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稳健设计中的性能变量的甄选

嘉峪检测网        2023-07-10 09:04

所有稳健设计过程的第一步都是确定变量:包括变量产生的原因,如何度量它的影响,还有如何处理变量等。为了更有效地生产出稳健的产品(例如一件质量优异的产品),设计团队需要花些心思讨论和决定性能标准的选择。在消费者所不关心的问题上花费精力无疑会造成一种浪费,契合于顾客关心的问题的度量对于有效的产品描述将十分重要。然而,即使确定了有效的性能参数,依然有一个问题,那就是如何为稳健设计设置有效的性能参数。
 
一、产品良率是否可以作为稳健设计中的性能变量
 
有一个我们会经常考虑到的性能参数,即产品良率:产品在规范内所占的比例,这是一个性能的质量参数。稳健设计时,不推荐将产品良率作为度量产品的性能变量,原因有三:第一:为了获得能够反应产品的良率估计值,需要获得足够多的测量值,原因在于良率是所有噪声空间的函数,而不是单一噪声变量的函数;第二:良率不是设计变量的线性函数,良率是对大量来自失效模式的失效的综合度量;第三:良率与物理实体的性能的紧密程度比较低,它均化了所有可能的过程原因的效应。这种均化就是产品为什么不能在目标规范内工作的反映。
 
二、稳健设计中的性能变量选择的依据之一:失效模式
 
一种更好的解决方法是不仅仅使用某种单一的统计度量方法(规格法使用了均值、标准差或者其他的统计参数),我们应该采用一些像物理学家一样的思考方式,即能做到在设计空间和噪声空间内的连续变量型性能规格的制定,这一描述意味着:性能规格是对失效模式的度量。 因此,我们应该先识别失效模式,后确定度量对象。而性能规格的加严表明了这种失效的可能性在某一产品内的增长。
 
三、稳健设计中的性能变量选择的依据之二:系统模式
 
除了失效模式,产品的系统模式也是需要考虑的一个重要方面。系统模式,比如函数结构和分析表示的形式,能够对产品潜在的实际性能进行评估。但是在很多情况下,产品规格可能只是描述了模式中的某种中间状态。例如,我们可以将 CNC 工厂作为一个产品来考虑,它的一个重要的顾客规格就是能在加工物料时获得小量值的表面粗糙度。于是,表面粗糙度可以作为性能规格评估稳健性;然而,表面粗糙度不是引起产品物理变化的根源,更为有用的规格是对机器的能量输入输出进行测量,因为能量的变化和使用量越大越多,所引起的产品变化就越大。
 
四、稳健设计中的性能变量选择的依据之三:易于度量
 
性能规格方面的其他规则还包括要选择易于度量的变量。例如,在力学性能试验方面,硬度试验相对于拉力试验往往可以提供更加足够的信息 。另外,我们也不难认识到,优良的质量特性也可以通过产品的输入输出出转换能力得到体现,比如某个机械系统中的能量转换过程。
 
参考文献
 
[1] [美】Kevin N. Otto,Kristin L. Wood. 产品设计[M]. 电子工业出版社,2017.
 

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来源:DFSS共创社