本书共分12章，第1章介绍稳健参数设计的基本概念、基本原理及其与传统实验设计的区别；第2章至第4章介绍传统实验设计，包含方差分析、回归分析和正交实验设计；第5章至第10章介绍稳健参数设计，包含静态特性（望目、望零、望小、望大）、多特性、动态特性（主动型、被动型）和计数分类值特性的稳健参数设计；第11章介绍关于信噪比的若干命题；第12章介绍稳健参数设计在各个工程领域的应用。
本书体系完整、案例丰富、可操作性强，可供技术开发、产品设计、生产制造、质量管理等领域的工程师阅读参考，也可作为理工科大学的本科生、研究生教材。

（1）稳健参数设计方法，是高性能、高一致、高稳健的法宝，在实践中取得了众多成果，目前这方面的著作在市场上几乎是空白；
（2）本书作者韩之俊教授与稳健参数设计方法的创始人日本田口玄一博士交往颇深，韩教授是国内研究稳健参数设计的第yi人，数十年致力于在国内推广稳健参数设计方法；
（3）本书得到了中国工程院院士罗安、一汽集团董事长徐留平、福耀集团董事长曹德旺的高度认可并联袂推荐；
（4）本书体系完整、案例丰富、可操作性强，是技术开发、产品设计、生产制造、质量管理等工程师和管理者的重要参考书；
（5）福耀集团曹德旺董事长捐赠成立的福耀科技大学将选用本书作为该校批质量管理教材。

前言

20世纪50年代，日本著名质量工程学家田口玄一博士首次用信噪比（SN比）来评定计测系统功能的稳健性。1958年，在他的著作《实验设计法》中，又用信噪比来评定产品功能的稳健性，信噪比的应用范围超出了原来的计测领域。1972年，日本标准化协会出版了《实验和计测方法对比用的SN比手册》。1980年，日本标准化协会和美国供应商协会（ASI）合作出版了质量工程学系列丛书。《质量评价用的SN比》为该丛书的第三卷，其中介绍了信噪比在计测系统功能和产品功能稳健性评价中的应用。20世纪90年代，信噪比的应用又有了新的突破，扩展到了电子电路设计、动态特性功能窗、化学反应的信噪比和复数信噪比等。

稳健参数设计是质量工程学的重要组成部分，属于开发设计阶段的质量工程学。质量的形成有一个过程，技术开发质量是源流质量，产品设计质量是上游质量，产品制造质量是中游质量，客户使用质量是下游质量。虽然客户关心的是使用质量，但是质量改进应当从源流质量开始。稳健参数设计可以应用于技术开发、产品设计、产品制造各个阶段，它以噪声因子模拟各种噪声（如内噪声:劣化、老化；外噪声：客户使用环境；产品间噪声：制造误差），以信噪比评定系统的稳健性，以正交表设计实验方案，以统计方法分析实验结果，终找到稳健性好、成本、周期短的系统参数的搭配。


近年来，稳健参数设计在日本得到了大力推广与应用。许多著名的日本公司都在应用稳健参数设计进行技术开发和产品设计，并卓有成效。其中部分成果会通过日本每年召开一次的品质工学大会进行发布。可以说，稳健参数设计技术是日本制造业高质量发展的秘密武器之一。由于对日本经济和工业的卓越贡献，田口博士曾经三次荣获日本质量管理奖戴明奖，并于1989年获得日本政府授予的蓝绶褒章。

稳健参数设计于1980年由田口博士和美籍华人吴玉印教授传入美国，先在福特汽车公司及其供应商中推广与应用，后来很快传播到全美国，并被称为田口方法。在美国供应商协会（ASI）的大力推广下，许多著名的美国公司都在应用稳健参数设计进行技术开发和产品设计，并取得了丰硕成果。美国供应商协会每年还会专门召开一次田口方法成果发布会。田口博士于1986年获得洛克威尔奖章（Willard F.Rockwell Medal），于1996年获得美国质量协会（ASQ）授予的休哈特奖章（Shewhart Medal）,并被评为世界十大杰出工程师之一。

1985年，田口方法由南京理工大学的章渭基教授和韩之俊教授正式引入我国。中国兵器工业质量协会成立了田口方法推广应用技术委员会，在原中国兵器工业总公司质量司解艾兰司长的亲自领导下，从1985年至2000年连续15年邀请田口博士讲学和现场指导，韩之俊教授全程参与，并负责技术总对接。中国兵器工业质量协会从1987至2000年连续召开14次田口方法成果发布会，在提高兵器研制质量、降低研制成本、缩短研制周期等方面取得了突出成效。1994年，我国政府授予田口博士中国政府友谊奖。

