新產(chǎn)品開發(fā)過程質(zhì)量控制

張 璇 上官琪

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

新產(chǎn)品開發(fā)是現(xiàn)代企業(yè)的主要活動，其特點(diǎn)為投資額高，過程長，創(chuàng)新性高，參與人員多，影響未知因素多。新產(chǎn)品開發(fā)過程失敗，上市后出現(xiàn)質(zhì)量問題會對給公司帶來較大損失，嚴(yán)重的還會對公司的品牌形象造成不良的影響。因此系統(tǒng)性地提供較為穩(wěn)定的新產(chǎn)品，即如何讓新產(chǎn)品少出問題，成為現(xiàn)代質(zhì)量控制的焦點(diǎn)。該文提供了一種適用于制造業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量控制的方法。

與生產(chǎn)過程中單純追求解決問題以達(dá)到零缺陷質(zhì)量控制目標(biāo)不同，新產(chǎn)品開發(fā)并非解決問題的行為，相反，這是一個不斷地在創(chuàng)造新的問題、激發(fā)問題并且解決問題的過程。新產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量控制目標(biāo)在于提供滿足客戶需求的穩(wěn)定的產(chǎn)品。

當(dāng)新產(chǎn)品處于前期策劃時，就要對市場及客戶需求進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，并將其轉(zhuǎn)化為技術(shù)規(guī)格及參數(shù)，開展設(shè)計(jì)，控制樣件/機(jī)建造過程質(zhì)量，通過試驗(yàn)修正設(shè)計(jì)，對早期上市的新產(chǎn)品實(shí)施特殊關(guān)懷等，通過這一系列活動，使新產(chǎn)品達(dá)到客戶的需求。新產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量控制的重點(diǎn)主要體現(xiàn)在6個方面。1）開發(fā)前端對現(xiàn)有信息的收集處理。2）設(shè)計(jì)控制。3）樣件/機(jī)首件及首批控制。4）試驗(yàn)控制。5）新產(chǎn)品上市早期關(guān)懷。6）工程變更控制。以下為這種新產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量控制的流框架圖，如圖1 所示。

1 開發(fā)前端對現(xiàn)有信息的收集處理

框圖中的法規(guī)要求、現(xiàn)有信息的收集分析、功能分析、產(chǎn)品定義均屬于開發(fā)前端的主要活動。

法規(guī)要求包括目標(biāo)市場的準(zhǔn)入性法律法規(guī)要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求、地方及行業(yè)規(guī)則等，這些在開發(fā)前端就必須得到清晰的確認(rèn)。他們與產(chǎn)品的成本、總投資額、供應(yīng)商選擇、產(chǎn)品功能、技術(shù)方案、設(shè)計(jì)難度強(qiáng)相關(guān)。例如：排放法規(guī)、噪聲、電磁兼容和可靠性水平等。

現(xiàn)有信息的收集分析是非常重要的步驟，該步驟的投入不足或產(chǎn)品定義轉(zhuǎn)化的不準(zhǔn)確都會給新產(chǎn)品開發(fā)埋下失敗的種子。優(yōu)秀的企業(yè)通常會投入最好的產(chǎn)品經(jīng)理和工程師組成團(tuán)隊(duì)來完成此項(xiàng)工作。該步驟也是新產(chǎn)品開發(fā)中除試驗(yàn)之外需要時間最長的步驟。表1 是該步驟的主要工作內(nèi)容。

表1 現(xiàn)有信息及問題收集主要內(nèi)容

現(xiàn)有信息主要包括問題類和需求類信息。問題類信息主要是故障、抱怨和不足。收集對象包含自己的機(jī)器，對手及標(biāo)桿的機(jī)器。獲取信息的方式有多種：問卷調(diào)查、用戶走訪、三包數(shù)據(jù)、外反饋件、競爭對手及標(biāo)桿機(jī)器研究、操作測試對比等。另外還有一種信息來源于技術(shù)發(fā)展趨勢，主要針對創(chuàng)新程度大的新產(chǎn)品開發(fā)，涉及整機(jī)或系統(tǒng)的原理發(fā)生根本性變化。信息的處理和分析相當(dāng)重要的，通常由資深工程師執(zhí)行。對問題類信息的處理流程為：抽取→澄清→去重→分類→根源分析→解決方案→實(shí)施解決。需注意的是，對現(xiàn)有產(chǎn)品的問題須盡可能地處理，避免將歷史問題遺傳到新產(chǎn)品上。需求類信息的分析方法很多，推薦KANO（卡諾圖）、QFD（質(zhì)量功能展開）等。

