تحليل التسامح

يُعد تحليل التفاوتات في أسوأ الحالات النوع التقليدي لحساب تراكم التفاوتات. تُوضع المتغيرات الفردية عند حدود تفاوتها لجعل القياس أكبر أو أصغر ما يمكن. لا يأخذ نموذج أسوأ الحالات في الاعتبار توزيع المتغيرات الفردية، بل يضمن فقط عدم تجاوز هذه المتغيرات لحدودها المحددة. يتنبأ هذا النموذج بأقصى تباين متوقع في القياس. يضمن التصميم وفقًا لمتطلبات التفاوتات في أسوأ الحالات تجميع جميع الأجزاء وعملها بشكل صحيح، بغض النظر عن التباين الفعلي للمكونات. يتمثل العيب الرئيسي في أن نموذج أسوأ الحالات غالبًا ما يتطلب تفاوتات دقيقة للغاية للمكونات الفردية. والنتيجة الواضحة هي عمليات تصنيع وفحص مكلفة و/أو معدلات خردة عالية. غالبًا ما يطلب العميل تطبيق التفاوتات في أسوأ الحالات للوصلات الميكانيكية الحرجة ووصلات استبدال قطع الغيار . عندما لا يكون تطبيق التفاوتات في أسوأ الحالات شرطًا تعاقديًا، يمكن للتفاوتات الإحصائية المطبقة بشكل صحيح ضمان إنتاجية تجميع مقبولة مع زيادة تفاوتات المكونات وخفض تكاليف التصنيع.

يستفيد نموذج تحليل التباين الإحصائي من مبادئ الإحصاء لتخفيف قيود التفاوت المسموح بها للمكونات دون المساس بالجودة. يُنمذج تباين كل مكون كتوزيع إحصائي، وتُجمع هذه التوزيعات للتنبؤ بتوزيع قياسات التجميع. وبالتالي، يتنبأ تحليل التباين الإحصائي بتوزيع يصف تباين التجميع، وليس القيم القصوى لهذا التباين. يوفر نموذج التحليل هذا مرونة تصميمية أكبر، إذ يسمح للمصمم بالتصميم وفقًا لأي مستوى جودة، وليس فقط بنسبة 100%.

توجد طريقتان رئيسيتان لإجراء التحليل الإحصائي. في إحداهما، تُعدَّل التوزيعات المتوقعة وفقًا لمعاملات الضرب الهندسية ذات الصلة ضمن حدود التفاوت المسموح بها، ثم تُدمج باستخدام عمليات حسابية لتوفير توزيع مُركَّب. تُولَّد معاملات الضرب الهندسية بإجراء تغييرات طفيفة على الأبعاد الاسمية. تكمن القيمة المباشرة لهذه الطريقة في سلاسة المخرجات، لكنها لا تأخذ في الحسبان عدم المحاذاة الهندسية المسموح بها ضمن حدود التفاوت المسموح بها؛ فإذا وُضِعَ بُعدٌ ما بين سطحين متوازيين، يُفترض أن السطحين سيبقيان متوازيين، حتى وإن لم يشترط التفاوت ذلك. ولأن محرك التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) يُجري تحليل حساسية التباين، فلا توجد مخرجات متاحة لتشغيل برامج ثانوية مثل تحليل الإجهاد.

في الطريقة الأخرى، تُحاكى التغيرات بالسماح بتغييرات عشوائية في الشكل الهندسي، ضمن حدود التوزيعات المتوقعة والتفاوتات المسموح بها، مع تجميع الأجزاء الناتجة. ثم تُسجل قياسات المواقع الحرجة كما لو كانت في بيئة تصنيع فعلية. تُحلل البيانات المُجمعة لإيجاد تطابق مع توزيع معروف، ويُستخرج منها المتوسط ​​والانحراف المعياري. تكمن القيمة المباشرة لهذه الطريقة في أن الناتج يُمثل ما هو مقبول، حتى وإن كان ناتجًا عن شكل هندسي غير مثالي. ولأنها تستخدم البيانات المُسجلة لإجراء تحليلها، فمن الممكن تضمين بيانات فحص المصنع الفعلية في التحليل لمعرفة تأثير التغييرات المقترحة على البيانات الحقيقية. إضافةً إلى ذلك، ولأن مُحرك التحليل يُجري التغير داخليًا، وليس بناءً على إعادة توليد التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، فمن الممكن ربط مُخرجات مُحرك التغير ببرنامج آخر. على سبيل المثال، قد يختلف عرض وسمك قضيب مستطيل؛ يُمكن لمُحرك التغير إخراج هذه الأرقام إلى برنامج إجهاد يُعيد قيمة ذروة الإجهاد كنتيجة، ويُستخدم التغير البُعدي لتحديد تغيرات الإجهاد المُحتملة. أما العيب فهو أن كل عملية تشغيل فريدة من نوعها، لذلك سيكون هناك اختلاف من تحليل إلى آخر لتوزيع الناتج والمتوسط، تمامًا كما هو الحال في المصانع.

على الرغم من عدم وجود معيار هندسي رسمي يغطي عملية أو شكل تحليل التفاوتات وتراكمها، إلا أنها تُعدّ مكونات أساسية لتصميم المنتجات الجيد . ينبغي استخدام تراكم التفاوتات كجزء من عملية التصميم الميكانيكي، كأداة تنبؤية وحل للمشكلات. تعتمد الطرق المستخدمة لإجراء تراكم التفاوتات إلى حد ما على معايير الأبعاد الهندسية والتفاوتات المشار إليها في الوثائق الهندسية، مثل معايير الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) Y14.5 وASME Y14.41، أو معايير ISO ذات الصلة بالأبعاد والتفاوتات. يُعدّ فهم التفاوتات والمفاهيم والحدود التي تحددها هذه المعايير أمرًا بالغ الأهمية لإجراء حسابات دقيقة.

تُفيد هياكل التسامح المهندسين من خلال:

• مساعدتهم على دراسة العلاقات البُعدية داخل التجميع
• توفير وسيلة للمصممين لحساب التفاوتات المسموح بها في الأجزاء
• مساعدة المهندسين على مقارنة مقترحات التصميم
• مساعدة المصممين على إنتاج رسومات كاملة