韩之俊教授曾先后荣获原国防科工委、原中国兵器工业总公司、原国家人事部、原国家质量监督检验检疫总局、原江苏省质量技术监督局授予的各种质量管理奖项，并享受国务院政府特殊津贴。2014年，南京市人民政府授予韩之俊教授南京市市长质量奖（个人）。

韩之俊教授从1985年开始，连续30多年悉心研究并大力推广田口方法：培养了致力于研究田口方法的硕士研究生40多人，博士研究生20多人；出版著作《三次设计》《质量工程学》《测量质量工程学》《质量管理》等，发表论文150多篇；荣获原兵器工业部科技进步二等奖、原航天工业部科技进步二等奖以及原国防科工委科技进步三等奖各一项；亲自指导逾百家企业应用稳健参数设计技术改进产品研制质量。

2014年，国际标准化组织发布了稳健参数设计标准：ISO 16336∶2014《统计与相关方法在新技术和产品开发过程中的应用稳健参数设计》。2016年，日本发布了国家标准JIS Z 9061∶2016 《统计与相关方法在新技术和产品开发过程中的应用稳健参数设计》,该标准等同采用ISO16336∶2014。

2016年以来，湖南满缘红质量技术创新发展有限公司在韩之俊教授的带领下，大力推广应用稳健参数设计技术，指导中电工业互联网有限公司、远东电缆有限公司、福耀玻璃工业集团股份有限公司、江苏阳光集团有限公司、湖南泰嘉新材料科技股份有限公司、厦门盈趣科技股份有限公司、浙江亚特电器有限公司、双登集团股份有限公司、扬子江药业集团有限公司等，应用稳健参数设计技术在提高产品质量、降低产品成本、缩短产品研制周期等方面卓有成效。

本书具有以下特点：

（1） 内容系统，逻辑性强

本书共有12章，分为四个层次：层次为第1章，介绍稳健参数设计的基本概念、基本原理及其与传统实验设计的区别；第二层次为第2章至第4章，介绍传统实验设计；第三层次为第5章至第10章，介绍稳健参数设计；第四层次为第11章和第12章，介绍关于信噪比的若干命题及稳健参数设计在各个工程领域的应用。前一层次都是后一层次的基础。

（2）知识前沿，技术先进

本书介绍了国内外稳健参数设计的知识和应用成果。从系统的输出特性来说，除了介绍连续性计量值系统的稳健参数设计，还介绍了离散型计数分类值系统的稳健参数设计，除了介绍静态特性（望目、望零、望小和望大）的稳健参数设计，还介绍了动态特性（主动型、被动型）和多个输出特性的稳健参数设计；从信号因子来说，除了介绍单信号因子的稳健参数设计，还介绍了双信号因子的稳健参数设计；从信噪比来说，除了介绍静态特性、动态特性信噪比情形下的稳健参数设计，还介绍了复数信噪比和化学反应的信噪比等情形下的稳健参数设计。

（3） 案例丰富，代表性强

本书有许多代表性的案例，特别是第12章介绍了稳健参数设计在机械、电气、电子、冶金、热处理、车辆、能源、纺织服装、电线电缆、制药、食品、生物和测量等工程领域的大量应用案例。这些案例中的绝大多数是在本书作者的指导下完成的，并且效果很好，具有很高的参考价值。

（4） 软件演示案例，可操作性强

书中所有案例都是用Minitab软件来演示的，省去了繁复计算，该软件用户界面良好，操作方便。

虽然本书在框架构思和材料收集方面花费了相当长的时间，但是初稿的真正写作是从2020年2月1日开始的，至3月30日完成。在此期间，新冠肺炎疫情疯狂肆虐全球。在中国共产党的坚强领导下，中国人民众志成城地投入到全面抗击新冠肺炎疫情的战斗之中，广大医务工作者、解放军、志愿者等舍小家为大家，奔赴抗疫线，有的甚至献出了自己宝贵的生命。在此期间，本书作者整天宅在家中，夜以继日地写作。在2020年2月21日晚上，湖南满缘红质量技术创新发展有限公司组织了一场名为以质战疫，以稳健质量提质增效的公益性线上讲座。通过这个线上讲座，韩之俊教授介绍了稳健参数设计的思想和方法，列举了应用稳健参数设计技术，加快研制抗病毒新药和应用稳健参数设计技术，优化SMT波峰焊工艺的案例，
引起了7500多名线上学员的浓厚兴趣和热烈互动。

