产品质量波动理论

产品质量波动理论

一、质量是一种随机现象。

质量是一种随机现象，因为影响产品质量的因素无时无刻不在变化着。在产品实现的过程中，存在两类因素影响产品质量的特性，其一是随机性因素（偶然性因素），其二是系统性因素（非随机性因素即确定性因素）。在一定生产力水平下，随机性因素是不可观测和不可控无须控制的因素，在这种因素作用下产品质量特性的变化不会超出允许的界限（公差），产品质量符合要求。而系统性因素是确定性因素，是构成生产过程的必要条件，可观测可控制，发生异常变化，产品质量特性则会超出允许的界限，产品质量将不会符合要求。因此，在质量管理中，观测和控制这些决定产品质量特性是否符合要求的系统性因素，是一项重要的控制活动。 二、产品质量具有波动性和规律性。

在生产过程中，即使“5M1E ”等条件相同，生产出来的一批产品的质量特性数值也并不完全相同，总是存在差异，这就是产品质量的波动性或变异性。因此，产品质量波动性具有普遍性和永恒性。当生产过程处于统计控制状态时，生产出来的产品质量特性数据，其波动服从一定的分布规律（统计分布），这就是产品质量的规律性。 从统计学角度来看，可以把产品质量波动分为正常波动和异常波动两类。

1． 正常波动是由偶然因素或随机因素（随机原因）引起的产品质量波动。这些偶然因素（随机因素）在生产过程中大量存在，对产品质量经常发生影响，但其所造成的质量特性值波动往往较小。如：原材料的成分和性能上的微小差异、机器设备的轻微振动、温湿度的微小变化、操作方面、测量方面、检测仪器的微小差异等。对这些波动的随机因素的消除，在技术上难以达到，在经济上代价又很大，因此，一般情况下这些波动在生产过程中是允许存在的，所以称为正常波动。公差就是承认这种波动的产物。把仅有正常波动的生产过程称为过程处于统计控制状态，简称为受控状态或稳定状态。

特点：A 、影响因素多；B 、造成的波动范围小；C 、无方向性（逐件不同）；D 、作用时间长；E 、对产品质量的影响小；F 完全消除偶然因素的影响，在技术上有困难或在经济上不允许。所以由随机因素引起的产品质量的随机波动是不可避免的。

2． 异常波动是由异常因素或系统因素（系统原因）引起的产品质量波动。这些系统因素在生产过程中并不大量存在，对产品质量不经常发生影响，一旦存在，对产品质量的影响就比较显著。如：原材料的不符合规定要求、机器设备带病运转、操作者违反操作规程、测量工具的系统误差等。由于这些因素引起的质量波动大小和作用方向一般具有周期性和倾向性，因此，异常波动比较容易查明，容易预防和消除，又由于异常波动对质量特性的影响较大，一般来说生产过程中是不允许其存在的。把有异常波动的生产过程称为过程处于非统计控制状态，简称为失控状态或不稳定状态。

特点：A 、影响因素相对较少；B 、造成的波动范围大；C 、往往具有单向性周期性；D 、作用时间短；E 、对产品质量的影响较大；F 、异常因素易于消除或减弱，在技术上不难识别和消除，在经济上也往往是允许的。所以由异常因素造成的产品质量波动在生产过程中是不允许存在的，只要有发现产品质量有异常波动，就应尽快找出其异常因素，加以消除，并采取措施使之不再出现。

质量管理的一项重要工作，就是要找出产品质量波动规律，把正常波动控制在合理范围内，消除系统原因引起的异常波动。

从微观角度看，引起产品质量波动的原因来自主要的六个方面，即5M1E ——工序六大因素（Man 、Machine 、Material 、Method 、Measurement 、Environment ）

所以，通过以上的分析可以得出这样的结论：造成产品不合格的根本原因就是变异（又称为波动、变差）。

田口质量理论

70年代，田口玄一博士提出田口质量理论，它包括离线质量工程学（主要利用三次设计技术）和在线质量工程学（在线工况检测和反馈控制）。田口博士认为，产品质量首先是设计出来的，其次才是制造出来的。因此，质量控制的重点应放在设计阶段，从而将质量控制从制造阶段进一步提前到设计阶段。下面向大家介绍一下田口质量理论的基础。

田口质量观 编辑 日本著名质量管理专家田口玄一博士的质量保证理论自成体系，它的理论基础是田口质量观、质量损失函数等方法。它将产品质量控制分为线内质量控制和线外质量控制，线外质量控制就是采用三次设计法对产品进行质量设计，线内质量控制侧重于制造过程中对产品质量进行控制，分为工序诊断与调整、预测与校正、检验与处理。 在田口的理论体系中。核心是将质量和经济性紧密地联系在一起，这种联系用质量函数来表示。所以质量损失函数是田口质量理论的一个重要内容。他提出了产品质量与上市后给社会造成的损失联系起来，认为社会损失的大小就直接反映了质量的高低。因此，同为合格品，上市后给社会造成的损失小的产品，它的质量就高。

田口玄一认为：产品质量的好坏不能单纯看是否符合公差。公差只是认为决定的判断标准，并不表示产品内在质量的好坏，而内在质量的好坏主要有质量特性偏离设计中心制的大小来决定。

质量损失函数 田口玄一认为，即使是合格品（输出质量特性在用户要求的公差范围内），其输出特性的波动仍可给用户和社会造成损失，输出特性愈远离其目标值，造成的损失就愈大。因此，输出特性应尽量接近其目标值。田口建议用质量损失函数来度量合格品输出特性偏离目标值给用户造成的损失。

产品的质量特性受噪声的影响会偏离目标值，随偏离程度不同，将给用户造成程度不同的损失。设产品质量特性的实测值为Y ，质量特性的目标值（或中心值）为m ，实测值偏离目标值时的损失用L （y ）表示，则L （y ）是偏离量（Y-m ）的函数，称为损失函数。将损失函数L （y ）在m 附近按泰勒级数展开

当y=m时，显然不会给用户带来损失，故第一项L （m ）=0。由于L （Y ）在Y=M时有最小值，因此以解导数

三次设计

三次设计理论是田口玄一于20世纪70年代创立的一种系统设计方法。其核心思想是在产品设计阶段就进行质量控制，力图用最低的制造成本生产出满足顾客要求的、对社会造成损失最小的产品。与传统的产品设计概念不同，田口将产品的设计过程分成三个阶段，即系统设计、参数设计和容差设计。三次设计的重点在参数设计，国外称为健壮设计或鲁棒设计。

田口质量理论的三次设计紧密地把专业技术与数理统计方法结合起来，充分利用各设计参数与输出质量特性之间一般具有非线性关系的特点，采用系统设计、参数设计、容差设计的三阶段优化设计方法，从设计上控制输出质量特性值的波动，以提高产品固有质量水平。这是一种可以在原材料、零部件的质量参数波动较大，或出于经济性考虑，在不宜压缩原材料和零部件波动幅值的情况下，仍能保证产品最终输出特性的一种稳定性优化设计方法。 质量波动管理控制是以产品制造过程中关键特性的稳定性和受控性为切入点，开展波动源分 析，其前提是产品或过程的质量特性能用数据表征且数据量越大越能准确反映生产过程的波动大小,

对关键工序必须以产品关键特性的波动是否受控、过程能力是否达到要求未出衡量标准。