某型发动机电子控制系统开发过程质量控制研究

某型发动机电子控制系统开发过程质量控制研究 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 摘要 发动机电子控制系统是汽车电子产品的核心关键技术产品。目前,国际上汽车发动机电子控制系统开发与应用的厂商主要为国外企业,国内自主开发汽车发动机电子控制系统并能够批量供货的公司少之又少。本文研究的目的是通过建立汽车发动机电子控制系统开发过程中的质量控制模式,来提高我国具有自主知识产权的汽车发动机电子控制系统产品的质量稳定性,从而提高该型企业的产品质量保证能力。 本文研究采取从实践到认识再到实践的研究路线,通过归纳的方法对本企业发动机电子控制系统开发过程中质量问题进行分类,主要运用了“双归零”的质量管理方法,对发动机电子控制系统开发过程中的质量问题进行分析,并总结出导致问题发生的几个根本原因。技术上可归结为开发过程各阶段的输入输出文件要求不明确、不完整;管理上可列为项目管理和部门协作问题。 经过对相关问题的深入分析整理,可通过建立产品设计质量控制系统QCS来完善产品开发设计过程中的质量控制问题。设计质量先期策划是 P 计划阶段,制定设计目标和设计质量计划;设计过程质量控制就是 D 执行阶段,执行设计操作;设计质量评审与分析就是 C 检查阶段,检查设计结果是否符合要求;设计过程的质量协调就是A 处理阶段,处理并总结设计过程中的质量问题并巩固设计。 在方案实施验证阶段,结合了自身工作的经验和教训,列举自己创建的几种检查表并说明其应用。包括具体的开发流程和开发阶段具体的文件输出要求规范等,确保改进方案能够从头贯彻到位,并确保发动机电子控制系统在开发过程中的质量控制能够程序化、标准化。最后对改进方案实施的效果进行了分析,并给出了产品质量方面的对照数据,充分证实了产品设计质量控制系统方案的有效性和可行性。关键词:开发过程质量控制;发动机电子控制系统;发动机管理系统;产品设计质量控制系统 II 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 Abstract Engine electronic control system is the core of car electron product key technology products. At present, the international automobile engine electronic control system development and application of the manufacturers mainly for foreign enterprises, the independent development of electronic control system of automobile engine and can bulk supply company little. The purpose of this study is through the establishment of automobile engine electronic control system in the process of developing quality control mode, to improve our country with independent intellectual property rights of automobile engine electronic control system the stability of product quality, so as to improve the enterprise s ability to guarantee product quality This paper studies taken from practice to theory to practice research route, through the inductive method summarizes the electronic engine control system in the process of developing quality problems of regularity. The main use of the double zero quality management to analysis of quality problems in the development process of the electronic engine control systems, and summarizes some of the fundamental reasons to cause the problem to occur. Technically can be attributed to the input and output files for the various stages of the development process requirements are unclear, incomplete; management as project management and