功能定義屬于產(chǎn)品定義的范疇，因其重要，故而將其單獨(dú)列出。產(chǎn)品的功能對成本的影響很大，在需求的分析階段就必須對功能進(jìn)行分級，分清基本功能、期望功能、亮點(diǎn)功能。并討論顧客為每一個功能付費(fèi)的意愿。從而得出產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能和選配功能。

產(chǎn)品定義的目標(biāo)是明確產(chǎn)品的開發(fā)指標(biāo)。它包括主要的性能參數(shù)定義、產(chǎn)品成本定義、質(zhì)量目標(biāo)定義、包裝及運(yùn)輸方案定義。初步的總體匹配與方案設(shè)計(jì)必須與產(chǎn)品定義同時進(jìn)行。產(chǎn)品定義由產(chǎn)品經(jīng)理執(zhí)行。開發(fā)前端對現(xiàn)有信息的分析處理最終會轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品定義。產(chǎn)品定義是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總綱領(lǐng)，產(chǎn)品定義的質(zhì)量決定了產(chǎn)品的成敗，因此控制好現(xiàn)有信息的收集分析和轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)就是控制產(chǎn)品定義的質(zhì)量?？刂频氖侄沃饕獮樘岣哒{(diào)查研究的質(zhì)量、使用合適的人做合適的事、積極開展專家及行政評審。

2 設(shè)計(jì)控制

圖1 新產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量控制流框圖

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)是進(jìn)行總體及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)以達(dá)到產(chǎn)品定義的要求。高質(zhì)量的設(shè)計(jì)須充分考慮產(chǎn)品性能與功能、安全性、標(biāo)準(zhǔn)化、通用性、成本、包裝及運(yùn)輸、可制造和易制造性、人機(jī)工程、可靠性、可維護(hù)性和可維修性等要求。大部分的要求是從頂層向下分解的，譬如可靠性的要求，設(shè)計(jì)時要對產(chǎn)品定義確定的可靠性目標(biāo)進(jìn)行分解，分解到系統(tǒng)和零部件，對比現(xiàn)有零部件可靠性水平和目標(biāo)的差距，通過重新選擇、改進(jìn)設(shè)計(jì)、重新設(shè)計(jì)等方式來縮少與目標(biāo)的差距。

為了有效地控制設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，須對新設(shè)計(jì)及有較大改動的零部件及系統(tǒng)形成新內(nèi)容風(fēng)險(xiǎn)控制清單，并進(jìn)行FMEA 分析，對高風(fēng)險(xiǎn)零部件制定預(yù)防與控制措施，輸出測試驗(yàn)證計(jì)劃，必要時提前開展零部件試驗(yàn)。一些輔助設(shè)計(jì)手段也可以降低設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，比例有限元分析。與工藝設(shè)計(jì)同步進(jìn)行可以減少因設(shè)計(jì)的可制造性和易制造性所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)品工藝性評審，樣件的試制均應(yīng)同步開展。

設(shè)計(jì)評審和FMEA 是設(shè)計(jì)控制的主要手段， 可以防止大量應(yīng)不夠謹(jǐn)慎或設(shè)計(jì)者的知識和經(jīng)驗(yàn)不足而給設(shè)計(jì)帶來的麻煩，也可以防止由于設(shè)計(jì)失誤所造成的事故和損失。設(shè)計(jì)評審的范圍可涉及與設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的技術(shù)方案、匹配計(jì)算、零部件選型、供應(yīng)商選擇、成本、制造、包裝、運(yùn)輸、配件和售后服務(wù)等方面。設(shè)計(jì)評審是當(dāng)前較為高效的設(shè)計(jì)控制手段。

