■文/∕孫明書  張 晨

   有很多因素影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，我們可以把這些因素歸納為產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝設(shè)計和生產(chǎn)過程控制三個階段。有統(tǒng)計資料表明：產(chǎn)品的質(zhì)量問題中有70%的問題屬于先天不足的設(shè)計問題，因此提高和控制產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計是控制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，可以說設(shè)計過程決定了產(chǎn)品的固有質(zhì)量、固有成本、性能和可靠性等，而且在這一階段控制質(zhì)量也相對更經(jīng)濟，對產(chǎn)品質(zhì)量的影響力度更大。下圖中的質(zhì)量杠桿圖就很好地表明各個階段的質(zhì)量控制水平。

   設(shè)計師在設(shè)計中應(yīng)該有著強烈的質(zhì)量意識，在具體的設(shè)計過程中，對于任何可能影響質(zhì)量的因素加以分析，盡可能找到最佳方案完成自己的設(shè)計工作，從而得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。

   穩(wěn)健性設(shè)計是目前設(shè)計質(zhì)量控制上用得較多的一種方法。它起源于當代日本著名學者田口玄一博士于20世紀70年代初創(chuàng)立的質(zhì)量工程新技術(shù)。田口認為，質(zhì)量的改善應(yīng)盡可能地追溯到源游階段（技術(shù)開發(fā)階段），把考慮問題的重點放在開發(fā)階段。其理由為：技術(shù)開發(fā)階段用以改善產(chǎn)品穩(wěn)健性的可靠因素數(shù)目最多，而在中、下游階段可控因素的數(shù)目逐漸減小，難以控制的噪聲因素數(shù)目逐漸增多，只有在技術(shù)開發(fā)階段積極利用誤差因素模擬下游階段的干擾，充分考慮影響穩(wěn)健性的可控因素來進行優(yōu)化，才能到達再現(xiàn)性最好、效率最高的開發(fā)效果。穩(wěn)健性設(shè)計的基本思想是將傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計程序改為按照系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計、容差設(shè)計三次定量優(yōu)化的程序，實現(xiàn)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性與設(shè)計質(zhì)量。

   一是系統(tǒng)設(shè)計。分析系統(tǒng)中誤差因素，以誤差因素模擬造成的產(chǎn)品質(zhì)量波動的各種干擾，并利用更多的可控因素來減少和消除誤差。而隨著產(chǎn)品逐步進入生產(chǎn)制造，可控能力逐步減少，所以設(shè)計前期對誤差因素的控制能起到事半功倍的效果。所以系統(tǒng)設(shè)計就是兼顧整個系統(tǒng)，以消除誤差為目的的優(yōu)化設(shè)計。

    二是參數(shù)設(shè)計。以信噪比作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的指標，從而實現(xiàn)控制產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。

   穩(wěn)健性設(shè)計給出的動態(tài)數(shù)學模型為：理想動態(tài)特性：Y=bM。其中Y代表輸出參數(shù)，M代表輸入?yún)?shù)，b表示靈敏度。

   而通常產(chǎn)品的動態(tài)特性具有功能波動的特點，受多重誤差因素的影響，實際的動態(tài)特性表達式為：Y=f(M,X1,X2,……Xm)=bM+η。其中：X為誤差因素，η為噪聲干擾。η的大小反應(yīng)了噪聲干擾的強弱，服從于正態(tài)分布N（0，σ2）。動態(tài)特性噪聲比為SN=b2/σ2。

   通過對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化組合的過程，以達到減少波動使信噪比最優(yōu)，實現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性。通過參數(shù)設(shè)計，使系統(tǒng)的元、器件配置最優(yōu)化，以達到預(yù)期穩(wěn)定的輸出效果。系統(tǒng)支持靜態(tài)特性試驗型、靜態(tài)特性計算型、數(shù)字系統(tǒng)和動態(tài)特性等參數(shù)設(shè)計。

   三是容差設(shè)計。容差設(shè)計的目的是在參數(shù)設(shè)計階段確定的最佳條件的基礎(chǔ)上，確定各個參數(shù)合適的容差。容差設(shè)計的基本方法是根據(jù)各參數(shù)的波動對產(chǎn)品質(zhì)量特性貢獻(影響)的大小，從經(jīng)濟性角度（質(zhì)量損失函數(shù)）考慮有無必要對影響大的參數(shù)給予較小的容差(例如用較高質(zhì)量等級的元件替代較低質(zhì)量等級的元件)。

   在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)該把質(zhì)量控制作為研發(fā)過程的重要內(nèi)容，通過優(yōu)化質(zhì)量設(shè)計，提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平。特別是在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，大量先進的質(zhì)量設(shè)計工具和方法得以應(yīng)用到企業(yè)研發(fā)過程中來，企業(yè)應(yīng)從自身實際需要出發(fā)，尋找出一套適合自身條件的產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證體系，在產(chǎn)品開發(fā)中注入質(zhì)量控制的理念，從而在質(zhì)量競爭中立于不敗之地。

    （作者單位：重慶川儀自動化股份有限公司）

    《中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督》2012年12月刊