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六西格瑪培訓
張馳專欄
健壯設計的8種主要技術方法

發布時間:2018-11-26  來源:張馳   點擊:

一、【DFSS培訓】健壯設計的8種主要技術方法



1) 質量功能展開(QFD)
質量功能展開(QFD)是把顧客或市場的要求轉化為設計要求、零部件特性、工藝要求、生產要求的多層次演繹分析方法,它體現了以市場為導向、以顧客要求為產品開發唯一依據的指導思想。

2) 系統設計
系統設計(System Design)在健壯設計方法體系中有著十分重要的作用。在顧客需求明確后,如何有針對性地開發出技術含金量高、生命力強、適銷對路的產品,從根本上決定了產品的質量,也直接決定了企業的成敗。從產品開發過程來講,科學的系統設計方法用于指導和支持產品的開發,將控制源頭質量。

3) 試驗設計
試驗設計(DOE)是研究如何制定適當試驗方案以便對試驗數據進行有效統計分析的數學理論與方法。試驗設計應遵循三個原則:隨機化,局部控制和重復。

4) 參數設計
參數設計(Parameter Design)在系統設計之后進行。參數設計的基本思想是通過選擇系統中所有參數(包括原材料、零件、元件等)的最佳水平組合,從而盡量減少外部、內部和產品間三種干擾的影響,使所設計的產品質量特性波動小,穩定性好。

5) 容差設計
容差設計(Tolerance Design)在完成系統設計和由參數設計確定了可控因子的最佳水平組合后進行,此時各元件(參數)的質量等級較低,參數波動范圍較寬。
容差設計的目的是在參數設計階段確定的最佳條件的基礎上,確定各個參數合適的容差。

6) FMEA和FTA分析
故障模式與影響分析(FMEA)和故障樹分析(FTA)均是在可靠性工程中已廣泛應用的分析技術,成功地應用來解決各種質量問題。在ISO 9004:2000版標準中,已將FMEA和FTA分析作為對設計、開發以及產品和過程的確認與更改進行風險評估的方法。

7) 健壯設計中的可靠性度量和評估
健壯設計與傳統的可靠性設計之間存在密切的關系。研究結果表明,雖然兩者在指導思想和具體方法上有所不同,但都能提高產品的可靠性。在健壯設計指標SN比和可靠度之間,存在著密切的正相關,即提高了SN比就必然提高了可靠度。

8) 方差分析與回歸分析
方差分析是在可比較的數組中,把數據間的總的“變差”按各指定的變差來源進行分解的一種技術。
回歸分析是研究一個變量Y與其他若干變量X之間相關關系的一種數學工具,它是在一組試驗或觀測數據的基礎上,尋找被隨機性掩蓋了的變量之間的依存關系。

二、其他工具



1、均勻設計
正交試驗設計在挑戰試驗點時,有兩個特點:均勻分散,整齊可比。均勻分散使試驗點有代表性,整齊可比便于試驗數據的分析。為了保證整齊可比的特點,正交設計至少要做q2次試驗。若要減少試驗的數目,只有去掉整齊可比的要求。

均勻設計和正交設計相似,也是通過一套精心設計的表——均勻表來進行試驗設計,用回歸分析的方法分析試驗結果。

2、謝寧方法
DOE方法一直在發展、豐富和完美,美國人多里安·謝寧(Dorian Shainin)總結了如下七種新的DOE應用技術:多變圖技術、零件搜索技術、成對比較技術、變量搜索技術、24完全析音技術、改進效果檢查和試驗設計的回歸分析技術。

3、自適應技術
對于高技術的、特別是計算機化的產品在總體方案設計時,應考慮自適應技術。如模塊化結構、機內自檢測與自診斷、自動控制與調整、資源與信息共享、余度和備份設計、余度管理、系統重構、系統重構、系統降級、工作模式自動選擇、人工智能、自修復等,使產品對于各種變化的環境和工作條件以及自身部件的工作狀態變化具有自適應能力。

4、數字仿真優化
仿真(Simulation)技術已在工程界大量應用。把仿真技術與減少質量波動的思想結合,也可以實現健壯設計的目的。為此,在建立數學模型時應考慮各控制因素的波動和各種干擾或誤差因素的影響,借助計算機系統在產品開發早期進行數字仿真,不斷地產生各種變化的輸入條件,覆蓋各種可能出現的情況進行虛擬設計。由于考慮了質量波動,這樣的仿真優化可以獲得健壯的設計方案。


在制造行業,人們總是聚焦于優化產品的質量;而在服務行業,人們則是聚焦于客戶關系。
 

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