Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Product quality design

01OFHLO

A.A. 2022/23

Course Language

Inglese

Course degree

Master of science-level of the Bologna process in Automotive Engineering (Ingegneria Dell'Autoveicolo) - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 12
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
De Blasi Paolo   Docente esterno e/o collaboratore   48 12 0 0 5
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/14 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2021/22
Mettere in grado di impiegare in modo integrato i principali strumenti metodologici disponibili per il presidio dell'Affidabilità dei progetti (con orientamento al miglioramento continuo) lungo tutto il processo di sviluppo prodotto, dalla concezione iniziale fino alle verifiche sperimentali finali. Sviluppare la capacità di cogliere le esigenze dei clienti (Quality Function Deployment) e di prevenire potenziali criticità, individuando le priorità d'intervento in funzione degli obiettivi di prodotto. Approfondire i principi base della Statistica per fornire una reale capacità operativa con le applicazioni trattate, quali l¿Analisi della Varianza, il Design Of Experiments, il Robust Design ed il dimensionamento dei campioni per le prove sperimentali di verifica finale del raggiungimento degli obiettivi di affidabilità.
To enable students to use, in an integrated way, the main available methodological tools in order to control (according to the continuous improvement principles) the design reliability, throughout the product development process, from initial conception to the final experimental verification. To develop an understanding of customer needs (Quality Function Deployment) and to prevent potential criticalities, identifying priorities according to the product targets. To provide in-depth knowledge of statistical fundamentals applied to reliability aimed to get an actual operational capability in the discussed applications, such as: Analysis of Variance, Design Of Experiments, Robust Design and sizing of samples for experimental tests related to the final assessment of the reliability targets achievement.
Acquisizione dei criteri di impostazione e dei principali strumenti metodologici per: centrare i progetti su ciò che realmente conta per i clienti, prevenire potenziali criticità e verificare il raggiungimento degli obiettivi di affidabilità. Capacità di operare in ottica di robust design e di miglioramento continuo.
Knowledge of the setting up criteria and the main methodological tools useful to focus designs on what really matters for customers, prevent potential criticalities and monitor the reliability targets achievement. Capability to operate according to the points of view of Robust Design and Continuous Improvement.
Nozioni di Statistica e di Informatica di base
Statistics and basic informatics.
1. Progettazione della qualità in funzione delle esigenze dei clienti e degli obiettivi di prodotto (6 ore) -Voci di costo per Qualità/Affidabilità e loro andamenti tipici. -Aspettative dei clienti e Quality Function Deployment (Q.F.D.). -Misura della «Qualità» in termini assoluti e relativi. -Qualità, Affidabilità, Manutenibilità, Disponibilità, Durata e Fidatezza. 2. Nozioni di statistica applicata (12 ore) -Statistica descrittiva: istogramma, curve cumulativa e densità di frequenza, Principio di Maldistribuzione di Pareto, misure di posizione e di dispersione, distribuzione normale, calcolo delle percentuali di non conformi. -Piani di campionamento: differenti tipologie. -Probabilità: definizioni concettuali e relazioni fondamentali. -Utilizzo automotive delle distribuzioni statistiche più comuni (binomiale, Poisson, Weibull, esponenziale, ecc.) -Stime per intervalli: ricerca del miglior compromesso fra precisione, rischi e costi. -Verifica delle Ipotesi Statistiche. -Bontà dell'interpolazione di dati sperimentali con una distribuzione teorica. 3. Fondamenti di Affidabilità e di Robust Design (6 ore) -Progettazione Probabilistica (cenni). -Esame dettagliato della definizione di Affidabilità e delle sue implicazioni. -Concetto di Robustezza. -Funzione Perdita (Loss Function) di Taguchi. -Sistemi in serie e sistemi in parallelo. -Deployment degli obiettivi di Affidabilità -Andamenti caratteristici in funzione del tempo di esercizio accumulato: curve R(t), F(t), tasso di guasto e curva a vasca da bagno. -Curva M(t). -Principali indicatori dell'Affidabilità: indici MTTF, MTBF, Bx=n. 4. Principali strumenti metodologici di prevenzione per l¿Affidabilità (18 ore) -F.M.E.A. (classica e di 2a generazione). -Parts Count Method (da MIL-STD). -Worst Case Analysis (W.C.A.). -Fault Tree Analysis (F.T.A.). -Experimental Design: interazioni, piani fattoriali completi e ridotti, confounding. -Applicazione dell¿Experimental Design al Robust Design: doppia ottimizzazione e doppia matrice. -Regressione Multipla. -Ottimizzazioni multiobiettivo (cenni). -Previsioni analitiche di affidabilità, anche con approccio Bayesiano. 