第5章_面向质量的设计1ppt课件

1、引言：日本著名质量管理专家田口玄一博士：“产品的质量是设计出来的，其次才是制造出来的只需提高设计质量，才干使产质量量性能稳定。设计一旦完成，产品的固有质量也随之而定。 ISO9000规范中给设计和开发下的定义：设计与开发 design and development 定义将要求转换为产品、过程或体系的规定的特性或规范的一组过程。1、 设计和开发有时是同义的，有时用于规定整个设计开发过程不同的阶段。2、 设计和开发的性质可加修饰词如 产品的设计和开发，过程的设计和开发。有很多组织能否包含设计和开发主功能，要仔细识别。3、 设计的输出可以是图纸、技术规范、规程，原资料、规范件清单等。第五章 面向质

2、量的设计.设计阶段是一个系统过程，包括：调查研讨，产品功能定义，技术研讨和选择，可行性研讨和决策，方案选择及立项，工艺设计和试制，实验鉴定等影响设计阶段质量的关键任务。要加强产品设计阶段的质量管理，应按ISO9001规范中7.3设计控制要求制定严厉规范的程序实施和监控。如何提高设计质量？采用先进的质量工程技术方法是改良设计质量，提高顾客称心的保证。目前常用方法：质量功能展开、田口稳健性设计Robust Design，并行工程，呼应面法，产品全生命周期工程设计、可靠性设计、FMEA ，APQP等。.第一节 三次设计一、概述20世纪70年代，是由日本质量专家田口玄一创建的一种系统设计方法。与传统的

3、设计方法不同，他将产品设计过程分为三个阶段：系统设计、参数设计和容差设计。中心思想：在产品设计阶段进展质量控制，运用正交设计方法来选择零部件最正确参数组合及最合理的公差范围，用廉价的零部件组装成质优、价廉、性能稳定、抗干扰性强的产品。因此三次设计的重点是参数设计，也称为稳健强壮、鲁棒性设计Robust Design。实际根底：田口质量实际体系线外质量控制 1、田口质量观；2、质量损失函数； 3、信噪比；4、正交设计实验法。.质量工程QE线外质量控制产品设计工艺设计稳健性设计实验设计田口三阶段设计统计过程控制田口线内控制线内质量控制.顾客声音VOC) 质量设计谋划 设计质量制造过程的检测和控制

4、检测技术销售及售后效力顾客的信息反响质量功能展开 QFD，新七种工具，并行工程，产质量量先期谋划(APQP) ，六西格玛设计(DFSS) 工程技术知识，任务构造分解等实验设计DOE，稳健性设计 (Robust Design)田口三次设计方法，可靠性设计，缺点方式及影响性分析FMEA、动摇、仿真分析等先进的质量系统AQS，先进制造技术，SPC，在线质量控制技术丈量系统分析MSA，先进测试技术CAT，CMM，CCD等，抽样检验方法，质量工程QE质 量 工 程 及 其 技 术 .田口方法日本著名质量管理专家田口玄一博士于20世纪70年代把数理统计、工程技术和经济学结合起来，并运用于质量管理中，发明了

5、田口方法田口称之为质量工程学，获得了显著的效果。产质量量 田口博士对产质量量的定义为“是指产品上市后给社会带来的损失大小，但由于产品功能本身所产生的损失除外。. 据资料引见，日本数百家公司每年运用田口方法完成10万项左右的实例工程研讨，在不添加本钱的情况下，大大提高了产品设计和制造质量。 田口的稳健性设计方法被日本人作为日本产品打入国际市场并畅销不衰的微妙之一；是日本经济腾飞的秘诀和胜利之道。. 许多大公司的“设计规程中明确指出设计人员在设计过程中必需采用田口方法的稳健性优化设计方法，否那么在技术评审中难以经过。 美国波音公司已采用田口方法胜利地进展了飞机尾翼设计。 美国航空航天局从94年开场

