稳健性产品设计技术探讨

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1、稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨稳健性产品设计技术探讨2O02年6月石油商技PETROLELqVIPRODUCTSAPPLICATIONREsEARcH第l9卷第3期稳健性产品设计技术探讨黄自兴韩寿祖邵丹雄刘志宇(南化集团研究院,南京21O048)摘要稳健性产品设计是一种在低成车情况下使产品选到高质量的重要新技术,其应用可提高产品质量丑其稳定性,降低产品成本,

2、加快产品更新换代的速度,具有显着的经济效益和社会效益.关键词:产品设计质量穗僖性应用前言随着中国加入W10,中国工业产品面临的竞争日益加剧.中国产品与国外产品的主要差距在于质量及其稳定性较差,成本较高为了提高中国产品的市场竞争力,必须提高产品质量及其稳定性,降低产品成本.产品质量由开发设计质量和生产制造质量2部分组成,其中开发设计质量是产品的先天质量,因此,必须抓好产品的开发设计工作新产品开发包括产品规划,系统设计,参数设计和容差设计4个阶段,其中参数设计是决定产品质量和成本的关键.近年来,日本,美国,加拿大等发达国家掀起了研究和应用稳健性设计

3、技术的热潮.稳健性产品设计技术是1种在低成本情况下使产品达到高质量的重要新技术,其应用可使开发出来的产品同时达到低成本,高质量的目的,对提高中国产品的市场竞争力有重要的意义.1传统的产品设计方法…1.1因素轮换法因素轮换法又名”每次变化1个因素法”试验时,每次只变换1个因素,固定其他因素.当选到1个好的水平后,就将该因素固定在这个水平上,继续变化第2个因素…-?直至所有因素均选到好水平为止.此法的缺点在于所需试验次数较多,而且由于忽视因素问存在着的交互作用,所得结论有时不正确1.2正交设计法正交设计法是世界各国普遍采用的—种用科学方法来规划试验

4、的技术.正交设计时,用l套规格化的表格(正交表)来安排试验正交表具有正交性,即在表的任意2列中,各水平搭配出现的次数均相同.由于正交表安排试验具有分散均匀和整齐可比的特点,使用方便,数据分析也比较简单,在中国广为流行.1.3均匀设计法均匀设计法是只考虑试验点在试验范围内均匀散布的1种设计法.早在1980年,方开泰研究员就为使用者提供了1套均匀设计表,代号为()均匀设计法具有如下特.:①每个因素的每个水平做1次且仅做1次试验;②任意2个因素的试验点点在平面的格子上,每行每列有且只有1个试验;③任意2列组成的试验方案一般并不等价,故每个均匀设计表必

5、须附有1张使用表;④当因素的水平数增加时,试验数按水平数平方的比例增加,故在因素水平数多的睛况下,均匀设计法更为有用.2稳健性产品设计技术与传统的产品开发设计方法相比,稳健性产品设计技术在因素分类,试验规划,性能准则,参数优选等方面均有很大的发展,使开发出的产品具有价廉物美的特点.2.1原理稳健f生产品设汁技术充分利用系统的非线性性质,通过合适地选择可控因素的位级组合.使产品性能对各种干扰(内干扰,外干扰,物品间干扰)-最不敏感,从而达到提高产品质量和降低成本的目的.2.2实施步骤稳健性产品设计技术的实施步骤见图1.2.2.1系统分析首先在深入

6、研究的基础上,对系统做合理的简化,然后通过分析确定具体的研究对象,产品改进的目标及反映这些目标的质量特性,列出影响收稿日期:2002—04—02作者简介:黄自兴,教授级高级工程师.现任南化集团研究院计算机应用中心主任,兼任江苏省化工学会计算机专业委员会主任委员,享受国务院颁发的政府特殊津贴.长期从事计算机化工应用研究工作.2石油商技2oa2年第∞卷因素及其位级,将因素分为可控因素和误差因素两大类可控因素系研究者能严格控制的因素;误差因素系研究者难以控制或需花费较大代价才能控制的因素,亦即实际存在的各种干扰.厂系统简化秉分类确定吲素位毁稳健性试验

7、T拢模拟试啦规划斌骢运{1件能准则计尊效应训葬I)anie1点缭数学模犁的建和椅驻优化参数组合选定参数调整第.轮试验优化多数组合优选满要求胥?l壁皇l图l稳健性产品设计技术实施步骤2.2.2稳健性试验典型的稳健性设计包括内表和外表.内表安排可控因素,用于考察平均性能的变化;外表安排误差因素,模拟各种干扰,用于考察产品质量的稳健性.内表可采用正交设计,部分析因设计,折迭设计等表可采用正交设汁,部分析因设计,均匀设计,练台误差因素法等.稳健睦设计中的内,外表见表1.表1稳健性设计的内,外表设计在运行试验时,要求采用随机化,重复试验和划分区组等技术

8、,以减少试验误差.2.2.3数据分析稳健性设计的应用对象可概括为两大类.一类为可计算系统,另一类为不可计算系统.前者的质量特性可利用精确的数学模型进行