departmental collaborationAfter in-depth analysis of the issues, Product design quality control system QCS Created, improve the quality of the product development and design process control problem. The design quality pre-planning stage of P plan, the development of the design objectives and design quality plan; quality control of the design process is the stage of the implementation of the D plan, perform design operations; whether the results of the design quality assessment and analysis stage is C check, check design to meet the requirements; quality and coordination of the design process is A processing stage, and summarizes the problems of quality in the design process and consolidate the designThe program implementation of the validation phase, combined with the experience and lessons of their own work, and cited several checklist and its application created by myselfIII 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 Including the specific stage of the development process and development of specific file output requirements specification to ensure that the improved scheme can implement from scratch in place, and quality control in the development process to ensure that the electronic engine control systems can be programmed, standardized. The final analysis of the effect of the improved implementation of the program, and gives the product quality control data, and fully confirmed the effectiveness and feasibility of product design quality control system solutionsKey word:Quality Control of Development Process; Engine electronic control system ;Engine Management System;Quality Control System IV 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 目录 研究成果声明I 关于学位论文使用权的说明 I 摘要II ABSTRACT III 目录V 第 1 章 绪论8 1.1 选题的背景、目的和意义8 1.1.1 选题背景 8 1.1.2 选题目的意义. 8 1.2 本文研究的内容、方法和技术路线9 1.2.1 本文研究的内容 9 1.2.2 本文研究的方法. 10 1.2.3 本文研究的技术路线11 1.3 本研究领域发展趋势分析 12 第 2 章 质量管理理论、方法及应用. 13 2.1 质量管理理论13 2.1.1 设计质量形成过程. 13 2.1.2 设计质量影响因素. 15 2.2 汽车行业质量管理体系. 16 2.2.1 质量管理过程方法. 16 2.2.2 过程改进循环及过程控制18 2.2.3 计量型数据控制图. 20 2.2.4 用于计数型数据的控制图22 第 3 章 电子控制系统开发中的常见质量问题. 23 3.1 发动机电子控制系统概述 23 3.1.1 电子控制系统组成 23 3.1.2 电子控制系统的基本功能. 26 3.1.3 电子控制系统对发动机性能的影响 26 3.2 电子控制系统开发过程中质量问题统计及分类. 27 3.2.1 质量问题统计27 3.2.2 质量问题分类及特点28 3.2.3 帕累托图法确定关键因素. 