6、方案用34年时间推行田口方法，从对高级指点人进展培训、转变观念入手，并首先在航天飞机燃料储箱设计中运用。田口方法在美国工业界的广泛的运用. 美国每年完成的案例在5000个以上。美国运用田口方法节约经费达九百万美圆，另外，美国70%以上的工程技术人员了解田口方法。 由于世界范围内高技术产业兴起和社会消费力的迅速开展，国际市场竞争的焦点已开场由价钱的竞争转向质量设计的竞争。设计竞争的严峻情势迫使每个企业重新思索其质量运营战略。.田口方法不仅提倡充分利用廉价的元件來设计和制造出高质量的產品，而且运用先进的实验设计技术来降低设计实验费用，這也正是田口方法对传统思想的革命性改动为企业添加效益指出了一個新

7、方向。日本的技术人员经常在消费车间运用田口法改良产品和消费流程。目的是使工程设计对不可控要素不要太敏感，从而把外部变量对设计效果的影响减至最低，这就能大大减低零部件和装配容差，由于这两种容差是导致消费本钱的最主要要素。在日本，由于广泛采用三次设计，产生了宏大的经济效益。田口玄一曾为新日本电器公司消费的彩色电视机的稳压电源进展了参数设计，每年能添加收入67亿日元。.据称，日本80%的质量改良收益是由田口法带来的。而日本的质量改良使美国的许多行业叹服不已，所以田口法在上世纪八十年代初引入美国。首先在FORT公司获得胜利并引起惊动。之后，施乐、ITT、波音等公司运用获得实效。之后，田口法在国际质量学

8、术界获得公认并进入质量工程领域的教科书。据MIT调查，70%以上的美国工程技术人员均了解田口法。田口法于己于1980引入我国，首先在机械工业获得运用。1985年，兵器工业部大力推行，获得显著实效的案例近代200项。 4次荣获戴明奖的田口一整套设计决策工具以及他简单易懂的产品开发观得到了系统而广泛的运用，因此为许多企业迅速消费低本钱、高质量的世界一流产品做出了宏大奉献。 .田口质量实际体系田口质量观、质量损失函数、信噪比、正交实验法线外质量控制off-line Quality control系统设计 system design参数设计 parameter design容差设计 Tolerance

9、 design线内质量控制on-line Quality control工序诊断与调整预测与校正检验与处置.二、田口质量实际体系Tahuchi1、田口质量观 用产品上市后给社会呵斥的损失来度量质量，把质量与经济性严密结合，使质量变成了一种可度量的量。2、质量损失函数Quality Loss Function 产品功能动摇客观存在，有功能动摇就会呵斥社会损失。所谓质量损失函数是指定量表述产品功能动摇与社会损失之间关系的函数。 其中：Ly质量损失函数，m目的值 K比例常数； y产品输出特性，y=m时，Ly=0 y-m=0时，L(y)=0质量损失函数主要用于容差设计中。.正交本质量损失函数.3、信噪

10、比参数设计的稳健性目的 信噪比=信号/噪声=Signal/Noise 灵敏度S评定产质量量特性平均程度的目的 .4、正交实验设计略田口质量实际体系.指点思想： 以顾客的要求为设计目的，采用质量功能展开QFD、参数设计、容差设计等方法J进展优化设计，把问题消除在设计阶段，以最经济的手段获得高质量、高可靠性、稳健的产品。稳健性设计： 优化产品设计参数使产质量量动摇小、抗干扰性强、信噪比大。三、三次设计的指点思想和内容.一系统设计第一次设计1、利用专业知识和技术规划产品，研讨和开发，设计整个系统的构造和功能；2、建模：建立产质量量特性和各参数的关系，有可计算和不可计算数学模型；3、确定产品技术参数，

11、输出产品总图、零件图，预选资料和元器件。二参数设计第二次设计 1、分析可控要素，误差要素，并选择可控要素最正确程度； 2、利用正交实验优化设计参数；3、用最经济的手段确定各参数最优程度组合方案，使系统的质量特性动摇最小，对噪声最不敏感。.三容差设计第三次设计1、 利用质量损失函数、正交设计、正交多项回归式 确定各参数的合理容差；2、 质量和经济性相结合，选择既经济又能满足要求 的元器件及零配件，对影响大的参数或元件给予 较小的公差，对影响小的参数或元件给予较大的 公差；3、 总本钱最小。. 对客户需求的注重程度不同； 设计目的和评价规范不同； 着重点不同； 工程更改的次数及分布不同； 主导思想

