思易特公司_Isight_07_质量工程

北京思易特科技有限公司北京思易特科技有限公司北京思易特科技有限公司北京思易特科技有限公司www.sytna.com质量工程方法质量工程方法QualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsQualityEngineeringMethodsIsightIsightIsightIsightIsightIsightIsightIsight培训培训培训培训培训培训培训培训2设计质量，设计质量，个案研究个案研究-SONY-SONY-SONY-SONY-SONY-SONY-SONY-SONY�调查显示，美国消费者一向喜欢日本产的电视机�两者品质有差异吗？�同样的设计�同样的容差�同样的成本Target下限下限上限上限频率SONYJapanSONYJapanSONYJapanSONYJapanSONYJapanSONYJapanSONYJapanSONYJapanSONYU.S.SONYU.S.SONYU.S.SONYU.S.SONYU.S.SONYU.S.SONYU.S.SONYU.S.日产电视机性能在期望值附近作小幅波动（方差很小），统计上看，大量的产品性能稳定，更加趋向设计目标（TARGETTARGETTARGETTARGET）电视机彩色密度分布图3IsightIsightIsightIsightIsightIsightIsightIsight质量设计质量设计质量设计质量设计质量设计质量设计质量设计质量设计YYYY1111（经济性指标）可靠性约束YYYY2222（乘客安全系数）初始值优化迭代稳健性////可靠性设计((((质量工程))))可行域不可行域((((安全)()()()(失效))))XXXX2222（碰撞角度）XXXX1111（碰撞位置）DOE:DOE:DOE:DOE:敏度分析最好点作为优化初始值4工程环境下不确定性的来源工程环境下不确定性的来源�与制造过程有关的�成形工艺：模具损耗........�加工工艺：加工公差…………�装配工艺::::装配间隙和公差…………�与材料有关的�材料性质（杨氏模量，密度…………))))变化�使用因素�实际人为操作条件与理想工况的差异�外界环境变化造成的系统性能漂移�数字建模技术�物理模型简化�数值计算误差（有限差分、舍入误差）5质量设计术语质量设计术语�随机输入变量（RandomVariableRandomVariableRandomVariableRandomVariable）::::�参数在名义的平均值上下波动，一般呈概率分布�随机参量：在优化中仅作为外部参量––––固定的均值和方差例如::::材料性质(Young(Young(Young(Young’’’’ssss模量，密度))))�随机设计变量：在优化中要确定最佳平均值或方差分布––––例如::::尺寸、厚度�性能波动和变化（PerformanceVariationPerformanceVariationPerformanceVariationPerformanceVariation）::::�由于随机变量变化引起的性能（输出）参数的变化�质量目标（DesignQualityDesignQualityDesignQualityDesignQuality）::::�可靠性：对一个质量约束，确保设计不会失效的概率�稳健性：减少、控制性能波动6常见概率分布常见概率分布�正态（NormalNormalNormalNormal）�描述最自然的事件，以平均值对称分布，大约68%68%68%68%在均值+/-1+/-1+/-1+/-1σ内�指数（ExponentialExponentialExponentialExponential）�最常用的失效分布,,,,反映失效率是常数的情况�对先前的事件无记忆性；广泛用于电子设备的可靠性评价�威布尔（WeibullWeibullWeibullWeibull）�仅次于指数分布的失效分布,,,,反映失效率随时间不是常数的情况�机械部件腐蚀和磨损过程；材料失效强度分布…………�GumbelGumbelGumbelGumbel�第一类基于最大元素的极值分布;;;;描述某些材料失效强度，电容的击穿电压等�均匀（UniformUniformUniformUniform）�发生在最小值和最大值之间的概率相等�对数正态（LognormalLognormalLognormalLognormal）�向右偏斜；自然对数后产生正态分布；可以无限制地增加但不能降到特殊值以下((((如：股票价格))))�三角分布(Triangular)(Triangular)(Triangular)(Triangular)7如何评价设计质量如何评价设计质量????????�两个关键元素::::µ-1σ+1σ设计参数可靠性：性能的波动在允许的设计界限内稳健性（鲁棒性）：降低在设计点上的敏感性下限上限-1σ+1σ8对不确定性变量建模对不确定性变量建模�分布函数––––FX(x)FX(x)FX(x)FX(x)FFFFXXXX((((xxxx)=P)=P)=P)=PXXXX(X(X(X(X≤≤≤≤xxxx););););累积分布函数(CDF)(CDF)(CDF)(CDF)ffffXXXX((((xxxx)=P)=P)=P)=PXXXX(X(X(X(X====xxxx););););概率密度函数(PDF)(PDF)(PDF)(PDF)�平均值––––µµµµ�标准方差––––σσσσ，方差––––σσσσ2222µ-1σ+1σ标准方差概率分布参数DesignPointDesignPointDesignPointDesignPoint平均性能9DesignDesignDesignDesignSpaceSpaceSpaceSpaceFeasibleFeasibleFeasibleFeasibleDesignDesignDesignDesignSpaceSpaceSpaceSpace例：悬臂梁减重优化例：悬臂梁减重优化————————————————确定性优化确定性优化�DesignVariables:DesignVariables:DesignVariables:DesignVariables:10101010≤BeamHeightBeamHeightBeamHeightBeamHeight≤80mm80mm80mm80mm10101010≤FlangeWidthFlangeWidthFlangeWidthFlangeWidth≤50mm50mm50mm50mm�Constraint:Constraint:Constraint:Constraint:StressStressStressStress≤16MPa16MPa16MPa16MPa�Objective:Objective:Objective:Objective:MinimizeMassMinimizeMassMinimizeMassMinimizeMass(minimizearea)(minimizearea)(minimizearea)(minimizearea)10101010808080801010101050505050202020203030303040404040505050506060606070707070202020203030303040404040BeamHeight,mmBeamHeight,mmBeamHeight,mmBeamHeight,mmFlangeWidth,mmFlangeWidth,mmFlangeWidth,mmFlangeWidth,mmStressStressStressStress=16=16=16=16LoadsatLoadsatLoadsatLoadsatfreeendfreeendfreeendfreeendFlangeFlangeFlangeFlangeWidthWidthWidthWidthBeamBeamBeamBeamHeightHeightHeightHeightArea=400Area=400Area=400Area=400Area=300Area=300Area=300Area=300SolutionSolutionSolutionSolution::::BeamHeightBeamHeightBeamHeightBeamHeight=38.4=38.4=38.4=38.4FlangeWidthFlangeWidthFlangeWidthFlangeWidth=22.7=22.7=22.7=22.7StressStressStressStress=16=16=16=16AreaAreaAreaArea=233.4=233.4=233.4=233.4SolutionSolutionSolutionSolution::::BeamHeightBeamHeightBeamHeightBeamHeight=38.4=38.4=38.4=38.4FlangeWidthFlangeWidthFlangeWidthFlangeWidth=22.7=22.7=22.7=22.7StressStressStressStress=16=16=16=16AreaAreaAreaArea=233.4=233.4=233.4=233.410确定性最优点：应力绝对最小点确定性最优点：应力绝对最小点ŒŒ函数最小值几何安装角xxxx应力f(x)f(x)f(x)f(x)(安装误差∆x)��稳健设计∆f2�∆f1Œ�±∆x不稳健:易受不确定因素影响而造成性能的大幅波动Œ±∆x稳健最优设计点牺牲部分性能，更可靠、更稳健的设计稳健最优设计点牺牲部分性能，更可靠、更稳健的设计不可靠:应力大于许用应力问题：已知安装角xxxx存在不确定误差，在保证可靠性和稳健性前提下，求使应力ffff最小的xxxx值最大允许应力最大允许应力危险区危险区安全区安全区概念：质量设计概念：质量设计————————————————稳健性、可靠性优化稳健性、可靠性优化11MonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarlo模拟模拟––––––––简要回顾简要回顾�使用了几个世纪�在过去的几十年中确立了地位�在第二次世界大战的ManhattanManhattanManhattanManhattan计划期间MonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarlo掷币类似于机会的统计游戏�这个游戏是一个物理系统––––硬币的堆栈（““““stackofchipsstackofchipsstackofchipsstackofchips””””）是某些特殊问题的答案�从简单到复杂，用在不同的领域�模拟复杂的天气系统�核子物理�BingoBingoBingoBingo游戏的模拟12为什么使用为什么使用MonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarloMonteCarlo模拟模拟????????�确定影响响应((((输出参数))))的关键随机变量�研究由随机变量导致的响应变化�评价是否需要执行可靠性////稳健性（reliability/robustreliability/robustreliability/robustreliability/robust）设计�用于指导可靠性分析、稳健设计和容差设计问题13IsightIsightIsightIsightIsightIsightIsightIs