当前课程知识点：系统化产品设计与开发 > 第十五讲 稳健设计 > 第2节 稳健设计概述 > 第2节 稳健设计概述
接下来我们来看看
稳健设计的定义是什么
所谓的稳健的产品
或者说一个操作过程
说的就是即使在非理想的情况下
这个产品或者这个系统
也能够按照你预期设想的那样
去执行它该做的工作
我们之所以说要有稳健性
是因为在一个产品的工作过程中或者它制造的过程中
经常难免有一些不受控制的变动
我们管这个叫噪声因素
主要是两方面一个是产品在制造过程中
我们所有的尺寸材料的性能
一定会有一个波动范围是有偏差的
在这个偏差范围内
会不会导致产品的性能的下降
或者是功能上达不到要求
噪声的另外一个方面的主要来源是在使用过程中
我们的使用环境可能会发生变化
就像最开始我们说的
一个汽车从东北零下四五十度
到海南岛零上四五十度这么大的变化范围
对安全带来讲最大的变化可能就是乘客本身了
大家知道每个人的体型尺寸会有很大的变化
在这儿我们的关键词是稳健设计
英文里边说法叫Robust design
中文里边也经常把它说成叫稳健性设计
或者健壮性设计
还有一个把Robust 做了一个音译的
叫鲁棒性设计
说法比较多但意思都是一样的
就是要提升产品的性能
并且同时把噪声因素
对产品性能的影响降至最低
这是稳健设计或者叫稳健性设计的主要宗旨
稳健的设计是通过一系列的稳健设定点来实现的
这些设定点就是我们产品上
相关设计参数值的一些优化组合
那么通过这种组合
能够实现当我们的使用条件和制造的偏差
如果在一定范围内波动的话
我们的产品依然能够实现
所期望的那些功能和性能
下面我们来看一下
各种因素是怎么样来影响产品性能的
它们有些什么特点举个例子
比如对安全带的某项性能来说
我们有两个影响因素A和B
其中对于A这个因素
我们正在纠结我们是把这个参数设在A1这个位置呢
还是设在A2这个位置
如果说安全带的这项性能
跟A之间的关系是一个线性增长的关系
那么我们看看如果我们把这个因素A设在A1的位置
当然不可能是准确的A1这个点
它一定会有一个波动的范围的
如果因素A在A1附近有一个波动的话
那么会导致它的影响
f_A在一个什么样的范围内波动呢
一定是有一个范围的
如果我们不选A1这个点而选A2这个点
如果波动的幅度一样的话
那么对产品性能的影响的幅度也是一样的
因为产品的性能对因素A的响应
是一个线性的直线关系
所以你在A1附近波动或者在A2附近波动
对于产品性能的波动的程度影响是一样
然后我们来看看第二个影响因素B
我们也在纠结是选B1这个位置呢还是选B2这个位置
看看它们对产品性能的影响在程度上有什么变化
我们看对因素B来讲
产品性能受它的影响
就不是一个简单的直线的关系了
而是一个前面比较平缓
后边比较陡峭的曲线的关系
如果我们选B1这个点在这附近有一个正常的波动的话
我们看对应到
对产品性能f_B的影响上来讲
因为这个地方曲线是比较平缓的
所以f_B的变化范围就会相对的比较小
如果我们选了B2这个点
大家看在这个地方这个曲线已经比较陡峭了
如果你在水平轴上稍微一波动变化
那么在垂直轴上的波动变化
就会比较夸张了幅度会比较大
对于这个产品如果我们知道客观的事实是
f_A和f_B的效果是一种累加的效应
换句话说就是
这两个参数是可以互相补充的
在这个例子里边我们假设
你取A1点和B2点的组合
跟A2点和B1点的组合这么两对组合
它的总体的效果的期望值是一样的
那么我们的问题就是
要在这两对组合之间选其中的一对
你是倾向于A1加B2
还是倾向于A2加B1呢
我们到B的这幅图里边来看一下
在B1点附近
f_B对于B1的波动变化是不太敏感的
f_B的变化幅度很小
就是大家看到这个绿色的分布曲线这一部分
如果在B2这个点
B2这一波动变化
那么对f_B的影响就会幅度比较大
大家看到的这个红色的分布曲线
所以这样我们就有一个概念
在B1这个点灵敏度是比较低的
所以我们希望
对这个产品的最后的性能不要有太大的影响
那么还是选B1这个点比较好
那么在前面说的这两对组合里头
我们就会更倾向于选A2加B1的这对组合
这个产品的整体性能会比较稳健
我们拿这个例子说的这个思路
就是整个产品稳健性设计的主体思路
我们的思路就是
怎么样合理的选择参数的搭配
让产品的整体性能
对于这些参数的波动不是那么敏感
这是我们做稳健设计的主体思路
接下来的问题就是
一个产品有好多参数
这些参数之间怎么样搭配比较好呢
比如说一个产品有十几个甚至几十个参数
每个参数可以选高也可以选中也可以选低
那么这个排列组合的话这个个数就太多了
你如果把各种组合都分别试验一遍的话
时间很长成本很高这是不可接受的
所以在这呢我们给大家介绍一个
叫试验设计的办法
英文的说法叫Design of Experiments
简称为DOE
这个方法是一位日本专家叫田口玄一
在1950到1960年代提出来的
这是一种被公认的改善产品
和它的制造工艺质量水平的好办法
能够让我们通过做比较少次数的试验
很快的就找到那个组合优化的点
接下来我们看看应用这种DOE的稳健设计方法
它的流程应该一步一步怎么走
首先第一步我们要识别
哪些是控制因素哪些是噪声因素
我们追求的主要的性能指标有哪些
然后来构造我们的目标函数
来拟定试验的计划
来开展试验拿试验的结果进行分析
分析了之后我们就选择和确认
把因素设定在这些点上
这样的话这个结果就基本出来了
当然我们可能需要不断的反思
有必要的话需要重复这个DOE的过程
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--第4节 选择顾客
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--第4节 测度指标
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--第5节 正交试验
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--第4节 项目执行
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