12、不同； 产生的经济和社会效益不同。四、三次设计和传统设计的比较.第二节 质量功能展开QFD根本概念QFD方法 顾客需求的转化 质量屋 QFD过程QFD的任务程序计算机辅助QFD CAQFD.一、 根本概念 QFD Quality Function Development是一个把顾客或市场的定性需求转化为定量的设计要求、零部件特性、工艺要求的多层次演绎分析方法。它是一种在设计阶段运用的系统方法，采用规范化的方法将顾客或市场的需求准确地转移到产品寿命循环的各个阶段的有关技术和措施中去。以最短的时间，最低的本钱消费出满足顾客需求的高质量产品。.二、QFD方法从本质上讲，QFD是一种对顾客需求的直观展

13、开和规划的方法。采用规范的方法将顾客所需的质量特性转换为产品的一系列工程特性。根本工具是质量屋。.质量屋的概念 质量屋House of Quality是一种直观的矩阵框架表达方式，是QFD方法的工具。通常的质量屋如下页图所示，其由以下几个广义矩阵部分组成：WHATS矩阵，表示需求什么；HOWS矩阵，表示针对需求怎样去做；WHATS 与HOWS相关关系矩阵，表示两者的相关关系；HOWS的相互关系矩阵，表示HOWS阵内各工程的关联关系；评价矩阵，表示HOWS项的组织度或技术本钱评价情况；竞争性或可行性评价矩阵与竞争对手进展比较。.屋顶顾客需求技术评价竞争分析关系矩阵技术特性质量屋关系矩阵竞争分析技

14、术特性顾客需求技术评价屋顶.从另一角度讲，QFD可以视为一个由产品规划、零部件设计、工艺规划和消费方案等四个阶段组成的系列过程：.产品规划阶段的质量屋.零部件设计阶段的质量屋.工艺规划阶段的质量屋.消费方案阶段的质量屋.一、质量屋构造部分 绝对权度Wi绝对权度Wai重要度Ii销售点Si改良比例Ri目的T本企业U企业A零件特性np零件特性4零件特性3零件特性2零件特性1屋顶顾客需求4顾客需求3顾客需求2r11顾客需求1顾客需求 Ci竞争分析企业Br12r13r14r21r22r23r24r2npr1npr31r41rnc1 顾客需求ncrnc2rnc3 rnc4rnc np r32r33r34r

15、3npr4npr42r43r44.质量屋构造技术评价部分技术目的值相对重要程度Tj重要程度Tai本企业企业B企业A技术评价零件特性np零件特性4零件特性3零件特性2零件特性1屋顶竞争分析r11顾客需求1顾客需求 Cir12r13r14r1nprnc1 顾客需求ncrnc2rnc3 rnc4rnc np .二、质量屋中参数的配置及计算 下面以产品规划矩阵为例阐明质量屋中参数的配置及计算。 .1.顾客需求及权重首先，对顾客需求按照性能(功能)、可信性(包括可用性、可靠性和维修性等)、平安性、顺应性、经济性(设计本钱、制造本钱和运用本钱)和时间性(产品寿命和及时交货)等进展分类，并根据分类结果将获取

16、的顾客需求直接配置至产品规划质量屋中相应的位置。然后，对各需求按相互间的相对重要度进展标定。详细可采用19数字分10个级别标定各需求的重要度。数值越大，阐明重要度越高；反之，阐明重要度低。 .2.技术需求在配置技术需求时，应留意满足以下三个条件：(1)针对性，即技术需求要针对所配置的顾客需求。(2)可丈量性。为了便于实施对技术需求的控制，技术需求应可测定。(3)宏观性。技术需求只是为以后的产品设计提供指点和评价准那么，而不是详细的产品整体方案设计。对于技术需求，要从宏观上以技术性能的构成来描画。 .3.关系矩阵 顾客需求与技术需求之间的关系矩阵直观地阐明了技术需求能否适当地覆盖了顾客需求。假设