3 樣件/機(jī)首件及首批控制

過程質(zhì)量控制的范圍包括樣件/機(jī)首件試制與批量生產(chǎn)試制。圖2 為質(zhì)量特性在產(chǎn)品開發(fā)過程的傳遞路徑。展示了從頂層的客戶需求向制造底層的關(guān)健特性、工序、因子的傳遞過程，以及對應(yīng)環(huán)節(jié)的過程質(zhì)量控制方式。

首件試制的主要目的是確認(rèn)設(shè)計(jì)的合適與否。首件試制解決的是符合性問題。也就是按圖紙要求是否能制造出預(yù)期的產(chǎn)品，零件之間有無干涉，是否存在差錯而無法組裝等。其次才是試驗(yàn)生產(chǎn)加工方法?？刂频闹攸c(diǎn)是，試制品必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙制作，因?yàn)樵囍漆槍Φ氖窃O(shè)計(jì)的質(zhì)量，而不是試制品本身的質(zhì)量。只有100%符合設(shè)計(jì)的要求，才能對設(shè)計(jì)起到評定的作用[1]。通過檢驗(yàn)來確保制造質(zhì)量是對制造過程評定的最直接有效的方法，因此對首件的要求必須是100%全檢。

首臺樣件/機(jī)會進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的符合性。根據(jù)在試驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的問題對設(shè)計(jì)進(jìn)行修正改進(jìn)及再驗(yàn)證，經(jīng)評估后進(jìn)入批量生產(chǎn)試制。

批量生產(chǎn)試制的目的是確定設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行正式批量生產(chǎn)時所采用的生產(chǎn)方式。因此批量生產(chǎn)試制解決的是一致性問題，主要有6 個方面的內(nèi)容。1）確認(rèn)工序設(shè)計(jì)是否妥當(dāng)，并投入批量的工藝工裝。2）確認(rèn)首件試制中發(fā)現(xiàn)的問題所做的設(shè)計(jì)更改是否合適。3）確定產(chǎn)品的制造成本。4）確定對于外購件的要求供方是否已滿足。5） 確定過程質(zhì)量控制計(jì)劃。6）培訓(xùn)生產(chǎn)操作工人[1]。批量生產(chǎn)試制中的首批是控制的重點(diǎn)。首批指的是全部的首次提供批量樣件的活動，包含工序的變化或調(diào)整后所制造出來的第一批樣件。首批樣件必須嚴(yán)格執(zhí)行100%全檢。

4 試驗(yàn)控制

產(chǎn)品的試驗(yàn)方式與產(chǎn)品的特點(diǎn)有關(guān)。為了區(qū)別試驗(yàn)的成熟程度，部分企業(yè)會將產(chǎn)品試驗(yàn)分為3 個階段：技術(shù)驗(yàn)證樣機(jī)、功能性能樣機(jī)、可靠性樣機(jī)。

當(dāng)開發(fā)的產(chǎn)品含有大量的創(chuàng)新因素時，必須提前對原理、原材料、零部件和分系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，這就是技術(shù)驗(yàn)證樣機(jī)試驗(yàn)的目的。技術(shù)驗(yàn)證樣機(jī)來源于設(shè)計(jì)中識別出來的新內(nèi)容風(fēng)險(xiǎn)防控計(jì)劃和開發(fā)前端識別出來的現(xiàn)有問題。樣機(jī)試驗(yàn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，通常采用計(jì)算機(jī)仿真、變換方法、零部件樣件獨(dú)立試驗(yàn)（臺架、性能及功能、壽命等）、將樣件安裝在其他整機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)的方式開展。越早進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證樣機(jī)試驗(yàn)，就越能發(fā)現(xiàn)潛在的問題，對設(shè)計(jì)的修正作用就越強(qiáng)，后期產(chǎn)品的試驗(yàn)時間大幅下降，問題能得到解決。

