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对形成产物的子体系、整机

2019-09-13

  按照的保守质量的定义,不是一个单一目标可以或许用来权衡产质量量的。按照APQP的流程来说,质量的节制取产物开辟是同步的,从晚期的客户需求办理、到产物方针的定义、设想过程质量节制、制制过程质量节制、再到出产过程问题闭环、售后问题的问题闭环等等,正在各个阶段都有响应的要求取过程节制的方式。

  F/U:Failure per Unit,单机失效数。用来权衡产物正在必然时间内的平均到单台产物的失效数量,是权衡产物靠得住性的一个主要目标。

  质量过程节制方式一般通过APQP的流程来节制。关于APQP取质量系统的节制流程,这个比力成熟,正在此不再赘述。

  广义来说,质量是包含靠得住性的内容,我们这里指的是狭义的定义。(注:以下定义参考的是美国某权势巨子机构对证量取靠得住性的定义)。

  正在国内特别是汽车行业,目前大大都企业还没无形成本人完整的靠得住性流程。良多企业其实也正在产物开辟的一些环节局部开展了一些工做,如FMEA (Failure Mode and Effect Analysis)、靠得住性试验验证等,可是没有通过一套无效地靠得住性流程将相关的工做串起来,不清晰各个工做之间的联系关系,别的也缺乏无效的手段正在产物开辟过程中逃踪靠得住性程度,逐渐提高产物靠得住性。同时有一点需要申明,靠得住性系统的成立不是一朝一夕之功,需要企业不竭堆集取完美,终究靠得住性不是某一两个部分的职责,而是需要各个相关本能机能一路参取,融入产物开辟流程,才可以或许实正地阐扬其感化。

  APQP: Advanced Product Quality Planning,产质量量前期筹谋。是质量办理系统的一部门。一种用来确定和制定确保某产物使顾客对劲所需步调的布局化方式。方针是促朝上进步所涉及每一小我的联系,以确保所要求的步调按时完成。无效的产质量量筹谋依赖于高层办理者对勤奋达到使顾客对劲这一旨的许诺。

  拿这个曲线来讲靠得住性取耐久性就比力好理解。讲的靠得住性,从目标上来说,现实上是关心的是竖轴,即失效率。耐久性关心的是横轴,即运转时间或里程,对于产物来说,现实上就是可以或许运转的时间或里程,即我们常说的寿命或耐久性的定义。

  对于单个不成修零部件而言,不存正在维修问题,所以也不存正在平均维修间隔里程等,所以不克不及用失效数或者MKBF等靠得住性目标来权衡,而该当通过零部件的寿命来权衡,B10寿命(即10%的零件失效后对应的寿命或里程)或者靠得住度是比力常见的目标。反过来,零部件到了必然里程对应的失效百分比就是不靠得住度(靠得住度=1-不靠得住度)。这里要申明一下,B10寿命只是一个特征寿命,不代表零部件的设想寿命,好比某个零部件的B10寿命是5万公里,不代表零部件设想寿命是5万公里。

  上图横轴是产物上市后的运转时间(广义时间,也能够是里程,如整车运转里程),竖轴是产物毛病率或叫失效率。对于多量量产物如汽车等,正在投放市场后,到产物报废的整个寿命期内,失效率跟着运转里程的变化根基上合适如上图所示的那条实线曲线,由于外形像浴盆,正在靠得住性工程范畴一般称之为浴盆曲线(Bathtub curve)。

  同时,良多企业通过6Sigma流程来节制,如DFSS(DesignForSixSigma)取DMAIC(Define-Measure-Analysis-Improve-Control),最终实现的都是对缺陷的节制,确保最终出厂的产物满脚必然的质量要求或程度,最终满脚产物规格取客户的需求。

  那么若何通过这些环节零部件的寿命来评估产物的寿命呢?分歧的产物可能纷歧样,对于汽车而言,一般来说不会是所相关键零部件都损坏了,整车寿命才到。一般来说,可能是一个环节零部件到寿命了,整车寿命也就到了,或者某几个零部件到了寿命,认为整车的寿命就到了。若是是前一种环境,那么这些环节零部件中寿命最短的阿谁零部件寿命,就是整车的寿命。若是后一种环境,就需要通过度析能否有串并联关系来通过靠得住性建模预测整车寿命。

  耐久性现实上良多企业都正在做这方面的工做,如整车耐久性测试,或者委靡寿命阐发等。国内企业良多人提起靠得住性,认为就是委靡阐发,这个是很全面的理解或者说概念上就是错误的,由于委靡阐发只能阐发抱负形态下(某种设想形态下)理论的寿命预测,可是现实上每个零件的制制误差取变化以及利用过程中前提的分歧,会导致统一批产物每个零部件的利用寿命的分歧,若何评价必然相信度下的零部件寿命,才是实正耐久性需要关心的问题。当然委靡阐发也是提高耐久性的一个不成或缺的手段。