17、关系矩阵中相关符号很少或大部分是“弱相关符号，那么表示技术需求没有足够地满足顾客需求，应对它进展修正。关系矩阵中nc和np分别指的是顾客需求和技术需求的个数，rij(i=1,2,3, nc；j=1,2,3, np)指的是第i个顾客需求与第j个技术需求之间的相关程度值。 .4.竞争分析经过对其它企业的情况以及本企业的现状进展分析，并根据顾客需求的重要程度以及对技术需求的影响程度等，确定对每项顾客需求能否要进展技术改良以及改良目的。竞争才干用15五个数字表示，1表示最差，5表示最好。然后根据本企业现状和改良目的计算出对顾客需求的改良程度(比例)，最后，再根据改良程度、重要性等计算出顾客需求的权重(

18、绝对值和百分比)。 .竞争分析配置计算过程中的各项计算公式改良比例Ri=改良目的Ti/本企业现状Ui (5-1) 绝对权重Wai=改良比例Ri 重要度Ii重点分Si (5-2) 相对权重Wi= (Iai / Iai )100% (5-3) i表示顾客需求的编号。 .5.技术评价 技术评价的配置主要是完成对各技术需求的技术程度及其重要性的计算与评价。其义务之一是经过与相关外企业情况的比较，评价本企业所提出的这些技术需求的现有技术程度；义务之二是利用竞争分析的结果和关系矩阵中的信息，计算各项技术需求的重要程度(绝对值和百分比)，以便作为制定技术需求详细技术目的或参数的根据。 .技术需求的重要程度按

19、下面两式计算：重要程度Taj的绝对值=rijIi (5-4)重要程度Taj 的相对值= (Taj / Taj )100% (5-5)其中i表示顾客需求的编号，j表示技术需求的编号， rij是关系矩阵值， Ii 是顾客需求的权重。 .6.屋顶屋顶表示出了各技术需求之间的相互关系，这种关系表现为三种方式：无关系、正相关和负相关。屋顶中的内容不需求计算，普通只是用单圆圈表示正相关，用符号X表示负相关，标注到质量屋屋顶的相应项上，作为确定各技术需求详细技术参数的参考信息。 .三、QFD的任务程序确定开展QFD的工程成立多功能的、综合的QFD小组顾客需求和工程措施的分析产品规划阶段质量屋的建立讨论、修正

20、产品规划阶段的质量屋零件设计、工艺规划、消费方案阶段质量屋的建立,开展并行工程；落实关键环节的稳定性优化设计和强化控制质量屋的不断迭代和完善.第三节 参数设计一、根本思想和目的1、参数设计运用正交实验法或优化方法确定零部件参数的最正确组合，使系统在内、外要素作用下，所产生的质量动摇最小，即质量最稳定强壮。2、目的根据系统设计中所确定的一切参数，经过多要素的优选方法来调查三种干扰内干扰、外干扰、产品间动摇对系统质量特性的影响，寻求最正确的参数组合，以求得抗干扰性最正确的设计方案，使系统质量特性动摇小、稳健性好，并价钱低廉。3、本质利用产品输出特性和元件参数之间的非线形效应，经过选择最正确参数值，

21、使输出值对各种干扰不敏感。与参数设计有关的两个主要概念就是质量动摇和干扰要素。.二、质量动摇和干扰要素 1、质量动摇产品功能这个质量特性y与目的值m之间 的差别。 2、影响质量的要素分类： 1可控要素也可称为参数 在一定范围内可自在选择最适宜的程度以改良产质量量的要素。 稳定要素对信噪比有显著影响的要素 调整要素对敏感度影响显著的要素 次要要素对信噪比、敏感度影响不显著要素 关键要素对信噪比、敏感度影响均显著要素 2标示要素不可控要素 可指定但不能选择，如：转速、电压、环境温度、湿度。研讨其与可控要素之间能否存在交互作用，从而确定其最正确运用范围。.1234类别注：对动摇影响显著用信噪比判别，

22、对平均程度影响用灵敏度判别重要要素.3误差要素干扰要素 外干扰外噪声：是指当产品运用时，由于运用条件和环境条件变化所引起产品功能的动摇。如温度、电压、操作者等。 内干扰内噪声：是指当产品在储存和运用过程中，随着时间的推移，发生的老化、劣化和磨损等缘由影响产品功能的动摇。 物品间动摇：产品间动摇是指在一样条件下消费制造的一批产品，由于人、机、料、法、环的细微变化而引起该批产质量量特性值的变异。 某些要素既是可控要素也是误差要素，如：电阻。.误差要素的程度： 二程度： m-， m+ 三程度: m-1.22，m， m+1.22 有时，可先确定一个程度值，再按等差或等比得到其他两程度值。(4) 信号要

