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稳定性设计分析工具

产品质量功能展开(QFD)软件包

质量功能展开(QFD:Quality Function Deployment,缩写为QFD)是把顾客或市场的要求转化为设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的多层次演绎分析方法,它体现了以市场为导向,以顾客要求为产品开发唯一依据的指导思想。在健壮设计的方法体系中,质量功能展开技术占有举足轻重的地位,它是开展健壮设计的先导步骤,可以确定产品研制的关键环节、关键的零部件和关键工艺,从而为稳定性优化设计的具体实施指出了方向,确定了对象。它使产品的全部研制活动与满足顾客的要求紧密联系,从而增强了产品的市场竞争能力,保证产品开发一次成功。

根据文献报道,运用QFD方法,产品开发周期可缩短三分之一,成本可减少二分之一,质量大幅度提高,产量成倍增加。质量功能展开在美国民用工业和国防工业已达到十分普及的程度,不仅应用于具体产品开发和质量改进,还被各大公司用作质量方针展开和工程管理目标的展开等。

ISO9000系列标准要求“以顾客为关注焦点”,“确保顾客的要求得到确定并予以满足”,作为分析展开顾客需求的质量功能展开方法必将在ISO9000系列标准的贯彻实施中获得广泛的应用。



潜在失效模式分析(FMEA)软件包

FMEA模块提供了完整的分析架构和报告功能,用户可根据行业标准或按照自定义要求创建FMEA分析表样式。FMEA模块可以创建的FMEA分析表样式类型包括:过程FMEA,设计FMEA,设备FMEA,服务FMEA。

FMEA提供了一种简易方式构建单元模块,用以表示子系统和部件。通过对单元模块输入故障数据,FMEA可以在各子系统和部件级别单元上呈现故障模式。

FMEA模块所具有的优势在于它能通过系统层次结构自动追踪故障影响,严重度和故障原因。同时,软件具备故障率和危害度自动计算功能,并能筛选出可检测故障和不可检测故障。利用与故障模式和故障影响相关的β因子,FMEA模块可以对故障模式向上传递的故障率进行调整。


统计过程控制(SPC)软件包

统计过程控制(SPC:Statistical Process Control,缩写为SPC)是由美国休哈特博士于上世20年代提出的,自第二次世界大战后,SPC已逐渐成为西方工业国家进行在线质量控制的基本方法。根据SPC理论,产品质量特性的波动是出现质量问题的根源,质量波动具有统计规律性,通过控制图可以发现异常,通过过程控制与诊断理论(SPCD)可以找出异常的原因并予以排除。常用的休哈特控制图有均值-极差(x-R)控制图,均值-标准差(x-S)控制图,中位数-极差(x-R)控制图,单值-移动极差(x-Rs)控制图,不合格品率(P)控制图,不合格品数(Pn)控制图,缺陷数(C)控制图,单位缺陷数(u)控制图等。SPC方法是保持生产线稳定,减少质量波动的有力工具。

近年来,SPC方法获得进一步发展,例如波音公司为了贯彻健壮设计思想,推出了一套新的供应商质量保证规范Dl-9000,主要的变化是要求建立先进的质量体系(Advanced Quality System,缩写为AQS)。AQS体系将田口的质量损失的概念纳入到生产制造阶段的质量管理之中,提出了一整套与健壮设计相适应的生产制造质量控制要求。

质量管理体系首先要求确定生产制造阶段产品的关键特性,对这些关键特性及其所涉及的零部件,要求开展工艺健壮设计,以便确定健壮的工艺。在生产制造中要建立对关键特性的监控措施,除了应用SPC的常规控制图外,质量管理体系给出了三种小批量控制图即单值移动极差控制图、目标控制图和比例控制图,两种改进的控制图即移动平均控制图和几何移动平均控制图,另外还有提高控制图监控灵敏度的一些措施。根据监控情况和实际需要,改进工艺参数或改进工艺设计,纠正引起质量波动的任何人机料法环的因素,从而实现质量的连续改进。


测量系统(MSA)软件包

测量系统(MSA:MeasurementSystemAnalysis) 提供了一种更好的方法:基于过程行为图,可视化和数字化地评估测量系统。 您可以使用交互式工具查看系统性能并找到提高性能的方法。


评估测量过程(EMP)是一种基于过程行为图的新型测量系统分析(MSA)技术。 MSA研究用于评估测量系统的精确度、一致性和稳定性。 EMP提供一种可视化和数量化评估测量系统的方法。 除提供指标的绝对数值之外,EMP还能使您了解更改测量系统将如何影响控制策略的响应能力。 EMP提供一种公正实用的方法来评估测量系统的效果,使您可以更加轻松地对系统进行归类,并且更好地了解如何改进才能(或不能)提高控制水平。

MSA软件还可以执行更多的传统GR&R研究(也可以通过“变异性/计数量具图”平台进行)。 这些研究使用既定的AIAG标准来衡量测量系统的变异对整体变异的贡献。 JMP支持主效应、交叉、嵌套及其他模型,以适当的方式量化测量系统的性能,并识别出需要改进的地方,使您可以精确而自信地对流程进行分析。 “变异性/计数量具图”平台还可以生成多变量图,让您无需进行常规分析即可快速了解主要变异源。


实验设计(DOE)软件包

实验设计(DOE:Design of Experiments)是研究如何制定适当实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的数学理论与方法。实验设计应遵循三个原则:随机化,局部控制和重复。随机化的目的是实验结果尽量避免受到主客观系统因素的影响而呈现偏倚性;局部控制是化分区组,使区组内部尽可能条件一致;重复是为了降低随机误差的影响,目的仍在于避免可控的系统性因素的影响。实验设计大致可以分为四种类型:析因设计、区组设计、回归设计和均匀设计。析因设计又分为全面实施法和部分实施法。析因实验设计方法就是我们常说的正交实验设计。

