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第1章 健壮设计概论 1

1.1 质量概念 2

1.1.1 传统的质量概念 2

1.1.2 ISO 9000系列国际标准（2000版）中关于质量的定义 2

1.1.3 田口玄一关于质量的定义 3

1.1.4 顾客所关注的产品质量 4

1.1.5 设计质量决定产品的固有质量 5

1.2 健壮设计的目的和作用 6

1.2.1 健壮设计的定义 6

1.2.2 健壮设计是提高产品设计质量的先进方法体系 6

1.3 健壮设计的指导思想、基本原理及工作程序 7

1.3.1 健壮设计的指导思想 7

1.3.2 健壮设计的基本原理 8

1.3.3 健壮设计的工作程序 11

1.4 开展健壮设计采用的主要技术方法 13

1.4.1 质量功能展开 13

1.4.2 系统设计 13

1.4.3 方差分析与回归分析 14

1.4.4 试验设计 14

1.4.5 参数设计 15

1.4.6 容差设计 16

1.4.7 FMEA和FTA分析 17

1.4.8 健壮设计中的可靠性度量和评估 17

1.4.9 其他工具 18

1.4.10 健壮设计工具的应用范围和作用 19

1.5 健壮设计的相关技术 20

1.5.1 并行工程 20

1.5.2 工作说明 21

1.5.3 工作分解结构 21

1.5.4 水平比较法 21

1.5.5 价值工程 22

1.5.6 新QC七种工具 22

1.5.7 先进的统计过程控制 22

1.5.8 田口的在线质量管理 23

1.5.9 顾客满意度评估 23

1.5.10 6西格玛管理 24

第2章 质量功能展开 25

2.1 概述 25

2.2 QFD的基本方法 25

2.2.1 质量屋的建立 25

2.2.2 顾客需求与工程措施的设定 27

2.2.3 关键措施与瓶颈技术的确定 27

2.2.4 4个阶段的质量功能展开 28

2.2.5 质量屋的迭代与完善 30

2.2.6 并行工程与QFD的结合运用 30

2.3 QFD的工作程序 31

2.3.1 确定开展QFD的项目 31

2.3.2 成立多功能综合QFD小组 31

2.3.3 顾客需求分析 32

2.3.4 工程措施的确定与瓶颈技术的攻关 36

2.3.5 各级质量屋的建立 39

2.3.6 落实关键环节的稳定性优化设计和强化控制 43

2.3.7 质量屋的不断迭代与完善 43

2.3.8 计算机辅助质量功能展开 43

2.3.9 建立质量屋需要注意的几个问题 43

2.4 量化评估方法 45

2.4.1 顾客需求重要度评估 46

2.4.2 关系矩阵和相关矩阵评估 46

2.4.3 竞争能力评估 47

2.4.4 竞争能力计算 47

2.5 多维的质量功能展开 48

2.5.1 包含可靠性、技术和成本的质量功能展开 49

2.5.2 QFD矩阵组合的应用 50

2.6 QFD与其他质量、可靠性工具的集成 51

2.6.1 QFD与新老QC七种工具的结合 52

2.6.2 QFD与可靠性工作的结合 53

2.7 应用于制造业之外的QFD 53

2.7.1 QFD在服务业的应用 53

2.7.2 QFD在软件开发中的应用 55

2.7.3 QFD在管理等领域中的应用 56

2.8 扩展的QFD技术 57

2.8.1 用于大型复杂武器装备开发的扩展的QFD技术 57

2.8.2 扩展的QFD技术用于产品系列的开发 63

附录2.A 用模糊聚类方法整理顾客需求和工程措施 65

附录2.B 层次分析法和模糊评分法 70

2.B1 层次分析法 70

2.B2 模糊评分法 72

附录2.C 计算机辅助质量功能展开软件 77

2.C1 计算机辅助质量功能展开软件在工程开发中的应用 77

2.C2 计算机辅助质量功能展开软件国内外发展状况 77

2.C3 质量功能展开软件2.0版简介 77

第3章 系统设计 79

3.1 概述 79

3.2 系统设计的基本思想 79

3.2.1 设计是一个映射过程 79

3.2.2 自顶向下的设计 81

3.2.3 关于功能的基本概念 83

3.2.4 设计原则 85

3.2.5 TRIZ方法的基本思想 88

3.3 系统设计的实施流程 92

3.3.1 确定顾客需求 93

3.3.2 系统顶层设计 93

3.3.3 工程研制阶段的系统设计 103

3.4 TRIZ方法 108

3.4.1 TRIZ方法的结构体系 108

3.4.2 技术系统演化规律和TRIZ预测技术 109

3.4.3 创造性问题的分析方法 111

3.4.4 创造性问题的解决方法 116

3.4.5 TRIZ应用软件 120

3.5 应用于其他领域的系统设计方法 120

3.5.1 优化制造过程 121

3.5.2 系统设计方法在软件开发中的应用 121