23、素 在动态特性问题中,为了实现某种意志或为了实现目的值所要求的结果而采取的要素。如: 计测系统,被测物体的真值; 复印系统,被复制的信息； 汽车支配系统: 方向盘的转向角都是信号要素。.思索：1对仪器任务精度，存在外干扰要素？内干扰要素？物间干扰。2仪器的外接电源电压是什么要素？电路中的电阻是什么要素？.三、质量特性的分类质量特性分为静态质量特性和动态质量特性 1静态质量特性 具有单一目的值的质量特性,它分为计量和计数两大类。计量特性又可分为望目、望小和望大特性： A望目特性存在目的值m，期望质量特性y围绕目的值m动摇，且动摇越小越好，那么y称为望目特性。 B望小特性期望质量特性y及其动摇越小

24、越好， 且y不取负值，那么y称为望小特性。如;返工率、磨损量、不平行度等；望小特性可以看成是目的值为零的望目特性。 C望大特性期望输出特性越大越好，动摇越小越好，且不取负值的计量特性，y不取负值。如强度、寿命、压延性等。望大特性可以看成是目的值为的望目特性。留意：回收率、合格率、效率却不是望大特性。由于他们的最大值是100。.A0L(y)L=ky2y0 望小特性的损失函数A0L(y)y0望大特性的损失函数望目特性的损失函数.2动态质量特性 指的是随条件变化，目的值也变化，为了实现客户变动的意志，经过发出相应信号或改动条件而改动输入值，希望系统的输出特性随着信号和条件变化而变化，而且动摇要小的质

25、量特性。如汽车的支配性。动态特性的例子 空调的温度就是该产品的动态特性。有人希望把房间温度调理到20，也有人希望调理到25。不论人们需求什么温度，空调器都能使温度稳定在人们需求的温度上； 汽车速度有时需求快50公里/小时，有时又需求慢20公里/小时。速度是汽车的一个动态特性。司机给一个50公里的信号，汽车的速度就要稳定在50公里上； 丈量仪器(如电压表、温度计、磅秤等)的丈量值也是动态特性。磅秤能称1公斤的物体，也能称5公斤的物体。总之它能在一定的分量范围(0.0520公斤)内准确计量。 .四、静态特性的信噪比与灵敏度信噪比S/N比源于通讯领域，是指信号S的功率与噪声N功率之比。在望目特性问题

26、中把目的均值的平方 看作信号的功率，噪声的功率就是y的方差 ,于是望目特性的信噪比的定义为： 从统计角度看，此种信噪比是变异系数 平方的倒数，而变异系数是一种既可消除量纲影响又可度量动摇大小的目的，变异系数是愈小愈好。而信噪比也可用来度量动摇的大小，只是信噪比是愈大动摇愈小。. 为了获得信噪比的估计，用分子 和分母 的无偏估计分别去替代其分子与分母，从而得到SN比的估计。假设记质量特性 y 的 n 个察看值为 ，又记 可以验证： 是 的无偏估计， 是 的无偏估计，那么y的信噪比的估计为: 田口仿照信号传输中信噪比的单位，对上述 取常用对数，再乘以10后仍称为信噪比，并以“分贝(db)作为单位，

27、即： .田口博士在参数设计中引入了S/N比的概念，以为在产品设计时S/N比越大, 该参数程度下的产品功能越稳健, 社会损失就越小。灵敏度S作为评价设计质量优劣的另一种目的，是产质量量特性平均程度的目的，反映了功能分布的平均值。. 采取与SN比同样的作法，在实践计算时，将S的估计值取常用对数再乘10，化为分贝dB)值。即.例1 设某产品分量为望目特性，今测其两件产品分量分别为21.2, 32.2,试计算灵敏度与SN比。解：. = 信号 / 噪声 = Signal / Noise = 信噪比普通用分贝db表示灵敏度 S 评定产质量量特性平均程度的目的 .其中 望目特性、望小、望大特性的信噪比和灵敏