在本书即将出版发行之际，缅怀质量工程大师田口玄一博士、吴玉印教授和章渭基教授在稳健参数设计方面的突出贡献。本书第10章和第11章主要参考了吴玉印教授的专著《田口式的稳健性设计》，谨致崇高的敬意和衷心的感谢。此外，我们还要衷心感谢福耀玻璃工业集团股份有限公司、中电工业互联网有限公司、远东电缆有限公司、江苏阳光集团有限公司、浙江亚特电器有限公司、双登集团股份有限公司、扬子江药业集团有限公司等毫不吝惜地提供了卓有成效的稳健参数设计应用案例，以及湖南满缘红质量技术创新发展有限公司全体员工的配合和支持。

后，希望本书的出版能为我国制造业的高质量发展贡献绵薄之力。


韩之俊 单汨源 满 敏

2021年11月12日

韩之俊
教授，南京理工大学经济管理学院原院长、博士生导师，享受国务院颁发的政府特殊津贴。长期从事稳健参数设计的研究与应用，曾先后获得：原中国兵器工业总公司科技进步二等奖、原中国航空工业集团公司科技进步二等奖、国防科技工业质量工作突出贡献个人奖，以及原国家人事部、原国家质量监督检验检疫总局联合授予的全国质量工作先进个人称号。

单汨源
湖南大学工商管理学院教授、博士生导师，湖南大学质量研究所所长。1986年师从韩之俊教授开展稳健参数设计研究，长期从事运营与质量管理、项目管理、信息管理与信息系统等理论研究与推广应用。

满敏
满缘红（常州）质量技术创新发展研究院执行院长，师从韩之俊教授，开展稳健质量工程系统开发与实践。国内首批将稳健质量工程与工业互联网高度融合的新锐专家之一，致力于稳健质量工程技术在工业新时代背景下的推广与应用。

目录

前言
第1章 稳健参数设计概论
1.1 质量工程学与稳健参数设计 / 00
1.1.1 质量工程学 / 00
1.1.2 三次设计 / 00
1.1.3 稳健参数设计 / 00
1.2 传统实验设计与稳健参数设计的区别 / 00
1.2.1 目的和假设不同 / 00
1.2.2 对交互作用的处理方法不同 / 00
1.2.3 选用的正交表不同 / 00
1.2.4 分析方法不同 / 00
1.3 稳健参数设计的基本概念 / 00
1.3.1 普通名词、术语 / 00
1.3.2 专业术语、定义 / 00
1.4 稳健参数设计的基本原理 / 00
1.4.1 产品质量等于产品上市后给社会造成的损失 / 00
1.4.2 质量损失函数 / 00
1.4.3 质量波动源于三种噪声 / 0
1.4.4 源流质量管理 / 0
1.4.5 科学选择输出特性 / 0
1.4.6 以噪声因子模拟噪声，以信噪比作为稳健性评定指标
1.4.7 用特殊正交表设计实验方案 / 0
1.4.8 两步优化方法 / 0
1.4.9 进行确认实验，验证信噪比增益的重现性 / 0
思考与练习

第2章 方差分析
2.1 响应、因子与水平 / 0
2.1.1 响应 / 0
2.1.2 因子 / 0
2.1.3 水平 / 0
2.2 单因子方差分析 / 0
2.2.1 实验数据表 / 0
2.2.2 案例2-1 / 0
2.3 双因子方差分析（不考虑交互作用） / 0
2.3.1 实验数据表 / 0
2.3.2 案例22 / 0
2.4 双因子方差分析（考虑交互作用） / 0
2.4.1 交互作用的概念 / 0
2.4.2 实验数据表 / 0
2.4.3 案例2-3 / 0
思考与练习 / 0

第3章 回归分析
3.1 概述 / 0
3.1.1 回归分析的研究对象 / 0
3.1.2 回归分析的基本步骤 / 0
3.1.3 回归方程的类型 / 0
3.2 一元线性回归 / 0
3.2.1 案例3-1 / 0
3.2.2 案例32 / 0
3.3 一元比例式回归 / 0
3.3.1 问题的提出 / 0
3.3.2 案例33 / 0
思考与练习 / 0

第4章正交实验设计

4.1 正交表简介 / 0
4.1.1 二水平正交表 / 0
4.1.2 三水平正交表 / 0
4.1.3 特殊正交表 / 0
4.2 二水平正交实验设计 / 0
4.2.1 基本步骤 / 0
4.2.2 案例41 / 0
4.3 三水平正交实验设计 / 0
4.3.1 基本步骤 / 0
4.3.2 案例42 / 0
4.4 正交实验设计的原理 / 0
4.5 多响应的正交实验设计 / 0
4.5.1 多响应正交实验设计的方法 / 0
4.5.2 案例4-3 / 0
思考与练习 / 0