31 V 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 第 4 章 电子控制系统开发中质量问题原因分析 34 4.1 “双归零”理论. 34 4.2 运用“双归零”理论的因果分析图35 4.2.1 因果分析图 35 4.2.2 原因的分类说明. 36 第 5 章 开发过程的质量控制与改进. 40 5.1 产品设计开发的质量控制系统的建立40 5.2 设计开发的质量先期策划-P 40 5.2.1 建立合理的开发流程40 5.2.2 规范开发过程各阶段的任务要求. 42 5.2.3 建立质量策划小组 45 5.3 设计过程的质量控制-D. 46 5.3.1 设计潜在失效模式及后果分析(DFMEA)46 5.3.2 工程图样、工程规范47 5.3.3 实验验证. 47 5.4 设计过程的质量评审与改进-C. 48 5.4.1 设计质量评审48 5.4.2 设计质量改进49 5.5 设计过程的质量沟通协调-A49 5.5.1 产品开发进度控制 50 5.5.2 产品开发质量控制 50 5.5.3 产品开发成本控制 50 5.5.4 三者之间的协调. 52 第 6 章 产品设计质量控制系统的实施 54 6.1 实施方案 54 6.1.1 开发流程的完善. 54 6.1.2 质量策划小组的建立56 6.1.3 开发过程文件输出规范57 6.1.4 系统验证进行量化评审62 6.2 实施效果分析63 结论. 67 参考文献68 致谢. 70VI 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 注释说明汇集表 说明物理量、化学或数学符号、标志、缩略词、专门计量单位、自定义名词和术语 VII 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 第1章 绪论 1.1 选题的背景、目的和意义 1.1.1 选题背景 二十一世纪,环境污染和全球能源供应日趋紧张问题,迫使现代汽车用发动机面临更加严格的排放法规,以及追求最经济的燃油消耗。近10年,我国汽车产量迅速递增,已逐渐成为汽车大国,为了满足越来越严格的国家排放法规,国内外整车所装配的发动机90%都采用发动机电子控制系统。随着国家环境总署下发的关于整车排放法规和在用车油耗限制规定,我国越来越多的车型也都采用了发动机电子控制系统 目前,国际上汽车发动机电子控制系统开发与应用的厂商主要有BOSCH博世、DELPHI德尔福、 SIEMENS(西门子)、MAGNETI MARELLI(玛涅蒂?马瑞利)、DENSO电装等。在国内,自主开发汽车发动机电子控制系统并能够批量供货的公司少之又少,累计供货量不足国内汽车产量的10%。一汽、二汽、上汽占主导轿车消费市场的车型,汽车发动机电子控制系统全部由外商垄断。 造成国产发动机电控系统没有市场的最主要原因是国产产品的质量和可靠性问题。国产发动机电控系统开发过程中存在的主要问题有: (1) 工程师在开发过程中主要注重实现客户的功能性要求,忽视了产品本身的可靠性要求; (2) 系统开发过程中,实验项目不充分,不能保证系统中各零部件实现很好的性能匹配; (3) 开发过程中 DFMEA不完善,不能最大程度地规避产品潜在失效风险; (4) 设计、开发、验收过程中管理机制不健全,存在弊端,造成产品开发过程中把关不到位; (5) 接到产品失效反馈后,分析处理要求不明确。 1.1.2 选题目的意义 王美清等提到了设计质量控制系统QCOPD的开发对企业未来的发展至关重要。论文研究的目的正是通过建立汽车发动机电子控制系统开发过程中的质量控制模式,来提高我国具有自主知识产权的汽车发动机电子控制系统产品的质量稳定性,从而提高该型企业的产品质量保证能力,提高具有自主知识产权的汽车发动机电子控制系统产品的市场占有率,摆脱汽车发动机电子控制系统8 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 产品过于依赖进口的状况。 本文研究的意义在于运用研究成果指导具有自主知识产权的发动机电子控制系统开发过程中的质量控制,为企业提供此阶段整体的具有可操作性的和可视化的质量管理模式,为预防后期运营质量问题和杜绝服务质量事故提供有效的参考。 1.2 本文研究的内容、方法和技术路线 1.2.1 本文研究的内容 拟对开发过程中存在的质量问题,用简单的数理统计方法进行分类整理,拟分为系统中现有选型问题、系统中的开发问题、系统集成实验问题、设计资料输出问题、系统知识培训问题等;然后运用“双误归零”方法,从技术上和管理上进行根本原因分析,技术上从设计策划、方案设计、产品研制、设计验证等阶段进行分析,管理上主要从项目管理和部门协作上进行分析。 根据根本原因提出控制措施,归纳形成发动机电子控制系统开发过程中质量控制模式,包括设计质量先期策划-P 计划阶段,制定设计目标和设计质量计划;设计过程质量控制-D 执行阶段,执行设计操作;设计质量评审与分析-C 检查阶段,验证开发是否满足开发目标;设计过程的质量协调-A 处理阶段,对设计过程中的质量问题进行总结,完善产品开发设计。设计开发的先期质量策划是设计质量控制的重要组成部分,为设计与开发制定不同层次和不同阶段的质量目标、质量方针和计划。通过合理的开发流程以及建立质量策划小组,进行合理的资源调配、目标分解优化等步骤来实现。设计过程的质量控制是设计质量控制的核心,包括潜在失效模式分析、工程图样、工程规范和材料规范的输出等。