28、度定义和公式一览表：.望目、望小及望大特性的信噪比和灵敏度.五、望目特性的参数设计1、参数设计的内容 思索各种影响要素，选择最正确的参数组合，使 产品对各种干扰不敏感 研讨各种要素之间的干扰特性，并加以控制2、参数设计的目的 根据系统设计中所确定的参数，经过多要素的优选方法来调查三种干扰内干扰、外干扰、产品间动摇对系统质量特性的影响，寻求最正确的参数组合，以求得抗干扰性最正确的设计方案，使系统质量特性动摇小、稳健性好，本钱低廉。.3、参数设计的特点 A以寻求系统的最正确参数组合为目的； B最正确组合的目的是质量特性动摇小、稳健性 好； C运用正交表安排实验方案； D运用信噪比和灵敏度的统计方法

29、来进展评价； E利用零部件参数的非线性效应进展优化组合。.4、静态特性参数设计程序图.5、可计算性参数设计主要步骤1确定要素及分类，制定要素程度表 确定可控要素、标示要素及误差要素噪声因子及其程度；2内表及内设计 安排可控要素的正交表称为内表。相应的实验设计称为内设计。根据可控要素的程度选择适宜的正交表，安排实验方案；3外表和外设计 安排误差要素和信号因数的正交表称为外表。相应的实验设计称为外设计。针对内表中的每一个实验方案，再根据误差要素的程度选择适宜的正交表，安排实验方案；.4计算信噪比和灵敏度 针对每一个外表计算相应内表实验方案的计算信噪比和灵敏度；5内表的统计分析 以信噪比最大为目的，

30、进展方差分析，确定各要素的影响显著性，寻觅稳定因子。以灵敏度为目的进展方差分析，确定调理因子；(6)确定最正确参数组合 直观法：根据信噪比的大小直接进展判别； 计算法：选择稳健因子最正确程度组合，计算后，适当调整调理因子进展优化，使接近目的值。.参数设计任务的详细步骤总结. 设计一驱动器，要求其输出力F的目的值为m=4.5无量纲。输出力的表达式如下：6、望目特性的参数设计的实例一见教材P 驱动器设计其中，K、J均为常数 ， ，A、B、C、D、E、I、G、H为部件参数。要求选择各参数使得在有干扰的情况下，驱动器能到达要求。 一系统设计. (1)区分可控要素及误差要素 构成驱动器的部件中共有七个可

31、控要素：A、B、C、D、E、I、和G，误差要素共有八个：A、B、C、D、E、I、G、和H。 (2)确定可控要素程度 根据专业知识和阅历先确定可控要素的第二程度，再安等差或等比数列来驱动第一及第三程度，如下表所示。 二参数设计.水平1水平2水平3A600650700B102030C123D4812E0.40.71I0.470.570.67G0.881.311.74可控要素程度表 .3内表设计安排可控要素的正交表称为内表 选择正交表 安排实验方案。详细的表头设计如下，其中的空列作为误差列。列号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因素A B C D E I G.No.A B

32、C D E I G e e e e e e (dB)11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16.19222 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 16.15833 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 16.21641 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 16.607 . . .82 2 3 1 2 3 1 1 2 3 3 1 19.13493 3 1 2 3 1 2 2 3 1 1 2 16.144 . . .363 2 3 1 2 1 2 3 1 1 2 3 36.575内表及信噪比数据. 4确定误差要素程度 误差要素通常取3程度，第二程度依赖与内设计即由内

33、表中某一方案给出，第一及第三程度在其根底上按等比或等差数列计算得到。本里中，误差要素AG的第二程度由内表中实验方案3给出，H的程度由设计人员给出1.5，第一及第二程度按10的动摇计算。内表中，方案3的误差要素程度表如下表所示。共有36张类似的误差要素程度表。.因素水平1水平2水平3A 630700770B273033C 2.733.3D 10.81213.2E 0.911.1I 0.60.670.74G 1.571.741.91H1.351.51.65内表中方案3的误差要素程度表 . 5外表设计 安排误差要素和信号要素的正交表称为外表， 相应的设计称为外设计。 依然选择正交表 来进展外表设计。