  简单来说,保守的汽车开辟对于产物的失效节制是比力被动的,往往都是正在产物试验出了毛病,或者正在利用过程中出了毛病再去改良。若是等产物呈现了毛病再去处理,需要破费大量的人力、物力取时间。靠得住性增加现实上是一种防止性的手段,即若何通过合理地设定产物靠得住性方针,正在产物开辟的规划阶段制定合理的防止性办法,并正在产物设想阶段就可以或许识别可能存正在的失效风险,并通过无效的防止性办法来尽可能节制失效,削减产物正在试验取试用过程中的失效。别的既然我们定义了靠得住性的权衡目标,就需要正在产物的靠得住性设想取验证过程中来量化逃踪目标,不然目标简直定就是一个噱头罢了!大师都晓得,产物的机能是比力容易逃踪的,保守的仿实手段取试验手段能够阐发取丈量各类分歧的整车机能,如动力性、经济性、平安性、各类力学机能如刚度、模态、动力学、NVH等等,可是失效率一般来说很难通过仿实手段模仿出来,一般通过统计或者寿命估计等方式来进行计较正在必然相信度下的概率程度。所以完美的靠得住性增加的流程除了供给了一套完整的节制流程之外,一般还供给了对于靠得住性目标正在设想取试验过程中量化逃踪的方式,使得正在产物开辟的各个阶段可以或许及时地晓得产物的靠得住性达到什么程度!

  要评估整车寿命,需要先评估环节零部件的寿命。环节零部件的寿命一般很难通过三包数据或者售后数据获得,由于很少有企业会逃踪产物整个生命周期的失效数据,特别对于汽车等长命命的产物。当然,我们也领会到某些企业试图通过抽样的方式,逃踪部门产物全生命周期的失效,目前都没有获得好的成果,由于这个成本常高的,并且不太容易逃踪。可是对于这些环节零部件,我们凡是能够获得零部件正在试验台架上的寿据(一般来说,因为这些环节零部件寿命都比力长,一般的载荷下寿命测试不太合用,好比一个零件设想寿命为10年,你不成能花10年时间去测试这个产物。所以一般通过加快寿命试验的方式来获得零部件寿命的数据,然后再等效到现实利用载荷下的零部件寿命,再通过寿据阐发(如Weibull的方式)评估零部件的寿命。有了这些环节零部件寿命,我们能够评估整车的寿命。当然,有的时候我们可能会发觉零部件寿命设想不脚,或者寿命太长,如许就会给我们指明一个标的目的,是继续提拔零部件寿命,仍是通过寿命设想优化,处理过设想的问题,以降低零部件的成本。

  若何判断最终的产物满脚了客户的期望呢?一般我们会按照APQP或者ISO的尺度来节制产物开辟取制制过程,最终实现对客户期望的节制。这个就是保守质量做的工作,即我们常说的质量办理取过程节制,属于质量的范围。理论上来说,最终出厂的产质量量都是及格的,不然产物是不克不及上市的。所以质量是关心产物出厂之前取出厂那一刻所有过程节制的勾当(t0, t指的是产物开辟时间节点,t=0指的是产物上市的那一刻)。

  BxLife,即Bx寿命。其称呼的来历无从讲求,遍及认为B代表Bearing(轴承),另一说是B代表德文的Brucheinleizeit(进入失效的初始时间)。当x等于10时称为B10寿命,暗示10%的零部件发生失效对应的寿命,是权衡零部件特征寿命的一个主要目标。

  当然,这里面还有一个概念叫利用率,下面我们用汽车为例来注释一下。简单来说,就是一个批次的汽车正在特定利用环境下(如家用或出租)年平均利用里程。良多企业只用失效率来权衡汽车的靠得住性,这正在同样的利用率环境下是能够的,可是若是汽车年均利用里程分歧,就不克不及只通效率来权衡,由于理论上来说,利用越多,失效数也会越高。这个也比力好理解,下面我们举个例子来申明一下。如我们比力两个车的靠得住性程度,A车用于家用,一年平均利用里程2万公里,失效数(现实使用中我们一般用失效数而不是失效率,以便于统计,以下同)均值为1.5个/台。B车用于出租车,一年平均里程10万公里,失效数均值为3个/台,若是只比力失效,B的靠得住性不如A,由于一年下来,B的失效为3个/台,比A的失效高。可是若是我们考虑了利用里程,就会发觉A车运转了2两万公里就有1.5个失效,而B车运转了10万公里有2个失效,显而易见,B的靠得住性比A要好。这里就需要引入别的一个概念,MTBF(Mean Time Between Failure)或MKBF (Mean KilometerBetween Failure),即平均失效间隔时间/里程,这个理论上的定义是利用率/失效率,能够权衡产物的绝对靠得住性。一般来说,同类产物,MKBF越高,申明靠得住性程度越好。这个也是靠得住性常用的目标。