建立质量过程控制的目的是为了对完成情况进行评审并提出合理的改进意见。设计过程的质量评审与改进是控制设计质量的有效方法,在设计过程中设置关键点,按照评审要求对关键点的输出结果进行严格评审,并提出合理的改进建议。设计质量协调就是设计过程中发现的质量问题和矛盾进行协调,加以管理,并统计分析,以促进设计质量的持续改进,主要对产品开发进度控制、产品开发质量控制、产品开发成本控制等三方面进行分析。这四个9 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 阶段的不断进行实现了产品开发过程的质量控制的持续改进,实现了设计质量的持续提高。 最后是对发动机电子控制系统开发项目的验证,将项目开发过程中的质量问题进行统计,与策略实施前进行对比,确认其有效性。并在结论中重申论文的研究目标,论文解决问题的有效性,以及对国内汽车发动机电子控制系统发展的展望。 1.2.2 本文研究的方法 结合本文的特点,本文的研究会用到以下几种方法 1 文献检索法 本文的研究需要首先阅读大量的文献成果,才能总结出现在该论题的研究进展情况,找出以前研究的不足和避免研究内容的重复性;在了解国外汽车发动机电子控制系统开发过程的管理现状时,由于无法亲自调查研究,也需要借助文献检索法,通过各种资料的介绍进行分析总结。 2 比较分析法 在论文中将对解决方案实施前后进行纵向比较研究分析,通过对比各类问题发生率,验证解决措施的有效性。 另外,论文中将采用定性分析比较与定量分析比较。对开发过程中的问题进行简单的统计整理,进行定量分析比较;对不同问题进行定性分析,找出问题在“质”的方面共性,从而提出根本有效的解决方案。 3 理论联系实际的方法 对开发过程的质量控制理论进行分析,结合开发过程的质量控制理论分析本企业汽车发动机电子控制系统开发过程的现状以及问题产生的原因、特征,提出改善本企业汽车发动机电子控制系统开发过程的现状对企业发展的必要性;结合开发过程的质量控制理论知识,提出各种解决的对策。 4 经验总结法 针对本企业汽车发动机电子控制系统开发过程中具体问题的分析、解决、验证后,进行归纳与分析,使之系统化、理论化。 10 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 1.2.3 本文研究的技术路线 本文主要的研究目的是整理分析国内企业中汽车发动机电子控制系统开发过程中存在的问题,进而提出解决方案,如图1.1所示:绪论 课题研究背 研究内容、 论文研究的论文结构景及意义 方法、特点 创新点开发过程质量控制理 本领域国内外的研究论及方法评述 状况汽车发动机电子控制系统开发流程介绍及各流程中出现的质量问题研究电子控制系统开发过程质量问题分类整理、逐类分析给出解决方案,建立电子控制系统开发过程质量控制系统电子控制系统开发过程质量控制模式的应用与改善总结 图1.1 论文路线11 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 1.3 本研究领域发展趋势分析ISO9000 标准对质量控制下了一个很简明的定义:质量管理的一部分,致力于满足质量要求引。设计质量控制应贯穿于设计质量形成的全过程,设计质量控制的对象是设计过程。设计过程中的质量包括两个方面,其一是产品质量,其二是设计过程中的工作质量。其中产品质量是核心,工作质量是设计质量的保障。 “产品质量的控制与保证必须追根求源”。 “产品质量首先是设计出来的,然后才是生产和制造出来的”的观点已被广泛接受 。王国强等提出做好产品的设计质量工作可以以较高的性价比提高企业的竞争力,因此必须加强设计阶段的质量控制,进一步提高产品的设计质量。苏哲提到要在实践中识别本公司特有的质量活动及其过程控制方法,对不断改进和不断创新,确保公司体系的适宜性和有效性,保持对市场变化的快速反应起到重要作用。 国外对于开发过程的质量控制理论更加成熟。Matthias Kusell等人提出开发过程的质量控制很重要。BOSCH 公司在发动机电子控制系统的开发过程中进行严格的质量控制,开发过程中进行详细分工,DFMEA 中每一个开发环节的潜在失效模式都有详尽描述。 国内的汽车行业在 2002 年以后也开始执行 ISO/TS16949:2002 技术规范。经过质量工作人员近 10 年的努力,促进了我国汽车行业质量管理的标准化、科学化和国际化。但是由于国内自主开发的发动机电子控制系统企业起步较晚,在开发过程中的质量控制没有完善的可视化的质量控制模式。12 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文第2章 质量管理理论、方法及应用2.1 质量管理理论 当今国内制造业已经很难依靠廉价的生产成本取胜,要获得更大的市场和长远的发展的唯一途径只能是靠稳定的质量。全面质量管理 Total Quality Management 是企业质量管理的重要工具,而设计质量更是不能忽视的环节。 在汽车行业中主要采用 ISO/TS16949的质量体系要求,其中将过程导向取代了功能导向,主要注重的是过程的审核,对设计过程质量控制起到了很好的指导作用。 2.1.1 设计质量形成过程 设计质量形成过程是指在设计开发中使开发的产品符合质量目标要求的过程。设计质量形成过程是一个不断发现问题、分析问题、改进问题的持续改进过程。