34、详细的表头设计如下，其中的空列作为误差列。列号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因素A B C D E I G H 内表中每一条件均对应一个外表，所以共有36张外表，1296个方案。其中内表中方案3对应的外表如下表所示。.No.A B C D E I G H e e e e e y=F-4.511 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 119.01822 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 127.78133 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1.41 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 1. . . .82 2 3 1 2 3 1 1

35、 2 3 3 1 1.93 3 1 2 3 1 2 2 3 1 1 2 1. . . .363 2 3 1 2 1 2 3 1 1 2 3 322.206表3-7 内表中方案3条件的外表及目的的偏向值. 6计算信噪比详细方法见教材P75 内表统计分析的对象是计算所得的信噪比。它是衡量内表中各方案稳健性的重要目的。结果如下表所示。 7内表的统计分析 ABCDEIG合计值75.38185.03775.37483.47173.63677.35975.38177.83473.35578.51774.18480.49377.44280.72879.90374.72579.22775.46378.9887

36、8.31777.009平均值6.2827.0866.2816.9566.1366.4476.2826.4496.1136.5436.1826.7056.4546.7276.6596.2276.6026.2896.5826.5266.417表3-8 方差分析辅助表 .来源SfVFA0.853920.427B6.793423.396713.43*C0.69732 0.34873D4.223422.11178.35*E2.164621.08234.28*I0.047 2 0.02350.67G1.252120.626052.475e5.230521 0.2491T21.26235表3-9 可控要素程

37、度表 再计算各种动摇平方和与自在度，如下表所示。可以看出：要素B、D高度显著，E显著，其他均不显著。 . 8确定最正确参数组合察看法计算法察看法在内表，信噪比最大所对应的条件即 为最正确组合。两种方法： 内表中，察看信噪比最大条件是第8号方案，其对应的参数组合即为最正确的组合。.计算法选择稳健因子最正确程度组合，计算后，适当调整调理因子进展优化，使接近目的值。第一步，经过外表中计算的数据即信噪比的值，对不显著要素的程度可恣意选取，对影响显著的要素应选择其抗干扰才干强的条件。由表3-8中可知：最正确参数组合为AB1CD1E2IG。假设取组合A2B1C3D1E2I3G3，那么驱动器相应的无量纲输出

38、力为3.39。第二步，由不显著要素求具有一致性的参数组合。缘由是上面计算结果与目的值偏向太大，必需对目的进展校正。方法是经过调整对信噪比影响不显著，但与F成线性关系的要素的值，使驱动器的输出特性接近目的值。. 本例中，根据专业知识知：驱动力F与要素G成线性关系，且对信噪比影响不大。因此将其作为调整要素，其调整值为： 从而得出满足“稳健性和“一致性的组合，即最正确条件：A=650,B=10,C=3,D=4,E=0.7,G=2.59,I=0.67。. 由电路知识知道，电感电路由电阻R(单位：，电感L(单位：H)和一个电源组成(见以下图)。 如今在输入电压V=10010V和频率f=555Hz的条件下

39、，要求输出电流强度的目的值为m=10A时，如何确定元件R与L的参数值？LRv,f7、望目特性的参数设计的实例二 电感电路的参数设计. 当输入交流电压V(单位：V)和电流频率f(单位：Hz)时输出电流强度y(单位：A)可由以下公式算得： 这是一个望目特性的参数设计，又是一个可计算特性的参数设计。由于此电路的目的(电流强度)可经过公式获得，从而可用计算替代实验。 下面分几步来完成这个参数设计。 一系统设计. (1)因子及因子分类 在这个电路设计问题中共有四个因子：R，L，V 和f，其中R和L是可控因子，而噪声因子有四个， 和 是零件间的噪声，V和f是外部噪声，这些都是人们不能控制的。 (2)确定因

40、子程度 根据专业知识所确定的可控因子R和L的三个程度如下表所示。四个噪声因子亦各选三个程度，其中 和 程度按三级品的动摇量为10给出，V 按10V给出，f 按5Hz给出，详细亦见下表的下部。 二参数设计.123可控因子R()0.55.09.5L(H)0.020.030.04误差因子R()内表值0.9内表值内表值1.1L(H)内表值0.9内表值内表值1.1V(V)90100110F(Hz)505560因子程度表 . 内外表设计 把可控因子R和L放在正交表 的第1,2列上，把噪声因子 ， ，V，f 依次放在另一张正交表 的第1,2,3,4列上，由此内外表组成的直积表如下表9所示。. (4)计算目的

