提高新产品设计和开发的有效工具和方法
作者: 来源: 文字大小:[大][中][小]
20世纪70年代开始，许多科技发达国家的质量管理重点从产品的制造过程移向产品质量形成的源头----设计开发过程，从而使产品设计质量得到空前的提高，达到5s到6s水平，通过制造过程后，仍然保持在4s到5s水平以上。而我国产品质量长时间停留在2s到3s水平，根本原因是产品设计和开发的质量不高。
要从根本上解决上述问题，重点是要提高产品设计和开发的质量。要提高产品设计和开发的质量，重点是要系统的采用世界先进企业成功实践的产品设计和开发的有效工具和方法。本人对当今世界主要发达国家及优秀企业产品设计和开发领域里的一些先进的理念和科学方法加以整理，现将提高产品设计和开发的有效工具和方法简介如下：
1、 质量功能展开(QFD)
质量功能展开(Quality Function Deployment，简称QFD，是将顾客的需求转换成代用质量特性，进而确定产品的设计质量(标准)，再将这些设计质量系统地(关联地)展开到各个功能部件的质量、零件的质量或服务项目的质量上，以及制造工序各要素或服务过程各要素的相互关系，使产品或服务事前就完成质量保证，符合顾客要求，它是一种系统化的技术方法。
QFD核心技术是质量屋技术，包括四个阶段质量屋，即产品规划阶段质量屋、零件阶段质量屋、工艺设计阶段质量屋和生产控制阶段质量屋。
2、 实验设计(DOE)
试验设计（Design Of Experiment，简称DOE），是对过程或产品进行改善或优化，找出最佳关键因子的方法。它是一门研究如何正确地安排试验和分析结果的科学，目的是以最少或较少的试验次数得到最佳的试验结果的方法。
试验设计的构建的基础是方差分析(ANOVA)和回归分析技术，包含：筛选试验设计、部分因子试验设计、全因子试验设计、曲面响应试验设计等内容。
3、 三次设计
三次设计是指系统设计、参数设计和容差设计。它是一种优化设计，是线外质量管理的主要内容。
3.1系统设计（一次设计）
系统设计即传统的设计。它是依据技术文件进行的。例如：化工生产过程选择什么样的原材料和工艺路线；生产电机选用何种导线，采用什么加工工艺等等。系统设计的质量取决于专业技术的高低。但对于某些结构复、多参数、多特性值的产品，要全面考虑各种参数组合的综合效应，单凭专业技术往往无法定量地确定经济合理的最佳参数组合。尽管系统设计有这个不足，有时甚至由于时间限制，不可能对所有系统进行研究，只能根据直觉或预测，从各个系统中挑选几个重要的系统进行研究。系统设计是整个设计的基础，它为选择需要考察的因素和待定的水平提供了依据。
3.2参数设计（二次设计）
在系统设计的基础上，就该决定这些系统中各参数值的最优水平及最佳组合。但由于系统设计是凭专业知识推定出待考察的因素和水平，无法综合考虑减小质量波动，降低成本等因素。而参数设计是一种非线性设计，它运用正交试验、方差分析等方法来研究各种参数组合与输出特性之间的关系，以便找出特性值波动最小的最佳参数组合。因此，参数设计也称参数组合的中心值设计。
3.3.容差设计（三次设计）
系统要素的中心值决定后，便进入决定这些因素波动范围的容差设计。由于某些输出特性的波动范围仍然较大，若想进一步控制波动范围，就得考虑选择较好的原材料、配件，但这样自然会提高成本。因此有必要将产品的质量和成本进行综合平衡。容差是从经济角度考虑允许质量特性值的波动范围。容差设计通过研究容差范围与质量成本之间的关系，对质量和成本进行综合平衡。
4、 可靠性设计
可靠性设计技术是在产品研制和设计中采取相应的措施，使产品的可靠性提高并达到可靠性指标的一门技术。它是一项工程技术，要结合工程实际应用多项统计技术，但它不是一些数学公式的推导。所谓产品可靠性是指在产品规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。它不但直接反映产品各组成部件的质量，而且还影响到整个产品质量性能的优劣。
5、 产品设计潜在失效模式及后果分析(DFMEA)
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。
DFMEA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，DFMEA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DFMEA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。
6、 产品质量先期策划(APQP)
产品质量先期策划(Advanced Product Quality Planning，简称APQP)，是美国汽车行业三大公司产品实现策划的方法，是制定和规定确保其产品使顾客满意所需要的步骤和计划并确保达到要求的活动，是一种早期识别质量问题的和预防缺陷的结构化方法。APQP将产品实现的策划分为五个阶段，即计划与定义，产品设计与开发，过程设计与开发，产品与过程确认，反馈、评定和纠正措施阶段。
7、 项目管理
所谓项目就是在规定的时间和预算内需要完成的某种具有特定质量性能要求的一次性、多任务的工作。所谓项目管理就是对项目进行管理，也就是由一个临时性的专门组织，综合运用各种知识、技能、工具和方法，对项目进行有效地计划、组织、协调和控制，以实现项目目标的过程。
项目管理的实施能有效地确保新产品开发在时间、成本及质量等目标上达成一致，为新产品开发保驾护航。
8、 六西格玛设计(DFSS)
六西格玛设计(Design For Six Sigma，简称DFSS)。DFSS作为六西格玛管理核心方法系统之一，虽然和BPR一样是一个面向流程再造的管理方法和思想。然而不同的是，DFSS的应用绝不仅仅局限于对现有业务流程的再造，而且还广泛应用于新的产品或服务流程的设计，它是六西格玛管理战略实施的最高境界。作为一个方法体系，它可以与DMAIC（即D定义、M测量、A分析、I改善、C控制，是应用六西格玛原理于现有流程的优化）相结合，从而实现对现有流程的突破性改善。
DFSS是按照合理的流程、运用科学的方法准确理解和把握顾客需求，对新产品/新流程进行健壮设计、使产品/流程在低成本下实现六西格玛质量水平，同时使产品/流程本身具有抵抗各种干扰的能力。六西格玛设计是帮助我们实现在提高产品质量和可靠性的同时降低成本和缩短研制周期的有效方法，具有很高的实用价值。
DFSS流程有以下几种：DMADV(D定义、M测量、A分析、D设计、V验证)流程；IDDOV(I识别、D定义、D研发、O优化、V验证)流程。IDDOV流程是更适合新产品和新流程的开发要求。