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稳健性工程培训
课程目标
• 懂得稳健性工程分析的方法和作用，以及稳健性工程
分析在产品开发中的应用。
课程内容
• 稳健性的含义是什么？
• 稳健性工程分析的目的是什么？
• 稳健性工程分析的核心思想是什么？
• 稳健性工程分析流程介绍
• 产品开发流程介绍
• 稳健性工程分析的方法和作用及在产品开发中的应用
• 小结
稳健性的含义
• 稳健性就是产品对影响其功能的负面因素的敏感性。
敏感性高就是稳健性不好，敏感性低就是稳健性好。
（举例说明：炎热的夏天，人们外出活动有的中暑，有的不中暑；使用空
调有的感冒，有的不感冒…这些说明每个人对气候的敏感性不同，敏感性
高-中暑/感冒就叫稳健性不好，敏感性低-不中暑/不感冒就叫稳健性好）
• 稳健性工程就是研究我们的产品怎样才能对影响其功
能的负面因素不敏感的一门学科。
稳健性工程分析的目的
• 稳健性工程分析的目的：使我们设计并生产制造出来
的产品对影响其功能的因素不敏感，减少设计和过程
问题的发生，从而实现其理想功能的输出。
显而易见，提高稳健性有以下好处：
1. 减少顾客抱怨，提高顾客满意度。
2. 降低维修频次及公司三包成本，提高公司利润或减少客户的维修支出。
3. 在市场上形成好的口碑直接或间接促进销售业绩，同时提升品牌形象。
4. 为顾客降低折旧成本，增加再售价值，从而留住老客户，拓展新客户。
稳健性工程分析的核心思想
• 核心思想：预防为主，事先控制。
1. 充分应用相似产品的质量历史和经验教训。
2. 分析每一个设计和过程环节的依据和理由。
3. 分析每一个设计验证和过程/生产验证测试项目、测试条件 、样本数及
其选择方式、接收标准等等的依据和理由。
避免靠“感觉” 、拍脑袋或靠“记忆”进行产品开
发。要求经验书面化，依据/理由书面化，克服人员
流失经验流失出现断层的情况发生，持续积累工程经
验，闭环管理循环提升产品设计和过程质量。
稳健性工程分析流程
• 流程
• 模板
产品开发流程
产品策划
0
定义需求
1
概念开发和
选择(特性)
2
设计和优化
3
验证
4
制造和监控
5 产品开发工程师
Design For Six Sigma 对6 δ的设计
需求/干扰
成功通过/失效
选择的概念
最终技术规范
DVP 优化的设计
验证设计
任务申明
团队建立
团队建立
• 成立稳健性工程分析团队：
* PD牵头人；
* PD工程师；
* PD可靠性工程师；
* 质量工程师；
* 在线产品开发工程师；
* 测试工程师；
* 售后工程师；
* 制造工程师；
* VE工程师；
* STA工程师；
* 边界或接口产品的相关工程师。
调研客户需要
• 明确客户的需求，转化为整车/系统/子系统/部件的功
能和工程要求，设定产品目标，说明目标的来源依据。
初始设计方案的概述
• 初始设计方案即选择的设计概念（取决于客户的需
求）的爆炸图陈述：
1. 展示每个零件的部位特征和相互的匹配关系;
2. 概述整个产品的工作原理;
3. 展示该方案的优势。
质量历史
质量历史
• Why? 为什么要搜集质量历史
1. 明白过去的部件/系统的失效历史，以及在过去别的
地方相似的应用。
2. 根据DFMEA，DVP等等信息澄清质量历史中问题的
风险度顺序。
3. 预防相似问题再次发生。
质量历史和经验教训必须有清楚的问题描述，发生
频度，正确的根本原因,已验证有效的永久措施,根据它
评审并改进最初的设计方案。
质量历史
What? 质量历史做什么
1. 三包的历史问题
* TGW-GQRS/JD Power,
* Warranty Parts Return Center,
* 6 Sigma project database.
