周期质量分析与控制技术质量的稳健性优化设计
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质量培训课程有哪些
定期对质量计划进行评 估，发现问题及时改进 ，确保质量目标的达成
。
持续改进方法与案例分享
PDCA循环
通过计划、执行、检查和行动四 个步骤的不断循环，实现持续改
进。
六西格玛管理法
以数据为基础，通过定义、测量、 分析、改进和控制五个阶段，提高 过程稳定性和产品质量。
案例分享
介绍成功实施持续改进的企业案例 ，包括改进前后的对比、实施步骤 和取得的成果等。
利用正交表等工具进行试验设计，并 通过方差分析等方法对试验结果进行 统计分析，以找出影响产品性能的关 键因素及其最优水平组合。
稳健设计原理
阐述稳健设计的核心思想，即通过最 小化产品性能对不可控因素的敏感性 来提高产品质量稳定性。
稳健性优化策略
在确定了关键因素及其最优水平组合 后，进一步采取措施提高产品的稳健 性，如改进生产工艺、选用更稳定的 原材料等。
质量的重要性
在现代商业环境中，质量已成为企业竞争力的关键因素。优质的产品和服务能 够赢得客户信任，提高市场份额，从而实现可持续发展。
质量管理体系概述
质量管理体系的定义
质量管理体系是一组相互关联或相互 作用的要素，旨在实现质量方针、目 标并持续改进质量。它包括组织结构 、职责、程序、过程和资源等要素。
标识
对不合格品进行明显标识，防止 与合格品混淆。
隔离
将不合格品与合格品隔离存放， 避免误用或误装。
不合格品处理程序及案例分析
评审
组织相关人员对不合格品进行评 审，确定处理意见。
处置
根据评审意见对不合格品进行返 工、返修、降级或报废等处理。
记录
对不合格品的处理过程进行详细 记录，以便追溯和分析。
不合格品处理程序及案例分析
。
持续改进方法与案例分享
PDCA循环
通过计划、执行、检查和行动四 个步骤的不断循环，实现持续改
进。
六西格玛管理法
以数据为基础，通过定义、测量、 分析、改进和控制五个阶段，提高 过程稳定性和产品质量。
案例分享
介绍成功实施持续改进的企业案例 ，包括改进前后的对比、实施步骤 和取得的成果等。
利用正交表等工具进行试验设计，并 通过方差分析等方法对试验结果进行 统计分析，以找出影响产品性能的关 键因素及其最优水平组合。
稳健设计原理
阐述稳健设计的核心思想，即通过最 小化产品性能对不可控因素的敏感性 来提高产品质量稳定性。
稳健性优化策略
在确定了关键因素及其最优水平组合 后，进一步采取措施提高产品的稳健 性，如改进生产工艺、选用更稳定的 原材料等。
质量的重要性
在现代商业环境中，质量已成为企业竞争力的关键因素。优质的产品和服务能 够赢得客户信任，提高市场份额，从而实现可持续发展。
质量管理体系概述
质量管理体系的定义
质量管理体系是一组相互关联或相互 作用的要素，旨在实现质量方针、目 标并持续改进质量。它包括组织结构 、职责、程序、过程和资源等要素。
标识
对不合格品进行明显标识，防止 与合格品混淆。
隔离
将不合格品与合格品隔离存放， 避免误用或误装。
不合格品处理程序及案例分析
评审
组织相关人员对不合格品进行评 审，确定处理意见。
处置
根据评审意见对不合格品进行返 工、返修、降级或报废等处理。
记录
对不合格品的处理过程进行详细 记录，以便追溯和分析。
不合格品处理程序及案例分析
质量管理研究方法
质量管理研究方法一、统计过程控制（SPC）统计过程控制（SPC）是一种应用统计学的方法来控制和改进过程中的质量。
SPC通过分析和控制生产过程中的关键因素，预防不合格品的产生，提高生产效率和产品质量。
二、失效模式与影响分析（FMEA）失效模式与影响分析（FMEA）是一种预测和分析潜在失效模式及其对产品质量影响的方法。
FMEA通过对产品设计、生产和使用过程中的各种潜在失效模式进行分析，找出潜在的问题并采取措施加以解决。
三、过程能力分析（PCA）过程能力分析（PCA）是一种评估生产过程中产品质量稳定性的方法。
PCA通过对生产过程中的数据进行分析，计算出过程能力指数，评估生产过程的稳定性和可靠性，为改进生产过程提供依据。
四、田口方法田口方法是一种以稳健性为核心的质量设计方法。
田口方法强调在产品设计阶段就考虑生产过程中的噪声因素，通过优化产品设计，提高产品的稳健性和质量。
五、六西格玛设计（DFSS）六西格玛设计（DFSS）是一种以提高产品质量和客户满意度为目标的设计方法。
DFSS通过定义、测量、分析、设计、验证五个阶段，优化产品设计，提高产品的质量和性能。
六、测量系统分析（MSA）测量系统分析（MSA）是一种评估测量系统准确性和可靠性的方法。
MSA通过对测量系统的误差进行分析，确定误差的大小和来源，为改进测量系统提供依据。
七、可靠性工程可靠性工程是一种研究产品在规定时间内完成规定功能的能力的方法。
可靠性工程通过对产品的可靠性进行预测、评估和改进，提高产品的可靠性和质量。
八、质量功能展开（QFD）质量功能展开（QFD）是一种将客户需求转化为产品设计和生产要求的方法。
QFD通过分析客户需求，将客户需求转化为产品设计和生产要求，为产品设计和生产提供指导。
九、零缺陷质量管理（ZD）零缺陷质量管理（ZD）是一种以零缺陷为目标的质量管理方法。
ZD强调在产品设计、生产和交付过程中始终保持零缺陷的理念，通过消除产生缺陷的原因，提高产品质量和工作效率。
稳健性设计Robust Design