功能性能樣機(jī)的試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證產(chǎn)品定義目標(biāo)（可靠性目標(biāo)除外）的滿足程度，同時充分暴露設(shè)計(jì)缺陷。功能性能樣機(jī)是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙制造出的完整的全新樣機(jī)。功能性能樣機(jī)通常投入單臺，試驗(yàn)包括樣機(jī)的評審、整機(jī)/系統(tǒng)性能和功能測試、操作測試以及可靠性試驗(yàn)等?？煽啃栽囼?yàn)工況為典型的工況，必要時進(jìn)行強(qiáng)化。對樣機(jī)在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷，要不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)修正，直到產(chǎn)品定義要求被滿足為止。如果出現(xiàn)重大設(shè)計(jì)缺陷，還必須實(shí)施糾正措施，并驗(yàn)證措施的有效性。在樣機(jī)完成試驗(yàn)后，對樣機(jī)實(shí)施拆卸、檢查及解體，以找出通過外在的觀察無法發(fā)現(xiàn)的問題，并對某些故障進(jìn)行深入的研究。

圖2 質(zhì)量特性在產(chǎn)品開發(fā)過程的傳遞方式

可靠性樣機(jī)試驗(yàn)的目的是確認(rèn)產(chǎn)品滿足顧客的需求，同時通過可靠性增長試驗(yàn)充分暴露設(shè)計(jì)及批量制造缺陷，實(shí)現(xiàn)可靠性水平的增長。由于功能性能樣機(jī)的數(shù)量較少，驗(yàn)證的典型工況單一，要想取得可靠性水平的增長，必須投入小批量可靠性樣機(jī)試驗(yàn)。可靠性樣機(jī)投入的數(shù)量通常為多臺，投入數(shù)量及試驗(yàn)時長具體由類似產(chǎn)品的浴盆曲線、新產(chǎn)品可靠性增長水平、新產(chǎn)品單機(jī)價值決定。樣機(jī)需要做的試驗(yàn)包括樣機(jī)評審、整機(jī)/系統(tǒng)性能和功能測試、操作測試、可靠性增長試驗(yàn)、認(rèn)證試驗(yàn)等。為了盡快達(dá)到可靠性增長的目標(biāo)，往往采用加速強(qiáng)化的方式進(jìn)行。此外，在可靠性樣機(jī)試驗(yàn)中還需要重點(diǎn)關(guān)注功能性能樣機(jī)試驗(yàn)及設(shè)計(jì)整改的內(nèi)容，以及在功能性能樣機(jī)上未得到充分驗(yàn)證的內(nèi)容。

部分企業(yè)會在可靠性樣機(jī)后投入少數(shù)批量的用戶測試機(jī)用于測試市場對新產(chǎn)品的反應(yīng)，雖然是一種商業(yè)行為，但是也能暴露不少適用性方面的問題。

試驗(yàn)控制的重點(diǎn)在于試驗(yàn)過程中問題的跟蹤、解決、及再驗(yàn)證，問題解決7 步法是一個很好的工具，可以幫助我們持續(xù)跟蹤直至問題解決。

5 新產(chǎn)品上市早期關(guān)懷

由于試驗(yàn)投入的局限以及剛進(jìn)入量產(chǎn)，新產(chǎn)品開始進(jìn)入市場時，可能會與部分客戶的要求不一致，產(chǎn)品的制造質(zhì)量與設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量也可能不一致。這些問題都會導(dǎo)致客戶的強(qiáng)烈抱怨和不滿。因此必須實(shí)施新產(chǎn)品上市早期關(guān)懷，為信息反饋和問題處理開辟綠色通道。

應(yīng)成立早期關(guān)懷團(tuán)隊(duì)，由新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理帶隊(duì)，成員包括研發(fā)、工藝、制造、采購、營銷、服務(wù)和配件等人員，職責(zé)為盡可能的收集與新產(chǎn)品相關(guān)的一切信息，為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供輸入；對故障進(jìn)行快速響應(yīng)，在顧客抱怨升級前解決它。早期關(guān)懷團(tuán)隊(duì)實(shí)行例會制，根據(jù)是否出現(xiàn)重大故障及故障頻度確定會議間隔時間。為獲得第1 手信息，需進(jìn)行較為頻繁的用戶走訪，并在走訪中檢查新機(jī)器的使用情況。

