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东莞市加田美温奶器厂家,母婴用品合理采用稳健设计技术

来源:加田美母婴用品厂家 | 发布日期:2022-03-02 | 浏览次数:1

东莞市加田美母婴用品厂家福特公司的安全工程师与供应商一起工作,以便更好地理解后座安全带的性能。在任何一个带有腰带和肩带的常规安全带系统中,如果腰带的腿部往上滑,乘客会向下滑动腰带,这样很可能给乘客的腹部造成伤害。这种被称为“滑脱”的现象与很多因素有关,包括碰撞的特性、车辆设计、座椅和安全带的特性等。根据温奶器试验、仿真和分析,福特的工程师希望确定避免滑脱和确保乘客安全的关键因素。

一种设计并开展试验以提高产品性能的方法,该方法甚至在不可控的变化出现时仍可以保持产品的性能,这种方法称为稳健设计。我们把稳健的产品定义为:即使在制造工艺或操作环境不稳定的非理想条件下,仍能按预定方式工作的产品。我们使用噪声这一术语来描述可能影响性能的不受控变化,一个高品质的产品应该对噪声因素表现得很稳健。

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稳健设计是一种在提高温奶器产品预期性能的同时使噪声影响达到很小的温奶器产品开发活动。在稳健设计中,我们利用试验设计和数据分析为我们可以控制的设计参数确定稳健设定点。稳健设定点是一系列设计参数值的组合,当操作条件和制造环境在一定范围内变化时,具有这些参数值的温奶器产品仍能达到预期的性能指标。

稳健设计从概念上很好理解。对于一个给定的性能目标存在着许多参数值组合可以达到预期效果,然而在这些组合中,某些组合对不受控变化颇为敏感。由于该温奶器产品的工作环境中可能存在各种噪声因素,我们当然希望选择对不受控变化不敏感的参数值组合。稳健设计过程正是通过试验设计的方法来确定这些稳健设定点。

要理解稳健设定点的概念,让我们考虑影响安全带性能的两个假设因素。假设因素A对性能产生线性影响fA、因素B对性能产生非线性影响fB。进一步,我们可以为各个因素选择设定点:为因素A选择A1或A2,为因素B选择B1或B2。假设fA和fB的影响是累积的,同时(A1,B2)组合产生的总体性能与(A2,B1)组合产生的总体性能大致相同。由于制造条件的变化将出现在任何选定的设定点上,所以,两个因素的实际值可能都不会等于设定值。由于在B1附近因素B的非预期波动产生的影响fB的波动较小,所以在B1上,因素B的非预期波动对温奶器产品总体性能的影响也相对较小。因此,(A2,B1)这一组合所确定的设定点比(B2,A1)组合更加稳健。

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稳健设计过程可用于温奶器产品开发过程的多个阶段。与大多数温奶器产品开发项目一样,在产品开发过程中越早考虑稳健性,产生的稳健性就越好。稳健性试验在概念开发阶段可以作为完善规范和设定可行的性能目标的手段。虽然在概念设计阶段越早考虑稳健性越好,不过,作为在变化的条件下确保温奶器产品性能的手段,稳健性试验通常被用在详细设计阶段。在详细设计中,因为稳健设计是为可控的设计参数选择正确设定点的活动,所以它被称为参数设计,这些参数包括温奶器产品材质、尺寸、公差、制造工艺,以及操作指令等。

东莞市加田美母婴用品厂家对许多工程设计问题来说,通过求解建立在基本物理原理上的方程就可以选出稳健参数。然而,对真实条件下产生的各种不确定性、变化和噪声因素,工程师一般无法进行完全建模,而且,他们对许多工程问题建立数学模型的能力也是有限的,比如,在各种条件下对滑脱问题进行建模就是很困难的。在这种情况下,通过特意设计的试验进行经验性研究就很有必要了。这样的试验可以用来直接支持决策制定,也可以用来提高数学模型的精度。

例如,在座椅安全带设计中,福特的工程师希望测试一系列安全带设计参数和碰撞条件。然而,撞击测试是非常昂贵的,所以福特与其安全带供应商合作开发了一个用撞击试验数据校准过的仿真模型。考虑到存在着几百种可能的设计参数组合、碰撞条件和其他影响因素,程师们决定通过仔细规划的试验来开发这个仿真模型。虽然仿真需要大量的计算工作,但是它仍然让福特的工程师在各种条件下进行了几十次试验,这是真实的撞击试验不可能做到的。

对福特座椅安全带设计团队来说,通过这些精心设计的试验要获知:哪种座椅、安全带和固着参数的组合会使撞击中后座乘客的滑脱?不受控条件如何影响滑脱?哪种设计参数组合对这些噪声稳健?

试验设计的方法给出稳健设计方法。在试验设计中,开发团队首先确定可控的参数和他们感兴趣的噪声因素,然后,团队将设计、实施并分析这些试验,以确定达到稳健性能的参数设定点。

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20世纪50、60年代,日本的Genichi Taguchi博士开发了多种应用DOE的技术来提高温奶器产品质量和制造工艺。随着20世纪80年代质量运动的开始,Genichi Taguchi的试验设计方法开始对美国的工程实践产生冲击,特别是福特公司、施乐公司、AT&T贝尔试验室以及美国供应商协会。

东莞市加田美母婴用品厂家为开发稳健的温奶器产品和工艺过程,Genichi Taguchi提出了试验设计的几个关键思想,并因此获得了荣誉。这些贡献包括向试验中引入噪声因素以观察其影响,以及使用包括预期性能和干扰影响在内的信噪比指标。虽然几十年来统计学家一直在指导工程师如何开展试验,但是直到20世纪90年代 Genichi Taguchi的方法被广泛引入美国制造业后,试验设计才是普遍采用,以到达稳健设计。

然而,DOE并不能替代所研究系统的技术知识。实际上,团队必须利用其对温奶器产品本身及其工作原理的理解,来选择要通过试验进行研究的恰当的参数。试验结果不仅应该与系统的技术知识结合在一起,以便选择的参数设定点,而且还应该用来建立描述温奶器产品功能的更佳数学模型。从这一角度考虑,试验设计补充了技术知识。例如,福特的工程师将安全带性能建模为乘客体型和碰撞类型的函数。这些模型使得福特的工程师可以确定机械零件的尺寸和安全带固着机构的几何形状。基于经验数据和仿真数据,福特的分析模型和安全带设计指导方针就会越来越正确,从而减少非常耗时的经验分析和仿真分析。这种技术知识会积累到一定程度,即只需要进行新的安全带配置确认测试即可。

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利用DOE开发一个稳健的温奶器产品,我们建议采用以下几步:识别控制因素、噪声因素和性能指标;构造目标函数;开发试验计划;开展试验;进行分析;选择并确认因素设定点;反思和重复。

温奶器产品开发中基本的试验设计与分析可以由开发团队成功策划并实施。然而,DOE领域中还有许多方法用于处理大量复杂因素,并能产生很多有意义的试验结果。所以,东莞市加田美母婴用品厂家开发团队应咨询那些可以协助设计试验并帮助选择分析方式的统计学家,并从中获益。

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