41、值 用上述公式计算出电流强度值y。 以内表第1号实验(i=1)为例来阐明其计算过程。在内表第1号实验中可控因子R与L均取1程度，即R1=0.5，L1=0.02H，于是根据表6.2.8立刻可算得噪声因子 和 的三个程度如下： =0.50.9=0.45, =0.020.9=0.018, =0.5, =0.02, =0.51.1=0.55, =0.021.1=0.022, 结合前页表列出的另外两个噪声因子V和f的三个程度就可按外表设计算出 ，如 所得结果列于直积表的中部第一行，类似计算可对另外8张外表进展，全部结果见上表的中下部。. 5计算信噪比 用直积表上每一行上9个数据 分别计算均值 ，方差估计

42、 ，和SN比 。 譬如在i=1时， 类似可算出内表第2至第9号实验的SN比，全部结果列在直积表的右侧。 . 内表的统计分析 按正交设计法进展统计分析。 首先在内表(见下页表)上计算各列各程度SN比之和，然后计算各列的偏向平方和S1，S2，S3，S4和总的偏向平方和ST。譬如S1和ST的计算如下： 其中修正项CT=T2/9=2909.88，这里T是内表的SN比之和。由于ST=S1+S2+S3+S4，这阐明上述计算无误。.正交表的统计分析 . 把上页表上各列偏向平方和填入方差分析表(见下表)，空白列(第3,4列)的偏向平方和最小，可以为可控因子R与L之间无交互作用。经方差分析阐明，可控因子R高度显

43、著，而L不显著。. 确定最正确参数设计方案 根据方差分析结果，高度显著的因子R应选其使SN比最大的程度R3=9.5。而不显著因子L的程度可以恣意选择，宜取SN比较大的程度L1=0.02H为好。这样一来，最正确程度组合应是R3L1，它是内表的第7号实验，该号实验的SN比在9个实验中是最大的。 第7号实验的可控因子程度组合R3L1确使动摇减少，其方差只需 =0.80，但其均值 =8.53A与目的值m=10A尚有一定间隔，进一步的任务是设法减少偏向，这是下一步灵敏度分析要处理的问题。 .8、望小特性的参数设计9、望大特性的参数设计 参见教材 参见教材.第四节 容差设计容差设计定义在完成系统设计和参数

44、设计即在已确定零部件参数的根底上，经济、合理的安排和确定系统有关参数的容差即公差。容差设计的目的在最正确参数程度组合条件下确定各参数的合理容差，以减少本钱和质量的动摇，提高稳健性。.容差设计与传统的公差设计的区别 传统的公差设计仅根据零件的用途和阅历进展设计，没有思索系统遭到的内、外干扰，且没有将经济性思索在内。 容差设计那么是综合思索了内、外干扰要素对质量动摇的影响和经济性，对质量动摇影响较大的参数取较严厉的公差，影响小的那么取较大公差。这样使得容差确定的更合理，零件的本钱也更低，系统的性能也更稳定。.一、质量损失函数Quality Loss Function) 产品功能动摇客观存在，有功能

45、动摇就会呵斥社会损失。所谓质量损失函数是指定量表述产品功能动摇与社会损失之间关系的函数。按照产质量量特性的不同，有不同方式的质量损失函数： 望目特性的质量损失函数 望小特性的质量损失函数 望大特性的质量损失函数.1、望目特性质量损失函数其中：Ly为质量损失函数；m目的值；K比例常数；y产品输出特性；. 根据功能界限和相应的损失求： 求比例常数k的方法 功能界限产品能正常发扬其功能的界限值，计为 。 相应的损失产品由于丧失其功能给社会呵斥的经济损失，计为 。. 根据容差 和相应的损失 求： 容差即允许的偏向或判别产品能否合格的界限。即当 时，产品为合格品。. 功能界限或容差对策条件下，相应的平均质量损失函数为：.2、望小特性质量损失函数A0L(y)L=ky2y0.