其中 PDCA循环(又叫戴明环)是美国质量管理专家戴明博士提出的全面质量管理所应遵循的科学程序。由图 2.1 可见, “PDCA”循环贯穿于整个质量管理体系。 图 2.1 质量管理过程示意图13 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 I、P 阶段?即根据顾客的要求,明确项目开发的质量目标和方针,并作出总体策划合理的调配资源。 II、D 阶段 ?即实施阶段,通过采用有效的控制方法实现开发目标的过程。此阶段包括编制相应的程序文件和作业指导书;生产顾客所要求的产品,满足顾客需求;对 5 M1E 进行管理,以确保产品正常?有效运行。其中,5 M1E 是对制定该措施的原因、具体开发目标、措施的执行地点、负责人、时间进度、具体措施方案等六方面内容。 III、C 阶段? 即检查确认阶段,具体指验收产品生产和交付后是否满足了开发目标及客户要求、还包括对过程控制的有效性、过程管理的协调性进行检验。验收检查后,应对效果业绩好的进行表扬肯定,对不足或不合格的方面进行分析,找出问题发生的根本原因,并给出改进建议。 IV、A 阶段?处置阶段,指发现问题后所采取的临时预防措施和永久预防措施。此阶段应提交所有的改进报告,做出评审决策。 PDCA循环对质量管理起到了很好的指导作用,经过多年的具体应用,现在已经总结出了八个操作步骤。应用到产品开发过程中,主要步骤说明如下: 步骤一:从客户需求、企业效益、企业技术实力及资源进行综合考虑,开确定新产品设计开发的方向。步骤二:设定产品开发目标 。为便于操作执行,目标应可能量化,例如质量目标中可规定具体的PPM值,在验收阶段可进行实际的检验计算来确定是否实现了该目标,若使用含糊的定性要求,则不容易进行验收确认。另外产品的开发目标是应该在完成充分的行业调查和比较来设定的,这样有依据的来设定才会有可行性和操作性。 步骤三:组织项目开发相关人员利用头脑风暴法,尽可能多的提出方案,然后逐一比较分析利弊和合理性,确定最佳的可行性方案。此阶段产品创新思想很重要,产品创新的重点是在产品技术上的差异化,以满足客户越来越严格的需求,技术创新和企业的技术研发实力是密不可分的。 14 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 步骤四:根据之前选好的方案,制定合理的对策或者实施方法。这是注重细节的阶段,其间过程控制很重要。对制定该措施的原因、具体开发目标、措施的执行地点、负责人、时间进度、具体措施方案等方面都要进行合理的安排,并对每个实施子阶段的具体方案进行分解,保证使其能够有效的完成。步骤五:对策完成后的验证阶段。可通过相关的实验来完成验证工作,对于原始实验记录、实验报告等要按照文件管理规范进行妥善管理或者归档,作为后期评审的依据。 步骤六:效果检查阶段,产品开发完成后,要对开发的有效性进行检查。主要是对开发阶段的证据进行评审,包括开发阶段输出的实验报告、工程图纸、样件检测记录等进行分析,确认开发是否满足开发目标。如果没有满足开发目标,就需要进行改进或者重新开发。步骤七:相关文件正式签字、受控后下发相关部门。对于验收评审合格后,要将开发阶段的文件,包括工程图纸、工艺文件、实验报告等进行签字,受控下发到公司相关部门并归档保存。步骤八:总结阶段,项目开发完成后应进行总结,包括优点和不足。好的控制方法可作为经验,应用到其它的项目开发中;针对开发过程中存在的不足要进行分析改进,进入到下一轮的PDCA循环中。 2.1.2 设计质量影响因素 设计过程中所有会影响产品质量的因素都是设计质量影响因素。需要对诸多设计质量因素进行全面控制,才能使设计质量达到质量目标要求。设计质量影响因素可以按主体、方法和资源三方面分类控制。 设计开发过程中的主体是从事产品开发的设计人员、质量人员、标准化人员以及质量前期策划小组的其它成员。 对相关人员的培训很重要,要使项目开发有效完成,相关人员必须明确自己的职责,具备设计工具的使用能力等。 15 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 设计过程的方法是指质量控制方法,包括规范的产品设计图纸、产品潜在失效模式分析、产品标准、产品工艺流程图等文件。完善的质量控制方法可以有效的避免产品质量问题。 设计过程的资源包括开发应该具备的开发工具、试验设备、开发资金等。开发资源的合理调配可以缩短开发周期、减少开发费用、增加企业利润。 2.2 汽车行业质量管理体系 国际标准化组织( ISO )于 2002 年 3 月公布了一项行业性的质量体系要求,它的全名是质量管理体系?汽车行业生产件与相关服务件的组织实施 ISO9001 : 2000 的特殊要求,英文为 ISO/TS16949。与 QS9000、VDA6.1相比其战略上改变在体系结构的基本思路的变化,“过程导向取代功能导向”;重点是以用户为中心。主要关注焦点为: *ISO/TS16949强调八项管理原则的系统理解和具体落实;*强调充分结合 ISO9001:2000,由满足标准体系要求向更宽、更深的全面质量管理转变,由单一纠正措施向持续的全方位质量改进转变;*由功能导向的体系结构向过程导向的体系模式转变;*由关注产品指标向关注所有过程效率和绩效转变;*由实施顾客满意度调查与评估向系统的顾客服务管理转变;*由关注顾客满意向关注所有相关方满意转变(尤其是内部员工满意);*由供方的控制向供需双方共赢的供应链管理转变; * 过程方法和系统的管理方法相结合。 