2. 经验教训
* 先前的召回教训
* 目前或类似产品的投产经验教训
* 供应商的经验教训/8D报告信息等等
3. 测试
* 供应商类似部件的台架试验数据
* 耐久试验的失效历史
* 设计验证计划和报告的失效历史
* AIMS和8D数据库
质量历史
• When? 什么时候搜集质量历史
1. 策略确认阶段<PSC>将评审质量历史
2. 在项目批准<PA>和设计冻结<FDJ>评审之前应该仔
细审阅质量历史失效模式清单
质量历史
• How? 怎样搜集质量历史
1. 要求问题源头方提供信息
2. 评审过去的失效制作历史信息清单
3. 过去的验证通过仍发生的失效，评审验证的测试条件/样本
数/接收标准的合理性，或增加额外的试验， 便于确保验证
计划更加的稳健。
4. 根据模板包含的各个渠道从不同的部门或系统资源库
(AWS/G8D/6-Sigma/GQRS/JD Power /Campaign
Prevention/DURIS/AIM/BSAQ etc database)获得各方面的
质量历史和经验教训信息
边界图
边界图
• Why? 为什么要做边界图
它是一个驱动DFMEA过程按一定的原理进行操作的工具：
1. 识别范围
2. 为分析失效模式/原因/后果进行头脑风暴的一个形象的工具
边界图
• What? 边界图做什么
定义系统的边界/范围，并澄清相互之间的关系
边界图
• How? 怎样做边界图
1. 团队统一边界图分析的目的和细节要求的深度
2. 高度集中开始系统工程级详细的边界图分析
3. 识别所有的系统边界（硬件/软件和其它）
创建边界的原则：最大化降低干扰因素的影响，最小化历史问
题的重现，目的是达到最优化的功能输出。
界面分析
界面分析
• Why? 为何要做界面分析
1. 设计团队根据功能要求逐级的识别内部和外部的关键界面
2. 能更多的明白我们应该具备的一些基本的功能，并清楚它是
怎样影响其它的系统或部件/或怎样被其它的系统或部件影响
3. 能识别系统或部件之间负面的相互影响从而赋予特别的关注
消除错误/预防问题/确保稳健性
4. 能识别通用的SDS没有捕捉到的一些功能要求，并逐级的
输入给设计者和SDS创造者，从而考虑到设计中并开发该
项目专门的SDS
界面分析
• What? 界面分析做什么
识别系统界面并聚焦于系统及其界面系统相互之间的交互影
响，文件化，量化并排列系统界面的优先次序及相互影响程
度的次序
界面分析
• How? 怎样做界面分析
1. 有下列几种方式和工具帮助进行界面分析
a. 边界图识别系统元件之间的相互关系
b. 界面矩阵
c. Excel清单(界面控制文件）
d. 系统界面分析者
2. 团队可以根据自身的实际状况选择或并列使用最适合他们的工具
根据边界图清楚它是怎样影响其它的系统或部件, 或怎样被其它的系统或
部件影响（分析物理接触/能量传递/信息交换/材料交换关系）
P图
System
系统
Noises
干扰
Controls
控制
Signal
信号
Ideal Functions
理想功能
Error States
出错状态
Outputs
输出
Inputs
输入
传递函数：Y=f(X)
Y
Y1
X2
X
X1
f
P图
• Why? 为什么需要做参数图
1. 通过文件化材料明白系统功能是怎样通过一些输入和输出
来实现的。
2. 研究所有的将影响功能导致失效的影响因素。
3. 通过优化功能和避免失效提供改善系统的根据。
P图
• What? 参数图做什么
1. 为了识别相关系统潜在的影响区域捕捉团队的经验。
2. 它是一个帮助潜在稳健性试验和参数设计开发的一个工具。重点是阐述基
于其相关的使用环境，内部和外部的影响因素决定怎样来进行一个设计。
3. 它是一个工具：让工程团队更好的明白进入他们系统的所有的影响因素，
从而明白怎样避免不被期望的功能降级或失效情况的发生。
4. 它是一个稳健性检查清单开发之前的一个前期环节。P图当中被识别的干
扰因素和错误状态将在稳健性检查清单中进行深入的分析。
P图
• When? 什么时候做P图