  对耐久性而言,正在此提一下两个方面。一个是零部件的耐久性问题,其实就是单个零部件的寿命问题。别的一个是系统(如整车、策动机等)的耐久性问题。

  ALT:AcceleratedLiftTest,即加快寿命试验。加快寿命试验是指采用加大应力的方式促使样品正在短期内失效,以预测正在一般工做前提或储存前提下的靠得住性,但不改变受试样品的失效分布。对于寿命比力长的零部件,一般通过ALT方式来进行寿命测试。

  DFSS: Design For Six Sigma,即六西格玛设想,的一种实现高质量和营运优越的高效东西。

  对于系统的耐久性问题,我们也说了,其实关心的也是寿命问题,如我设想一个产物如整车也好、策动机也好,它的利用寿命事实该当是几多?我们会商了靠得住性问题,我们通过靠得住性设想流程或增加流程,提高了汽车的靠得住性,不代表汽车的寿命就达到了要求。所以我们除了降低汽车的失效率程度外,还得考虑设想合理的汽车寿命。当然寿命不是越长越好,这个连系汽车的市场定位取利用的要求来考虑。好比乘用车的设想寿命,取商用车的设想寿命,必定是纷歧样的。

  FMEA: Failure Mode and Effects Analysis,即潜正在失效模式及后果阐发。FMEA是正在产物设想阶段和过程设想阶段,对形成产物的子系统、零件,对形成过程的各个工序一一进行阐发,找出所有潜正在的失效模式,并阐发其可能的后果,从而事后采纳需要的办法,以提高产物的质量和靠得住性的一种系统化的勾当。

  PPAP:Production PartApproval Process,即出产件核准法式。PPAP了包罗出产件和散拆材料正在内的出产件核准的一般要求。PPAP的目标是用来确定供应商能否曾经准确理解了顾客工程设想记实和规范的所有要求,以及其出产过程能否具有潜正在能力,正在现实出产过程中按的出产节奏满脚顾客要求的产物。

  通过质量过程节制(TS16949或ISO9001),满脚了客户的期望,制制过程也不变了,产物能够上市了。可是这个不代表你产物正在存储取利用过程中没有问题,从产物投入市场之后(t0),以至正在交付到客户手里之前,可能就会有失效(好比汽车正在运输以及4S店存储时间长了,可能有一些零部件会呈现问题)。正在产物利用过程中,产物的功能或质量有一个逐渐退化的过程,从而会带来产物的失效。

  RGP:ReliabilityGrowthProcess,即靠得住性增加流程。一种系统的靠得住性流程,实现产物正在整个设想周期中靠得住性提拔。

  本文从定义、相关权衡目标以及节制流程取方式上对证量、靠得住性取耐久性做了一个总体的阐述。下面通过下表做个总结。

  NVH问题是国际汽车业各大整车制制企业和零部件企业关心的问题之一。有统计材料显示,整车约有1/3的毛病问题是和车辆的NVH问题相关系,而各大公司有近20%的研发费用耗损正在处理车辆的NVH问题上。

  GR&R:Gauge repeatability&Reproducibility,评价量具的反复性和再现性。目标是借帮量具量测数据,验证量具能否靠得住,能否好用,还能够计较出量具的量测误差。

  对于单个零部件或者不成修系统而言,寿命比力好理解。那么接下来的问题是,系统级此外寿命若何来评价呢?我们仍是以汽车为例来申明这个问题。一般来说,正在汽车保修期内呈现的零部件失效(零部件寿命或机能退化问题),带来了产物(如整车)的维修问题,可是不影响整车的利用(如整车换了一些易损件还能够继续开),这些易损件现实上影响的就是产物的靠得住性。而一些环节零部件,如汽车策动机5C件(曲轴、连杆取凸轮轴等),底盘环节零部件等,发生损坏后,整车就要大修,整车寿命根基上就到了(拜见浴盆曲线的最左边阿谁拐点)。这些零部件的失效影响的是整个产物的耐久性或者产物利用寿命。

  AF:AccelerationFactor,加快因子。加快因子是加快寿命试验的一个主要参数。它是加快应力下产物某种寿命特征值取一般应力下寿命特征值的比值,也可称为加快系数,是一个纲数。加快因子反映加快寿命试验中某加快应力程度的加快结果,便是加快应力的函数。

