一的质量管理体系标准;同时另一生 产基地,欧洲特别是德国均各自发布了相应的质量管理体系标准,如 VDA6.1、AVS Q94、EAQF 等。因美国或欧洲的汽车零部件供应商同时向各大整车厂提供产品,这 就要求其必须既要满足 QS-9000,又要满足如 VDA6.1,造成各供应商针对不同标 准的重复认证,这就急需要求出台一套国际通用的汽车行业质量体系标准,以同时满 足各大整车厂要求,ISO/TS16949:2002 就此应运而生。

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 实施 ISO/TS16949:2002 的益处
1.开拓市场:ISO/TS16949:2002 作为质量保证的标志有助于企业获得顾客的信 任,以获得更为广阔的市场空间。 2.提高顾客满意度:通过实施 ISO/TS16949:2002,关注并满足顾客要求,以提 高顾客满意度 3.降本增效:持续关注企业运营业绩,改进过程绩效指标,以实现降本增效 4.提高产品和交付质量:运用系统的开发和改进方法,保证产品质量和交付业绩

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段

ISO/TS16949:2002 的关注点
ISO/TS16949:2002 质量管理体系标准有五大关注点,通过这五大关注点的运行 实施,改进企业运营业绩,关注点包括:顾客要求和期望、缺陷预防、过程方法、持 续改进、建立指标体系

[编辑本段 编辑本段] 编辑本段 ISO/TS16949:2002 实施方法
运用系统化的方法开展 ISO/TS16949:2002 质量体系的策划、建立和实施,以确 保组织满足标准要求并提高运营绩效。 1.对企业现场进行差距分析。 2.实施 QOS(质量操作系统)培训并开展 QOS 活动。 3.实施标准培训。 4.利用乌龟图对过程进行定义,确定过程的边界和相互关系。 5.讨论详细过程流程,建立过程流程图,作为程序文件编制的输入。 6.程序文件准备。 7.质量体系试运行,提供 ISO/TS16949:2002 实施必需的质量工具培训(如 AP QP、FMEA、MSA、SPC、PPAP、8D 等) 。 8.开展内部审核,实施改进。 9.向认证机构申请注册审核,以获得 ISO/TS16949:2002 认证证书。


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