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稳健参数设计的7种模型

2022-04-20 15:22:22
稳健参数设计是六西格玛设计越来越重视一种先进的实验设计。一般测试设计对误差的分析比较笼统,都是归类为随机误差或者测试误差。但是,在稳健参数设计中,为了实现产品或流程的稳健性,我们必须仔细分析这些变异是如何形成的。除可控因素外,产品性能指标还受到噪声因素的影响。首先要明确噪声因素的具体情况,仔细分析,然后准确描述,然后尽量在实验中反映这些变化。最后讨论了稳健参数设计如何控制这些变化。

 

噪声因素的进一步分析:噪声因素是在正常生产过程或使用条件下难以控制的因素,没有“噪音”和“难以控制”之分。噪声因素可能有多种类型,以下是一些常见的类型。

 

1.参数的变化

 

对于生产过程中的一些要素,我们并没有将其设置为可控因素,因为在实验设计时设置并没有改变。在实际中,任何参数的控制都不可能完全精确,这就导致了误差。比如反应罐的温度就很重要。如果要考虑它的变化影响,可以把它当作可控因素。否则,可以将其设置为常数。但实际上是波动的,所以一般来说,温度的波动应该算是一个噪声因素。

 

2.原材料参数的变化

 

加工成产品的零件都有标称值,但实际值总是偏离标称值,这就导致了变异。因为通常选择原材料参数作为可控因素。由这种误差引起的噪声因子通常也称为“内部噪声”。


稳健参数设计的7种模型(图1)

 

3.环境的变化

 

环境条件对响应变量也有直接影响,但我们通常不将其放入可控因素范围,比如手表的运行速度随温度的变化而波动,电视机的清晰度与输入电压密切相关,很多生产过程与室内条件有关,如温度(或湿度)、静电颗粒数、输入电压等。如何使产品对这些环境变化不敏感,是参数稳健设计要考虑的问题。我们把这种使用条件和环境条件的波动称为外部干扰,也称为“外部噪声”。

 

4.负载系数

 

指产品所承受的外部载荷。比如洗衣机的设计要考虑洗衣量的变化。要考虑汽车载重的变化和冰箱开门的次数。

 

5.单位之间的差异和空间差异

 

原料批次不同,操作人员安排不同,反应器内不同位置温度不同等。这些差异也会导致响应变量的波动。

 

6.时差

 

时差是指时间间隔短。上午和下午的差异,同一周的不同日子等等。

 

7.损耗退化

 

退化是指在较长时期内,由于各种条件的缓慢衰减、元器件的老化和磨损、生物活性的退化、材料的消耗等引起的性能的长期变异。使得系统对这种变化不太敏感。在一些测试设计中,测试误差一般是通过在单元上或时间上重复测试来估计的,测试的最终目的是针对响应变量本身(如期望大或期望小)。另一方面,稳健参数设计以响应变量的变化为研究对象,寻找并识别直接影响性能变化的变量,比原需求更深了一步,功能大大扩展。

 

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