實(shí)施新產(chǎn)品早期關(guān)懷活動結(jié)束的基本標(biāo)準(zhǔn)為：經(jīng)評估，新產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)的可靠性水平，并不在有重大問題被發(fā)現(xiàn)。

6 工程變更控制

工程變更指的是新產(chǎn)品上市后的設(shè)計(jì)變更。上市前的設(shè)計(jì)更改可以通過批量整圖的方式進(jìn)行。新產(chǎn)品上市后，供應(yīng)鏈完成搭建，設(shè)計(jì)變更影響的范圍會波及供應(yīng)商、經(jīng)銷商、后市場，所以必需按規(guī)定的程序進(jìn)行，并嚴(yán)格進(jìn)行控制。圖3 是工程變更的流程。

工程變更來源于產(chǎn)品試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)失誤、市場和客戶對產(chǎn)品新的要求、競爭機(jī)型的變化、設(shè)計(jì)做出的更利于制造，使用和維護(hù)的改進(jìn)、成本的降低、性能的提升、供應(yīng)商的改變、上市后設(shè)計(jì)問題的解決等[2]。

變更的來源需要進(jìn)行分析評審，以判斷是否需要啟動設(shè)計(jì)變更，應(yīng)盡量避免不必要的變更。設(shè)計(jì)變更啟動后，對變更的方案在必要時須進(jìn)行評審。對變更的影響要進(jìn)行關(guān)聯(lián)性檢查，檢查包括對產(chǎn)品的功能、性能、形狀、重量、互換性、安全性、可靠性、軟件版本的影響；對操作、使用方式的影響；對相鄰零部件裝配、運(yùn)動的影響；對成本的影響；對制造工藝，質(zhì)量控制過程的影響；對客戶、銷售技術(shù)文件、服務(wù)、配件的影響，并將影響通知到相關(guān)方。另外，對設(shè)計(jì)變更的零部件和整機(jī)的成品及在制品要給出處理意見，報(bào)廢還是轉(zhuǎn)配件、留用等。確認(rèn)最終變更的實(shí)施時間，對于需要試裝的變更，需提前安排試裝驗(yàn)證。除此之外，還需要對變更的實(shí)施過程進(jìn)行跟蹤，記錄變更的零部件和整機(jī)批次。對上市后的整機(jī)進(jìn)行變更效果跟蹤。

工程變更控制重點(diǎn)為變更過程的閉環(huán)管理。在復(fù)雜的制造系統(tǒng)中存在多個斷點(diǎn)，從工序過程，零部件生產(chǎn)，部件組裝，到整機(jī)組裝，歷經(jīng)的部門和人員越多，管理的難度越高。有必要設(shè)置專門的斷點(diǎn)工程師對斷點(diǎn)進(jìn)行控制。

多數(shù)企業(yè)會采用在新產(chǎn)品開發(fā)過程中設(shè)置質(zhì)量閥和階段的方式進(jìn)行過程控制，并設(shè)置通過的標(biāo)準(zhǔn)，這與該文所介紹的6 個方面的控制重點(diǎn)并不矛盾。這些控制重點(diǎn)為質(zhì)量閥或階段的通過標(biāo)準(zhǔn)提供了參考的依據(jù)。此外，新產(chǎn)品的過程控制方法與新產(chǎn)品的特點(diǎn)有關(guān)，即便是同一類別的新產(chǎn)品，創(chuàng)新程度高的要比只是執(zhí)行了改進(jìn)的新產(chǎn)品過程控制復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體是什么樣的新產(chǎn)品調(diào)整過程控制策略。該文所介紹的方法適用于小批量多品種的工程設(shè)備類產(chǎn)品，對其他品類的產(chǎn)品有一定的借鑒意義。不論什么行業(yè)，什么產(chǎn)品，都需要根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題對新產(chǎn)品開發(fā)體系進(jìn)行持續(xù)的精進(jìn)改良。

圖3 工程變更流程圖