1. 子系统的1/2阶段P图应该在<PSC>节点前被完成。
2. 一旦P图被完成，它将帮助开发FMEA和稳健性检查清单。
3. 附件/部件的P图要求在<PTC>节点时完成。
P图
• What 参数图有些什么内容
1. 系统/子系统/部件名称
2. Signal/input; 输入信号
3. Response Ideal Function; 理想的功能输出
4. Noise Factors; 干扰因素
5. Error States; 错误状态输出
6. Control Factors. 控制因素
P图
How? 怎样做P图
1. Signal/Input: 信号输入
a. 识别进入系统的能量
b. 列出对应每一个功能的能量输入信号（如扭矩，电压，力等等）
c. 使用可测量的工程术语来陈述信号的输入。
2. Response Ideal functions: 理想的功能输出
a. 列出可测量的理想功能
b. 列出对应每一个输入的功能输出
c. 参考边界图澄清功能关联性（每一个界面至少有一个功能输出）
d. 在P图里的理想功能应该被包括到DFMEA里面。
P图
3. Noise Factors: 干扰因素
I. Piece to Piece 零件之间
II. Change over time (Aging/Wear) 超时的变化（老化/磨损）
III. Customer usage 客户使用习惯
IV. External Environment 外部环境
V. System to System interactions 系统之间交互作用
备注：标准规范不是正确的干扰因素。干扰因素应该是可测量的。为了
显示各干扰因素的重要性需要对其进行分类。通过界面系统/部件
的相应团队共同识别第“V”条的干扰因素。在界面分析中负面的
风
险条款必须包含进入P图的干扰因素之内。同时它是DFMEA当中
失效的原因。干扰因素包括工程师不能控制或者不选择控制的条
款。
P图
• 内部干扰因素（性能）
I. 零件之间的变差
a. 制造变差
b. 装配变差
c. 材料变差
II. 超时的变化
a. 磨损/老化
b. 疲劳
c. 材料属性的改变
d. 尺寸的变化
• 外部干扰因素（要求）
III. 客户使用习惯
a. 合理使用（但没考虑到）
b. 误用（合情但不合理的使用）
c. 滥用（不合情也不合理的使用）
IV. 外部环境
a. 太阳日晒
b. 风
• 水/雪
• 灰尘/脏物
a. V. 系统间影响
• 和外部环境/系统/部件的相互影响
• 包括相关联系统错误状态的输出
顾客使用的类型
Normal use一般使用
Misuse误用
Abuse ?滥用
N
o
r
m
a
l
U
s
e
�
一
般
使
用
M
i
s
u
s
e
�
误
用
Abuse滥用
P图
• 定量干扰因素的目的
1. 干扰因素为我们的系统定义了操作条件
2. 不知道操作条件，我们不可能设计一个有效的系统
对
于
工
程
的
可
靠
性
是
基
本
的
P图
4. Error States: 错误状态
a. 罗列干扰引起的错误状态
b. 它是DFMEA的失效模式或者失效后果
c. 它不是设计/制造错误
d. 当输入能量产生不期望的响应则失效模式发生
e. 考虑：全（硬）失效，部分失效，超越/降级功能，间断
的和无意识的功能发生。
P图
5. Control Factors: 控制因素
识别影响系统功能的控制因素，降低系统对干扰因
素的敏感性。
a. 罗列能被团队控制的设计因素（材料选择，焊点数量，孔
深度，几何形状尺寸，位置和定位等）
b. 它不是设计验证方式 （物理的和分析的方式）
c. 在P图里的控制因素也许能帮助推荐DFMEA的预防行动
P图的益处和考虑的事项
• 一个清晰的显示
• 干扰因素的全面概括
• 稳健性策划的来源
• 每个系统都有干扰因素
• P图可以代表CAE或零部件
DFMEA
• 内容
DFMEA
• 评分标准
DFMEA
• YC/YS判定
稳健性检查清单
稳健性检查清单
• Why? 为什么要做RRCL