六西格玛培训—优化阶段模块稳健性设计Robust DesignPatrick ZhaoI&CIM Deployment Champion稳健性设计•稳健性设计也称田口设计，由Dr. Genichi Tuguchi在70 年代创立。
质量损失•车主在汽车行驶过程中听到发动机有异响，担心出问题，他请假开到4S 店检修。
工作人员安排检查，两个小时后报告显示异响噪音满足标准，无法赔偿。
车主十分不满，几年后换车时，他选择了其他品牌。
传统田口传统质量损失VS 田口质量损失LSL USLTarget LSL USLTargetLoss Loss Loss Loss什么是稳健性？•稳健性定义：产品或过程在周围不可控或未控制因子（噪音因子）不断变化的条件下，持续稳定工作的能力。
（The ability of a product or process to function consistently as the surrounding uncontrollable or uncontrolled factors vary.）在冬天转动遮阳板时很紧，在夏天时很松，产品是否稳健？发泡产品在环境干燥时需要更多原材料，潮湿时需要很少原材料，过程是否稳健？产品不稳健的原因–遮阳板•温度低，使材料变硬，遮阳板难以转动。
过程不稳健的原因–发泡•湿度低时，反应变慢，填充同样模具所用材料更多。
解决策略1.直接减少噪音•控制环境温度？•控制环境湿度？•建造恒温恒湿车间？成本？2.根据噪音制定不同的策略•制定两套工艺参数应对不同环境？•产品在客户端的条件能预测吗？3.稳健性设计•减少噪音因子对产品/过程的影响！•三种策略可能同时需要。
稳健性指标•衡量一个产品/过程是否稳健的指标是信噪比，S/N –Signal to Noise Ratio。
•通过比较两种设计的信噪比差值来确定设计优化的程度。
•信噪比越大，产品/过程越稳健，越不受噪音因子的影响。
稳健性设计
8
7
6
5
4
3
2
1
S/N
1 2
19.1
20.0
19.6
19.6 19.7 22.6 21.0 25.6 14.7
19.9
16.9 19.4 19.1 18.9 19.4 20.0 18.4 15.4 19.3
9.50 16.2 16.7 17.4 18.6 16.3
15.6
24.0 25.5 25.3 25.9 26.9 25.3
优化分析（容差）
根据此例中的质量性能目标值类型为越大越 好，则选用信噪比函数对各行试验数据（对应 各种因素组合）进行计算分析。表中的 S/N 列 中的数据即为各种情况下的S/N值。 • 通常情况下，根据S/N最大原则可确定参数 优化结果。按照这一原则，A、B、C、D四个 因素的组合为（A2，B2，C3，D1），此时的 S/N为26.908。 •
素）的搭配。设计参数搭配不同，输出性能的波动大
小不同，平均值也不同。
稳健设计理论介绍
系统设计
稳健设计理论是日本著名质量管理专家田口玄一博士于20世纪 70年代创立的一种系统化设计方法，其核心思想是在产品设计 阶段就进行质量控制，试图用最低的制造成本生产出满足顾客要 求的，对社会造成损失最小的产品。 稳健设计由系统设计(system desing)、参数设计(parameter design)和容差设计(tolerance design)三个阶段组成。 稳健设计即三阶段设计，所谓三阶段设计，是建立在试验设计技术基础之上的 一种在新产品开发设计过程中进行三阶段设计的设计方法。它是在产品设计阶 段就进行质量管理，在专业设计的基础上用正式交试验法对零件的参数进行优 选，以求减少各种内、外因素对产品功能稳定性的影响，选择零件最佳组合和 最合理的容差范围，尽量用价格低廉的、低等级的零件来完成优质、廉价、性 能稳定和抗干扰性强的产品的优化设计方法。
IATF16949质量管理体系标准的第三部分的术语以及定义
IATF16949质量管理体系标准的第三部分的术语以及定义在IATF16949质量管理体系标准的第三部分的术语以及定义中，总共提出了38个新术语以及定义，相比于上个版本，术语从12个增加了26个，下边我们跟着广州恩湛来看一下增加的是哪些术语和定义吧！配件在交付给最终顾客之前(或之后)，与车辆或动力总成以机械或电子方式相连的顾客指定的附加部件(如：定制地垫、车厢衬、轮罩、音响系统加强件、天窗、尾翼、增压器等等)。
产品质量先期策划(APQP)对开发某一满足顾客要求的产品或服务提供支持的产品质量策划过程;APQP对开发过程具有指导意义，并且是组织与其顾客之间共享结果的标准方式;APQP涵盖的项目包括设计稳健性，设计试验和规范符合性，生产过程设计，质量检验标准，过程能力，生产能力，产品包装，产品试验和操作员培训计划。
售后市场零件并非由OEM为服务件应用而采购或放行的替换零件，可能按照或未按照原始设备规范进行生产。
授权对某(些)人的成文许可，规定了其在组织内部授予或拒绝权限或制裁有关的权利和责任。
挑战(原版)件具有已知规范、经校准并且可追溯到标准的零件，其预期结果(通过或不通过)用于确认防错装置或检具(如通止规)的功能性。
控制计划对控制产品制造所要求的系统及过程的成文描述。
顾客要求顾客规定的一切要求(如：技术、商业、产品及制造过程相关要求;一般条款与条件;顾客特定要求等等)。
顾客特定要求(CSR)对本汽车QMS标准特定条款的解释或与该条款有关的补充要求。
装配的设计(DFA)出于便于装配的考虑设计产品的过程。
(例如，若产品含有较少零件，产品的装配时间则较短，从而减少装配成本。