3.5.3 系统设计方法在管理中的应用 121

附录3.A 系统设计的有关定理 122

3.A1 通用设计定理 122

3.A2 与大型系统设计和分解有关的定理 124

3.A3 大型组织运作和设计相关定理 124

3.A4 软件设计相关定理 125

附录3.B 创造性问题的解决原则 125

第4章 方差分析与回归分析 129

4.1 方差分析 129

4.1.1 方差分析的基本概念 129

4.1.2 单因素方差分析 129

4.1.3 两因素不重复试验的方差分析 137

4.1.4 两因素等重复试验的方差分析 141

4.2 回归分析 147

4.2.1 回归分析的基本概念 147

4.2.2 一元线性回归分析 148

4.2.3 一元非线性回归分析 155

4.2.4 多元线性回归分析 160

4.2.5 正交多项式回归 170

第5章 试验设计 176

5.1 试验设计的基本概念 176

5.1.1 试验设计的基本思想 176

5.1.2 试验设计的基本术语 179

5.1.3 试验设计的基本原则 180

5.1.4 试验设计的基本类型 180

5.1.5 正交表 183

5.2 正交试验设计的基本方法 185

5.2.1 明确试验目的、定指标、挑因素、选水平 185

5.2.2 用正交表安排试验 186

5.2.3 按试验方案进行试验 187

5.2.4 分析试验数据 187

5.2.5 验证试验 191

5.3 考虑交互作用的正交试验设计 191

5.3.1 交互作用列表 191

5.3.2 试验方案的设计 193

5.3.3 试验结果的分析 194

5.4 多指标试验 195

5.4.1 综合平衡法 195

5.4.2 综合评分法 198

5.5 正交试验的方差分析 201

5.5.1 列波动平方和的概念及计算 201

5.5.2 显著性检验与最优指标预测 202

5.6 重复试验、重复取样的方差分析 205

5.6.1 重复试验的方差分析 205

5.6.2 重复取样的方差分析 207

5.7 正交试验设计的其他实用方法 208

5.7.1 并列法 208

5.7.2 拟水平法 210

5.7.3 拟因素法 214

第6章 静态特性参数设计 220

6.1 质量特性 220

6.1.1 计量特性 220

6.1.2 计数特性 220

6.1.3 望目特性 220

6.1.4 望小特性 221

6.1.5 望大特性 221

6.1.6 上位特性和下位特性 221

6.2 功能波动 221

6.2.1 外干扰 221

6.2.2 内干扰 221

6.2.3 产品间波动 222

6.3 因素 222

6.3.1 可控因素 222

6.3.2 标示因素 223

6.3.3 误差因素 223

6.4 内设计和外设计 223

6.5 信噪比和灵敏度 224

6.5.1 灵敏度 224

6.5.2 望目特性信噪比 225

6.5.3 望小特性信噪比 226

6.5.4 望大特性信噪比 227

6.6 静态特性参数设计 227

6.6.1 基本原理 227

6.6.2 方法分类 227

6.6.3 基本步骤 229

6.6.4 望目特性参数设计 231

6.6.5 望小特性参数设计 240

6.6.6 望大特性参数设计 243

6.7 计数分类值的参数设计 247

6.7.1 计数分类值 247

6.7.2 计数分类值的参数设计 247

6.7.3 离合器弹簧的试验 251

第7章 静态特性容差设计 256

7.1 质量损失函数 256

7.1.1 望目特性的质量损失函数 256

7.1.2 望小特性的质量损失函数 257

7.1.3 望大特性的质量损失函数 258

7.2 容差的确定方法 259

7.2.1 由安全系数确定容差 259

7.2.2 由上位特性确定下位特性容差 260

7.2.3 由老化特性确定老化系数容差 261

7.2.4 下位特性的老化系数容差的确定 263

7.3 容差设计的方法 264

7.3.1 容差设计的基本原则 264

7.3.2 望目特性、望小特性的容差设计 264

7.3.3 望大特性的容差设计 265

7.3.4 贡献率法——单因素情况 266

7.3.5 贡献率法——多因素情况 270

第8章 动态特性参数设计 280

8.1 动态特性的概念 280

8.1.1 动态特性 280

8.1.2 动态特性的分类 280

8.2 动态特性的信噪比 281

8.2.1 动态特性的信噪比定义 281

8.2.2 零点比例式的情形 281

8.2.3 基准点比例式的情形 283

8.2.4 线性式的情形 285

8.2.5 信号真值未知时信噪比的计算公式 287

8.3 主动型动态特性参数设计 289

8.3.1 因素的分类 289

8.3.2 设计与数据 289