2.2.1 质量管理过程方法 所谓过程是通过合理的协调将输入转化输出的活动。在人员方面,包括人员的培训、绩效考评过程;策划方面,包括市场调研、信息汇总、可行性分析过程;开发上,包括产品的机构、工艺设计、样件验证、试生产及采购等过程。 将系统中单一过程、过程组合和它们之间的相互关系运用过程的概念去识别、应用、控制的方法称为过程方法,也称过程导向。在质量管理体系中应用16 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 过程方法时强调理解和满足要求;需要从增值的角度考虑过程;获得过程业绩和有效性的结果;基于客观的测量,持续改进过程。常用的过程方法有顾客导向过程、管理过程、支持过程。2.2.1.1 顾客导向过程 与顾客直接发生联系的过程,适用于汽车行业的过程控制顾客导向主要包括以下几项: 1 市场分析 “没有调查就没有发言权”,产品开发的最首要的前提就是要了解市场,了解客户需求。市场调查与分析是非常重要的。市场调查应围绕着市场上的新情况、新问题,特别是急需解决的问题展开。产品调查主要包括产品品种调查、产品品质调查、产品价格调查、产品用途调查、产品发展调查等。市场调查主要有询问法(包括访问面谈法、邮寄调查法、电话询问法等)、观察法(包括直接观察法、间接观察法、行为记录法、痕迹观察法等)、实验法(试销性实验、因果性实验、展销实验法等)抽样调查法(简单随机抽样、分层随机抽样、整群抽样、等距抽样、非随机抽样等)。 2 订单要求评审 订单要求评审是项目开发中不可缺少的环节,通过之前市场调研的结果和本公司的技术实力等方面综合考虑,多方论证小组对项目的开发目标、开发进度、资源需求等方面进行可行性评审,保证项目执行阶段的可操作性。 3 产品和过程设计、验证 产品的设计需要开发人员按照预定的开发目标和开发进度完成产品的结构设计、功能设计和生产工艺设计等,输出产品的工程图纸、工艺流程图、作业指导书等文件。验证阶段主要是对试生产的样件按照设计阶段的产品开发标准进行试验,验证是否满足开发阶段的性能要求和耐久性要求等。 4 产品生产和交付 17 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 产品生产和交付是指在样件确认后进行的正式生产,在首次批量生产时要做好产品的质量监控和检验工作,确保批量产品和确认的工装样件一致。 2.2.1.2 支持过程 实现顾客要求,完成产品实现的资源提供活动,不产生增值的过程。主要包括采购控制、文件管理控制、人力资源管理及培训、设备及工装管理。 采购控制需要保证元器件的供货周期、元器件的稳定质量以及合理的采购成本等。文件管理控制是保证文件处于受控状态,防止无效版本的文件被使用,确保文件的有效运行,其中管理文件包括各项管理规定、作业指导书等;技术文件包括设计文件、工艺文件、检验规范等;外来文件包括各类标准、相关方提供的技术文件等。人力资源管理及培训是项目开发的有力保障,人员的素质及经验直接关系到项目的成功与否。设备及工装管理规范应作为管理文件来严格执行,规范中要明确规定设备和工装的点检周期及失效后的应急措施。 2.2.1.3 管理过程 为满足顾客要求实现开发目标,在策划体系过程中进行有效性监控的过程。主要包括质量目标、开发计划、项目小组成员指责及任务、评审及改进、预防纠正措施的管理。 “纠正措施实施报告”中应明确:谁来纠正,纠正什么,何时纠正。在纠正措施实施过程中,责任部门负责人要进行检查,确保按计划完成。纠正措施完成后因该队实施效果进行评价,确认其有效性。当纠正措施确认无效时,由责任部门负责人继续查找原因,重新制定措施经审批后实施,实施后再验证,直到确认有效。 2.2.2 过程改进循环及过程控制 在应用持续改进过程这一概念时,可以使用图2.2的循环,每一个经历改进的过程都可以在这个循环中找到位置。18 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 图 2.2 过程改进循环图 分析过程 为了较好地理解过程,可能应用许多技术,如项目小组会议、与开发或操作过程的人员商讨、审阅过程的历史或进行失效模式及后果分析(FMEA)。使用简单的统计方法来区别变差的普通及特殊原因,变差的特殊原因应注明,当达到了统计控制状态后,便可以计算能力指数从而帮助评定本过程长期能力的当前水平。 维护过程 过程中涉及到进度维护 、成本维护、质量维护等诸多事宜,维护过程复杂。因此要采取有效的监控手段和有效的措施来进行过程维护。制作及使用控制图或其他的工具,可以对过程进行有效地监控。当所使用的工具表明过程已改变,就应立即采取有效的措施隔离变差原因并对它们采取措施。 很容易就会停止在本循环中的第二阶段。重要的是要意识到任何一个公司的资源都是有限的。一些,或是许多过程应处于这一阶段。然而,如果不能进展到本循环的下一阶段将导致一具明显的竞争上的劣势。 改进过程 19 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 到达这一点,已设法使过程稳定并已维持。但是,对于有些过程,顾客甚至会对工程规范内的变差表示敏感。在这些情况下,持续改进的价值只有在变差减小后才能实现。