)制造的设计(DFM)产品设计和过程策划的整合，用于设计出可简单经济地制造的产品。
制造和装配的设计(DFMA)两种方法的结合：制造的设计(DFM) -为更易生产，更高产量及改进的质量的优化设计的过程，装配的设计(DFA)为减少出错风险、降低成本并更易装配的设计优化。
第六章稳健设计
至此完成系统设计。该电感电路要求输出电流 y=10A，波动越小越好，故也为望目特性。
参数设计
1. 制定可控因素水平表
可控因素是电阻R和电感L，它们的初始值由设计 人员根据专业知识确定，其水平表如表6-2所示：
参数设计
2. 内设计 选用正交表进行内设汁。设计方案如表6-3所示：
参数设计
3. 制定误差因素水平表
第一节 基本概念
质量特性 质量特性的干扰因素 与质量特性相关的术语
一、质量特性
质量特性
是指产品、过程或体系与要求有关的固有属性。 望目特性：存在固定目标值，希望质量特性围 绕目标值波动，且波动越小越好，这样的质量 特性称为望目特性。
望小特性：不取负值，希望质量特性越小越好 （理想值为0），且波动越小越好，这样的质量 特性称为望小特性。
计算信号因素线性效应引起的波动平方和
计算误差波动平方和及自由度
计算误差方差的估计
动态特性性噪比
计算信噪比
二、灵敏度
静态特性灵敏度
动态特性灵敏度
二、灵敏度
静态特性灵敏度 1. 定义式
设产品的质量特性y其期望值为µ ，则称
称为灵敏度。
2. 计算式 灵敏度估计公式为
第三节 稳健设计原理
稳健设计原理的概念 稳健设计原理
容差设计
最佳条件的外设计
最佳条件下仍选 为外表，其结果如表6-14。
容差设计
3. 输出特性的方差分析
下面对表6-14所列出输出特性，进行方差分析。
总偏差平方和 St的计算
St 的分解公式为
容差设计
整理可得总偏差平方和 的分解公式
下面对组成 的各项进行分别计算。
各种波动平方和St’的计算
产品设计质量控制方法简介
4
精选PPT
在国际市场上占有最大份额的日本电气产品
以及美国三大汽车公司等都是在这种设计概念下
取得了最好的技术经济效果，在放宽工艺要求，
降低制造成本的条件下制造出高品质的产品。
5
精选PPT
稳健性设计是日本著名的质量管理专家田 口玄一博士于70年代初创立的质量管理新技术。 这是一种最新颖、科学、有效的稳健性优化设 计方法。该理论和方法不仅受到日本同时也受 到欧美各国应用统计学家、质量管理专家、工 程设计专家和企业人士关注，并在工程实际中 得到了广泛应用。
到,也要花费很大力气和很高的费用，这是不值得的； 2) 尽量降低误差因素的作用，使产品性能因误差因素变化而变化
的敏感性最小。根据这种指导思想，对产品的性能、质量和成 本综合考虑，选择出最佳设计，既提高了产品质量，又降低了 成本，这种设计方法叫做稳健设计； 稳健设计是一种最优化设计方法，它的两个主要工具是信噪比和 正交表，用信噪比作为特征数衡量质量，用正交表安排试验。
产品设计质量控制方法 （田口方法、稳健设计、三次设计方法简介）
1
精选PPT
田口玄一方法
稳健设计的原理如下：烧制陶瓷产品时， 假如你不能精确控制炉内温度，达不到你 所用陶土的温度要求，致使陶瓷产品出现 质量问题。
这种情况一般有2种解决方法。常见的一种
2
精选PPT
田口玄一方法
田口玄一却提供了一种截然不同的方法： 抛开炉子问题，寻找一种对温度变化不太 敏感的陶土。这就是稳健设计。
6
精选PPT
据资料介绍，日本数百家公司每年应用田口 方法完成10万项左右的实例项目研究，在不增加 成本的情况下，大大提高了产品设计和制造质量。
田口的稳健性设计方法被日本人作为日本产品 打入国际市场并畅销不衰的奥妙之一；是日本经 济腾飞的秘诀和成功之道。
质量管理体系五种核心工具MSA
MSA通过识别测量系统中的误差和变 异性，帮助企业了解测量系统的性能， 从而确保测量结果的准确性和可靠性。
MSA 重要性
提高产品质量
准确的测量数据是保证产品质量 的基础，通过MSA分析测量系统 的误差，可以减少产品质量的不
合格率。
降低生产成本
准确的测量数据可以减少重复测量 和检验，降低生产成本和浪费。
MSA 应用场景
制造业
其他领域
在制造业中，MSA被广泛应用于产品 质量的检测和控制，通过对测量系统 的分析，确保产品质量的稳定性和可 靠性。
除了制造业和实验室，MSA还可以应 用于其他需要测量和测试的领域，如 医学、工程、农业等。
实验室
实验室在进行实验和测试时，需要使 用各种测量设备和方法，通过MSA分 析测量系统的误差，可以提高实验和 测试的准确性和可靠性。
明确实验目标，如优化 产品性能、提高生产效
率等。
确定 实验 目标
进行田口实验，记录实 验数据。
设计 田口 实验
根据实验结果采取相应
进
的改进措施，如调整工
行
艺参数、优化产品设计
实
等。
验
根据实验目标设计田口 实验，包括实验因子、
水平等。
分析 实验 结果
分析实验结果，找出最 优参数组合。
实施 改进 措施
04
提高生产效率
通过准确的测量数据，企业可以快 速发现问题并进行改进，提高生产 效率。
MSA 重要性
提高产品质量
准确的测量数据是保证产品质量 的基础，通过MSA分析测量系统 的误差，可以减少产品质量的不
合格率。
降低生产成本
准确的测量数据可以减少重复测量 和检验，降低生产成本和浪费。
MSA 重要性
提高产品质量
准确的测量数据是保证产品质量 的基础，通过MSA分析测量系统 的误差，可以减少产品质量的不
合格率。
降低生产成本
准确的测量数据可以减少重复测量 和检验，降低生产成本和浪费。
MSA 应用场景
