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稳健设计的思想

  2012年12月19日 不详
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稳健设计的思想

稳健设计是一种成本有效方法,因为它减少变异的方式不是通过紧缩公差(这会导致成木增加),而是通过降低变异效应来实现高质量的产品设计。Harry和Stewart(1988)指忠而向可制造性设计的基础就是使设计的名义值和公差对于自然变异是“不敏感的”,即使没有消除变异来源。也就是说,当设计的产品投入生产时,不受过程均值漂移和变异来源的影响。

Taguchi的稳健设计思想已经成为公认的哲理,这一设计有两个目的:(1)优化均值:使产品质呈特性的均值尽可能达到目标值;(2)最小化各种变异来源引起的功能特性的变异。这两个方面都很重耍,对于一个产品的输出,不管均值多么理想,过大的方差会导致过多的劣质和不合格产品;同样,不管方差多么小,均值过大的偏倚会严重影响产品的使用功能。这一哲理的公式表达就是 Taguchi所提出的质量损失函数。不像传统的方法,稳健设计技术为工程师提供了影响均值和方差的因子的信息,DOE在把Taguchti思想转变为实践中起着重要的作用。

通常要达到文件上合集的第一个目的,主要策略是:(1)通过产品的概念设计,改变输入和输出的关系,使其功能特性尽可能接近目标值;(2)通过参数设计调整设计变量的名义值,使输出均值达到目标值。要达到第二个目的,主要的策略师:(1)减小参数名义值的公差,从而可以缩小输出特性的方差,但是减小参数的公差意味着提高产品的加工成本;(2)利用非线性效益,通过合理地选择参数在非线性曲线上的响应均值,使输出的质量特性的波动减小,这是一种使波动传递衰减的非线性技术(如图2-5所示)。陈立周(1999)指出稳健设计用于不同的目的,可派生出三类问题:(1)稳健阐述设计问题:减小由于噪声因素引起的质量特性的方差;(2)稳健公差设计问题:减小由可控因素的变差引起的质量特性的方差;(3)高质量低成本稳健设计问题:在减小产品质量特性的方差和对目标值偏倚的同时尽力降低产品的公差成本。

把Taguchi的工程学概念与更为有效的DOE和统计数据分析结合起来将是更有效的。在实验设计中,稳健性是指减少输入变虽变异的效应,而不是减少其变异,从而使愉出对变异不敏感。当而向噪声因子设计时,这一思想非常重要,因为噪声因子不可能也无法去直接减少,减少变异效应才是既方便又降低成本的方法。保持一个稳定的过程均值并系统地减少过程变异对达到卓越质量是关键的,也是当今持续质量改进的核心,旧的质量控制方式仅仪注意变异的范围,而在当今高度竞争的市场中,不仅要看到什么是边界可接受条件,而且要看到什么条件能提供最大的性能。稳健设计是一个提高产品质量、可靠性的重要方法,是一个应用统计实验设计使得产品和过程性能对噪声因子不敏感的低成本方法。

在众多的质量改进理念中,六西格玛是最早将减少输出变异作为其质量改进目标的方法,六西格玛公差设计是一个多方面设计问题的综合,既包括了参数设计和公差设计的问题,也包括了成本因素。想要同时实现上述稳健设计的目标就有必要将参数和公差设计并行进行。

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