1.使工程师能够分析干扰因素对他们系统的影响
2.使团队能够创建干扰因素和错误状态之间的关联性
3.给团队提供了一个评审他们的干扰因素管理策略的格式
4.帮助团队开发设计验证计划DVP，确保设计验证的项目，
验证方式（测试条件/接收标准/样本数选择等等）的稳健
性
稳健性检查清单
When? 何时做RRCL
1.应该在<PA> 节点前开始，和系统DFMEA/DVP开发同时
进行
应该在<PA> 节点完成
稳健性检查清单
• What? RRCL做什么
通过团队的努力在RCL中建立P图识别的干扰因素和错误
状态之间的关联性。另外：
1. 高风险错误状态和所有相关的干扰因素关联性在RCL中被文件化
2. 识别干扰因素引起的错误状态的风险级别
3. 提供一个干扰因素的参数范围和所属范畴的操作信息窗口
4. 文件化管理干扰因素的策略
5. 决定设计验证的项目，验证方式（测试条件/接收标准/样本数选择
等等）
稳健性检查清单
• How? 怎样做RRCL
1. 复制在P图中已识别的干扰因素和错误状态到RRCL中
2. 识别高风险的错误状态
a. 高频率/高维修成本/高严重度的3包问题（见质量历史）
b. 新设计的应用
c. 评审先前DFMEA的高危险度SO和高RPN值条款
d. 评审先前项目的高风险投产问题
3. 识别在RCL中干扰因素的参数范围和所属范畴
4. 识别干扰因素对每一个错误状态的关联性及其影响程度
5. 识别每一个干扰因素的管理策略便于改善设计的稳健性
• 根据错误状态决定设计验证的项目，干扰因素决定测试条件和样本数，
功能要求和错误状态决定接收标准
• NFMS 干扰因素管理策略
也称为稳健性策略，是在识别干扰后为了最小化这些
干扰的影响所采取的措施。
1
Define
Requirements
定义需求
2
Concept
Development
and Selection
概念开发和选择
3
Design and
Optimise
设计和优化
4
Verification
验证
5
Manufacture
and Monitor
制造和监控
Primarily used for these phases
对这些阶段主要使用
May be used for these phases
对这些阶段可能使用
Not used for these phases
对这些阶段不使用
稳健性检查清单
#1: 更改设计概念
• 更改基本的设计概念来消除对干扰的敏感性。
• 只易于应用在设计过程的早期。
#2: 对干扰变得稳健
• 修正现有的设计使其对干扰更不敏感。
• 可以通过下列手段来实现：
– 参数设计
– 升级设计（增加强度）
– 增加多余的系统
500kg
500kg
500kg
#3: 减少或去除干扰
• 减少或去除干扰因素也许是可能的。
200±5 202±1
Process
Revisions
过程修正
Actual 6σ variation from production process
来自生产过程的实际6δ变差
#4: 补偿装置
• 当更改设计或去除干扰都不可行时，另一个可
选的策略是对它进行补偿。补偿装置的范例包
括：
– 挡热屏
– 减振块
– 挡石板
Exhaust
排气
Bush
Heat
Heat
Heat Shield
#5: 隐藏稳健性的问题
• 有时干扰的后果可以对顾客进行隐藏
• 这必须不是针对安全问题而进行的
干扰因素管理矩阵
NFMS益处和考虑的事项
• 使用NFMS的益处包括：
– 更稳健的产品
– 减少问题
• 当使用NFMS时要考虑的事情包括：
– 一个系统的NFMS可以会消极地影响另一个系统。
– 确保其他的参与方是参与其中的，例如将被执行该策略的供
应商。
稳健性检查清单
• Why? 为什么要做DVM
1.它将连接你的干扰因素将导致哪些失效模式
2.识别设计验证试验的能力并罗列干扰因素和失效模式的关
联性清单
3.识别现有的DVM没有或不能论证当前干扰因素的差距。
（呈现哪些试验应该被修订和哪些新的试验应该被增加）
稳健性检查清单