第5章 望目特性的稳健参数设计
5.1 望目特性的信噪比与灵敏度 / 0
5.1.1 望目特性的信噪比（目标值m>0） / 0
5.1.2 望目特性的灵敏度 / 0
5.2 望目特性稳健参数设计的基本步骤 / 0
5.3 可计算系统的稳健参数设计 / 0
5.4 不可计算系统的稳健参数设计 / 0
5.5 望零特性的信噪比 / 0
思考与练习 / 0

第6章望小特性的稳健参数设计
6.1 望小特性的信噪比 / 0
6.1.1 定义式 / 0
6.1.2 计算式 / 0
6.2 望小特性稳健参数设计的基本步骤 / 0
思考与练习 / 0

第7章望大特性和静态功能窗的稳健参数设计
7.1 望大特性的信噪比 / 0
7.2 望大特性的稳健参数设计 / 0
7.3 静态功能窗的稳健参数设计 / 0
思考与练习 /

第8章多特性的稳健参数设计
8.1 综合平衡法 /
8.2 信噪比之和法 /
思考与练习 /
第9章动态特性的稳健参数设计
9.1 动态特性的信噪比与灵敏度 /
9.1.1 零点比例式的情形 /
9.1.2 线性式的情形 /
9.1.3 参考点比例式的情形 /
9.2 动态特性稳健参数设计的基本步骤 /
9.3 主动型动态特性稳健参数设计 /
9.4 被动型动态特性稳健参数设计 /
思考与练习 /

第10章计数分类值特性的稳健参数设计
10.1 计数分类值特性与计量值特性的区别 /
10.2 分为两类，只有一种错误的情形 /
10.2.1 p值越大越好的情形 /
10.2.2 p值越小越好的情形 /
10.2.3 其他百分率数据的情形 /
10.3 分为两类，有两种错误的情形 /
10.3.1 问题的提出 /
10.3.2 标准错误率的确定 /
10.3.3 标准信噪比的计算 /
10.3.4 案例10-1 /
10.3.5 案例10-2 /
10.4 分为两类，信号因子真值未知的情形 /
10.5 分为三类及以上，信号因子真值已知的情形 /
10.5.1 信噪比计算公式 /
10.5.2 案例10-3 /
10.6 分为三类及以上，信号因子真值未知的情形 /
10.7 分为三类及以上，无信号因子的情形 /
思考与练习 /

第11章关于信噪比的若干命题
11.1 一些特殊情形 /
11.1.1 在系统比较中使用信噪比 /
11.1.2 非线性公式的情形 /
11.1.3 非动态特性的信噪比的使用场合 /
11.2 双信号因子的情形 /
11.2.1 两个信号因子相乘的情形 /
11.2.2 两个信号因子相除的情形 /
11.2.3 正交表中不同实验的信号因子水平不同的场合 /
11.3 化学反应的信噪比 /
11.3.1 种情形：无副反应（反应生成物质量Y与反应时间T） /
11.3.2 第二种情形：无副反应（反应率p与反应时间T） /
11.3.3 第三种情形：有副反应的情形（动态功能窗） /
11.4 复数特性的信噪比 /
11.4.1 电流电路的理想功能 /
11.4.2 复数信噪比 /
11.4.3 艾米特型 /
11.4.4 滤波电路的设计 /
11.5 不完整数据的情形 /
11.5.1 不完整数据的类型 /
11.5.2 不完整数据的处理方法 /
11.5.3 序列近似法 /
11.5.4 数字型例子 /
思考与练习 /

第12章稳健参数设计在工程领域的应用
12.1 在机械工程中的应用 /
12.2 在电气工程中的应用 /
12.3 在电子工程中的应用 /
12.4 在冶金工程中的应用 /
12.5 在热处理工程中的应用 /
12.6 在车辆工程中的应用 /
12.7 在能源工程中的应用 /
12.8 在纺织服装工程中的应用 /
12.9 在电线电缆工程中的应用 /
12.10 在制药工程中的应用 /
12.11 在食品工程中的应用 /
12.12 在生物工程中的应用 /
12.13 在测量工程中的应用 /
12.14 稳健参数设计在各个领域的应用提示 /
参考文献 /
附录 /
附录A 稳健参数设计常用正交表 /
附录B 稳健参数设计符号名词对照表 /