制造业
其他领域
在制造业中，MSA被广泛应用于产品 质量的检测和控制，通过对测量系统 的分析，确保产品质量的稳定性和可 靠性。
除了制造业和实验室，MSA还可以应 用于其他需要测量和测试的领域，如 医学、工程、农业等。
实验室
实验室在进行实验和测试时，需要使 用各种测量设备和方法，通过MSA分 析测量系统的误差，可以提高实验和 测试的准确性和可靠性。
明确实验目标，如优化 产品性能、提高生产效
率等。
确定 实验 目标
进行田口实验，记录实 验数据。
设计 田口 实验
根据实验结果采取相应
进
的改进措施，如调整工
行
艺参数、优化产品设计
实
等。
验
根据实验目标设计田口 实验，包括实验因子、
水平等。
分析 实验 结果
分析实验结果，找出最 优参数组合。
实施 改进 措施
04
提高生产效率
通过准确的测量数据，企业可以快 速发现问题并进行改进，提高生产 效率。
MSA 重要性
提高产品质量
准确的测量数据是保证产品质量 的基础，通过MSA分析测量系统 的误差，可以减少产品质量的不
合格率。
降低生产成本
准确的测量数据可以减少重复测量 和检验，降低生产成本和浪费。
稳健设计方法
机研142孙利文2100一、稳健设计方法在产品设计开发中的作川。
稳健设计又称作鲁棒设计。
是关于产品质量和成本的一种工程设计方法。
在产品或工艺系统设计中，正确的应用稳健设计的基本理论和方法可以使产品在制造或使用中，或是在规定寿命内当结构或材料发生老化、变质、工作环境发生微小的变化时，都能保证产品质量的稳足。
通过稳健设计，可以使产品的性能对各种噪声因素的不可预测的变化，拥有很强的抗干扰能力。
产品性能将更加稳定、质量更加可靠。
任何一种产品〃影响其质量的因素有很多〃主要可分为两类:一类是在设计中人们可以控制的因素如设计变量、变量的容差等；另一类是所谓的噪声因素指由生产条件、使用环境及时间等的变化而影响产品质量的因素如载荷、儿何尺寸、工程材料特性的变异以及制造、安装误差等，其基本特点是具有不确定性和随机性，是不可控制的因素。
实际存在的不确定因素的变化有可能导致产品的性能指标有较大的波动，使其功能劣化我至失效，还有一些材料或元器件会随着时间的推移而发生失效等。
对于这些因素有两种处理方法: 一是尽可能消除这些因素这对可控因素是可以做到的，而对噪声因素往往很难实现。
即使能够消除也需要花费很大的代价；二是尽量降低这些因素的影响。
这是相对容易和低代价的方法，也就是使产品性能对这些因素的变化不敏感，为了使所设计的产品在不确定因素的影响下，其性能指标不仅能达到设计要求，而且对各种不确定因素的变化不敏感，就需要用稳健设计方法來实现。
稳健设计就是使产品的性能对在制造期间的变异或使用环境的变异不敏感，并使产品在其寿命周期内不管其参数、结构发生漂移或老化在一定范围内都能持续满意地工作。
二、试验设计在稳健设计中的作用。
试验设计就是运用正交试验法或优化方法确定零部件参数的最佳组合，在系统内、外因素作用下，所产生的质量波动最小，即质量最稳定（健壮）。
试验设计的目的是根据系统设计中所确定的所有参数，通过多因素的优选方法来考察三种干扰（内干扰，外干扰，产品间波动）对系统质量特性的影响，寻求最佳的参数组合，以求得抗干扰性最佳的设计方案，使系统质量特性波动小，稳健性好，并且价格低廉。
IATF16949质量管理体系标准的第三部分的术语以及定义
IATF16949质量管理体系标准的第三部分的术语以及定义在IATF16949质量管理体系标准的第三部分的术语以及定义中，总共提出了38个新术语以及定义，相比于上个版本，术语从12个增加了26个，下边我们跟着广州恩湛来看一下增加的是哪些术语和定义吧！配件在交付给最终顾客之前(或之后)，与车辆或动力总成以机械或电子方式相连的顾客指定的附加部件(如：定制地垫、车厢衬、轮罩、音响系统加强件、天窗、尾翼、增压器等等)。
产品质量先期策划(APQP)对开发某一满足顾客要求的产品或服务提供支持的产品质量策划过程;APQP对开发过程具有指导意义，并且是组织与其顾客之间共享结果的标准方式;APQP涵盖的项目包括设计稳健性，设计试验和规范符合性，生产过程设计，质量检验标准，过程能力，生产能力，产品包装，产品试验和操作员培训计划。
售后市场零件并非由OEM为服务件应用而采购或放行的替换零件，可能按照或未按照原始设备规范进行生产。
授权对某(些)人的成文许可，规定了其在组织内部授予或拒绝权限或制裁有关的权利和责任。
挑战(原版)件具有已知规范、经校准并且可追溯到标准的零件，其预期结果(通过或不通过)用于确认防错装置或检具(如通止规)的功能性。
控制计划对控制产品制造所要求的系统及过程的成文描述。
顾客要求顾客规定的一切要求(如：技术、商业、产品及制造过程相关要求;一般条款与条件;顾客特定要求等等)。
顾客特定要求(CSR)对本汽车QMS标准特定条款的解释或与该条款有关的补充要求。
装配的设计(DFA)出于便于装配的考虑设计产品的过程。
(例如，若产品含有较少零件，产品的装配时间则较短，从而减少装配成本。
)制造的设计(DFM)产品设计和过程策划的整合，用于设计出可简单经济地制造的产品。
制造和装配的设计(DFMA)两种方法的结合：制造的设计(DFM) -为更易生产，更高产量及改进的质量的优化设计的过程，装配的设计(DFA)为减少出错风险、降低成本并更易装配的设计优化。
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周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
