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張馳專欄
DFSS培訓之健壯設計的內涵

發布時間:2018-10-23  來源:張馳   點擊:

DFSS培訓之健壯設計的內涵

健壯設計是一種設計技術方法,能使所有設計的性能對于制造過程的波動以及對使用過程、工作環境(包括維護、運輸和儲存)的變化不敏感,而且盡管零部件的性能會漂移或老化,系統仍然在其壽命期間以可接受的狀態繼續工作。因此,健壯設計是一種把質量和可靠性設計到產品中去的先進設計思想,是一個開放性的理念。健壯設計是在日本田口三次設計以及試驗設計、質量功能展開等方法基礎上進一步發展完善的一套新的優化設計方法,它以充分和穩定地滿足顧客的需求(包括潛在需求)為宗旨,在常規設計的基礎上,利用系統工程的基本原理,將質量功能展開、系統設計、試驗設計、方差分析、參數設計與容差設計、仿真技術、工藝的穩定性優化設計、生產制造階段的監控、反饋和調控等方法有機地結合起來,形成一種先進的方法體系。健壯設計具有開放性的特點,即并未限定具體方法,只給出了健壯設計方法體系中的一個組成部分。因此,在國防工業和各行各業的產品開發中,可以結合工程實際創造性地應用健壯設計,促進產品技術水平和質量水平的提高,并進一步發展健壯設計方法。

當前健壯設計技術包括質量功能展開、系統設計、方差分析與回歸分析、試驗設計、靜態特性參數設計、靜態特性容差設計、動態特性參數設計、FMEA和FTA分析、可靠性度量和評估等技術方法。

質量功能展開是健壯設計的頂層步驟,用于分析顧客和市場需求,將其逐層展開為設計要求、零部件特性、工藝要求和生產要求,通過加權評分確定技術關鍵,并找出瓶頸技術問題,為穩定性優化設計指明方向。

系統設計用于產品方案設計和全局性的優化,提出了產品的設計原則和設計思想,介紹了自頂向下的設計、公理化設計和創造性問題的解決理論等系統設計的主要方法。

方差分析與回歸分析是健壯設計采用的數據處理方法,是開展試驗設計、靜態特性參數設計、靜態特性容差設計、動態特性參數設計等工作所依賴的數學基礎。

試驗設計是研究針對質量功能展開、系統設計所甄選的重要子系統、關鍵零部件、瓶頸技術進行最少的試驗次數以獲得盡可能多的統計信息,從而獲得優化的設計方案的科學方法。

參數設計和容差設計是對試驗設計的延伸和拓展。靜態特性參數設計基本思想是利用非線性效應,通過選擇產品工作參數的最佳匹配組合,最大限度地減少各種干擾因素的影響,從而減少質量波動,實現穩定性優化設計。

靜態特性容差設計是在參數設計所確定的可控因子最佳水平組合的基礎上,在質量與成本之間進行權衡分析,以確定各參數最合理的容差。

動態特性參數設計適用于系統的輸出特性為動態特性的情況,是在靜態特性參數設計基礎上的進一步發展。

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