一知半解的稳健性设计
稳健性设计Robust Design
六西格玛培训—优化阶段模块稳健性设计Robust DesignPatrick ZhaoI&CIM Deployment Champion稳健性设计•稳健性设计也称田口设计，由Dr. Genichi Tuguchi在70 年代创立。
质量损失•车主在汽车行驶过程中听到发动机有异响，担心出问题，他请假开到4S 店检修。
工作人员安排检查，两个小时后报告显示异响噪音满足标准，无法赔偿。
车主十分不满，几年后换车时，他选择了其他品牌。
传统田口传统质量损失VS 田口质量损失LSL USLTarget LSL USLTargetLoss Loss Loss Loss什么是稳健性？•稳健性定义：产品或过程在周围不可控或未控制因子（噪音因子）不断变化的条件下，持续稳定工作的能力。
（The ability of a product or process to function consistently as the surrounding uncontrollable or uncontrolled factors vary.）在冬天转动遮阳板时很紧，在夏天时很松，产品是否稳健？发泡产品在环境干燥时需要更多原材料，潮湿时需要很少原材料，过程是否稳健？产品不稳健的原因–遮阳板•温度低，使材料变硬，遮阳板难以转动。
过程不稳健的原因–发泡•湿度低时，反应变慢，填充同样模具所用材料更多。
解决策略1.直接减少噪音•控制环境温度？•控制环境湿度？•建造恒温恒湿车间？成本？2.根据噪音制定不同的策略•制定两套工艺参数应对不同环境？•产品在客户端的条件能预测吗？3.稳健性设计•减少噪音因子对产品/过程的影响！•三种策略可能同时需要。
稳健性指标•衡量一个产品/过程是否稳健的指标是信噪比，S/N –Signal to Noise Ratio。
•通过比较两种设计的信噪比差值来确定设计优化的程度。
•信噪比越大，产品/过程越稳健，越不受噪音因子的影响。
论述稳健性产品设计技术
论述稳健性产品设计技术产品设计是决定产品的第一也是最重要的环节。
产品设计带来的质量问题如果不及时处理，会引起连锁反应，其解决需要的时间和费用很高。
在设计过程中考虑得全面、合理、仔细能够有效地降低成本，减少质量问题发生。
通过稳健性设计不仅能够提高质量，还能使产品特性对不可控因素的敏感性降低。
1 稳健性产品设计技术1.1 稳健性设计的基本原理产品的质量在其生命周期内会被各种因素影响，这些影响具有不确定性，会导致产品的质量特性波动。
直接消除干扰因素，虽然可以解决问题但是实现难度过大、成本过高。
可以尽量降低干扰因素，使质量与因素之间关联变弱，对干扰变得不敏感，这就是稳健性设计的原理。
1.2 稳健性设计典型方法稳健性来源于控制理论中的鲁棒性，是指变量对因素发生微小差变的不敏感性。
如何定量地度量设计的稳健性是稳健性设计的基础。
可行稳健性是指产品性能质量在印象因素作用下稳定在所允许的范围内的能力；敏感稳健性是指产品性能质量在噪声因素作用下保持稳定的能力。
稳健性的指标有质量损失函数、信噪比、质量信息熵等。
经过长期研究和应用，稳健性设计的技术取得了很大的进展，出现了多种稳健性设计方法。
马义中通过熵和协方差矩阵的关系，建立多元质量特性的信噪比计算公式来度量产品质量特性的整体波动，为了克服质量特性协方差不能直接反映质量特性的波动关系，利用信息熵概念度量稳健设计中多元质量特性的整体波动。
比较常用的如下：1.2.1 田口方法。
田口方法以正交试验设计为基础，将产品的设计分为系统设计、参数设计和容差设计三个阶段，最后通过正交试验设计确定参数值可以到达的最佳水平组合。
该方法为稳健性设计提供了理论基础，但是必须事先确定方案的大致范围，局限性强，需要进一步研究。
1.2.2 双响应面法。
