六西格瑪管理工具系列：容差設計是什么？

 

    容差設計（Tolerance Design）在完成系統設計和由參數設計確定了可控因素的最佳水平組合后進行，此時各元件（參數）的質量等級較低，參數波動范圍較寬。

 

    容差設計的目的是在參數設計階段確定的最佳條件的基礎上，確定各個參數合適的容差。容差設計的基本思想如下：根據各參數的波動對產品質量特性貢獻（影響）的大小，從經濟性角度考慮有無必要對影響大的參數給予較小的容差（例如用較高質量等級的元件替代較低質量等級的元件）。這樣做，一方面可以進一步減少質量特性的波動，提高產品的穩定性，減少質量損失；另一方面，由于提高了元件的質量等級，使產品的成本有所提高。因此，容差設計階段既要考慮進一步減少在參數設計后產品仍存在的質量損失，又要考慮縮小一些元件的容差將會增加成本，要權衡兩者的利弊得失，采取最佳決策。

 

    總之，通過容差設計來確定各參數的最合理的容差，使總損失（質量與成本之和）達到最佳（最小）。我們知道，使若干參數的容差減少需要增加成本，但由此會提高質量，減少功能波動的損失。因此，要尋找使總損失最小的容差設計方案。用于容差設計的主要工具是質量損失函數和正交多項式回歸。

 

    參數設計與容差設計是相輔相成的。按照參數設計的原理，每一層次的產品（系統、子系統、設備、部件、零件），尤其交付顧客的最終產品都應盡可能減少質量波動，縮小容差，以提高產品質量，增強顧客滿意；但另一方面，每一層次產品均應具有很強的承受各種干擾（包括加工誤差）影響的能力，即應容許其下屬零部件有較大的容差范圍。對于下屬零部件通過容差設計確定科學合理的容差，作為生產制造階段符合性控制的依據。但應指出，此處的符合性控制與傳統質量管理的符合性控制有兩點不同：

 

    第一，檢驗工序不能只記錄通過或不通過，還應記錄質量特性的具體數值；不能只給出不合格率，還要按照質量損失的理論制訂科學的統計方法來給出質量水平的數據。

 

    第二，采用適應健壯設計的在線質量控制方法（如先進的SPC方法等），實時監控產品質量波動的情況，進行反饋和工藝參數的調整；針對存在的問題，不斷地采取措施改進工藝設計，提高產品質量，在減少總損失的前提下使質量特性越來越接近目標值，條件具備時，應減少容差范圍。