飞机制造过程质量控制与产品设计

1、 飞机制造过程质量控制与产品设计摘要:及时生产高质量低成本的产品是现代企业的奋斗目标，也是产品研制开发与生产制造的目标。产品质量的最终形成不仅与产品的制造和装配等过程有关，而且与产品设计和工程设计等有着十分密切的关系。为了实现向用户提交高质量的产品，在产品设计及生产制造整个生命周期的每个环节中，都必须进行严格的质量控制。Abstract:The timely production of high quality, low cost of products is modern enterprise, the goal of developing and manufacturing products to the target. Product quality not only with the final product manufacturing and assembly process, but also related to product design and engineering design has a very close relationship. In order t

2、o realize the user submitted to the high quality product, the product design and manufacture in the whole life cycle of each link, it must be strict quality control.关键字:制造过程，质量,设计(一)为质量而进行设计1.设计质量的考察和衡量产品质量的形成规律是：产品的质量是由设计决定的，而且是通过制造展示出来的。传统上，衡量产品设计质量的一个主要方面是设计结果与市场或与用户需求的符合程度。这实际上是一种狭义的衡量指标。在并行工程(Concurrent Engineering,CE)环境下，由于要实现产品设计过程及其相关过程设计的并行一体化，以达到缩短开发生产周期、提高效率和降低成本的目标，考察产品设计质量的另一个非常重要和不可忽视的方面就是考察其可制造性、可装配性、工艺性、可维修性、可靠性以及是否便于后续的相关过程的实现等等。从产品制造过程的角度出发，衡量设计质量高低主要有以下三点：(1)设计出的产品要满足用户或市场对其后续

3、相关过程的要求。如用户要求在什么条件下或用什么样的工艺手段完成产品的生产制造、装配，以及对产品的可维修性的要求等。(2)设计出的产品要符合产品整个生命周期中相关过程对产品设计提出的约束和限制等，如工艺性、可制造性、可装配性和可搬运性等。(3)设计出的产品对于后续相关过程来说是否容易实现质量保证，即这种设计经过后续相关过程之后，产品的整体质量是否容易保证，也就是说按照设计的产品(功能、性能和结构等)组织生产，是否容易达到用户或市场提出的需求，即保证产品质量。综上所述，产品的设计是为用户或市场而设计的，设计出产品的功能、性能、结构参数及外观等要基于和符合用户或市场的需求，产品的设计要面向质量，为质量而设计。2.持续改进产品的设计，不断提高设计质量由于产品的质量是由设计决定的，产品的设计质量对产品整体质量具有至关重要的影响，因此要通过持续改进产品设计来提高设计质量。其措施之一是建造原型系统，通过对原型系统的测试，发现设计中的问题并将其反馈给设计者，预防在今后的设计中再犯类似的错误。第二个措施也是更重要的一点是预防问题的出现。在设计过程中预防问题的出现应该从以下几方面着手：(1)产品设计要积极

4、争取用户参与，听取用户意见，接受用户对产品设计的监督。采用质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)是听取用户意见的好方法，也是并行工程环境下质量控制系统化的和最有效的方法之一。(2)产品设计应及时听取后续相关过程对设计结果的意见和建议。采用面向制造、面向装配的设计(Design for Manufacturing andAssembly,DFMA)方法。(3)实现稳健性设计，使设计的产品具有较强的鲁棒性。也就是说使产品的设计结果对制造环境不敏感。在产品制造过程中，存在着大量不可控的或难以控制的因素，影响着产品某些性能参数的形成。如果产品的性能和结构参数等十分依赖制造环境，特别是一些不可控或难以控制的因素，其质量就难以保证。田口方法就是稳健性设计的最有效的方法。(二)产品的制造质量与产品设计1.制造展示出设计产品的质量设计出的产品质量是通过制造过程展示出来的，制造过程需要经过多个环节或子过程，涉及到生产环境、设备状况及人员技术水平和素质等因素。在整个过程中，存在着大量的技术和工程上的困难。任何一个环节出现问题都会影响质量，并可能造成以下问题：(1)制

5、造过程没能真正将产品的设计质量展示出来。产品的设计虽然具有较高的质量，但由于制造质量低，导致整个产品质量低。(2)由于制造过程的问题而掩盖了产品的设计中的问题。因此，在整个制造过程中，要严格按产品的设计及其工程设计组织和进行生产，力图最真实地将产品的设计质量展示出来，并对产品的设计进行一次全面的考察，发现设计问题，以便改进设计提高设计质量。2.产品设计和制造质量提高的关系从设计方面来讲，要提高产品的制造质量，必须提高产品设计中面向生产制造等后续相关过程的质量。也就是说，按照所做的产品设计，后续相关过程特别是制造过程是否便于实施和能够实现?可制造性如何?可装配性如何?鲁棒性如何?等等；另一方面，要从制造的角度考虑该制造技术是否成熟?制造过程是否稳定?是否能真实地展示产品的设计意图，达到设计要求?是否按设计及其工程设计组织和进行生产。鉴于设计和制造两个环节之间的这种关系，要提高设计质量，必须与生产制造部门联合对产品的设计质量进行把关，监督设计工作，以避免设计的产品在面向制造和装配等方面的质量不高或不符合要求。设计部门要依据生产制造部门、生产过程现在所能达到的质量来规划产品的设计。制造过程质