双响应面法可以将噪声因素和设计变量结合，综合考虑其对产品质量的影响。
适用于噪声因素非正太分布，求解误差小，但是对试验数据敏感，模型拟合较为困难。
1.2.3 随机模型法。
稳健性设计
8
7
6
5
4
3
2
1
S/N
1 2
19.1
20.0
19.6
19.6 19.7 22.6 21.0 25.6 14.7
19.9
16.9 19.4 19.1 18.9 19.4 20.0 18.4 15.4 19.3
9.50 16.2 16.7 17.4 18.6 16.3
15.6
24.0 25.5 25.3 25.9 26.9 25.3
优化分析（容差）
根据此例中的质量性能目标值类型为越大越 好，则选用信噪比函数对各行试验数据（对应 各种因素组合）进行计算分析。表中的 S/N 列 中的数据即为各种情况下的S/N值。 • 通常情况下，根据S/N最大原则可确定参数 优化结果。按照这一原则，A、B、C、D四个 因素的组合为（A2，B2，C3，D1），此时的 S/N为26.908。 •
素）的搭配。设计参数搭配不同，输出性能的波动大
小不同，平均值也不同。
稳健设计理论介绍
系统设计
稳健设计理论是日本著名质量管理专家田口玄一博士于20世纪 70年代创立的一种系统化设计方法，其核心思想是在产品设计 阶段就进行质量控制，试图用最低的制造成本生产出满足顾客要 求的，对社会造成损失最小的产品。 稳健设计由系统设计(system desing)、参数设计(parameter design)和容差设计(tolerance design)三个阶段组成。 稳健设计即三阶段设计，所谓三阶段设计，是建立在试验设计技术基础之上的 一种在新产品开发设计过程中进行三阶段设计的设计方法。它是在产品设计阶 段就进行质量管理，在专业设计的基础上用正式交试验法对零件的参数进行优 选，以求减少各种内、外因素对产品功能稳定性的影响，选择零件最佳组合和 最合理的容差范围，尽量用价格低廉的、低等级的零件来完成优质、廉价、性 能稳定和抗干扰性强的产品的优化设计方法。
多方法集成的新能源汽车稳健概念设计研究
0引言如今，企业对产品优势品质的开发越来越重视，迫切需要开发出具有时尚感、科技感、高品质、高可靠性并且价格低廉的产品。
眼下所拥有的系统并不具备目标指引的功能，同时其流程也无法做到指引，所以在对采用新能源当成动力的汽车概念方面的设计，就无法得到一个有效的指导，于是就促使公司开始从制造以及商业双方面着手，开始找寻一个改善之策。
1概念设计的问题模型与研究现状为达到对较为传统的概念设计中所产生的缺陷进行研究，基于概念设计的一般流程，建立了如下三个问题分析模型：1.1概念设计信息模型概念设计的设计动力是用户需求。
传统概念设计对需求设计阶段获得的结果，过于借助市场与经验，因此导致设计结果过于受市场控制。
普遍采用系统化设计模型、集成概念设计模型和智能化设计模型等进行信息获取，但忽视了需求获取与需求转化的过程[1-2]。
1.2概念设计表达模型指引表达模式能解决表达模糊问题。
信息的表达方面，传统概念设计无法快速且精准的解决因为耦合而产生的噪声，同时也无法精准的解决其功能上所存在的冲突问题，如果功能发生变化的话，就会让其整体都受到干扰，便不容易将其具体的含义很好的表达出来，现在根据这个问题，有不少的方案被提出，常用手段有系统设计法、设计目录法、运动链发散创新设计法和实例推理法等[4-6]。
1.3概念设计最终方案评价模型在获取有效的多种概念设计方案后，如果在进行设计的时候所采取的是传统概念的话，那么选用其方案的时候，就不太会考虑到是否可以对外所传来的噪声进行抵抗的问题。
方案内某些元件间可能存在冲突问题或其他不利作用，无法保障质量的问题，需要对概念设计方案进行关键特征把握。
2稳健概念设计原理稳健概念设计是整合了多种设计工具和设计理念的概念设计优化流程，其目的是使概念设计精确化和稳健化。