选择有效的输出质量特性、可控和噪声因素
n 如何选择最有效的输出质量特性是进行稳健设 计技术关键的第一步，应该根据产品开发过程 的不同阶段对产品质量影响的重要程度，将产 品质量水平相应的划分： 下游质量 中游质量 上游设质量 源头质量。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
确定基本功能的理想功能
n 在选择有效的输出质量特性之后，找 出该质量特性与输出质量特性之间的内 在规律是稳健设计的关键所在。田口定 义了基本功能和反应输入和输出之间的 理想状态。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能的理想功能
n 基本功能： 某种技术和产品的能量转换功能，它反
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 据资料介绍，日本数百家公司每年应用田 口方法完成10万项左右的实例项目研究，在不 增加成本的情况下，大大提高了产品设计和制 造质量。
n 田口的稳健性设计方法被日本人作为日本 产品打入国际市场并畅销不衰的奥妙之一；是 日本经济腾飞的秘诀和成功之道。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
三次设计
n 系统设计
n 参数设计
n
容差设计
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
1、系统设计
n 指专业人员根据各个的技术领域的专 门知识，对产品进行整个系统结构的设 计，也就是通常所说的产品质量设计。
n 系统设计阶段，需要求出产品的性能 指标与各有关参数之间的函数关系。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 另一方面要求Y尽可能地接近达到设计目标值T。 将这种调整的效果称为灵敏度 μ2能够较好的刻划Y的平均状况，可将其视 为灵敏度的一种度量。 当Y= β M 时，β2表示调整的灵敏度。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能稳健性的度量—S/N
n 基本功能的稳健性不仅要求σ2小，而且要
n
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
稳健性的度量—信噪比S/N
n 田口曾提出70多种不同的信噪比函数表达式， 每一种表达式都有其适用的条件和范围，下面 描述三种常用的S／N函数。
n （1）N型信噪比函数。用于质量特征目标值为
一确定值的情况下的试验结果的分析和优选， 如尺寸、输出电压等质量特征的设计。
田口方法在美国工业界的广泛的应用
n 许多大公司的“设计规程”中明确指出设计 人员在设计过程中必须采用田口方法的稳健性 优化设计方法，否则在技术评审中难以通过。
n 美国波音公司已采用田口方法成功地进行了 飞机尾翼设计。
n 美国航空航天局从94年开始计划用3—4年时 间推行田口方法，从对高级领导人进行培训、 转变观念入手，并首先在航天飞机燃料储箱设 计中应用。
上游质量特性的重要性
n 大多数可控因素已在源头、上游和中游阶 段确定，并且难以改变，所以下游质量特性大 多是不可控的噪声因素。虽然这些因素不能直 接作为有效的输出质量特性，但是可能对设计 输出质量特性有重要的影响。
n 上游质量特性是产品/工艺设计阶段最重要 的指标，对于改进和提高某种产品的稳健性是 至关重要的，可作为该阶段的有效质量特性。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 工业界的质量意识空前提高，开始制定以顾 客需求为中心的质量战略和以质量管理为根本 内容的经营战略，注重加强研制阶段的质量设 计和质量分析。稳健性设计技术不仅可以使企 业以最快的开发速度，最低的开发成本，最稳 健的开发质量满足顾客的现实需求和潜在需求， 从而获得最好的资本增值效益，同时，也是跻 身世界及公司的必由之路。
基本功能的理想功能
n 理想功能：无论在任何条件下，基本功能都满 足理想关系式：
Y =βM
当基本功能为理想功能时，由于输入和输出 是线性关系，所以具有良好的可调整性。在技 术开发阶段，当开发了稳健的一般技术 Y之后， 可以通过调整β，开发一族稳健的产品。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能稳健性的度量—S/N
同时在设计和制造过程中还存在的一组相对 稳定并可加以控制的因素，如原材料的规格、 技术人员的技能和设计水平、测量设备精度、 相对稳定的环境和温定。这些因素为可控因素 和系统因素。
正是这些可控因素才使得产品性能、工艺
过程和技术功能具有一定的稳定性。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
波动理论
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
技术开发阶段的源头质量