通过减小变差改进过程主要包括有目的向过程中引入变化并测量其效果。目的是更好地理解过程,使变差的普通原因可以进一步减小,其意图是以更低的成本改进质量。 当新的过程参数确定后,这种循环回转到分析过程。由于进行某些改变,应重新确定过程稳定性。过程便不断围绕过程改进循环运转。 2.2.3 计量型数据控制图 1 X?R图 当从一个过程中可得到测量值时,使用计量型数据的控制图是一种有力的工具。X?R 图需要成对使用,是对输出特性的测量后进行控制分析的有效方法。测试对象是小子组,一般样本在二至五件产品,产品需要是连续生产的产品,抽取时要选用固定的周期进行抽取,如设定多少分钟抽取一次、每班抽取几次等。测量工作完成后,应对数据进行妥善的收集、记录和整理,作为绘制X?R控制图的依据。 画在控制图上的特性量是每个子组的样本均值(X)和样本极差(R),合在一起后它们分别反映整个过程的均值及其变差。 X (X +X +X )/n1 2 n RX ?X最大值 最小值式中:X ,X 为子组内的每个测量值。N为子组的样本容量。 1 2 平均极差: 过程均值:20 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 式中:k为子组的数量,R 和X 即为第 1个子组的极差和均值,R 和X 为第11 1 2 2个子组的极差和均值,等等。 极差和均值的上下控制限: UCL D R R 4LCL D R R 3UCLxX+A R 2LCLxX?A R 2式中:D 、D 、A 为常数,它们随样本容量的不同而不同。 4 3 22 X?S图 X?S 图通常也需要成对使用,也是对输出特性的测量后进行控制分析的有效方法。此类控制图对样本小于9的子组比较有效,但是它计算起来比较复杂,而且如果子组内出现单个值异常时,从控制图中不容易找出造成变差异常的原因。一般说来,当出现下列一种或多种情况时用S图代替 R图: 数据是由计算机按实时时序记录和/或描图的,则 S 的计算程序容易集成化; 有方便适用的袖珍计算器使S的计算能简单按程序算出; 使用的子组样本容量较大,更有效的变差量度是合适的。 利用下列公式之一计算每个子组的标准差:或式中:X X和n分别代表子组的单值,均值和样本容量。 i ,标准差和均值的上、下控制限(UCL ,LCL ,UCL ,LCL ): S S X XUCL B UCL X +A S 4s x 3s21 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 LCL BLCL X +AS 3 3 s x s式中: 为各子组样本标准差的均值,B 、B 和 A 随样本容量变化的常4 3 3s数。 2.2.4 用于计数型数据的控制图 p 图用来测量在一批检验项目中不合格品项目的百分数。用于计数型数据的控制图一般要求较大的子组容量(例如 50 到 200 或更多)以便检验出性能的一般变化。 不合格品率:P n / n (n 为被检项目的数量,n 为发现的不合格项目p p的数量) 对于k个子组的研究时期,计算不合格品率的均值如下:式中:n1p1,n2p2及n1,n2为每个子组内的不合格项目数及检查的项目数计算上、下控制限(UCL,LCL)如下: 本章小结: 本章主要介绍了全面质量管理理论中 PDCA循环的“四阶段,八步骤”,其次介绍了汽车行业质量管理体系 ISO/TS16949及过程控制系统,最后介绍了计量型数据控制图和计数型数据控制图。 22 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 第3章 电子控制系统开发中的常见质量问题 3.1 发动机电子控制系统概述 3.1.1 电子控制系统组成 发动机电子控制系统是集汽油喷射和电子点火等多项控制功能为一体的数字式发动机集中控制系统。该系统由传感器、ECU电子控制单元和执行元件三大部分组成。发动机电子控制系统的构成见图3.1。图3.1 发动机电子控制系统构成图(1)传感器?将发动机的各种非电学物理量转变成电学量,借此将各种信息提供给子控制单元,电子控制系统的主要传感器有: ?进气压力温度传感器 进气压力温度传感器是在发动机工作运行时,发动机电子控制系统元件当中表征发动机实际进气状态,进而表征着发动机运行工况和负载状态的主要元件之一。因此,进气压力温度传感器系空气燃料供给控制子系统中的至关重要的一个部件。利用的是压电技术的原理设计而成。传感器主要有一个密封良好23 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 的弹性膜片和一个铁质磁芯构成。膜片和磁心精确地放置在微型线圈内,当感应到压力时,就产生一个与输入压力成正比的、与参考电压成比例的输出信号。 ?节气门位置传感器 节气门位置传感器用来测量节气阀开度的大小位置并反馈给发动机电子控制单元(ECU),以反应发动机的运行负载状态(高低),以便来控制燃油供给量。 ?水温传感器 水温传感器是发动机电子控制系统中表征发动机之实际工作状态的重要元件。系发动机管理系统之空气燃料供给控制子系统的一个主要部件之一。 水温传感器采用了快速响应特性的负温度系数(NTC)热敏电阻作为其核心温度传感元件。而这些温度传感元件的电阻特性具有优良的产品一致性. 水温传感器通常被安装在发动机气缸盖或发动机的冷却液出口水道中。