具体的途径主要有下面几种：2.1获取需求转化稳健性进行该设计的时候第一步对QFD 获取法加以利用，该方法属于两阶段的，其第一个阶段就是跟KJ 法相互结合，针对参数将不太清晰的客户需求转换成跟这些参数产生关联的重要需求；而其第二步则是要提取出重要的需求，然后就将其提供给设计者，利用QFD 质量屋进行横向比较，根据实施权重将繁杂的信息对稳健性的制约降到最低。
稳健设计
大家好
46
直积内外表
例：图示的电感电路由电阻R和电感L组成，当输入交流电电 压为V时，电流频率为f，输出电流强度为y，其设定目标值为 10A，波动越小越好，要求对两个可控因素做参数设计
V y
R2 (2fL)2
R
L
y
V ，f
大家好
47
可控因素和噪声因素水平表
零件间噪声，即电阻R和电 感L与标称值之间是有差异
从产品的内部结构入手，用实验设计安排实验，寻找提高 产品稳健性的方法。目的就是尽量减少质量变异，设计出 稳健可靠的产品，并且考虑产品的成本。
如果产品能够在各种噪声因素的干扰下保持性能指标很小 的变异性，或者用廉价的零部件能组装成性能稳定可靠的 产品，则可认为该产品的设计是稳健的。
大家好
17
设计二 y2
找到使产品的平均质量及其稳健性、产品成本均令人满意 的产品配方或工艺参数。
大家好
20
三次设计
基础
系统设计
核心
参数设计
经济化
容差设计
大家好
21
系统设计
含义：又叫基础设计、专业设计 ，运用系统工程的思想和方 法，对产品的结构、性能、寿命、材料等进行综合考虑，以 探讨如何最经济、合理地满足用户要求的整个设计过程。
大家好
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望小质量特性
产品的质量特性值越小越好，相当于取目标值m=0，损失函 数L(y)=y2，平均损失为E(y2)。
由于 E(y2)22，因此此时平均损失函数要求特性指
标平均值要小，且波动程度小。
大家好
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望大质量特性
产品的质量特性值越大越好，则其倒数1/y则为望小质量特性， 其损失函数为L(y)=1/y2，平均损失为E(1/y2)
现代设计方法之稳健性设计
三个阶段
参数设计
决定系统中各参数的选择，使产品的性能既能达到目标 值，又使它在各种条件下波动小
系统设计
对产品进行整个系统和整个结构的设计 主要由专业技术人员完成
为了定量描述产品质量损失，田口提出了“质量损失函数”的概念，并以信 噪比来衡量设计参数的稳健程度。
质量损失函数
产品功能波动客观存在，有功能波动就会造成社会损失。所 谓质量损失函数是指定量表述产品功能波动与社会损失之间关系 的函数。
当产品特性值y与目标值m不相等时，就认为造成了质量损失。
L(y)=k(y-m)² 其中L（y）为质量损失函数，m—目标值
外噪声
由于环境因素和使用条件的波动或变化，引起质量特性值 的波动。例如，温度、湿度、位置等。
内噪声
由于在储存或使用过程中，随着时间的推移，发生材料变 质、劣化现象而引起质量特性值的波动。例如，电器产品 绝缘材料的老化等。
质量的变异性
那个设计更好？
1
产品的质量特性指标往往会有差异
即使完全相同的生产条件，由于种种
稳健性设计是田口玄一创立的质量工程观中的一个分支， 由田口玄一发展而成，因此通常被人们称之为田口方法(Taguchi Method)。
田口方法是一种低成本、高效益的质量工程方法，它强调 产品质量的提高不是通过检验，而是通过设计。
稳健性设计基本认识
传统的设计思想认为：只有质量最好的元器件 （零部件）才能组装成质量最好的整机；只有 最严格的工艺条件才能制造出质量最好的产品 。总之，成本越高，产品的质量越好，可靠性 越高。
稳健型设计
稳健性设计的发展和应用
