تعزيز (هندسة)

التعزيز هونوع من التحسين يتم من خلاله تقليل حساسية النظام لتأثيرات التغيرات العشوائية أوالضجيج الموجود في متغيرات إدخال هذا النظام ومفهماته. وعادةً ما ترتبط هذه العملية بالأنظمة الهندسية، ولكن يمكن أيضًا تطبيق العملية على نهج سياسي أوإستراتيجية أعمال أوأي نظام آخر يخضع لتأثيرات التغيرات العشوائية.

توضيح التعريف

يشار إلى التعزيز أحيانًا حسبما تم تعريفه هنا على أنه تصميم المفهمة، وكثيرًا ما يرتبط بطرق تاغوشي. في هذا السياق، قد يضم التعزيز عملية التوصل إلى المدخلات التي تساهم بشكل أكبر في التغير العشوائي في المخرجات والتحكم فيها أوتصميم مدى التفاوت. وقد تستخدم أيضًا مصطلحات مثل التصميم من أجل الجودة أوالتصميم من أجل سيجما ستة (DFSS) في بعض الأوقات كمرادفات.

المبادئ

يتم التعزيز من خلال استغلال مبدأين أساسيين.

اللاخطية

لاحظ الرسم البياني أدناه عن العلاقة بين متغير الإدخال x والمخرج Y، الذي من المرغوب حتى تؤخذ له القيمة 7، من نظام الفائدة. ويمكن ملاحظة حتى هناك قيمتين محتملتين يمكن حتى يأخذهما المتغير x وهماخمسة و30. إذا كان تفاوت x منفصلاً عن القيمة الاسمية، فيمكن أيضًا ملاحظة حتى x تساوي 30، وأن الانحراف المتسقط للقيمة Y أقل مما يفترض حتىقد يكون عليه إذا كانت x تساوي 5. وسبب ذلك حتى الميل عند القيمة x = 30 هوأقل منه عند x = 5، وأن التغير العشوائي في x يختفي بينما يتدفق نحوY.

يرتكز التعزيز بالكامل على هذا المبدأ الأساسي، ولكن على الصعيد العملي عادةً ماقد يكون هناك عدد من المدخلات ويجب التوصل إلى النقطة المناسبة ذات الميل الأقل على السطح متعدد الأبعاد.

التغير غير الثابت

افترض حالةقد يكون فيها المخرج Z هودالة ذات مدخلين x وy مضروبين.

Z = x y

بالنسبة لأية قيمة مستهدفة للدالة Z، هناك عدد لا نهائي من الأزواج المناسبة للقيمتين x وy. إلا أنه إذا كان الانحراف المعياري للقيمة x متناسبًا مع القيمة الاسمية، وكان الانحراف المعياري للقيمة y ثابتًا، تقل القيمة x (لتقليل التغير العشوائي الذي سيتدفق من الجانب الأيمن من المعادلة إلى الجانب الأيسر) وتزيد القيمة y (ولا يتسقط زيادة التغير العشوائي لأن الانحراف المعياري ثابت) كي تصل قيمة Z إلى القيمة المستهدفة. بالقيام بذلك، تصل Z إلى القيمة الاسمية المرغوبة ويتسقط حتىقد يكون الانحراف المعياري لها على الأقل: معززًا.

وباستغلال المبدأين اللذين تم تناولهما أعلاه، يمكن للشخص تحسين النظام كي تظل القيمة الاسمية لمخرجات النظام عند مستواها المرغوب مع تقليل احتمالية أي انحراف عن تلك القيمة الاسمية. وذلك على الرغم من التغير العشوائي في متغيرات المدخلات.

الطرق

هناك طرق مميزة للتعزيز، ولكن قد يستخدم الممارس مزيجًا يوفر أفضل النتائج والموارد وفي أسرع وقت.

التوجه التجريبي

ربما كان التوجه التجريبي هوالأكثر شهرةً. فهويضم التعهد على المتغيرات التي يمكن تعديلها والمتغيرات التي قد تتم معاملتها كضجيج. بعد ذلك، يتم تصميم تجربة للتعهد على مدى تسبب التغيرات الطارئة على القيمة الاسمية للمتغيرات القابلة للتعديل في الحد من انتنطق متغيرات الضجيج إلى المخرجات. ويُنسب هذا التوجه إلى تاغوشي، وكثيرًا ما يرتبط بطرق تاغوشي. وبينما رأى الكثيرون حتى التوجه قدم نتائج مبهرة، تم انتقاد الأساليب لكونها خاطئةً إحصائيًا وغير فعالة. وأيضًا، كان الوقت والجهد المطلوبان كبيرين.

ومن الطرق التجريبية الأخرى التي كانت مستعملة طريقة نافذة العمل. وقد استُحدثت في الولايات المتحدة قبل حتى تصل موجة أساليب الجودة من اليابان إلى الغرب، ولكنها لا تزال مجهولةً بالنسبة إلى الكثيرين. في هذا التوجه، يزداد ضجيج المدخلات باستمرار بينما يتم تعديل النظام لتقليل الحساسية لهذا الضجيج. ويؤدي ذلك إلى زيادة التعزيز، ولكنه أيضًا يوفر قدرًا أكثر وضوحًا من التغير الذي يتدفق خلال النظام. وبعد التحسين، يتم التحكم في التغير العشوائي للمدخلات وتقليله، ويظهر على النظام تحسن الجودة.

التوجه التحليلي

يعتمد التوجه التحليلي بشكل أساسي على تطوير نموذج تحليلي لنظام الفائدة. ويتم التوصل إلى التغير المتسقط للمخرجات باستخدام إحدى الطرق مثل انتشار الخطأ أودوال المتغيرات العشوائية. وعادةً ما تنتج هذه الدوال مقادير جبرية يمكن تحليلها للتحسين والتعزيز. ولا تتعدى دقة هذا التوجه دقة النموذج الذي يتم تطويره، وقد يحدث صعبًا جدًا للأنظمة المركبة إذا لم يكن محالاً.

ويمكن استعمال التوجه التحليلي أيضًا بالتزامن مع نوع من النموذج البديل الذي يعتمد على نتائج التجارب أوعمليات المحاكاة العددية للنظام.

التوجه العددي

في التوجه العددي يتم تطبيق أحد النماذج عدة مرات كجزء من محاكاة مونت كارلوأوالانتشار العددي للأخطاء للتنبؤ بتغير المخرجات. وتستخدم طرق التحسين العددي مثل أسلوب تسلق التل أوالخوارزميات المتقدمة للتوصل إلى القيم الاسمية المثلى للمدخلات. وعادةً ما يحتاج هذا التوجه وقتًا وجهدًا أقل من البشر مقارنةً بالتوجهين الآخرين، ولكنه قد يحتاج الكثير من الموارد الحسابية أثناء المحاكاة والتحسين.

انظر أيضًا

تحليل الحساسية

الحواشي

^ See Clausing (2004) reference for more details
^ See the 'Probabilistic Design' link in the external links for more information.

المراجع

Clausing (1994) Total Quality Development: A Step-By-Step Guide to World-Class Concurrent Engineering. American Society of Mechanical Engineers. ISBN 0-7918-0035-0
Clausing, D. (2004) Operating Window: An Engineering Measure for Robustness Technometrics. Vol. 46 [1] pp. 25–31.
Siddall (1982) Optimal Engineering Design. CRC. ISBN 0-8247-1633-7