如何进行稳健的设计？

与通常的质量概念不同，其主要观点是产品质量可用对顾客造成的损失来衡量，这种损失正比于产品的功能特性与其目标值之间的差距。因此，田口将质量理解为：为避免产品出厂后对社会造成损失的特性，可用“质量损失”来对产品质量进行定量描述。质量损失包括：直接损失，如空气污染、噪声污染和有害化学物品、核泄漏等；间接损失，如顾客对产品的不满意以及由此而导致的市场损失、销售损失和附加的诉讼、保险费用等。田口以货币为单位对质量进行度量，偏差越大给社会带来的损失越大，说明产品的质量越差；反之，产品质量就越好。对待偏差问题，传统的方法是通过产品检测剔除超差部分或严格控制材料、工艺以缩小偏差。但这种做法不仅不经济，而且有时在技术上也难以实现。田口方法是靠调整设计参数，使产品的功能、性能对偏差的起因不敏感，以提高产品自身的抗干扰能力。为了定量描述产品的质量损失，他提出了“损失函数”的概念，如图4-9所示。

图4-9 三种常用的质量损失函数

a）确定目标值 b）目标值越大越好 c）目标值越小越好

图4-10 产品质量损失因素图

以图4-9a为例，产品不符合性能要求会造成损失。在性能要求的范围（M-E，M+E）内，也会造成损失，只有严格控制在目标值M上的产品，其质量损失才会为零。随着产品性能偏离目标值的程度加大，质量损失按抛物线增加。

损失函数使对产品质量描述得更为精确，因而它使工程技术人员可以从技术和经济两个方面，同时分析产品的设计和制造过程。质量不再只是质量部门、制造部门的话题，质量已渗透到产品生命周期的各个阶段和各个领域。(www.xing528.com)

根据质量损失和损失函数定义，质量损失是由于产品功能特性偏离目标值引起的，偏离越大造成的质量损失越大。减少偏差（对单个产品而言）和变差（对一批产品而言）是田口方法的根本宗旨。图4-10所示为产品质量损失因素图。引起产品质量偏差的因素可分为可控因素和噪声因素。可控因素是指易于控制的因素，如材料选用、结构形式、结构参数等。噪声因素是指难于控制、不可能控制或控制代价很高而对产品质量又有干扰的因素，如环境因素中的温度、湿度以及情绪等人为因素。

噪声因素通常是造成产品功能特性偏离的主导因素。它是产品生命周期中不可避免的因素。它与可控因素相互作用，使产品特性偏离目标值并造成损失。

田口方法的基本原理是通过控制可控因素的水平和配合，使产品和工艺对噪声因素的敏感度降低，从而使噪声因素对产品质量的影响减少或消除，以达到提高和稳定产品质量的目的。田口提出的“三次设计法”即分三个阶段对产品质量进行优化：

（1）系统设计 应用科学理论和工程知识对产品功能原型进行设计开发，在这阶段完成了产品的配置和功能属性。

（2）参数设计 在系统结构确定后，进行参数设计。这一阶段以产品性能优化为目标确定产品参数水平和配置，使工程设计对干扰源的敏感性最低。

（3）容差设计 在参数确定的基础上，进一步确定这些参数的容差。

系统设计、参数设计、容差设计等三方面内容，构成田口方法的“线外质量管理”。参数设计是线外质量管理的核心，它通过试验优化方法确定系统参数的最优组合，使产品对环境条件和其他噪声因素的敏感性降低。最终效果是在不提高产品成本，甚至降低产品成本的情况下，使产品质量损失最小。可见，参数设计是获得高质量产品的关键，也是田口方法的中心内容，系统设计是线外质量设计的基础和前提。容差设计是对系统设计和参数设计的完善与提高。损失函数和安全系数是决定设计容差的要素。