工业界的质量意识空前提高，开始制定以 顾客需求为中心的质量战略和以质量管理为根 本内容的经营战略，注重加强研制阶段的质量 设计和质量分析。 稳健性设计技术不仅可以使企业以最快的开发得最好 的资本增值效益，同时，也是跻身世界及公司 的必由之路。
稳健性设计的发展和应用
美国
美国波音公司已采用田口方法成功地进行了飞机尾翼设计。 美国航空航天局从94年开始计划用3—4年时间推行田口方法， 从对高级领导人进行培训、转变观念入手，并首先在航天飞机燃 料储箱设计中应用。 美国每年完成的案例在5000个以上。美国应用稳健性设计方法 节约经费达九百万美元，另外，美国70%以上的工程技术人员了解 此方法。 由于世界范围内高技术产业兴起和社会生产力的迅速发展，国 际市场竞争的焦点已开始由价格的竞争转向质量设计的竞争。设 计竞争的严峻形势迫使每个企业重新考虑其质量经营战略。
质量的稳健性优化设计
主讲:韩微
一 . 稳健型设计的产生
传统的设计思想认为：只有用质量最好的原材料（零 部件），才能组装成质量最好的整机；只有最严格的 工艺条件才能制造出质量最好的产品。总之，材料、 元器件质量特性越好，可行性就越高。 70年代，世界上技术先进国家已开始以一种全新的设 计概念取代了传统的设计思想。 设计中心思想：（1）采用最低廉的元件组装成品质量 最好，可靠性最高的整机；（2）采用最宽松的工艺条 件加工出质量最好、成本最低、收益最高的产品。其 口号是“用三类元件设计制造出一类整机”。
稳健性设计的产生
在国际市场上占有最大份额的日本电气产品以 及美国三大汽车公司等都是在这种设计概念下 取得了最好的技术经济效果，在放宽工艺要求， 降低制造成本的条件下制造出高品质的产品。 稳健性设计是日本著名的质量管理专家田口玄 一博士于70年代初创立的质量管理新技术。
稳健设计方法
机研142 孙利文2100一、稳健设计方法在产品设计开发中的作用。
稳健设计又称作鲁棒设计。
是关于产品质量和成本的一种工程设计方法。
在产品或工艺系统设计中，正确的应用稳健设计的基本理论和方法可以使产品在制造或使用中，或是在规定寿命内当结构或材料发生老化、变质、工作环境发生微小的变化时，都能保证产品质量的稳定。
通过稳健设计，可以使产品的性能对各种噪声因素的不可预测的变化，拥有很强的抗干扰能力。
产品性能将更加稳定、质量更加可靠。
任何一种产品〃影响其质量的因素有很多〃主要可分为两类：一类是在设计中人们可以控制的因素如设计变量、变量的容差等；另一类是所谓的噪声因素指由生产条件、使用环境及时间等的变化而影响产品质量的因素如载荷、儿何尺寸、工程材料特性的变异以及制造、安装误差等，其基本特点是具有不确定性和随机性，是不可控制的因素。
实际存在的不确定因素的变化有可能导致产品的性能指标有较大的波动，使其功能劣化我至失效，还有一些材料或元器件会随着时间的推移而发生失效等。
对于这些因素有两种处理方法:一是尽可能消除这些因素这对可控因素是可以做到的，而对噪声因素往往很难实现。
即使能够消除也需要花费很大的代价；二是尽量降低这些因素的影响。
这是相对容易和低代价的方法，也就是使产品性能对这些因素的变化不敏感，为了使所设计的产品在不确定因素的影响下，其性能指标不仅能达到设计要求，而且对各种不确定因素的变化不敏感，就需要用稳健设计方法來实现。
稳健设计就是使产品的性能对在制造期间的变异或使用环境的变异不敏感，并使产品在其寿命周期内不管其参数、结构发生漂移或老化在一定范围内都能持续满意地工作。
二、试验设计在稳健设计中的作用。
试验设计就是运用正交试验法或优化方法确定零部件参数的最佳组合，在系统内、外因素作用下，所产生的质量波动最小，即质量最稳定（健壮）。
试验设计的目的是根据系统设计中所确定的所有参数，通过多因素的优选方法来考察三种干扰（内干扰，外干扰，产品间波动）对系统质量特性的影响，寻求最佳的参数组合，以求得抗干扰性最佳的设计方案，使系统质量特性波动小，稳健性好，并且价格低廉。
