产品公差设计的科学思想

容差设计的基本思想如下：根据各参数的波动对产品质量特性贡献（影响）的大小，从技术的可实现性和经济角度考虑有无必要对影响大的参数给予较小的容差（例如用较高质量等级的元件替代较低质量等级的元件）。这样做，一方面较少质量特性的波动，提高产品的稳定性，降低质量损失（采用质量损失函数计算质量损失（质量水平））；另一方面，由于提高了元件的质量等级（元件的高质量等级可使容差减小），使产品的成本有所提高（高质量等级元件成本也会提高）。因此，容差设计阶段既要考虑进一步降低在参数设计后产品仍存在的质量损失（采用质量损失函数计算质量损失（质量水平）。不仅不合格品会造成损失，即使合格品也会造成损失，质量特性值偏离目标值越远，造成的损失越大），又要考虑缩小一些元件的容差将会增加成本（价格或元件材料成本），权衡两者的利弊得失，采取最佳决策（总损失LT=P(成本)+L(平均质量损失)为最小）。

通过容差设计，确定各参数的最合理容差，使总损失（质量损失与材料成本之和）达到最佳（最小）（总损失LT=P(成本)+L(平均质量损失)）。我们知道，使若干参数的容差减少需要增加成本，但由此会提高质量，减少功能波动的损失（由于减少容差而增加的元件或材料成本反过来会降低平均质量损失）。因此，要寻找使总损失最小的容差设计方案（总损失LT=P(成本)+L(平均质量损失)为最小）。

容差设计又常常与参数设计相辅相成。按照参数设计的原理，每一层次的产品（系统、子系统、设备、部件、零件），尤其交付顾客的最终产品都应尽可能减少质量波动，缩小容差，以提高产品质量，增强顾客满意度（这个层面指要尽量缩小容差（质量波动就小），降低质量损失）；但另一方面，每一层次产品均应具有很强的承受各种干扰（包括加工误差）影响的能力，即应容许其下属零部件有较大的容差范围（这个层面指又要尽量容许下属零部件可以尽量放大容差（大的容差代表零件质量等级不用很高，有利于降低元件或材料成本），提高零部件的可生产性且能最大程度降低成本）。对于下属零部件通过容差设计确定科学合理的容差，作为生产制造阶段符合性控制的依据。虽然容差设计的实施一般晚于参数设计，但有时为了获取总体最佳，容差设计也会影响参数设计的再实施。（精益统计质量管理专家李颖）