n 技术开发阶段是开发一般的技术，该 技术的稳健性可有效地开发一族产品。 所以源头质量是该阶段最有效的质量特 性。采用该质量特性才能揭示一般技术 的基本功能，进而提高研究开发效率， 使得小规模实验室试验和研究开发仿真 的结果在制造和用户环境中再现。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 美国每年完成的案例在5000个以上。美国应 用田口方法节约经费达九百万美元，另外，美 国70%以上的工程技术人员了解田口方法。
n 由于世界范围内高技术产业兴起和社会生产 力的迅速发展，国际市场竞争的焦点已开始由 价格的竞争转向质量设计的竞争。设计竞争的 严峻形势迫使每个企业重新考虑其质量经营战 略。
n
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n
在国际市场上占有最大份额的日本电气产
品以及美国三大汽车公司等都是在这种设计概
念下取得了最好的技术经济效果，在放宽工艺
要求，降低制造成本的条件下制造出高品质的
产品。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 稳健性设计是日本著名的质量管理专家田 口玄一博士于70年代初创立的质量管理新技术。 这是一种最新颖、科学、有效的稳健性优化设 计方法。该理论和方法不仅受到日本同时也受 到欧美各国应用统计学家、质量管理专家、工 程设计专家和企业人士关注，并在工程实际中 得到了广泛应用。因而人们将这种方法和理论 称之为“田口方法”。
n 稳健设计的目的是调整技术或产品输入 的参数水平，最大限度地减少输出的波 动，使得技术功能和产品性能稳健。这 种稳健性主要表现为：
n Y围绕设计目标值T的波动尽可能小。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能稳健性的度量—S/N
n 一方面要求无论在任何噪声因素的干扰下Y的 波动都能最大限度地减小。 输出质量特性Y的方差σ2恰好刻划了Y围绕 其期望值E(Y)=μ的波动。
周期质量分析与控制技 术质量的稳健性优化设
计
2020/11/7
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
质量的稳健性设计
n 稳健性设计是实现低成本、高质量的有效方 法。
n 传统的设计思想认为：只有用质量最好的原 材料（零部件），才能组装成质量最好的整机； 只有最严格的工艺条件才能制造出质量最好的 产品。总之，材料、元器件质量特性越好，可 行性就越高。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 70年代，世界上技术先进国家已开始以一种 全新的设计概念取代了传统的设计思想。设计 中心思想是采用最低廉的元件组装成品质量最 好，可靠性最高的整机；采用最宽松的工艺条 件加工出质量最好、成本最低、收益最高的产 品。其口号是“用三类元件设计制造出一类整 机”。
稳健设计技术的基本原理
n 噪声因素
波动是产生质量问题的根源，在实际生产的 过程中，往往存在着一些人们无法控制或难以 控制的因素。我们称这些不可控制的因素为噪 声因素或随机因素。正是这些无法穷尽的潜在 变化的相互作用导致了技术功能，产品性能和
工艺过程的波动。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
直接判别设计条件的优劣，选择优良的设计参 数组合； n 稳定性择优——指在考虑影响产品性能指标各 因素都有误差波动的情况下，先选取好的条件 和参数组合、使产生的性能指标尽可能稳定在 设计的目标值附近，再规划各零部件或参数的 波动幅度，使之在保证产品质量的情况下能充 分照顾到质量效益。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
求灵敏度高。用η描述这两个指标，即：
n 当Y=βM 时
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基本功能稳健性的度量—S/N
n 为了获得稳定性好的质量，希望质量特征越 接近目标值越好；同时，要求质量特征对噪声 干扰抵抗力越强越好，即要求质量特征试验的 多次观察值的平均值越接近目标值越好，同时， 偏差变化越小越好。由于信噪比S／N函数既考 虑到质量特征的平均水平又考虑到其波动范围， 因此，用S／N来评价质量水平是比较合理的和 全面的，信噪比S／N越大，说明产品质量水平 越高。
n 由于噪声因素是客观存在的和难以控制的， 由此产生波动也是不可避免的。试图完全消除 波动，使产品性能和技术功能的质量特性始终 在设计目标上是永远达不到。因此改进产品性 能，提高质量的奋斗目标是：永无止境地减少
波动，使产品、工艺过程、技术功能对各种噪
声因素不敏感，向着波动为零的目标迈进。 n 这就是质量工程的理论支柱——波动理论。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n
田口博士的三次设计方法是利用产
品的性能指标同有关的各个参数之间函
数关系的计算，优选出好的参数组合，
以使产品的性能指标达到最优化质量成
本和最低化设计要求。这种方法主要用
于可计算性产品的参数设计。
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n 三次设计通常有： n 直接择优——指能够根据某一数量化的指标，
2、参数设计
n 指在全系统设计基础上，决定或选定系 统各参数的最优参数组合。要求不仅应 使产品有良好性能，而且在环境改变或 元器件有所波动劣化的情况，按照这种 参数组合制造出来的产品，在性能上仍 能保持稳定。
