Der Pionier der Robust Design Methodik ist der japanische Ingenieur Genichi Taguchi. Er legte in der 1950er Jahren den Grundbaustein. Das Prinzip besteht nach Phadke [1] darin, die Produktqualität zu verbessern, indem man die Schwankungen der Eigenschaften minimiert, ohne dabei die eigentliche Unsicherheit selbst zu eliminieren.

Bild 1.2.1 Prinzipielle Denkweise der Robust Design Methodik

Nach Taguchis Denkweise wird ein System anhand verschiedener Parameter beschrieben. Man spricht auch vom sog. Parameter-Design. In der Steuer- und Regelungstechnik findet diese Denkweise ebenfalls Anwendung. In dieser Branche wird ein System über die Parameter Stell-, Wirkungs-, Stör- und Steuergröße beschrieben (Bild 1.2.1 a)). Die Begrifflichkeiten
werden im Folgenden kurz erläutert.

Stellgröße
Die Stellgröße oder Eingangsgröße ist eine Größe, die vom Anwender der Systems eingestellt wird, um eine bestimmte Wirkung durch das System zu erzielen.

Wirkungsgröße
Die Wirkungsgröße oder Ausgangsgröße ist die Antwort des Systems auf die zuvor zugeführte Eingangsgröße des Anwenders. Sie stellt das Ergebnis dar.

Störgröße
Die Störgrößen sind Faktoren, die für das Streuverhalten der Eingangs sowie Ausgangsgrößen verantwortlich sind und auf die nur wenig Einfluss genommen werden kann.

Steuergröße
Die Steuergrößen oder Einflussgrößen sind die bereits oben genannten Parameter, die sich ebenfalls auf das Ausgangssignal des Systems auswirken und verändert werden können.

Die Denkweise von Taguchi zeigt Bild 1.2.1 b). Eine Eingangsgröße x1 eines Systems weist aufgrund von Störgrößen eine gewisse Schwankung auf. Das bedeutet, der Wert bzw. die Eigenschaft hat nicht immer exakt den idealen Wert, der eigentlich vom Anwender gewünscht wird. Trotzdem soll das Ausgangssignal und damit die Forderung des Benutzers erfüllt werden. Das Ausgangssignal y1 weist ebenso eine Streuung auf. Die Steuergröße gibt an, wo sich das Eingangssignal auf der x-Achse befindet. Wie bereits erwähnt, wird die Robustheit eines Systems durch die Unempfindlichkeit gegenüber der Störgrößen definiert. Genauer betrachtet bedeutet das, dass sich die Schwankungen gegenüber äußeren Störeinflüssen möglichst gering auf das Ausgangssignal auswirken sollen. Die Forderung des Nutzers muss also trotz Streuungen in einem gewissen Rahmen erfüllt werden.

Nach Park [2] gibt es drei wichtige Robust Design Methoden, die auf robuste Systeme abzielen: Taguchi-Methode(TM), Axiomatic Design (AD) und Robust Design Optimization (RDO). Innerhalb dieser Methoden finden verschiedene Werkzeuge Anwendung, auf die im Weiteren eingegangen wird.

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[1] Phadke, M. S.: Quality Engineering using Robust Design. AT&T Bell Laboratories, 1989
[2] Park, G.-J. : Analytic Methods for Design Practice. Springer-Verlag GmbH, 2007