创新质量观念的大师——田口玄一
日本工程师田口玄一1980年访问美国贝尔实验室时，那里的杰出科学家和工程师最初以为，是他的蹩脚英语让他们很难听懂他的意思，后来才发现连日本人也听不明白他的话。
但他们确实亲眼看到田口玄一的观念很灵。
他有办法处理产品中的多种变量，只需少量实验就能找出各变量的最佳组合。
他还提出了颇轰动的质量改进概念"稳健设计"（robust design稳健设计的原理如下：烧制陶瓷产品时，假如你不能精确控制炉内温度，达不到你所用陶土的温度要求，致使陶瓷产品出现质量问题。
这种情况一般有2种解决方法。
常见的一种是想办法控制炉温。
田口玄一却提供了一种截然不同的方法：抛开炉子问题，寻找一种对温度变化不太敏感的陶土。
这就是稳健设计。
稳健设计是田口玄一创立的质量工程观中的一个分支，由田口玄一发展而成，因此通常被人们称之为"田口法"田口玄一的观念引起不少争议，也使许多企业受益匪浅。
田口法的魅力在其简单易用，日本的技术人员经常在生产车间运用田口法改进产品和生产流程。
目的是使工程设计对不可控因素不要太敏感，从而把外部变量对设计效果的影响减至最低，这就能大大减低零部件和装配容差，因为这两种容差是导致生产成本的最主要因素。
据称，日本80%的质量改进收益是由田口法带来的。
而日本的质量改进使美国的许多行业叹服不已，所以田口法绝不可小觑。
田口法在1950年代初成形。
当时，田口玄一受聘帮助修复战后处于瘫痪状态的日本电话系统。
他发现，靠传统的试差法来寻找设计3次荣获戴明奖的田口玄一现任the American Supplier Institute（编者译：美国供应商协会）执行总裁他的一整套设计决策工具以及他简单易懂的产品开发观得到了系统而广泛的应用，因而为许多企业迅速生产低成本、高质量的世界一流产品做出了巨大贡献。
世界各地采用田口玄一发展的技术和质量哲学的企业共节省上亿美元。
以下简要介绍了田口损失函数田口玄一把质量损失定义为"产品性能差异度及所有可能产生的负面影响，如环境破坏和运作成本。
产品质量模糊稳健优化设计截集水平解法
R
要求优质水平 λ 、 概率大于 α时的稳健约束可表示为 :
P (Aλ ) =
a λ
f ( y) d y ≥α ∫
+∞
( 9)
要求合格品 λ = 0 的概率大于 α时的稳健约束可表示为 :
P (A 0 ) =
y -Δy
∫ f ( y) dy ≥α
第 26 卷第 4 期 2 0 0 9年 4月
机 械 设 计
JOURNAL OF MACH I N E DESIGN
Vol . 26 No. 4 Ap r . 2009
产品质量模糊稳健优化设计截集水平解法
郭瑞峰 ,贺利乐 ,闫浩
(西安建筑科技大学 机电学院 ,陕西 西安 710055)
a λ
f ( y) d y → m ax ∫
+∞
+∞
( 8)
这样处理后 , 产品的质量特性就具有双重的不确定性 。 既 具有质量分布的离散随机不确定性 , 又具有质量评定等级的模 糊不确定性 , 甚至产品是合格品还是废品也具有界限的模糊 性。 尽管随机性和模糊性是两个不同的概念 , 两者有本质的区 别 , 但二者之间却是相互交叉 、 相互渗透的 。 一般认为质量特性 分布是普通的随机概率 , 而事件本身是模糊的 , 称为模糊事件 的概率 。 模糊事件 ～ A 的隶属函数和概率均是以质量特性 y的值域为 论域的某种分布 , 如果其隶属函数 μ A ( y ) 和概率密度函数 f ( y ) ～ 是实数域 R上的可积函数 , 则模糊事件概率的计算公式可表示 为 [1 ] :
～ ～
为二级品等 ,μ 从质量特性 y 的取值可 A ( y) ≥ 0 则为合格品 。 ～ 知 , 落在实数域 y ∈ A 0. 9 时全部为一级品 , 落在实数域 y ∈ A 0. 7 时全部为二级品 , ……, 落在 y ∈ A 0 时全部为合格品 。