  FTA:Fault Tree Analysis,即毛病树阐发。又称变乱树阐发,是靠得住性、平安性系统工程中主要的阐发方式之一。变乱树阐发从一个可能的变乱起头,自上而下、一层层的寻找顶事务的间接缘由和间接缘由事务,曲到根基缘由事务,并用逻辑图把这些事务之间的逻辑关系表达出来。

  对一个产物来说,我们需要一个好的靠得住性设想,连结失效率正在比力低的程度,即上述的浴盆曲线相对竖轴的目标比力低(但也不是越低越好,由于失效率到了必然程度,再要降低,可能带来成本的激增。所以靠得住性的方针需要正在开辟周期取成本之间进行均衡)。可是良多企业如整车企业,可能无法获得过保之后的数据,所以我们一般关心三包期内的失效率环境,或者用三包期内的数据通过统计阐发来评价失效率程度,即产物的靠得住性程度。

  CPk:Complex ProcessCapability index的缩写,是现代企业用于暗示制程能力的目标。指工序正在必然时间里,处于节制形态(不变形态)下的现实加工能力。它是工序固有的能力,或者说它是工序质量的能力。CPK值越大暗示质量越佳。

  这个从字面上可能不太好理解,下面我细致注释一下。大师晓得,对于任何一个产物的开辟,复杂如一辆汽车,简单如一个小杯子,我们都需要去领会客户的需求或者期望。而客户的需求良多时候常客不雅的,好比客户往往会提出“我需要一个很酷的汽车”,或“我需要一个耐热的杯子”等等。可是这些客不雅的需求,正在产物开辟过程中很难权衡或丈量,这就导致正在产物开辟过程中我们很难对其进行验证,最终也无法判断我们的产物能否可以或许满脚客户的期望。比力常见的方式是通过QFD(Quality Function Deployment)的方式取流程将客户的客不雅需求或期望转换到产物能够权衡的目标(一般叫做产物的环节特征),然后正在产物开辟过程中,我们去设想产物,满脚这些能够权衡的目标,从而间接地去满脚客户的需求(注:QFD不是本文的沉点,所以此处不展开,网上有大量文献读者可自行查阅)。

  SPoF:SinglePointofFailure,即单点失效模式。一般指一旦失效会导致于整个系统无法利用的元件。正在寿命设想中,我们需要阐发某个元件可能存正在的各类单点失效模式,然后阐发其可能导致的缘由以及利用工况,为寿命设想模子的选择,以及后续的寿命评估供给根据。

  对于靠得住性工程而言,一般我们既需要关心产物的失效率(即靠得住性问题),也要关心产物的寿命问题(耐久性问题)。

  DFR:Design forReliability,即靠得住性设想流程。一种系统的靠得住性设想流程,实现产物正在整个设想周期中靠得住性提拔。

  Reliability is quality over time这个定义很得当,意义是靠得住性是质量跟着时间的变化,或者说靠得住性是质量加了一个时间轴。

  那么产物的靠得住性若何来节制呢?颠末国外多年的成长,曾经构成了一套比力完美的节制流程,这个可能每个企业叫法不太一样,如靠得住性增加流程(RGP-Reliability Growth Process,或靠得住性设想流程(DFR-Design For Reliability)。

  IPTV:Incidents PerThousand Vehicle,每千辆车毛病率。正在汽车行业用的比力多,也是权衡整车靠得住性的一个主要目标。

  若何降低取节制正在利用过程中产物失效问题,就是靠得住性关心的内容。所以,靠得住性是关心产物上市后(t0)的失效问题。

  正在讲耐久性之前,我们先来看一下如下图所示的典型浴盆曲线。浴盆曲线是领会靠得住性工程最根基的曲线,本文简单引见。

  适才讲到,质量关心缺陷,那么靠得住性则是关心可维修系统的失效(或者毛病)。一般正在汽车行业用失效率(为了便于统计,汽车行业良多用失效数如F/U(单机失效数)、IPTV(Incidents Per Thousand Vehicles即千台失效),3MIS (Month inService)或12MIS等)来权衡。

  这里还有一个概念要申明一下,就是可维修系统取不成维修系统。对于复杂的系统或者产物,如汽车、飞机或策动机等,正在报废之前或者大修之前认为是能够维修的。到了上图所示的最左边的阿谁虚线点,即一般我们说的寿命点,就认为不成维修了,由于再利用下去,失效率激增,维修成本很高,不存正在维修的价值了,到了这个点,产物根基上就报废了或者要大修。而对于单个零件或者某些小的系统单位,若是正在利用过程中呈现问题不维修,都是替代,我们就认为是不成修系统。不成修系统只讲寿命问题,这个概念需要清晰。