选择有效的输出质量特性、可控和噪声因素
n 如何选择最有效的输出质量特性是进行稳健设 计技术关键的第一步，应该根据产品开发过程 的不同阶段对产品质量影响的重要程度，将产 品质量水平相应的划分： 下游质量 中游质量 上游设质量 源头质量。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
确定基本功能的理想功能
n 在选择有效的输出质量特性之后，找 出该质量特性与输出质量特性之间的内 在规律是稳健设计的关键所在。田口定 义了基本功能和反应输入和输出之间的 理想状态。
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基本功能的理想功能
n 基本功能： 某种技术和产品的能量转换功能，它反
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n 据资料介绍，日本数百家公司每年应用田 口方法完成10万项左右的实例项目研究，在不 增加成本的情况下，大大提高了产品设计和制 造质量。
n 田口的稳健性设计方法被日本人作为日本 产品打入国际市场并畅销不衰的奥妙之一；是 日本经济腾飞的秘诀和成功之道。
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三次设计
n 系统设计
n 参数设计
n
容差设计
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1、系统设计
n 指专业人员根据各个的技术领域的专 门知识，对产品进行整个系统结构的设 计，也就是通常所说的产品质量设计。
n 系统设计阶段，需要求出产品的性能 指标与各有关参数之间的函数关系。
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n 另一方面要求Y尽可能地接近达到设计目标值T。 将这种调整的效果称为灵敏度 μ2能够较好的刻划Y的平均状况，可将其视 为灵敏度的一种度量。 当Y= β M 时，β2表示调整的灵敏度。
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基本功能稳健性的度量—S/N
n 基本功能的稳健性不仅要求σ2小，而且要
n
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稳健性的度量—信噪比S/N
n 田口曾提出70多种不同的信噪比函数表达式， 每一种表达式都有其适用的条件和范围，下面 描述三种常用的S／N函数。
n （1）N型信噪比函数。用于质量特征目标值为
一确定值的情况下的试验结果的分析和优选， 如尺寸、输出电压等质量特征的设计。
田口方法在美国工业界的广泛的应用
n 许多大公司的“设计规程”中明确指出设计 人员在设计过程中必须采用田口方法的稳健性 优化设计方法，否则在技术评审中难以通过。
n 美国波音公司已采用田口方法成功地进行了 飞机尾翼设计。
n 美国航空航天局从94年开始计划用3—4年时 间推行田口方法，从对高级领导人进行培训、 转变观念入手，并首先在航天飞机燃料储箱设 计中应用。
上游质量特性的重要性
n 大多数可控因素已在源头、上游和中游阶 段确定，并且难以改变，所以下游质量特性大 多是不可控的噪声因素。虽然这些因素不能直 接作为有效的输出质量特性，但是可能对设计 输出质量特性有重要的影响。
n 上游质量特性是产品/工艺设计阶段最重要 的指标，对于改进和提高某种产品的稳健性是 至关重要的，可作为该阶段的有效质量特性。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 工业界的质量意识空前提高，开始制定以顾 客需求为中心的质量战略和以质量管理为根本 内容的经营战略，注重加强研制阶段的质量设 计和质量分析。稳健性设计技术不仅可以使企 业以最快的开发速度，最低的开发成本，最稳 健的开发质量满足顾客的现实需求和潜在需求， 从而获得最好的资本增值效益，同时，也是跻 身世界及公司的必由之路。
基本功能的理想功能
n 理想功能：无论在任何条件下，基本功能都满 足理想关系式：
Y =βM
当基本功能为理想功能时，由于输入和输出 是线性关系，所以具有良好的可调整性。在技 术开发阶段，当开发了稳健的一般技术 Y之后， 可以通过调整β，开发一族稳健的产品。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能稳健性的度量—S/N
同时在设计和制造过程中还存在的一组相对 稳定并可加以控制的因素，如原材料的规格、 技术人员的技能和设计水平、测量设备精度、 相对稳定的环境和温定。这些因素为可控因素 和系统因素。
正是这些可控因素才使得产品性能、工艺
过程和技术功能具有一定的稳定性。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
波动理论
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
技术开发阶段的源头质量
