引　言

　　在机械系统设计完成而进入制造和使用阶段时，由于一系列不确定因素的影响，可能会出现性能上大的变化，甚至造成产品失效，从而导致质量不稳定。如何使设计出的产品具有健壮性，亦即使产品和过程具有抵抗外界干扰所引起的质量波动的能力，是目前设计方法的前沿课题。由此提出了机械健壮性设计的概念。

    1　基于质量工程的健壮设计

    1.1　质量工程

　　质量工程(QE)是对产品开发全过程质量保证和质量控制的系统工程方法，包括设计总质量工程和制造质量工程。设计质量工程主要有：健壮性设计；可靠性设计；满足产品全面质量指标的计算机集成化智能设计；以健壮性、可靠性为重点的全面质量管理和质量保证技术。制造质量工程主要解决设计质量的符合性问题。

    1.2　健壮性设计的概念

　　所谓健壮性设计，就是赋予产品或过程健壮性、高性能和低成本的设计。它是一种性能、质量和成本综合的功能优化设计方法，是一种着眼于经济效益，立足于工程技术的质量设计和管理技术。这种设计方法是在传统的工程设计方法上发展而来的，其发展过程为：数学优化→工程优化(试验设计)→田口方法(Tagnchi method)→健壮设计。

　　健壮设计能解决大规模产品设计问题。它加强了田口方法的系统设计，突出了QDF(质量功能展开)的先导作用。

    1.3　健壮性设计方法的改进

　　(1)不确定因素的不同形式：田口方法仅考虑了随机不确定因素。文献［1］讨论了其它形式的不确定因素，并指出这些因素对优化目标及质量信噪比有影响，从而改进了S/ N表达式。

　　(2) 其它的搜索方法：田口方法仅仅用试验方法在整个设计空间中进行搜索，经过一系列的正交试验，可以选出一组最优的设计参数。田口方法使用的是两参数试验设计方法，其改进方法：使用二进式搜索；在设计空间使用爬山法；还可使用随机搜索方法等。

　　(3)有约束条件的设计：田口方法是在无约束条件下使用的，如果存在约束，可利用约束搜索方法，将原约束转换为概率形式。另一种方法是使用定义边界的方法，定一个分段函数。还可使用Monte-Carlo法求解。

　　指出了田口方法在处理约束及多目标问题方面的不足，发展了田口方法，使它可以处理约束及多目标的问题。文中使用统计分析ANOVA的概念来确定优化目标函数中各因素的重要性，排除了不重要因素的影响，得出唯一的可行最优解。

　　成功地利用单调性分析技术将有约束的健壮性设计问题简化为无约束优化问题，以此来减小计算量。文......More↓↓↓