5. Criteri e metodi di verifica sperimentale dell'affidabilità (6 ore) -Prove al banco su componenti e su gruppi funzionali, per verificarne in modo accelerato l¿Affidabilità e la Durata (Success Run). -Prove su veicoli completi per verificare la validità del progetto dal punto di vista prestazionale ed affidabilistico (Reliability Growth Testing). -Possibili sinergie fra prove di Affidabilità e di Durata. 6. Conclusioni (4 ore) -Principali milestone per l¿Affidabilità lungo tutto il processo di sviluppo prodotto. -Approccio SEI SIGMA (cenni).
1. Quality planning according to customer requirements and product targets (6 hours) -Cost items for Quality/Reliability and relevant typical trends. -Voice Of Customer (V.O.C.) and Quality Function Deployment (Q.F.D.). -Quality measurements in absolute and in relative terms. -Quality, Reliability, Maintainability, Availability, Durability and Dependability. 2. Applied Statistics elements (12 hours) -Descriptive statistics: histogram, cumulative curve and frequency density, Pareto’s principle of ‘factor sparsity’, measures of central location and measures of dispersion, normal distribution, prediction of defective percentage. -Sampling: different ways. -Probability: conceptual definitions and fundamental relations. -Automotive applications of the most commonly used statistical distributions (binomial, Poisson, Weibull, exponential, etc.) -Confidence intervals: finding the best compromise between accuracy, risks and costs. -Test of a Statistical Hypothesis. -Goodness of fit of experimental data with a theoretical distribution. 3. Fundamentals of Reliability and Robust Design (6 hours) -Probabilistic Design (short mention). -Detailed examination of the Reliability definition and its implications. -Concept of "Robustness" (Robust Design). -Taguchi’s Loss Function. -Series system and parallel system. -Multi-target optimizations (short mention). -Reliability Targets deployment -Typical trends relating to accumulated operating time: R(t) & F(t) functions, hazard rate and "bathtub" curve. -M(t) function. -Main indicators of the reached Reliability level: MTTF, MTBF, Bx=n. 4. Main statistical tools to prevent failures and ensure Reliability (18 hours) -FMEA (classical and 2nd generation). -Parts Count Method (source: MIL-STD). -Worst Case Analysis (WCA). -Fault Tree Analysis (FTA -Experimental Design: interactions, full factorial plans and fractional factorial plans, Analysis Of Variance, Analysis Of Means, confounding, pooling, percentage of contributions. -Experimental Design applied to Robust Design: double optimization and double array. -Multiple Regression. -Analytical predictions of reliability, also by a Bayesian approach. 5. Criteria and methods of reliability experimental verification (6 hours) -Accelerated bench tests on components and groups, aimed to verify their Reliability and/or Durability (Success Run). -Tests on complete vehicles to validate design in terms of performance and reliability (Reliability Growth Testing). -Possible synergies between reliability and durability tests. 6. Conclusions (4 hours) -Main reliability milestones throughout the product development process. -SIX SIGMA approach (short mention).
Per ancorare regole e schemi ad un¿effettiva padronanza da parte degli Studenti, è prevista l¿illustrazione di una serie di applicazioni, ricavate dalla pratica aziendale, in grado di mettere in luce anche gli effetti negativi di una cattiva applicazione dei metodi appresi. Le esercitazioni vengono di regola illustrate di seguito all¿esposizione teorica, ad eccezione delle seguenti che rivestono particolare rilievo: Weibull, FMEA/FTA, Experimental Design/Robust Design. Tra i loro obiettivi, quello di far constatare la semplicità con cui possono essere affrontati, grazie all¿EXCEL e ad altri software opportuni, problemi di Statistica quali: interpolazioni col metodo parametrico e col metodo della massima verosimiglianza; dimensionamento di campioni per la stima di medie e di proporzioni, Carte di Weibull, ecc..
