爱华网第一章 绪论1.1 国外设计控制技术应用研究简述随着全球经济一体化格局的形成以及信息技术的普遍应用，在世界范围内有效配置资源已成为可能，企业面临日趋严峻的市场竞争。竞争的焦点从早期的降低劳动力成本，20世纪70年代的提高企业整体效率，以及20世纪80年代的全面满足以质量、价格、交货期与服务等方面要求为核心的竞争，转化为现在的新产品竞争。这一方面是由于顾客越来越复杂多变的个性化需求，另一方面也是因为现代工业设计技术的快速发展。工业设计，是一种运用工程技术方法，在社会、经济和时间等因素约束范围内，根据市场需求从事的产品设计工作。根据国际公认的理解，工业设计是一种创造性行为，因此具有艺术性；而同时因为应用了大量的以数理统计为基础的设计控制技术，因此又具有科学性。设计控制技术在美国、德国、日本等工业强国的应用较为广泛。标志着具有领先竞争力的世界500强企业中绝大部分来自于美国、德国、日本等工业强国，这与这些工业强国十分重视工业设计控制技术是有很大关系的。产品的竞争力说到底是质量、成本与交货期等的综合实力，而产品70%的质量水平、80%的成本水平是在设计阶段就决定了的，所谓“先天不足，后患无穷”。时至今日，面对顾客复杂多变的需求，工业设计控制技术显得犹为重要，美国工业设计界资深专家Gordon Bruce甚至提出了“设计就是竞争力”的概念。综合来看，目前设计控制技术的应用主要可以分为以下三个方面：1. 以产品性能为中心的狭义质量控制技术，20世纪60年代末由日本学者赤尾洋二教授等人联合开发的质量功能展开（Quality Function Deployment，QFD），至今作为有效跟踪顾客需求的质量工具仍广泛使用；20世纪60年代初在美国军事和宇航开发中应用的失效模式与影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）和故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA），现在广泛应用于设计评审、过程评审以及系统的可靠性分析等方面；20世纪70年代由日本著名质量管理专家田口玄一（Taguchi）创造的三次设计法，目前仍是设计改善的重要手段之一。2. 设计成本控制技术，主要包括价值工程（Value Engineering）、产品全生命周期成本控制技术以及安全系数选择技术等3. 设计协同控制技术，包括并行工程（Concurrent Engineering）、计算机集成产品工程（Computer Integrated Product Engineering）、产品数据管理（Product Data Management，PDM）、协同产品商务（Collaborative Product Commerce，CPC）等。上述三个方面的设计控制技术是伴随市场竞争不同阶段的焦点转移产生和发展起来的，因此具有很强的局部优化能力。但是一方面由于目前这些技术在应用中彼此处于离散状态，没有统一的系统结构，因此大多只是作为辅助计算或局部改善的工具，缺乏全局优化的能力；另一方面，从这些技术的内在关系来看，又存在互补性与数据关联性，因此如果能够将这些技术进行有效的集成，将可以最大限度地发挥设计控制技术的作用。20世纪80年代中期，由美国摩托罗拉公司首先提出了六西格玛管理法，1999年3月, 由Steve Zinkgraf博士进一步将六西格玛管理法运用在设计开发领域，并结合设计控制技术创立了为六西格玛设计（Design For Six Sigma，DFSS）方法体系，该方法用关键质量特性（Critical to Quality，CTQ）准确定义与跟踪顾客需求，并将设计控制划分为定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、设计（Design）与验证（Verify）五个阶段，简称为DMADV。1. 定义 —— 选定设计项目，并进行前期市场预研。2. 测量 —— 将顾客需求转化成关键质量特性，对关键质量特性尽量用可 测量的定量数据表达，并对系统设计进行评价和控制。3. 分析 —— 即分析影响关键质量特性和详细设计输出的影响因素，进行主次排序，采用适宜的分析工具来对详细设计阶段进行分析和评价，并进一步建立初步实验计划。4. 设计 —— 实施详细设计进行具体的实验设计以优化参数组合，并对详细设计结果进行评价。5. 验证 —— 进入改进设计阶段，完成工艺设计，进行样机实验及小批量实验，对详细设计结果进行验证，并最终形成量产，完成整个设计项目。DFSS优点在于以CTQ作为目标，以DMADV为流程将离散的设计控制技术与设计各个阶段紧密结合，并形成一个持续改进的环状反馈系统结构。