內(nèi)容簡介：
Tw UsVM(~ 健壯性的概念起源于控制工程的控制理論，并習稱魯棒性。而后由于田口提出健壯設(shè)計的概念而引入質(zhì)量工程，近年來逐漸進入機械工程領(lǐng)域。本文從基于質(zhì)量工程的健壯設(shè)計，基于靈敏度分析的健壯設(shè)計，健壯結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)/控制一體化的健壯設(shè)計等四個方面概述了其發(fā)展，最后提出尚待研究的機械健壯性設(shè)計的一些關(guān)鍵問題。
^X^,>Z| {?y<%@ 引 言
~hzE K vs %b9fW 在機械系統(tǒng)設(shè)計完成而進入制造和使用階段時，由于一系列不確定因素的影響，可能會出現(xiàn)性能上大的變化，甚至造成產(chǎn)品失效，從而導致質(zhì)量不穩(wěn)定。如何使設(shè)計出的產(chǎn)品具有健壯性，亦即使產(chǎn)品和過程具有抵抗外界干擾所引起的質(zhì)量波動的能力，是目前設(shè)計方法的前沿課題。由此提出了機械健壯性設(shè)計的概念。
X+%u(>> fQ1 0O(`g, 1 基于質(zhì)量工程的健壯設(shè)計
Y6a$gXRT H<XlUCr_~+ 1.1 質(zhì)量工程
/0l-mfRr }|,EU!nDi 質(zhì)量工程(QE)是對產(chǎn)品開發(fā)全過程質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的系統(tǒng)工程方法，包括設(shè)計總質(zhì)量工程和制造質(zhì)量工程。設(shè)計質(zhì)量工程主要有：健壯性設(shè)計；可靠性設(shè)計；滿足產(chǎn)品全面質(zhì)量指標的計算機集成化智能設(shè)計；以健壯性、可靠性為重點的全面質(zhì)量管理和質(zhì)量保證技術(shù)。制造質(zhì)量工程主要解決設(shè)計質(zhì)量的符合性問題。
7g8B'ex J {<r`5 1.2 健壯性設(shè)計的概念
/xJY7yF boIVU`F-! 所謂健壯性設(shè)計，就是賦予產(chǎn)品或過程健壯性、高性能和低成本的設(shè)計。它是一種性能、質(zhì)量和成本綜合的功能優(yōu)化設(shè)計方法，是一種著眼于經(jīng)濟效益，立足于工程技術(shù)的質(zhì)量設(shè)計和管理技術(shù)。這種設(shè)計方法是在傳統(tǒng)的工程設(shè)計方法上發(fā)展而來的，其發(fā)展過程為：數(shù)學優(yōu)化→工程優(yōu)化(試驗設(shè)計)→田口方法(Tagnchi method)→健壯設(shè)計。
%^T!@uZr <0>[c< {V< 健壯設(shè)計能解決大規(guī)模產(chǎn)品設(shè)計問題。它加強了田口方法的系統(tǒng)設(shè)計，突出了QDF(質(zhì)量功能展開)的先導作用。
j 37: I0(8Z]x 1.3 健壯性設(shè)計方法的改進
C?S~L5a#oC n-W?Z'H{r (1)不確定因素的不同形式：田口方法僅考慮了隨機不確定因素。文獻［1］討論了其它形式的不確定因素，并指出這些因素對優(yōu)化目標及質(zhì)量信噪比有影響，從而改進了S/ N表達式。
Z<I[vp 6{ ZRUh/<\[ (2) 其它的搜索方法：田口方法僅僅用試驗方法在整個設(shè)計空間中進行搜索，經(jīng)過一系列的正交試驗，可以選出一組最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)。田口方法使用的是兩參數(shù)試驗設(shè)計方法，其改進方法：使用二進式搜索；在設(shè)計空間使用爬山法；還可使用隨機搜索方法等。
^h`!f vyH T6;>O` B.r (3)有約束條件的設(shè)計：田口方法是在無約束條件下使用的，如果存在約束，可利用約束搜索方法，將原約束轉(zhuǎn)換為概率形式。另一種方法是使用定義邊界的方法，定一個分段函數(shù)。還可使用Monte-Carlo法求解。
_En]@xK3& gn364U a 指出了田口方法在處理約束及多目標問題方面的不足，發(fā)展了田口方法，使它可以處理約束及多目標的問題。文中使用統(tǒng)計分析ANOVA的概念來確定優(yōu)化目標函數(shù)中各因素的重要性，排除了不重要因素的影響，得出唯一的可行最優(yōu)解。
tfsh!)u? 98=X G1sQ@ 成功地利用單調(diào)性分析技術(shù)將有約束的健壯性設(shè)計問題簡化為無約束優(yōu)化問題，以此來減小計算量。文獻［4］提出一個基于單調(diào)性分析的方法，來解決或幫助解決以下問題：找出設(shè)計變量x的值，使不可控的任意參數(shù)ζ對性能特性y=f(x，ζ)的影響最小，即對不可控因子的變異的敏感性最小，以此完成健壯設(shè)計。這種方法與田口方法相比在于 它不需要統(tǒng)計試驗，而是基于性能特征函數(shù)y=f(x，ζ)的單調(diào)性。
C_C$5[~- : wD}EW 1.4 基于質(zhì)量工程的健壯設(shè)計
BJ"Ay@D * VGfD ;8]z 提出了一種健壯設(shè)計的途徑：極小化由噪聲因子(不可控因子)和可控因子引起的變異。健壯設(shè)計的基本原理是通過使變異造成的效果最小而不必消除其產(chǎn)生的來源，以此來提高產(chǎn)品質(zhì)量。由此可把問題分為兩大類：
f7S^yA[[ tG_-;03<`4 �、耦悾簩⒃肼曇蜃�(不可控參數(shù))的變異產(chǎn)生的對性能的影響減小到最低限度。
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