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DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net第四章、参数设计第一节参数设计的原理1、产品设计的几个阶段（1）系统设计例如有一位熟悉内燃机车的工程师，负责新型汽车发动机的原型设计，利用他在该领域的知识和经验所进行的创始设计。（2）参数设计选择产品零件组合或生产过程的最佳组合条件，使得设计/生产出来的产品质量稳定，变异最小，第一章所介绍的经典案例就是参数设计的典范。（3）允差设计当现有的参数水平，靠组合仍然不能使产品质量稳定时，需要考虑允差设计，比如更换控制手段，将温度的误差范围由100±5度改进为100±2度时，产品相应的质量参数稳定性就可能提高，第一章的案例中，如果靠配方选择未达到要求，就将不得不改造温度控制系统，使隧道窑中的温度均匀，减少波动，亦即允差设计。实验计划法被广泛的用于参数设计阶段，以便能够用最少的实验次数，对影响产品性能的诸多因素进行最佳组合条件选择，确定最佳的参数组合，例如选择合适的钢铁规格、焊接方法、操作温度等参数，使得焊接件的强度最大、成本最低、变异最小。一般情况下，无论产品设计还是过程设计，都首先考虑系统设计，好的系统设计是参数设计和允差设计的基础，然后对现有条件进行参数设计，参数设计不能达到要求时，应考虑修改系统设计，最后考虑允差设计，因为系DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net统设计和参数设计有可能降低成本，而允差设计必然导致成本增加（误差±2的温度计一定比误差±5的温度计昂贵）。2、参数设计的原理说到参数设计，我们一起先回顾一下，我们所追求的质量是什么。质量包括两个方面的含义，一个方面指的是产品本身的性能优良，比如我们说“鳄鱼牌”好，是把它与一般服装相比，它本身的用料考究，做工精细，款式新颖/时髦等，这是从设计阶段就确定了的质量水准；另一方面指的是产品的性能稳定，产品与产品间性能一致，产品在寿命周期中性能也稳定，故障和维修率低，比如“雅戈尔”免烫，虽然不是很高档，但衬衫质量稳定，水洗后不用熨烫，尤其适合工薪阶层，忙忙碌碌的男士，这也是在设计阶段就根据顾客需求确定的质量水准。而作为质量工程师和工艺管理人员，不承担产品设计的责任，所进行的质量管理与质量改进工作是后一个概念，那就是控制生产过程，使产品的质量水准保持在设计的水准上，产品之间质量稳定，产品使用过程中质量也稳定。参数设计的目的，就在于选定产品与制程的参数值，用最佳的可控参数组合化解各种不可控因素的所带来的产品品质动荡，并且能够忍耐各种使用条件的不良影响，以求得产品机能的稳定，使其在高水准下运作，而受干扰的影响程度最低。参数设计时可以将各种参数划分为控制因素和杂音因素，所谓控制因素是指该因素的水准我们可以掌握或比较方便掌握，杂音因素指我们不能预先设定，同时也不能保持，然而却影响产品机能特性的各种因素，比如生产中的环境温度、灰尘、振动、电压波动、运输过程的各种复杂条件、顾客可能DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net使用的各种场合的差异等。参数设计就是要筛选出最容易控制的因素，找到主要控制因素的最佳组合，该组合可以使产品性能稳定在我们设定的水平上，即使在不良的环境下，产品和制程仍然稳定（或者说具有坚耐性）。一般而言，要提高品质就一定要把影响品质的原因消除，若要消除原因，往往需要花费成本，可很多不良原因根本就无法消除。假如我们不消除原因，而把该因素所产生的影响设法消除，则可达到“吃葡萄不吐葡萄皮”的效果。对于需要获得X±Y型结果的望目特性的参数设计，可以先研究能使结果最稳定的参数组合，判断该组合是否可使实验结果处于±Y的偏差范围内，若实验结果偏差符合要求，则从控制因素中选出与结果有线性关系或准线性关系的因素作为调整因素，调整该因素以获得X±Y结果。比如收音机的构造，就是选择好各种零件的最佳组合后，再利用电容器的连续可调特性调整频率，用调整可变电阻的方式调整音量。如果各种因素无论怎样组合都不能使实验结果稳定在要求的范围内，则就需要考虑采用系统设计或允差设计的方法重新设计。3、参数设计的步骤:（1）确定所要研究的品质特性，同时分析影响品质的各种因素；（2）根据专业知识和技术经验，初步筛选出主要的影响因素，并估计其交互作用，将可控的因素列为控制因素，将其他因素列为杂音因素（杂音因素很多，也要筛选主要的）。