但其还是主要局限在传统的狭义质量范畴内，一方面CTQ无法完全定义越来越复杂多变的顾客需求；另一方面没有从产品全生命周期角度考虑设计控制技术之间的互补性与数据关联性，也没有考虑设计控制技术与产品设计数据信息平台的集成。 ISO9000（2000版）将以顾客为中心作为其八项准则之首，并对质量特性进行了统一定义如下：1.性能 —— 反映了顾客和社会的需要对产品所规定的功能 2.可信性 —— 反映了产品可用性及其影响因素：可靠性、维修性和保障性3.安全性 —— 反映了把伤害或损害的风险控制在可接受水平上4.适应性 —— 反映了产品适应外界环境变化的能力5.经济性 —— 反映了产品合理的寿命周期费用，指产品的质量应该是使用价值和价格的统一的适意的质量6.时间性 —— 反映了在规定时间内满足顾客对产品交货期和数量要求的能力，以及适应随时间变化的顾客需求的能力从以上六点质量特性定义可以看出ISO9000（2000版）已超越了以性能为中心的狭义质量范畴，并从产品生命周期角度综合考虑了产品性能、成本与时间等因素。但ISO9000标准的普适性决定了其只能形成文件化的设计控制体系框架，而无法给出实现设计控制的具体方法。
1.2 我国设计控制技术应用现状分析
我国的工业产品设计走过了漫长的模仿之路，20世纪50年代学习苏联，至今仍有相当深的烙印，而后模仿欧美与日本，现在很多企业仍停留在模仿阶段。设计技术方面也先后引进了不少国外的现代设计方法，从设计学方法论到优化设计、有限元、可靠性、CAD以及ISO/IEC标准体系，虽然设计水平也有了一定的提高，但终究没有形成成熟、系统的工业产品设计管理体系，这其中一个重要的原因是长久以来重视美学外观设计而对设计控制技术的漠视。日本也曾走过很长的模仿阶段，但与我国企业的机械模仿不同，日本企业更加重视设计控制技术的研究，因此可以迅速将欧美的系统设计进行优化改良，形成具有更低成本、质量特性更加突出的产品，从而获得竞争优势，这是日本二战后能在很短的时间里创造工业腾飞奇迹的一个重要原因。为了对我国企业的工业设计控制技术的应用状况有一个较为深入实际的了解，笔者先后到保定风帆蓄电池集团公司、广东德美精细化工集团公司、天津通信广播集团公司、海湾科技集团公司、唐山华通电缆有限公司等10余家企业进行了细致深入的调研，结果发现上述企业无一例外都通过了ISO9001认证，都建立了自己的产品设计文件化控制体系，但仅有1家企业应用了可靠性设计，而系统地应用设计控制技术的为0%。在调研中笔者进一步发现，导致这些企业设计控制技术应用水平较低的原因主要有以下几点：1. 对设计技术的理解停留在系统设计的层面，对设计控制技术缺乏认识。2. 企业缺乏专业技术与统计复合型人才，尤其是设计部门对统计知识了解很少，因此在应用以数理统计为基础的设计控制技术时遇到很大困难。3. 由于设计控制技术处于相对离散的状态，企业在应用时不知从何下手，更不知如何与现有的质量体系以及管理系统有效融合。4. 目前广为使用的设计管理软件是以作业为动因的，偏重于文件化管理系统，无法准确定义与跟踪顾客需求。综上所述，对于我国企业来说，在ISO9001（2000版）日趋普及的今天，如何真正用好设计控制技术，将设计水平提高一个层次，而不是只停留在文件化体系控制的阶段，是一个迫切需要解决的问题。1.3 问题解决方案的概要分析
从国内外设计控制技术应用的问题出发，尤其是结合我国企业的具体应用现状，笔者提出以广义质量特性（General Quality Characteristics，GQC）为动因的设计控制集成系统作为解决方案。所谓广义质量特性指的是产品在全生命周期中涉及的性能、可信性、安全性、适应性、经济性、时间性、文化以及环保八个方面的特质属性，其以顾客全方位的综合需求为导向，与注重产品自身性能的狭义质量特性相对应。以GQC为动因的设计控制集成系统指的是以顾客需求为导向，以广义质量特性作为动因，基于现代先进设计控制管理思想与设计控制技术，从整个产品生命周期考虑的动态的集成化设计控制系统。其以协同产品商务（CPC）作为数据支撑平台，将前馈控制、事中控制与事后控制有机融合，使产品设计得到有效控制，从而准确、全面地满足顾客需求。此集成系统有如下特点：1. 在ISO定义的六项质量特性基础上补充了文化与环保两项，提出广义质量特性概念，更加全面、准确地聚焦顾客需求。2. 发掘设计控制技术之间的互补性与数据关联性，以广义质量特性作为触发动因，形成紧密跟踪顾客需求的动态响应系统，使设计控制技术不再处于离散状态。3. 以协同产品商务为数据承载与协同平台，一方面将设计控制技术与企业设计管理系统有机地融合；另一方面实现CAD/CAPP以及三维虚拟建模技术等与设计控制技术的无缝集成，使设计与控制成为一体。4. 将设计控制技术中复杂的数理统计算法用计算机软件进行封装，使设计控制技术更加易于应用。本文第六章“以GQC为动因的设计控制集成系统研究” 将对此内容详细