它必须有足够的可靠性并可承受各种恶劣的使用环境状况考核。?氧传感器氧传感器是现代发动机电子控制系统中必不可少的重要零部件。它是一种利用电化学工作原理研究发展出来的一个电器元件。氧传感器在现代发动机电子控制系统的配置机构中被用于探测汽车发动机所排出的燃烧废气中氧的含量,借以判定发动机实时燃油供给之空气燃料混合比的实际状态,并通过自身产生的电器反应信号反馈给发动机电子控制单元(ECU),以作为系统燃油管理系统的闭环燃油修正补偿控制的重要依据,使燃油管理子系统能够更加精确地控制调整发动机各种工作状态下的空气燃料混合比;并在绝大多数工况下使系统保持在理想空燃比工作状态,以便获得更加优良的汽车排放控制特性和燃油经济性。 ?爆震传感器; 爆震传感器是一种压电晶体结构原理式的振动传感器,一般被装配在发动机气缸体的侧面,用于测试发动机运转过程中所产生的振动状况,以输出电压24 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 信号的方式向系统提供发动机燃烧是否出现强烈的爆震燃烧状态。爆震传感器为发动机电子控制系统中发动机燃烧管理子系统的一个优化选装零部件。 ?曲轴位置传感器; 曲轴位置传感器也被称为发动机转速传感器,或简称转速传感器。 曲轴位置传感器一般为磁电式脉冲信号传感器。它是构成现代汽车发动机电子控制系统之速度密度法空气计量算法理论和实践的重要零部件,也是发动发动机电子控制系统中最重要的核心零部件之一,曲轴位置传感器被用于测试曲轴旋转时的转速和曲轴(活塞)的相对位置。 (2)电子控制单元?是整个电子控制系统的大脑,英文缩写成ECU。它对传感器提供的各种信息进行分析和处理,将得出的结果以指令的形式发送给执行器,从而使发动机在优化的状态下运行。(3)执行器?执行电子控制单元的指令。执行器是电子控制系统的手脚。用于电子控制系统的执行器有:?喷油器喷油器通过发动机线束直接与发动机电子控制单元(ECU)控制电路和系统电源相连接。线圈接通电源之后,即产生磁场,磁场产生的磁力就克服弹簧张力、燃油构成的压力和歧管的真空吸力,衔动铁芯,燃油就穿过球阀密封面,到达导向喷孔。燃油穿过喷孔后,就变成雾状油锥。发动机电子控制单元(ECU)发出指令切断电源后,喷油器在回位弹簧的作用下关闭,切断燃油的供给,导致燃油喷射停止。喷油其性能直接反映了发动机燃油管理子系统的燃油压力特性,影响着对于发动机空燃比的控制精度。最终将直接关系到发动机的动力性、燃油经济性、排放性能、驾驶性能、起动性能和怠速工作稳定性等综合性能。?点火线圈点火线圈的点火能量及火花延迟控制是由发动机电子控制模块(ECM)25 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 进行直接驱动控制的。集成在发动机电子控制单元内部的点火线圈驱动电路系统,可以通过其电路结构设计,轻而易举地实现点火线圈的有序控制,并在适当的时刻为发动机的四个汽缸提供适当点火能量的点火电压。?步进电机步进电机可被发动机电子控制单元直接驱动控制,通过发动机转速信号的反馈信号来实现对发动机的怠速运行工况的进气流量调整闭环控制,并可对突然增加负荷状态下适度增加进气量,确保发动机怠速稳定性;而在发动机动态工作状态,通过步进电机的调节功能,可实现发动机过渡工况的运行更加平稳,有利于过渡工况驾驶性能的提高和优化。 ?碳罐控制阀 碳罐控制阀是发动机电子控制系统之燃油蒸发排放控制子系统中的重要控制元件。其主要用途是控制存储在活性碳蒸发回收罐中的燃油蒸汽的清洗速率,将活性碳蒸发回收罐中的燃油蒸汽送入到发动机气缸内进行燃烧。3.1.2 电子控制系统的基本功能(1)燃油定量电子控制这是汽油机电子控制系统最重要的功能,对汽油机的动力性、经济性和排放以及整车的行驶性和舒适性有举足轻重的作用,涉及闭环控制、起动控制、起动后控制、暖机控制、怠速控制(即怠速转速控制)、部分负荷控制、全负荷控制、加速减速控制、超速断油控制、倒拖断油控制和蒸发排放物控制等。(2) 点火正时控制这是汽油机电子控制系统仅次于燃油定量的重要功能,同样对汽油机的动力性、经济性和排放以及整车的行驶性和舒适性有重要的作用,包括爆震电子控制。 3.1.3 电子控制系统对发动机性能的影响 ?提高发动机的动力性 ?高发动机燃油经济性 26 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 ?降低排放污染?发动机的加速和减速性能 ?改善发动机的起动性能 3.2 电子控制系统开发过程中质量问题统计及分类 3.2.1 质量问题统计 2011 年 7 至 12 月,某型发动机电子控制系统产品的质量问题发生率有明显的上升趋势,新产品的不合格率和三包期内产品的失效率都高于计划值(见图3.2、图3.3)。质量问题不仅增加了生产成本,而且导致了客户的严重不满,使公司的品牌信誉受到影响,质量问题的分析及有效改进工作变得尤为重要。 0.180.160.140.12计划 0.10.08实际0.060.040.0207月 8月 9月 10月 11月 12月图3.2 2011年下半年新产品不合格率(%)趋势 0.20.15计划0.1实际0.0507月 8月 9月 10月 11月 12月图3.3 2011年下半年三包件失效率(%)趋势 27 北京理工大学工商管理硕士(MBA)学位论文 2011年7 至12月,某型发动机电子控制系统产品的质量