第六章稳健设计
参数设计
参数设计
参数设计
参数设计
4. 外设计 选用正交表进行外设计，采用内外表直积法，其
直积方案如表6-5所示：
参数设计
5.获得质量特性数据 由于电流强度可以计算，故由
直接求出质量特性。 现以内表第一号方案为例说明其计算过程。首先给出
第一号方案的外设计方案表（表6-6）。
参数设计
参数设计
下面进行SN比分析和灵敏度分析。
信噪比分析 由SN比方差分析表可以看出，电 阻R为高度显著因素，电感L为次要因素。并且 从表6-8可见，R的最优水平（η分析中Ti1最大 相应的水平）为 ，L的最优水平为 （因素L的 水平可任意选择），因此最优水平组合为 ，它 使SN比η值最大，是稳定性最好的设计方案。
参数设计
二、参数设计
参数设计就是应用参数组合与输出质量特 性的非线性关系，通过对试验数据的定量统计分 析，找出成本最低、稳定性最好的参数组合的过 程。
容差设计
三、 容差设计 容差设计就是在参数设计基础上，在总成本
最小的原则下，采取最佳决策确定误差因素的最 合理容差的过程。
➢对产品开发而言，一般要进行三个阶段设计的 全部程序； ➢对技术开发而言，通常不进行容差设计。
参数设计
2. 内设计 选用正交表进行内设汁。设计方案如表6-3所示：
参数设计
3. 制定误差因素水平表 误差因素有4个，它们是电压，频率，电阻和电感。
根据外界客观环境，电压和频率的水平选为：
电阻和电感采用三级品，波动为土10％，其水平 如下：
参数设计
第二水平＝内表给出的中心值 第一水平＝内表给出的中心值×0.9 第三水平＝内表给出的中心值×1.1 以上9个方案的误差因素水平表如表6-4：
稳健性设计
稳健设计认为，产品开发的效益可用企业内部效益和社会损失来
衡量，企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本，社会效益 则以产品进入消费领域后给人民带来的影响作为衡量指标。假如， 由于一个产品功能波动偏离了理想目标，给社会带来了损失，我
们就认为它的稳健性设计不好，而田口式的稳健性设计恰能在降
低成本、减少产品波动上发挥作用。
稳健性设计
Robust Design
什么是稳健性设计
稳健性设计几个基本概念
稳健性设计三个阶段 ——三次设计
稳健性设计案例
什么是稳健性设计
●稳健性设计起源
传统的设计思想认为：只有质量最好的元器件（零部件）才 能组装成质量最好的整机；只有最严格的工艺条件才能制造出质 量最好的产品。总之，成本越高，产品的质量越好，可靠性越高。 自本世纪七十年代，世界上技术先进国家已开始以一种全新 的设计概念取代了传统的设计思想。这种新的设计概念认为：使 用最昂贵的高等级、一致性最好的元器件并不一定能组装出稳健 性最好的整机，成本最高，并不一定质量最好。产品抗干扰能力
如使产品性能对所用材质变差不灵敏，就能在一些情况下使
用较低廉的或低等级的材料；使产品对制造尺寸变差不灵敏，可 以提高产品的可制造性、降低制造费用；使产品对使用环境变化
不灵敏，就能保证产品使用的可靠性和降低操作费用。
●质量特性值
在工业生产中，产品的质量通常通过对特定的功能、特性的测定 或测量数值来评定（质量特性或输出特性）。 任何一种产品的质量特性值与其名义值（额定值）之间都存在一
影响会偏离目标值，随偏离的程度不同，将给用户带来程度不同的
损失。
稳健性设计案例 系统设计
参数设计
容差设计
设计一个电感电路，要求输出电流强度在10安培附近，且波动越小
稳健性设计
●质量噪声（干扰）——噪声因子
引起质量特性值波动的原因，称为质量噪声，也叫噪声因子，是 不能被设计者控制的因子。