8.4 被动型动态特性参数设计 292

8.4.1 问题提出 292

8.4.2 可控因素水平表 292

8.4.3 误差因素水平表 292

8.4.4 信号因素 293

8.4.5 试验方案的设计 293

8.4.6 信噪比计算 294

8.4.7 信噪比的方差分析 296

8.4.8 最佳测试参数 298

8.4.9 信噪比增益 298

8.4.10 测量精度比较 298

8.5 计数值动态特性的参数设计 298

8.5.1 单一动作特性的情形 299

8.5.2 两种动作特性的情形 301

8.5.3 标准信噪比 303

8.5.4 数字系统的调整 308

第9章 FMEA和FTA分析 313

9.1 FMEA和FTA方法适用范围的扩展 313

9.2 应用于健壮设计的FMEA方法 313

9.2.1 FMEA的一般程序 314

9.2.2 DFMEA分析 315

9.2.3 PFMEA分析 333

9.2.4 进行FMEA时应注意的问题 341

9.3 应用于健壮设计的FTA方法 344

9.3.1 FTA分析一般程序 344

9.3.2 故障树符号 344

9.3.3 FTA分析示例 345

9.3.4 质量问题的FTA分析示例 349

9.3.5 进行FTA时应注意的问题 349

9.4 质量问题的FMEA和FTA方法的结合 351

第10章 健壮设计中的可靠性度量和评估 353

10.1 引言 353

10.2 采用健壮设计的产品的可靠性度量和评估 353

10.2.1 基于质量波动的可靠性度量 353

10.2.2 健壮性与可靠性的关系 357

10.2.3 平均质量损失与性能可靠度的关系 362

10.2.4 可靠性鉴定试验和外场评估 363

10.3 健壮设计在可靠性工程中的应用 364

10.3.1 通用的简化设计思想和方法 364

10.3.2 低成本的可靠性增长和延寿 364

10.3.3 丰富了产品总体方案设计阶段可靠性设计优化的手段 364

10.3.4 以顾客为中心的可靠性设计与分析 365

10.4 基于部件状态概率的多状态系统可靠性计算 369

10.4.1 多状态系统的结构函数 369

10.4.2 某些典型的多状态系统结构函数 370

10.4.3 汽车轮胎的多状态可靠性计算 372

10.4.4 多状态系统与两状态系统的对照比较 374

10.5 多状态系统的多层次模块化分解 375

10.5.1 多状态雷达系统的原理框图和可靠性框图 375

10.5.2 多状态雷达系统的状态树 377

10.5.3 部件状态发生概率 378

10.5.4 多层次分解的可靠度计算方法 378

10.5.5 多状态系统多层次模块化分解的一般方法 380

10.6 健壮设计在可靠性工程中的应用程序 380

10.6.1 健壮设计在可靠性工程中应用的流程框图 380

10.6.2 流程框图的说明 380

第11章 健壮设计技术典型案例 384

11.1 质量功能展开案例 384

11.1.1 微型汽车发动机机油压力传感器的改进 384

11.1.2 某型直升机尾传动小锥齿轮改进 386

11.1.3 扩展的QFD技术在某型飞机研制中的应用 388

11.1.4 QFD技术在计算机软件改造中的应用 408

11.1.5 飞机新成品研制过程的质量监控 410

11.2 系统设计案例 414

11.2.1 电视玻壳设计软件开发 414

11.2.2 汽车侧向空气袋开发 422

11.3 试验设计案例 426

11.3.1 问题的提出及试验目的 426

11.3.2 试验方案 427

11.3.3 试验数据与统计分析 427

11.3.4 结论与效果 434

11.4 参数设计与容差设计案例 435

11.4.1 望目特性参数设计案例——气动换向装置的优化设计 435

11.4.2 容差设计案例 440

11.4.3 涤纶纺丝生产线工艺参数优化设计 445

11.4.4 射孔装置的优化设计 447

11.4.5 多弧离子镀膜工艺的优化 450

11.4.6 机载计算机稳压电源的参数设计与容差设计 455

11.5 多状态显示控制系统的可靠性分析 463

11.5.1 系统方框图 463

11.5.2 显示控制系统的多状态树 464

11.5.3 部件各状态发生概率 465

11.5.4 多状态可靠性计算 465

11.5.5 累积效率系数（CI） 467

11.5.6 BITE的多状态可靠性 467

附表 469

附表1 常用正交表 469

附表2 F检验临界值表 479

附表3 相关系数临界值表 482

附表4 q表 483

附表5 正交多项式系数表 485

附表6 正态分布函数数值表 487

附表7 t分布临界值表 489

附表8 x2分布临界值表 490

参考文献 491

缩略语表 493

名词术语检索 495