文档介绍：稳健性设计
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什么是稳健性设计
稳健性设计几个基本概念
稳健性设计三个阶段
——三次设计
稳健性设计案例
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中，产品的质量通常通过对特定的功能、特性的测定
或测量数值来评定（质量特性或输出特性）。
任何一种产品的质量特性值与其名义值（额定值）之间都存在一
定的偏差。偏差越小，质量越好。
设质量特性值为y，目标值为y0, y对y0的变差是
是服从一定概率分布的随机变量，当它服从正态分布
越小越好
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设计二 y2
设计一 y1
哪个设计更好？
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●质量噪声（干扰）——噪声因子
引起质量特性值波动的原因，称为质量噪声，也叫噪声因子，是
不能被设计者控制的因子。
●外噪声
由于环境因素和使用条件的波动或变化，引起质量特性值的波动。例如，
温度、湿度、位置等。
●内噪声
由于在储存或使用过程中，随着时间的推移，发生材料变质、劣化现象
而引起质量特性值的波动。例如，电器产品绝缘材料的老化等。
●产品间噪声
在相同生产条件下，生产制造出来的一批产品，由于人、机、料、法、
环的变化，引起质量特性值的波动。
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●质量的变异性
产品的质量特性指标往往会有差异；
即使完全相同的生产条件，由于种种干扰因素的存在，其产品也
会表现出不完全相同的质量特性；
同一产品在不同的环境中使用，或者在寿命周期内的不同时刻，
其质量特性都会有差异。
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●质量损失函数
★田口的质量观
与传统的质量定义不同，田口玄一博士将产品的质量定义为：
产品出厂后避免对社会造成损失的特性。可用“质量损失”来对产品
质量进行定量描述。
质量损失是指产品出厂后“给社会带来的损失”，包括直接损失
（如空气污染、噪声污染等）和间接损失（如顾客对产品的不满意
以及由此导致的市场损失、销售损失等）。质量特性值偏离目标值
越大，损失越大，即质量越差，反之，质量就越好。
为了定量描述产品质量损失，田口提出了“质量损失函数”的概念，
并以信噪比来衡量设计参数的稳健程度。
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产品功能波动客观存在，有功能波动就会造成社会损失。所
谓质量损失函数是指定量表述产品功能波动与社会损失之间关系
的函数。
当产品特性值y与目标值m不相等时，就认为造成了质量损失。
其中L（y）为质量损失函数，y0—目标值
K—比例常数
y—产品输出特性
当y=y0 L（y）=0，
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Y
y0
D0
D0
A0
L (y)
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★平均损失函数
E(L)=E (y - y0)2=E [(y –E y) +(E y-y0)]2
=E (y –E y)2+E (E y-y0)2
= +
是y的均值，即产品的生产中心值。
是生产中心值与目标值的漂移量。
是质量特性值的方差，反映产品间的差异。
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★降低平均损失的两个步骤
减少变异：稳健设计，找出最稳健的因素水平搭配，即减小质量
特性值标准差。此时允许实验指标与目标值之间有一
定的差异。
减小偏倚：灵敏度设计，寻找调节因素，通过调整调节因素的取
值，在不增加或尽量小地增加变异程度的情况下，把
实验指标调整到目标值。
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●信躁比
信噪比是稳健性设计中用以度量产品质量特性的稳健性指标，
是测量质量的一种尺度。
信噪比是信号量与噪音的比率，信噪比越大表示产品越稳健。
= S/N
S是信号功率，N是噪声