• What? DVM做什么
1.它是开发 DVP的1个工具
2.从RCL里面我们期望输出的是什么
a.修订现有的验证试验
b.基于新的失效模式和干扰因素开发新的验证试验
c.确认RDM试验将提供可测量的输出
（决定是否需要修订现有的试验程序）
稳健性检查清单
• How? 怎样做DVM
1. 列出证实产品可靠性和稳健性的所有系统试验条款，并
识别验证方式的类型
2. 确认设计验证方式和错误状态之间的关联性
3. 选择高风险条款的验证方式
4. 确认设计验证方式和干扰因素之间的关联性
5. 结合高风险干扰因素加强验证方式
稳健性检查清单
• DVM需要避免的问题:
a) 试验没有覆盖所有的干扰因素和错误状态
b) 重复性的试验
c) 一个试验覆盖多个干扰因素，但名义上，绝大部分试验
是标准试验。验证产品性能降级或失效的试验往往是不
够的。(如果选择的试验样本数量不是足够的大，为新设
计进行的标准试验将不一定具备统计分析结论的确认)
稳健性检查清单
• DVM类型:
1. Test to Bogey 标准试验
a. 进行试验至指定的时间、里程或循环—然后停止。
b. 记录项目失效的数量。
2. Degradation Testing 退化试验
a. 在试验期间定期测量性能
b. 记录随时间过去功能的退化
3. Test to Failure 失效试验
a. 进行试验直到有些或所有的项目失效。
b. 记录失效时间。
RRCL益处和考虑的事项
• 益处
– 文件化干扰因素的交互作用
– 提供一个系统的方法来考虑干扰因素
– 帮助生成RRDM
• 考虑的事项
– 练习是生成并修订RRCL的最好方法
– RRCL仅只与完成它的小组水平一样。
设计验证计划和报告
设计验证计划和报告
• 根据功能的逐级传递系统-子系统-零部件，结合RRCL开发的
每一个错误状态及其强关联的干扰因素对应的DVM确定系统
-子系统-零部件的设计验证项目、接收标准、样件数量、计
划开始/完成日期、测试设备及地点等等。
• 为尽早发现问题并解决问题，缩短开发时间，需从下往上进
行设计验证：零部件-子系统-系统-整车。
稳健性论证矩阵
稳健性论证矩阵
• Why? 为什么要做RRDM
1.论证部件/系统是否实现了各自的福特可靠性要求
2.提供1个评审影响系统的高风险错误状态和干扰因素的论
坛，从而识别其设计验证方式避免高风险在该系统内发生
3.捕捉提高了要求的设计验证试验结果，并评估项目发布和
其有任何关联的风险状况
稳健性论证矩阵
• When? 何时做RRDM
1.在<PA>节点签收供应商的Esow/QRSOW
2.在<PA>节点合并RDM到DVP（FDVS）当中
3.在<PA>节点完成RDM草案
4.在<FDJ>节点RDM应该被完成
稳健性论证矩阵
• What? RRDM做什么
它是一个数据驱动途径：捕捉并显示验证系统稳健性
和可靠性的关键信息。 提供一个对设计验证结果有组织的
/容易地评审回顾的账目。
稳健性论证矩阵
• How? 怎样做RRDM
-当RCL完成后相关的信息将自动被传递到RDM
-目标是设计验证方式可接受的标准
-通过分析设计验证试验结果论证结果被传递到RDM
1. RCL中被识别的高风险设计验证方式传递进入RDM
2. 罗列可靠性论证评估标准
3. 罗列相应的高风险错误状态
4. 罗列干扰因素，其参数范围和所属范畴也被合并进入RDM
5. 设计验证试验结果的图表论证
6. 展示可靠性论证的当前状态的评估
7. 解释存在的问题并提供解决方案和问题关闭日期
RRDM的益处
• 总结高影响出错状态和干扰因素以及关联的DVM
• DV策略的综合概括
• 显示DV结果
• 显示DV试验如何结合干扰因素
• 提供在工程设计审核中沟通必需的基本信息
过程流程图
• 内容
PFMEA
• 内容
控制计划
• 内容
生产验证计划和报告
小结
• 好的产品既不是检验出来的，更不是问题发生后解决
出来的。
• 好的产品首先是设计出来的，然后是制造出来的。
所以稳健性需要设计到产品中去，制造到产品中去……
Q&A
