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六西格玛设计咨询容差在产品设计中的作用

张驰专栏  |      2017-03-10 09:38:22
引言:六西格玛设计咨询容差在产品设计中的作用: 1 容差的概念; 2 容差在产品设计中的作用
六西格玛设计咨询容差在产品设计中的作用

  1.容差的概念
  在工业生产中,通常把产品或零部件的参数(或质量特性值)的容许变化范围为容差。在机械、电子等 不同行业,产品的研发、设计、制造等环节都会涉及容差。从工程角度看,容差是实际参数值的允许变动量,这里的参数即包括机械加工中的几何参数,也包括物理、化学、电学等学科的参数。由于在生产过程中不能做到完全精确,就需要按规定指标允许有一定的容许范围,这就是容差,如手表走的误差、产品测试过程中的向量规格、设备状态参数允许变化的范围、棉纱单位面积的瑕疵点数等。对于机械制造来说,容差通常为公差,指允许几何形状和尺寸的变动量,如尺寸公差、形状公差、位置公差等。机械产品容差的目的是为了确定产品的几何参数,使其变动量在一定范围之内,以便达到互换或配合的要求。从统计解度看,可以认为,某一指标的容许变化范围称为容差;从设计质量角度看,容差是一种允许极限,是从经济角度考虑允许质量特性值的波动范围。它是贯穿于产品设计、制造、装配、使用与维护等整个寿命周期的重要技术信息。

  2.容差在产品设计中的作用
容差有什么作用呢?对某一产品来说,若容差过松,往往生产成本较低。但产品质量与可靠性、装配性能、维修性、保障性、测试性、安全性等可能难以达到设计要求;若容差过紧,虽然质量能达到要求,但制造需要更高的要求和成本。因 此,容差在质量与成本之间扮演着重要角色,在设计和制造环节之间起着不可缺少的桥梁作用,它不仅影响产品的质量与可靠性、产品功能的实现、工艺方法的选择,而且对产品的生产制造成本、使用维护成本及全寿命周期成本(Life Cycle Cost,简称LCC)等产生显著影响。

21世纪的制造企业面临着全球性以知识为基础的竞争,企业必须解决缩短生产时间T、提高性能质量Q、降低制造成本C、提供优质服务S以及保持清洁环境E等问题,应保证T、Q、C、S与E的各谐统一。一方面,产品的质量是由顾客提出的,质量工作应源于顾客需求,终结于顾客满意,制造商必须将顾客的声音(Voice of Customer,VOC)贯穿于整个供应链的所有行动之中。产品的形成过程实际上就是产品质量的 形成过程,影响质量的因素贯穿于产品的整个寿命周期,包括开发研制、采购、生产、检验和测试、安装与运行、技术服务和维护等几个方面,仅对制造过程进行控制是不能保证产品质量的。另一方面,在质量保证的过程中又要平衡相关成本。

但企业往往在质量和成本之间难以协调统一。从各个行业工程实践经验来看,设计决定了产品的固有质量和产品80%的成本,因此,许多新的设计理念和制造模式,如六西格玛设计(Design for Six Sigma ,DFSS)、虚拟制造、网络制造、敏捷制造、并行工程等应运而生,需要人们去探讨和研究这些新设计理念和制造模式所涉及的理论和技信问题。质量是企业的立足之本,成本是生存之道,缩减成本、提高质量是现代企业管理中经常提及的目标,而容差设计的课题就是解决质量与成本之间的平衡问题。

既然容差的作用非同小可,那么,如何设计容差的问题就很重要了。容差设计是通过研究容 差范围与产品质量、成本之间的关系,对质量和成本进行综合平衡的科学方法。工程实践与理论均表明,容差设计的好坏很大程度上决定了产品最终质量与全寿命周期成本,从而决定企业获利的情况。因此,容差设计问题仍然是理论界应当而且必须十分关注的问题。 

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