所谓正交实验设计就是利用一种规格化的表——正交表来合理地安排实验,利用数理统计的原理科学地分析实验结果,处理多因素实验的科学方法。这种方法的优点是,能通过代表性很强的少数次实验,摸清各个因素对实验指标的影响情况,确定因素的主次顺序,找出较好的生产条件或最优参数组合。经验证明,正交实验设计是一种解决多因素优化问题的卓有成效的方法。正交表是运用组合数学理论在拉丁方和正交拉丁方的基础上构造的一种表格,它是正交设计的基本工具,它具有均衡分散,整齐可比的特性。

实验设计法已有70余年的历史,在美国和日本,被广泛应用于农业、制药、化工、机械、冶金、电子、汽车、航空、航天等几乎所有工业领域,来提高产品质量。美国汽车工业标准QS 9000“质量体系的要求”中已将实验设计列为必须应用的技术之一。著名的参数设计也是在正交实验设计的基础上发展起来的。另外开展实验设计不但可找到优化的参数组合,在很多情况下也可通过设置误差列,进行方差分析,定性地判断环境因素和加工误差等各种误差因素对期望的产品特性的影响,并采取改进措施,消除这些误差的影响。因此对于一些简单的工程问题,直接应用实验设计法也能获得满意的健壮的设计方案。实验设计还可应用于改进企业管理,调整产品结构,制定生产效益更高的生产计划等。


很多分析问题中都包括难以更改的变量,如反应容器温度或稻田位置等。一个完全随机的设计会要求每次实验后重置这些变量,这种方法很明显不切实际而且成本高昂。最适合这种情况的设计为裂区设计,而JMP可生成I-最优裂区设计、裂-裂区设计和条区设计。JMP还在包含实验工作表的数据表中包含正确的具有随机效应限制的最大似然(REML)模型,使分析过程严谨明了。任何其他商业软件包提供的裂区设计灵活性都与JMP相差甚远。

除定制设计器外,JMP还支持经典的(教科书式的)完全析因、筛选(部分析因)、区组、响应曲面、非线性和混合设计,以及包括加速寿命实验和计算机模拟设计在内的高级设计(如基于聚类的、允许考虑因子不等式约束的空间填充设计)。



故障树(FTA)软件包

FaultTree软件包是全球领先的故障树分析软件工具包。FaultTree的分析效率,精确性,稳定性和耐用性方面拥有良好声誉。其主要功能特性包括:

■ 多种门类型:与门,或门,异或门,表决门,非门,禁止门和优先与门;

■ 多种事件类型:基本事件,未展开事件,条件事件,房型事件和隐蔽事件;

■ 多种故障模型:固定模型,MTTF模型,隐蔽故障模型,顺序故障模型,初因事件模型,备件模型,风险时间模型,二项分布模型,泊松分布模型,指数-MTTR分布模型,威布尔分布模型,阶段类模型,稳态模型,IEC 61508模型;

FaultTree软件包提供了易于使用的操作界面来构建故障树。用户只需要点击操作,就可在模型中加入门和事件。


故障报告、分析及纠正措施系统(FRACAS)软件包

GJB450-88和GJB841—90中规定,“建立FRACAS的目的是要及时报告产品的故障,分析故障原因,制定和实施有效的纠正措施,以防止故障再现,改善其可靠性和维修性”。

“FRACAS应由承制方(包括转承制方)尽早建立,并在订购(使用)方的协同下加以实现。该系统应保证对合同规定层次的产品在研制阶段和生产阶段所发生的故障及时报告、分析和纠正”。从上述要求可以看出建立FRACAS的目的,是为了对产品在研制和生产阶段所发生的故障进行严格的“归零”管理,做到及时报告、查清原因、正确纠正,防止再现,从而实现产品可靠性增长,以保证达到对产品可靠性和维修性的要求。可见,FRACAS的建立与运行是开展可靠性工程活动的重要组成部分。可靠性工程的主要任务就在于纠正己发生的故障,防止故障的发生,控制和减少故障发生的概率。而FRACAS正是利用“信息反馈、闭环控制”的原理,并通过一套规范化的管理程序,使分散发生的产品故障,得到及时的解决,并防止故障的重复发生。建立FRACAS是实现产品可靠性增长、提高产品质量的重要手段。它既有纠正己有故障的现实意义,又能对未来新品发生类似的故障起到积极预防的作用。通过FRACAS的运行, 可以积累大量处理故障的实践经验,对类似产品的改进与设计提供可供参考的信息,起到举一反三,防止其他产品出现类似问题的作用。FRACAS的建立与运行主要适用于产品的研制阶段和产品的早期使用阶段,因为在研制阶段采取纠正措施方案的选择灵活性最大,最易于实施,效果也最为明显。

FRACAS系统不仅是一个强大的可靠性软件,还是一个质量追踪和管理系统,实施和应用FRACAS技术将能为企业成功实现6σ、ISO9000、AS9000、QS9000和TL9000等质量目标提供保障。同时,FRACAS系统也能帮助企业提升ERP、PDM、SCM和CRM 的投资价值。

FRACAS与流行的8D管理思想相同, 主要针对实际发生的故障信息进行闭环管理,FRACAS是构建可靠性工程平台的基础。FRACAS系统基于局域网和Web技术,将产品的可靠性数据积存到数据库中,通过完整的闭环管理流程对各种信息进行过滤、统计、分析和计算,同时对可靠度、可用度、失效率、MTBF等进行计算,进行可靠性增长和费用的分析。系统可为不同规模的企业进行定制,为每一位使用者量身定做各种界面、流程、计算、图形、报表、报警等内容。



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