6、量的提高，不仅可以保证最充分、最真实地将产品的设计质量展示出来，获得设计所能决定的最佳产品质量，甚至于超过产品设计所赋予的质量。 3.制造过程对提高设计质量的贡献制造过程对提高设计质量的贡献有以下4条:(1)通过制造过程可以对产品的设计进行全面的考察，发现问题，改进设计，提高质量；(2)制造部门根据制造环境、现状及现有制造能力对设计的产品提出关于制造方面的设计质量的建议，预防问题的出现，提高制造过程的平稳性，提高设计水平和质量；(3)可通过改善制造手段，提高制造过程的质量，弥补由某些设计造成的质量问题，对产品的设计质量进行改善；(4)将成功的产品设计信息反馈回设计者，以便在今后的设计中吸取经验。为提高产品的设计质量，需要不断提高制造过程的质量；积极探索和研究新的制造工艺、设备、方法和手段，提高制造水平；以及采取对制造过程进行监控，实时真实地记录下与质量有关的数据和进程情况等措施。及时发现问题，并总结成功的经验。在制造中实现了质量规划，DFM、DFA等原理和方法以及采用统计过程控制(Statistical Process Control,SPC)等方法。(三)面向质量的产品设计与制造过程

7、的集成提高产品整体质量的关键是提高产品的设计和制造质量，在并行工程环境下，关键是实现设计与制造过程中质量控制的集成。有人认为：一个完整集成的设计和制造系统是通过生产高质量、低成本产品实现竞争的关键。提高产品质量除了实现产品设计和制造本身的集成之外，实现设计过程和制造过程的质量控制的集成更为重要。并行工程环境下实现设计与制造过程质量控制的集成主要有以下几种方法。1.基于CE的DFMA这是一种基于问题预防(Problem Prevention)的方法，它强调在产品的设计进程中，制造部门从设计出的产品是否满足可制造性、可装配性、制造过程的能力及现状对产品设计的约束以及关于制造环境的鲁棒性等与制造有关的特性出发，对产品的设计进行支持。2.基于CE的QFD这是基于质量计划的方法(Quality Planning)。它从质量计划与技术指标的安排出发，将产品的设计、制造及其他相关过程集成为一体。QFD将来自顾客和市场的需求分解到产品开发的各个阶段中去。它通过一系列的质量功能配置矩阵将顾客的需求转化为产品的工程特性，然后再转化为子系统、零部件、工艺步骤、工艺控制参数等。它确定了设计过程中哪些工程特性对

8、于顾客需求满足是重要的以及重要性程度，确定了制造过程中哪些工艺步骤和工艺控制参数对于零件的制造质量影响较大。在制造过程中应该对这些工艺参数进行重点控制以保证产品质量。QFD是并行工程中产品设计过程质量保证的系统化方法。采用QFD方法的关键是正确地建立质量功能配置矩阵。在建立这些矩阵时，不仅需要技术，而且还需要经验，强调设计、制造等部门协同工作，共同研究、制定、发现和抓住影响产品质量的关键环节和关键问题，以便采取措施。3.质量计划与质量控制文件传统的产品质量保证策略和方法是制定产品的质量保证大纲及质量控制文件。这些大纲和文件分别从产品设计及生产组织、产品质量保证体系结构、各阶段的质量保证与检验方法和手段等方面进行详细的规定，它与AO(装配指令)、FO(生产指令)及TO(装配指令)等相结合，对各类控制参数及检验内容等进行了规定和阐述。与质量计划与质量控制文件比较，QFD能够指出在产品整个生命周期中的各个阶段的哪个环节或哪项技术是质量保证的关键，而质量大纲及质量控制文件确定质量保证体系、质量控制方法和质量检验项目及内容等。很显然，这两者相辅相成。可以说，QFD是传统方法的一个强有力的实现工具

9、和技术、管理方面的扩展和深化。两者应融合为一个有机的整体。4.产品设计与制造的质量保证集成在建立产品设计与制造过程的集成系统时，需要重视以下方面：(1)在产品的设计阶段，制造过程的有关部门的参与，即相互之间的协同工作；(2)QFD矩阵值确定过程中的制造方面技术、经验、现状及能力支持；(3)质量控制参数的优化控制、检验方法的制定、制造技术、能力及现状的支持和融合；(4)协同工作和参与，质量保证体系的组织管理。这个集成质量系统，将产品的设计和制造过程集成在一起。它强调在设计阶段，合理规划、安排并进行与质量有关的参数的确定及优化设计，预防质量问题的出现，制定了制造过程质量检验内容和方法。制造过程要确保这些项目按计划实施，即要符合质量控制规定的参数值。如果经过制造过程的实践，某些质量参数无法实现或难以保证，则反馈回设计部门重新进行产品设计，并对质量保证体系及质量控制参数等进行优化。在前面所讨论的集成质量系统中，需要制造过程中的有关部门对产品的设计、质量功能配置、质量控制参数的优化等工作提供支持，并经过制造过程的实践，提供优化设计及质量保证的建设性意见(成功的经验及存在的问题)，还要在实施产品的生产制造过程中保证按计划进行生产制造，保持过程的稳定运行，及时发现问题并及时更正。要实现这些工作还需要多方面的支持，如制造技术、对现有的制造能力及环境的熟悉、制造经验以及获得这些经验数据的方法和制造过程的监控方法和工具等。结束语产品设计和制造过程的质量保证是产品整个生命周期质量保证的关键。在CE环境下,要实施质量保证，就必须实现产品设计过程与制造过程质量保证的集成，即产品设计除考虑传统的满足用户需求外，还要以可制造性、可装配性、可维修性和可靠性等为约束和基础，进行面向制造、面向装配和面向质量等环节的设计。其核心是实现QFD与SPC的集成。在并行工程环境下

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