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通常，產品的質量受到各種設計、工藝、環(huán)境等因素的綜合影響，具有一定的分散性。而這些因素可以分為兩種：可控因素和不可控因素（噪聲因素）?？煽匾蛩厝顼w機構件的幾何尺寸、螺栓個數、材料性能、加工精度等，可以通過合理設計提高產品質量的可靠性。不可控因素如加工機器誤差、工人熟練度、環(huán)境影響、材料老化等，只能通過提高設計安全裕度、縮小容差來提高可靠性，但這會大幅提高制造成本。

穩(wěn)健性設計最早的研究始于二戰(zhàn)后的日本，田口玄一博士于20世紀70年代末創(chuàng)立的三次設計法(Three Stage Design) 奠定了穩(wěn)健性設計的理論基礎。所以，許多學者也把穩(wěn)健性設計方法稱為田口方法。國外對穩(wěn)健設計的研究最多的是日本和美國，國內系統(tǒng)性的研究則始于1992年的《三次設計》在中國的出版。

自20世紀70年代末80年代初，在日本推廣Taguchi方法以來，穩(wěn)健設計受到了各發(fā)達工業(yè)國家的關注，并進行了一系列與Taguchi思想相結合的研究與生產應用活動，同時也產生了許多與Taguchi方法不完全一致的新的穩(wěn)健設計方法，特別是隨著計算機技術、優(yōu)化和CAD技術的發(fā)展，逐漸形成了現代的穩(wěn)健設計方法。目前有關穩(wěn)健設計方法大體上可分為兩類：第一類是以經驗或半經驗設計為基礎，如田口(Taguchi)方法、響應面法、雙響應面法、廣義線性模型法等，屬傳統(tǒng)的穩(wěn)健設計方法。第二類以工程模型為基礎與優(yōu)化技術相結合，主要有容差多面體法、容差模型法、隨機模型法、靈敏度法、基于成本-質量模型的混合穩(wěn)健設計等，稱為工程穩(wěn)健設計方法。

穩(wěn)健性設計包括產品設計和工藝設計兩個方面，分系統(tǒng)設計、參數設計、容差設計三個階段對產品質量進行優(yōu)化設計。

1．系統(tǒng)設計

系統(tǒng)設計階段，是應用專業(yè)技術進行產品的功能設計和結構設計的階段，是從定性角度考慮各參數對產品質量的綜合影響，它是整個產品質量設計的基礎。例如，飛機結構件中常見的連接件設計，采用摩擦螺栓的設計，將減少螺孔與螺桿的應力集中，從根本上避免了螺孔加工精度對結果的影響，從而提高連接件質量的穩(wěn)健性。

2．參數設計

參數設計階段，是穩(wěn)健設計中最重要的階段，利用正交實驗設計方法(DOE方法)，快速有效地確定系統(tǒng)中構件參數的一組最佳組合，力圖減小噪聲因素對產品質量性能的干擾，達到提高產品質量的目的。例如，在飛機結構的連接件設計中，在螺栓預緊力的大小、螺栓直徑、螺栓個數等設計參數的組合中，找到最佳組合，使得連接部位在保持較低成本的同時，受力最為合理、抗噪聲因素能力最強。

3．容差設計

容差也就是容許偏差，即公差。通過參數設計確定了系統(tǒng)各構件參數的最佳組合之后，需要進一步確定這些參數波動的容許范圍，就是容差設計。例如設計飛機結構連接件的容差，使之在各種噪聲因素和可控因素下，滿足6Sigma要求。

       容差設計是在參數設計不能滿足產品質量要求的情況下采取的一種補救方法，它往往意味著花錢買更好的材料、零件和機器以滿足6Sigma標準，將使產品成本大幅度提高。而參數設計是質量設計中最有效的方法。它通過各參數的最優(yōu)組合，使產品對環(huán)境條件或其它噪聲因素的敏感性降低，最終實現在不提高產品成本的前提下使產品損失最小?？梢?，參數設計是獲得高質量產品的關鍵，也是質量魯棒性設計的中心內容。

關于穩(wěn)健性的發(fā)展史

      穩(wěn)健性原是統(tǒng)計學中的一個專門術語，20世紀70年代初開始在控制理論的研究中流行起來，用以表征控制系統(tǒng)對特性或參數擾動的不敏感性。穩(wěn)健性給經濟管理、金融決策等方面的研究人員展現了工程領域是如何對模型誤設、決策的穩(wěn)健性等基本的定性敘述進行定量刻畫的；它同時也告訴自動化和信號處理等領域的研究人員，在系統(tǒng)的可檢測性等基本要求得不到滿足時，怎樣才能設計出好的決策規(guī)則。這種不同學科領域之間的實質性交融，是推動科學和技術發(fā)展的重要途徑。

穩(wěn)健性一詞第一次出現在Box (1953)的文章中，這篇文章檢驗了均值和方差的假設，指出方差對偏離正態(tài)性的檢驗是不穩(wěn)健的，均值的檢驗是穩(wěn)健的。同時Box指出：研究穩(wěn)健性標準是最重要的。術語“穩(wěn)健性”并沒有被官方正式的質量團體定義，但卻被認為是一個非常重要的特性。在文獻中，許多研究者早已討論了這一問題，每個人都針對自己的領域提出了定義，在同一個領域內也可能變化。

有幾個穩(wěn)健性的傳統(tǒng)定義：

(1) 對實驗條件微小的改變的抵抗能力，僅在實驗室操作者或設備之間轉換時可能發(fā)生；

(2) 一個分析過程的穩(wěn)健性是對參數中的變異轉換時可能發(fā)生；

(3) 一個分析過程的穩(wěn)健性是對參數中的變異保持不受影響的能力的一種測量，并指出在正常應用條件下其可靠性即穩(wěn)健性評價了一個方法抵抗在正常應用條件下變化的能力；

(4) 一個過程的穩(wěn)健性是指過程生產出具有一致性的良好產品的能力，在不可控的制造條件下對改變具有最小效應；

(5) 一個方法的穩(wěn)健性是在實驗條件下對給出小的有意的變異所觀察到的效應的水平，因而，穩(wěn)健性應該視為在分析程序中所應用的實驗憂化的一個特性；

(6) 在多元情況下，穩(wěn)健性被視為模型的預測能力對外部因子(環(huán)境、設備以及抽樣條件的變異)變化的敏感性；

(7) 隨著時間的變化產品所具有的穩(wěn)定性；

(8) 穩(wěn)健性是在所研究的優(yōu)化域附近響應曲面上的信息特征；

(9) 穩(wěn)健性的概念是模型在小的擾動下保持穩(wěn)定的能力；

(10)Box從統(tǒng)計上給出了穩(wěn)健的含義：即使過程在所基于的假設違背的條件下，仍能給出好的結果；統(tǒng)計分析的穩(wěn)健性指的是優(yōu)化設計對不符合規(guī)格的模型的敏感性，將穩(wěn)健性作為對離群值估計的敏感性度量，因而穩(wěn)健性出現在統(tǒng)計中提高了對離群值估計的抵抗能力；模型的穩(wěn)健性指的是對統(tǒng)計假設(線性、正態(tài)、獨立)不符合的非敏感性。