Lessons (48 hours) In order to supply an effective mastery of the discussed rules and models, is provided an illustration of some applications (drawn from industrial practice) able to highlight the benefits of each method, but also the negative effects arising from an incorrect application. Practical applications are usually discussed immediately after the theory exposure, except that the following ones, which are of special interest: Weibull, FMEA/FTA, Experimental Design/Robust Design. Exercises (12 hours). One aim of the exercises is to show the ease with which, using EXCEL and other appropriate software, we can deal with statistical problems such as: interpolations with either the “parametric” or the “maximum likelihood” methods, sample sizing for estimating averages and proportions, Weibull Chart, etc..
Le slide di testo del Corso ed i moduli EXCEL utilizzati nelle esercitazioni vengono messi a disposizione, a cura del Docente, sia nel Portale della Didattica sia su CD. Altri testi consigliati per lo studio e la consultazione: in lingua inglese: - Crow E.L., Davis F.A., Maxfield M.W. - Statistics Manual - Dover Publications Inc., New York, 1960. - Raheja Dev G., Allocco M. - Assurance Technologies Principles and Practices - 2nd Edition, Wiley Interscience, John Wiley & Sons, 2006. - AIAG - Truck and Heavy Equipment Reliability Methods Work Group - Reliability Methods Guideline, Automotive Industry Action Group, Dicembre 2004. In lingua italiana: - G. Belingardi - Strumenti statistici per la meccanica sperimentale e l’affidabilità - Levrotto e Bella, 1998. - A.N.F.I.A. - Linee guida per l’applicazione della F.M.E.A. - ANFIA QUALITÀ AQ 009, Edizione N° 2, Gennaio 2007. - A.N.F.I.A. - Manuale di EXPERIMENTAL DESIGN - ANFIA QUALITÀ 014, Gennaio 1999. - A.N.F.I.A. - Guida teorico-pratica all'AFFIDABILITÀ: gestione e strumenti operativi lungo tutto il ciclo di vita del prodotto - 1st Edition (2 volumes) - ANFIA Service S.r.l., Turin, July 2012.
The slides presented during lectures and the EXCEL spreadsheets used in exercises are made available by the teacher in the Portale della Didattica website and in a CD. Other recommended texts for study and consultation: English books: -Crow E.L., Davis F.A., Maxfield M.W. - Statistics Manual - Dover Publications Inc., New York, 1960. -AIAG - Truck and Heavy Equipment Reliability Methods Work Group - Reliability Methods Guideline, Automotive Industry Action Group, December 2004. -Raheja Dev G., Allocco M.- Assurance Technologies Principles and Practices (2nd Edition), Wiley Interscience, John Wiley & Sons, 2006. Italian books: -G. Belingardi - Strumenti statistici per la meccanica sperimentale e l’affidabilità - Levrotto e Bella, 1998. -A.N.F.I.A. - Linee guida per l’applicazione della F.M.E.A. - ANFIA QUALITÀ AQ 009, 2nd Edition, January 2007. -A.N.F.I.A. - Manuale di Experimental Design - ANFIA QUALITÀ 014, January 1999. -A.N.F.I.A. - Guida teorico-pratica all'AFFIDABILITÀ: gestione e strumenti operativi lungo tutto il ciclo di vita del prodotto - 1st Edition (2 volumes) - ANFIA Service S.r.l., Turin, July 2012.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
L'esame consiste in una prova scritta seguita da un colloquio di accertamento finale. La prova scritta, costituita da domande pilotate ed esercizi applicativi, è mirata a stabilire una valutazione preliminare delle cognizioni assimilate dallo Studente e della sua capacità di applicarle a problemi pratici. Il colloquio finale, al quale sono ammessi soltanto coloro che hanno superato la prova scritta, ha lo scopo di valutare, sulla base e ad integrazione degli elementi di giudizio emersi nella prova scritta, la padronanza degli argomenti del Corso acquisita dallo Studente, al fine di formulare un giudizio finale equilibrato.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
The examination consists of a written test followed by a final oral test. The written test includes multiple choice questions and application exercises. It allows a preliminary assessment focused on the knowledge acquired by the Student and on his ability to apply it to solve practical problems. If the score of the written test is not sufficient, the Student is not admitted to the oral test. The final oral test is aimed to evaluate the level of mastery acquired by the Student on the Course’s topics and refines the previous evaluation, based on the written test, providing a balanced final assessment.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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