（3）针对控制因素选用正交表设计实验，设定实验条件组合，实验时，特意将杂音因素作为干扰条件进行多次实验，获取实验条件在各种干扰条件下的表现水平，最终选择性能优良同时能够抗干扰的DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net参数组合。（4）杂音因素较多时，也可以对杂音因素设定相应的水准利用正交表进行组合设计。比如某生产车间无法控制室温、湿度，电压的波峰波谷，于是就特意设定-5度和40度的温度条件，25%和90%的空气湿度条件，240V和200V的电压条件，利用)32(4L正交表设计杂音因素组合：N室温M湿度O电压1234-5-5404025%90%25%90%240200200240与控制因素正交表配套为内、外侧正交表，内侧正交表的每一个实验组合均在杂音的组合条件下实验4次，以判断控制因素的抗干扰能力。（5）S/N信号-杂音比法数据分析ABCDEFGO1M1N1O2M2N1O2M1N2O1M2N21234567811111111112222122112212222112121212212212122112212212112DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net第三章介绍了实验数据的正规分析方法，正规分析方法适宜在初步实验条件筛选时使用，比较方便实用，但不能正确评价各个因素的抗干扰能力，而参数设计却是要找出抗干扰能力强的因素组合条件。田口博士将物理学中的S/N信号杂音比引入到实验数据分析，希望通过比较实验结果与各次实验结果之间的变异水平的比值，以找出S/N比最佳的条件组合，也就是能够化解各种杂音因素影响的参数组合。望小特性的S/N比：望小特性（不包括不良率0%）的目标值是0，如产品的收缩度，我们既希望产品收缩度小，同时也希望收缩度稳定，以便生产控制，比如塑料成型，稳定的收缩度水平有利于模具设计人员确定模腔尺寸。若有n个数据y1，y2…yn,则S/N=-10log[（y12+y22+…+yn2）/n]望大特性的S/N比：S/N=-10log[（1/y12+1/y22+…+1/yn2）/n]望目特性(X±Y)的S/N比:信号强度:实验结果平均值的平方m2群体变异:V=[(y1-m)2+(y2-m)2+…+(yn-m)2]/(n-1)S/N=10log(信号强度m2/V)（6）参数选择得出每个条件组合的S/N比后，采用正规分析的方法，对S/N比进行分析，找出S/N比最大的参数组合。DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net第二节参数设计的实际案例案例空调系统的EER值（热交换效率水平）研究（望大特性）在第三章，我们就探讨了本案例，并用正规分析方法分析了实验结果，可是分辨不出各因素的差异，事实上，正规分析只能粗略比较比较显著性差异，当参数改进后，各种参数组合的表现水平就比较接近，这时候，我们要显著提高特性值，往往靠目前的参数进行组合无法大幅度提高，有时采用系统设计，有时采用允差设计，如果特性值能够满足我们的要求，我们就以追求特性值的稳定性为目标，以S/N比进行数据分析，就能分辨参数的各种组合的稳定性水平，从而获得稳定性最佳的组合。1、实验条件：为了研究空调的EER值，初步筛选出了五种控制因素，皆为二水准条件：A压缩机规格（规格1，规格2）B散热片型式（I型，II型）C散热片的处理方式（热处理，不经热处理）D冷凝管型式（I型，二型）E毛细管长度（25cm，40cm）同时筛选出了三个杂音因素，都是二水准：H：散热片均一性I：铜管均一性J：压缩机使用年限2、实验设计：五个二水准控制因素用)72(8L正交表进行实验设计，同时对三个二水准DOE培训教材质量中国资讯网：@isosky.net杂音因素用)32(4L正交表进行组合，进行32次实验：3、数据分析：建立S/N比回应表:ABCDE水准16.456.246.616.586.61水准26.496.76.336.366.33根据以上结果可以看出:任选A1、A2，B2C1D1E1是最佳组合，采用该组合，产品抗各种杂音干扰的能力最强，如果目前的生产条件是A1B1C1D1E1，则其他参数不变，对B予以更新。ABCDEFGJ1I1H1J2I2H1J2I1H2J1I2H2信号杂音比S/N12345678111111111122221221122122221121212122122121221122122121122.111.982.182.001.992.062.262.182.132.012.202.051.892.082.282.162.102.052.222.032.032.102.192.132.142.142.232.072.002.042.242.196.536.206.886.185.916.327.016.71