文档介绍：稳健优化设计的研究现状及发展趋势
梅卫江
石河子大学机电学院
实验设计与分析
由于世界范围内高技术产业兴起和社会生产力的迅速
esign）就是适应
弥补由于产品设计或工艺设计的先天
产品功能结构设计和加工工艺设计两个角度保证产品的质量。这种要求的一种新设计方法产品设计对产品质量的影响是具有决定性作用质量工程。
不足而导致的产品质量问题——
质量工程包括设计质量工程（双称离线质量工程
Off-Line Quality Engineering）和制造质量工程（又称
在线On-Line Quality Engineering）。实验设计与分析
系统设计：应用科学理论和工程知识参数设计：在系统结构确定后进行参数设
对产品功能原型进行设计开发，这阶计。这一阶段以产品性能优化为目标确定
段完成了产品的配置和功能属性；产品参数水平及配置，使工程设计对干扰容差设计：在参数确定的
源的敏感性最低；基础上，进一步确定这些
参数的容差。实验设计与分析
上世纪90年代，设计已成为各发达工业国家关注的热
点，把它看作是影响商品竞争力的一个决定性因素。人们
总希望用较低的费用设计出高质量的产品，这对技术人员
是一种很高的要求，又是一种合理的、应该达到的要求。
这种要求既包含工艺性的，又包含经济性的。
传统的设计思想认为：
稳健性设计中心思想是采用最低廉的元件组装成品质量最好，
只有用质量最好的原材料（零部件），才能组装成
可靠性最高的整机；采用最宽松的工艺条件加工出质量最好、
质量最好的整机；只有最严格的工艺条件才能制造出质
成本最低、收益最高的产品。其口号是“用三类元件设计制造
量最好的产品。总之，材料、元器件质量特性越好，可
出一类整机”。
靠性就越高。
稳健性设计是实现低成本、高质量的有效方法。实验设计与分析
稳健性(robustness), 也叫鲁棒性，是指因素状况发
生微小变差对因变量影响的不敏感性。换句话说，产品性
能与某个因素有关，因素状态变化时，产品的性能也随之
变化。如果因素状态的变化对产品性能的影响不大，我们
就说产品性能对该因素的变化是不敏感的，又称是稳健性
的，或说产品性能对该因素的变化具有稳健性。
质量鲁棒性设计是指从设计质量工程的角度保证产
品的质量性能，同时提高产品质量对外界干扰的抵抗力。实验设计与分析
稳健设计包含多方面的内容，使用它可以选择在操作
环境中执行得更一致的产品或过程。比如：
 使产品性能对原材料的改变不灵敏，就能在很多情况
下使用价钱便宜的低等级的原材料；
 使产品对制造上的变差不灵敏，就能减少劳动成本；
 使产品对使用环境的变化不灵敏，就能改善产品的可
靠性，并减少操作成本等等。
稳健设计广泛的研究与使用始于第二次世界大战后
的日本。最早是由日本田口玄一（G. Taguchi）博士将其
应用到工业界而一举成名的。实验设计与分析
上世纪90年代，稳健设计方法作为一种保证产品
质量的有效设计方法，已成为各发达工业国家关注的
热点，已经在电子、机械等诸多领域得到重视和应用，
把它看作是影响商品竞争力的一个决定性因素。为了
获得高质量的产品，已从单纯靠生产过程控制和产品
检验(被动的和防御的)保证质量发展到了产品的质量
设计(主动的)，从根本上确立产品的优良品质，特别
是随着CAD和CAE技术的发展，关于面向质量的设
计在一体化产品开发中显示出愈来愈重要的地位。实验设计与分析