我们在前面介绍了稳健性的含义，大家都知道稳健性设计（Robust Design）包括产品的稳健性设计和工艺的稳健性设计，但二者含义有所不同。

产品的稳健性设计的基本含义我在以前提到过，指的是设计的产品的功能和性能随着时间的老化和不同的使用环境下保持稳定，产品之间的差异很小，产品以低成本易于制造与装配。通过以下途径实现以低成本保证产品间小的差异小和易于制造/装配：

1. 通过参数设计，确定产品参数组合，减少与产品的性能强相关的产品参数的数量，即减少关键产品特性（KPC）的数量，但最终会确定少量的关键产品参数。

2. 针对非关键产品参数，设定较宽的零部件公差，

3. 针对关键参数，设定较窄的公差。

4. 结构上的防错设计，同时减少零部件数量等。

决定产品间性能差异的是关键产品特性分布的集中程度，也就是我们常说的过程能力。如何保证关键参数的过程能力呢？答案是工艺的稳健性，这所以我们需要稳健性工艺设计的原因。大家都知道，任何制造工艺都是对产品设计意图的实现，重点是保证关键产品参数的高过程能力（最好是六西格玛水平）以及过程保持长期稳定的能力。

1. 针对关键产品参数，因为公差较窄，为达到一定的过程能力（六西格玛水平），需要使用高性能、高精密的设备以保证过程能力和长期稳定性。

2. 针对非关键产品参数，经过稳健性设计把零部件的公差放宽了，这样我们可以选择相对而言性能较差的设备，从而可以降低制造成本。但是，选择的设备仍然需要保证产品参数达到一定达到过程能力（3或4西格玛水平）和维持长期稳定的能力（即过程表现）。

3. 针对非量化产品特性（错装、漏装、装配不到位等），需要的防错装置以保证过程的稳健性。

工艺的稳健性设计其实还有一个目的，是对产品设计不足的弥补。为什么呢？在任何产品的稳健性设计过程中，囿于设计师经验和能力、设计流程、客观困难的局限，几乎100%的产品设计都不是完美的，或者由于满足某种功能的要求而做不到100%的稳健，这就需要过程设计对产品设计中的遗留问题进行弥补，比如在工艺中增加防错装置，对本应是非关键产品参数使用较高性能设备等。

总结一下，所谓稳健的工艺（Robust Process）是通过保证关键产品特性的集中分布从而实现产品之间小的变差的目的。换句话说，稳健工艺指的是具有一定的过程能力（关键产品特性六西格玛水平，非关键产品特性3或4西格玛水平），并能够长期维持该水平的过程，以及不依赖于人的技能的过程。如何实现稳健性工艺呢？或者说如何设计出稳健性工艺呢？其实方法和产品的稳健性设计类似，也可以分为三个步骤：

1. 系统性设计：根据各种工艺的基本原理和经验（纯粹是技术性问题），选择能够满足关键产品特性（参数）过程能力要求（比如6西格玛水平）且能够维持长期稳定的高性能设备，即设备自身固有的性能，一般由设备制造商提供保证，比如注塑温度的稳定性（控制精度）、压力的稳定性（控制精度），位置精度、刀具的耐磨程度等。这一步骤最为关键。

2. 参数设计：根据经验或材料供应商的推荐，设置初始的工艺参数。通过各种实验设计的方法找到对关键产品特性（KPC）影响最大的工艺参数（关键控制特性KCC/RED X））和最佳工艺参数的组合，同时使各个工艺参数处于与KPC弱相关的范围内，也就是稳健工艺的窗口（Robust Proces Window，从而使工艺对于其它不可控因素/噪音不敏感，比如原材料或零件之间的变差（如硬度、密度、阻值、熔融指数、流动性、厚度）、环境（温度或湿度）的变化。此时可以取得最好的、最稳定的关键产品特性，也就是产品质量。这一步骤非常关键。

3. 容差设计：理论上讲工艺参数不应该有容差的，实际上为了适应4M中的原材料或零部件批次之间的较大的变差而允许对关键控制特性（KCC）进行微调进行补偿的范围，比如注塑的温度和压力及保压时间。

最后，强调一下保证过程稳健性的优先顺序：较强能力的设备>模具设计/工装设计 （含防错工装）> 工艺参数设置 。

2021 - 11 -10