n 技术开发阶段是开发一般的技术，该 技术的稳健性可有效地开发一族产品。 所以源头质量是该阶段最有效的质量特 性。采用该质量特性才能揭示一般技术 的基本功能，进而提高研究开发效率， 使得小规模实验室试验和研究开发仿真 的结果在制造和用户环境中再现。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 美国每年完成的案例在5000个以上。美国应 用田口方法节约经费达九百万美元，另外，美 国70%以上的工程技术人员了解田口方法。
n 由于世界范围内高技术产业兴起和社会生产 力的迅速发展，国际市场竞争的焦点已开始由 价格的竞争转向质量设计的竞争。设计竞争的 严峻形势迫使每个企业重新考虑其质量经营战 略。
n
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n
在国际市场上占有最大份额的日本电气产
品以及美国三大汽车公司等都是在这种设计概
念下取得了最好的技术经济效果，在放宽工艺
要求，降低制造成本的条件下制造出高品质的
产品。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 稳健性设计是日本著名的质量管理专家田 口玄一博士于70年代初创立的质量管理新技术。 这是一种最新颖、科学、有效的稳健性优化设 计方法。该理论和方法不仅受到日本同时也受 到欧美各国应用统计学家、质量管理专家、工 程设计专家和企业人士关注，并在工程实际中 得到了广泛应用。因而人们将这种方法和理论 称之为“田口方法”。
n 稳健设计的目的是调整技术或产品输入 的参数水平，最大限度地减少输出的波 动，使得技术功能和产品性能稳健。这 种稳健性主要表现为：
n Y围绕设计目标值T的波动尽可能小。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能稳健性的度量—S/N
n 一方面要求无论在任何噪声因素的干扰下Y的 波动都能最大限度地减小。 输出质量特性Y的方差σ2恰好刻划了Y围绕 其期望值E(Y)=μ的波动。
周期质量分析与控制技 术质量的稳健性优化设
计
2020/11/7
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
质量的稳健性设计
n 稳健性设计是实现低成本、高质量的有效方 法。
n 传统的设计思想认为：只有用质量最好的原 材料（零部件），才能组装成质量最好的整机； 只有最严格的工艺条件才能制造出质量最好的 产品。总之，材料、元器件质量特性越好，可 行性就越高。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 70年代，世界上技术先进国家已开始以一种 全新的设计概念取代了传统的设计思想。设计 中心思想是采用最低廉的元件组装成品质量最 好，可靠性最高的整机；采用最宽松的工艺条 件加工出质量最好、成本最低、收益最高的产 品。其口号是“用三类元件设计制造出一类整 机”。
稳健设计技术的基本原理
n 噪声因素
波动是产生质量问题的根源，在实际生产的 过程中，往往存在着一些人们无法控制或难以 控制的因素。我们称这些不可控制的因素为噪 声因素或随机因素。正是这些无法穷尽的潜在 变化的相互作用导致了技术功能，产品性能和
工艺过程的波动。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
直接判别设计条件的优劣，选择优良的设计参 数组合； n 稳定性择优——指在考虑影响产品性能指标各 因素都有误差波动的情况下，先选取好的条件 和参数组合、使产生的性能指标尽可能稳定在 设计的目标值附近，再规划各零部件或参数的 波动幅度，使之在保证产品质量的情况下能充 分照顾到质量效益。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
求灵敏度高。用η描述这两个指标，即：
n 当Y=βM 时
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
基本功能稳健性的度量—S/N
n 为了获得稳定性好的质量，希望质量特征越 接近目标值越好；同时，要求质量特征对噪声 干扰抵抗力越强越好，即要求质量特征试验的 多次观察值的平均值越接近目标值越好，同时， 偏差变化越小越好。由于信噪比S／N函数既考 虑到质量特征的平均水平又考虑到其波动范围， 因此，用S／N来评价质量水平是比较合理的和 全面的，信噪比S／N越大，说明产品质量水平 越高。
n 由于噪声因素是客观存在的和难以控制的， 由此产生波动也是不可避免的。试图完全消除 波动，使产品性能和技术功能的质量特性始终 在设计目标上是永远达不到。因此改进产品性 能，提高质量的奋斗目标是：永无止境地减少
波动，使产品、工艺过程、技术功能对各种噪
声因素不敏感，向着波动为零的目标迈进。 n 这就是质量工程的理论支柱——波动理论。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n
田口博士的三次设计方法是利用产
品的性能指标同有关的各个参数之间函
数关系的计算，优选出好的参数组合，
以使产品的性能指标达到最优化质量成
本和最低化设计要求。这种方法主要用
于可计算性产品的参数设计。
周期质量分析与控制技术质量的稳健 性优化设计
n 三次设计通常有： n 直接择优——指能够根据某一数量化的指标，
2、参数设计
n 指在全系统设计基础上，决定或选定系 统各参数的最优参数组合。要求不仅应 使产品有良好性能，而且在环境改变或 元器件有所波动劣化的情况，按照这种 参数组合制造出来的产品，在性能上仍 能保持稳定。