引言:六西格玛设计容差设计研究综述,合理的容差设计对于提高可生产性、产品质量和节约成本是一个关键的因素,因而在质量工程领域,以田口思想为基础发展起来的容差设计和优化容差成为研究
六西格玛设计容差设计研究综述
合理的容差设计对于提高可生产性、产品质量和节约成本是一个关键的因素,因而在质量工程领域,以田口思想为基础发展起来的容差设计和优化容差成为研究热点之一。
目前容差设计优化的方法主要有:线性或非线性规划法、最小成本法、遗传算法、模糊综合法、人工智能法等。
容差设计首推田口三次设计中的容差设计及其质量损失函数;以之为基础。Chen(1989)、Fathi(1990)和Jeang(1994、1995)等以质量损失函数为目标作了进一步的研究。由于质量损失函数易于应用且具有经济意义,大多数以之作为容差设计的优化目标。田口的正交表在统计上的缺陷限制了质量损失函数在容差设计中的应用。
H. Vasser等采用统计的容差来计算产品的总成本(加工成本和质量损失成本),并以此及各已知加工工序能力来选择零件的加工方法;J.R.Derrico和N.A.Zaino改进了Taguchi方法(调整样本点以使其更逼近尺寸的正态分布),并以质量损失最小进行了容差设计。
D.B.Parkinson应用田口三次设计方法,认为尺寸名义值是可以调整的,而设计变量(实际尺寸)是在名义尺寸和容差的范围内变动,同时装配性能(如装配间隙)为实际尺寸的函数,这样设计的目标就是使装配间隙变动(最大和最小的差值)最小,从而使得装配性能尺寸变动的敏感性最小,实现健壮设计。
Gadallah利用正交试验所获得的模拟数据,以总成本最小进行了容差设计:Jeang应用商业软件Monte Carlo方法模拟获得实验数据,然后进行试验设计(Design of Experiments,DOE),找出难降低成本并可提高质量的最佳方案,应用Taguchi类型质量损失函数,以综合成本最小为目标来设计容差;Jeang应用响应面法(Response Surface Methodology,RSM)以综合成本最小进行了容差设计。
Wu认为质量损失和加工成本应处于同等重要的地位,因此也以综合成本最小进行容差设计,但采用了不对称的损失函数;Zhang Chun 认为容差-成本函数中的参数是不确定的,因 此很难得到准确的模型,而且基于总成本最小的设计方法没有将加工过程的优化包括在内。
从所应用的方法上来划分,大量的研究可分为两个方面:
将容差设计问题用于各种成本-容差函数和(或)质量损失函数作为一个线性或非线性优化问题,通过数学模型或优化技术来进行容差设计。这些方法的目标通常是在满足装配要求的前提下,使制造成本最低。因此成本-容差函数得到广泛的研究,提出了多种不同的成本和容差数学模型,比较成熟的有:


合理的容差设计对于提高可生产性、产品质量和节约成本是一个关键的因素,因而在质量工程领域,以田口思想为基础发展起来的容差设计和优化容差成为研究热点之一。
目前容差设计优化的方法主要有:线性或非线性规划法、最小成本法、遗传算法、模糊综合法、人工智能法等。
容差设计首推田口三次设计中的容差设计及其质量损失函数;以之为基础。Chen(1989)、Fathi(1990)和Jeang(1994、1995)等以质量损失函数为目标作了进一步的研究。由于质量损失函数易于应用且具有经济意义,大多数以之作为容差设计的优化目标。田口的正交表在统计上的缺陷限制了质量损失函数在容差设计中的应用。
H. Vasser等采用统计的容差来计算产品的总成本(加工成本和质量损失成本),并以此及各已知加工工序能力来选择零件的加工方法;J.R.Derrico和N.A.Zaino改进了Taguchi方法(调整样本点以使其更逼近尺寸的正态分布),并以质量损失最小进行了容差设计。
D.B.Parkinson应用田口三次设计方法,认为尺寸名义值是可以调整的,而设计变量(实际尺寸)是在名义尺寸和容差的范围内变动,同时装配性能(如装配间隙)为实际尺寸的函数,这样设计的目标就是使装配间隙变动(最大和最小的差值)最小,从而使得装配性能尺寸变动的敏感性最小,实现健壮设计。
Gadallah利用正交试验所获得的模拟数据,以总成本最小进行了容差设计:Jeang应用商业软件Monte Carlo方法模拟获得实验数据,然后进行试验设计(Design of Experiments,DOE),找出难降低成本并可提高质量的最佳方案,应用Taguchi类型质量损失函数,以综合成本最小为目标来设计容差;Jeang应用响应面法(Response Surface Methodology,RSM)以综合成本最小进行了容差设计。
Wu认为质量损失和加工成本应处于同等重要的地位,因此也以综合成本最小进行容差设计,但采用了不对称的损失函数;Zhang Chun 认为容差-成本函数中的参数是不确定的,因 此很难得到准确的模型,而且基于总成本最小的设计方法没有将加工过程的优化包括在内。
从所应用的方法上来划分,大量的研究可分为两个方面:
将容差设计问题用于各种成本-容差函数和(或)质量损失函数作为一个线性或非线性优化问题,通过数学模型或优化技术来进行容差设计。这些方法的目标通常是在满足装配要求的前提下,使制造成本最低。因此成本-容差函数得到广泛的研究,提出了多种不同的成本和容差数学模型,比较成熟的有:


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