●外噪声 由于环境因素和使用条件的波动或变化，引起质量特性值的波动。例如， 温度、湿度、位置等。 ●内噪声 由于在储存或使用过程中，随着时间的推移，发生材料变质、劣化现象 而引起质量特性值的波动。例如，电器产品绝缘材料的老化等。 ●产品间噪声 在相同生产条件下，生产制造出来的一批产品，由于人、机、料、法、 环的变化，引起质量特性值的波动。
产品功能波动客观存在，有功能波动就会造成社会损失。所 谓质量损失函数是指定量表述产品功能波动与社会损失之间关系 的函数。
当产品特性值y与目标值m不相等时，就认为造成了质量损失。
L（y）? （k y ? m）2
其中L（y）为质量损失函数，m—目标值 K—比例常数 y—产品输出特性
当y=m L（y）=0，
? ? m ? ? 是生产中心值与目标值的漂移量。 E( y ? ? )2 是质量特性值的方差，反映产品间的差异。
★降低平均损失的两个步骤
减少变异：稳健设计，找出最稳健的因素水平搭配，即减小质量 特性值标准差。此时允许实验指标与目标值之间有一 定的差异。
减小偏倚：灵敏度设计，寻找调节因素，通过调整调节因素的取 值，在不增加或尽量小地增加变异程度的情况下，把 实验指标调整到目标值。
田口方法是一种低成本、高效益的质量工程方法，它强调产 品质量的提高不是通过检验，而是通过设计。
●稳健性设计目的
稳健设计的目的在于，使所设计的产品质量稳定、波动小， 使生产过程对各种噪声不敏感。在产品设计过程中，利用质量、 成本、效益的函数关系，在低成本的条件下开发出高质量的产品。 稳健设计认为，产品开发的效益可用企业内部效益和社会损失来 衡量，企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本，社会效益 则以产品进入消费领域后给人民带来的影响作为衡量指标。假如， 由于一个产品功能波动偏离了理想目标，给社会带来了损失，我 们就认为它的稳健性设计不好，而田口式的稳健性设计恰能在降 低成本、减少产品波动上发挥作用。
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——粗解“可靠性设计”和“稳健性设计”
海洋任何结构和结构的全寿命周期内都存在着：
载荷、
材料性能
制造质量
等方面固有的不确定偏差。
这些偏差中的有两类：
第一类是由于数据的缺乏、模型的简化和人为的误差等引起的。
解决办法：是能够通过收集数据、深入了解、质量控制加以减少；
第二类则是有随机自然现象引起的，通过占有更多的知识和数据也不能使之减少。
为使结构的理想功能有满意的置信度，必须对不确定性偏差加以考虑。
传统方法是采用安全系数。
更严格的处理方法则是进行可靠性设计。
另一种的方法——稳健性设计。
然而稳健性没有一个系统的量化标准。
稳健型设计是指结构的响应对输入随即变量不敏感的设计。
然而这个目标在实践中常常难以达到。
因为对响应波动不敏感的设计很可能是不经济的，因此必须有成本的约束。
稳健型设计最早来源于田口方法，他是不减小不确定偏差的前提下通过优
化不确定因素，对产品性能的影响尽可能的小，但田口方法是基于试验设计，计算效率低，也不能准确全面地反应设计变量和随即变量的耦合作用。
数学上，稳健型设计是一个非线性约束优化的问题，其目标函数通常为结构响应的均值和标准差的加权组合。
在可靠性设计中，我们把所有不确定变量模拟成随机变量（或随机过程）如果输入随机变量的统计分布全部已知，全部不确定性就都计算出来了，其结果也被认为是稳健的。
（此时，可靠性设计=稳健性设计）
如果输入随机变量的分布有不确定性偏差，其结果也必然有不确定性偏差。
这时如何保证可靠性设计中的稳健性？
对于这样的问题在可靠性理论中是用随机的均值或随机的标准差去模拟输入不确定性偏差。
结论：
通过实验结果证明，在随机变量统计特性（均值和标准差）精度良好的前提条件下，用可靠性设计来考虑不确定性偏差是最好的，并且对抵抗均值附近的波动而言，可靠性设计的结果也是最稳健的。
2012-11-8。