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容差應在產品(或工序)的開發階段確定，使產品(或工序)的裝配和組合更容易，以最小的調整實現其應有的功能。合理的公差設計可以減少DPMO。緊公差規格可以保證功能要求，但會增加成本。過于寬松的公差規范會導致裝配過程效率低下，因此我們不得不頻繁返工以滿足要求。

容差的確定有兩種:一種是傳統的方法，依靠設計者的經驗和感覺；另一種是依靠基于劣質成本的質量損失函數。損失函數法也稱為公差優化法。下面是一個放置墊片的簡單例子，以說明這兩種方法的應用。

問題陳述

無線PCB上的一些電子元件需要墊片保護，保護墊片必須放在電子元件周圍的金線上，避免接觸或撞擊元件。一旦遇到，就會干擾電子元器件系統的功能。組件的保護效果取決于:

保護外殼在底板上的位置變得更差。

元件和周圍金線之間的最小距離

Figure 1: Modeling the Shield Gasket Issue

六西格瑪項目中的容差設計案例

上圖中，A代表設計意圖:保護墊片正好在金線中間，不接觸基帶元件。b表示PCB底板相對于保護環的位置偏差。c表示保護墊片位置的波動與情況b一致。在本例中，不考慮歪斜。

模型中的術語:

XC-GT ——基帶元件與金線之間的間距；

XH-GT ——金線寬度的一半；

XH-SG ——防護隔圈寬度的一半；

DPCB-S——PCB底板的偏離位移；

DSG 　——防護隔圈自身的偏離位移；

墊片與元件的理想間距應該是電子元件與金線的間距加上金線與墊片寬度之差的一半，即:

x = XC-GT+(XH-GT–XH-SG)

墊片位置的偏差等于PCB相對于保護環的偏差位移加上保護墊片本身的偏差位移，即:

Deviation = DSG + DPCB-S

如果間隔物位置的偏差小于或等于X，保護間隔物將不會接觸基帶原件。假設X = 0.5 mm，偏差可以近似設定為0.5 mm。

傳統方法:

確定公差的傳統方法是計算代數和(線性形式)。

Deviation = DSG + DPCB-S

該方程是許多傳統公差設計方法的通用表達式，包括平方根平方和法(RSS)、極差法等。當偏差和deltas被方差代替時，這個方程就轉化為RSS方法。當偏差和增量用極差代替時，這個方程就轉化為極差法。如果可以估計方程中各項的分布，就可以通過蒙特卡羅模擬得到偏差統計量。

在反復實驗的基礎上，目前的公差設計是按以下步驟進行的:

在正常生產條件下，每個部件都有一定的公差。本例中，當墊片定位位置的公差(DSG)設為0.3 mm時，根據上式，PCB底板的位移公差(DPCB-S)應等于(0.5-0.3) mm，即0.2mm；

如果這種積累滿足合理可行的標準，則設計完成；

否則，需要修改公差的分配。比如根據實際生產工藝的變化，DSG小于0.3 mm，而DPCB-S大于0.2mm；；

重新計算各部分的公差，然后累加；或將總公差重新分配給每個部件；

如果這個積累符合標準，那么公差的設計就完成了。

上述程序取決于設計者考慮的限制零件設計尺寸的變化來源，如加工能力(零件之間的變化)、老化趨勢/周期、客戶使用或工作周期、外部操作環境、內部操作環境/與其他內部零件系統的相互作用。

損失函數法

利用田口損失函數，可以計算出各部分的公差，如以下公式所示(參見，例如，C.M. Creveling，1997，第237-238頁和第229-232頁的《公差設計:開發最佳規格手冊》)。

隔圈定位位置偏移的容差：

六西格瑪項目中的容差設計案例

PCB底板偏離位移的容差：

六西格瑪項目中的容差設計案例

在上面的公式中:

DSG ——隔圈自身位置偏移的容差；

DPCB-S ——PCB底板偏離位移的容差；

DDeviation ——基帶元件與PCB邊線之間的最小間距；

LDeviation ——當元件與PCB邊線之間的最小間距小于0.5mm時的損失；可能是安全問題；

LSG ——當隔圈自身偏離位移在置信區間（隔圈偏移目標值+/- Dg）之外時的損失；

LPCB-S ——當PCB底板偏離位移在置信區間（PCB底板偏移目標值+/- Dg）之外時的損失；

bSG ，bPCB-S ——DSG ，DPCB-S 分別對DDeviation的貢獻率；

如果可以確定L偏差、LSG、L PCB-S、bSG和bPCB-S，就可以用上面的等式來確定公差DSG和DPC b-S . L偏差可以看作是保護環接觸到元件時的安全問題和相應的劣質成本；LSG是墊片不合格和返工造成的劣質成本；LPC-S返工成本較低。BSG和bPCB-S可以從生產或工程過程的歷史數據中獲得，如果找不到依據，可以設置為1。

如果沒有歷史數據來估計bSG和bPCB-S，可以通過基本物理原理或實驗設計的響應面得到DSG和DPCB-S對d偏差的貢獻率。田口公差設計方法(參見，例如，M.S. Phadke，1989年，第202-205頁，使用穩健設計的質量工程)可用于估計貢獻率。DSG和DPCB-S作為影響DDevision的變量因素，DDevision作為響應變量，各因素的估計系數可視為各自的貢獻率。

該方法是一種基于劣質成本的公差優化方法。它需要專業的質量管理人員對制約產品設計尺寸的每個零件的變異來源有很好的了解。因此，這種方法鼓勵產品開發和生產過程中的持續改進。

這兩種公差設計方法可以方便地推廣到N個元件的情況。