第三章设计质量管理本章要点单指标正交试验设计多指标正交试验设计水平不等的正交试验设计存在交互作用的正交试验设计质量功能展开设计阶段的质量管理是企业进行全面质量管理的重要组成部分，在设计阶段可以采用很多的质量管理方法，如试验设计、田口方法、质量功能展开等。本章主要介绍试验设计和质量功能展开。科技人员在进行科研开发工作、产品与工艺设计工作时，常常遇到多因素试验分析的问题。究竟哪些因素与自己设想的方案的目标值关系密切？哪些因素仅仅引起目标值的偶然波动？企业实际工作涉及的系统容量之大，研究对象涉及的因素如此之多，因素之间的交互作用如此复杂，仅仅依靠直觉经验与专业技术知识，往往是不能做出正确判断并得到正确结论的。从质量管理角度看，上面的问题实际上联系着技术革新、产品开发设计与科学试验等开发性质的领域。当然人们希望能找到一种实证的方式来进行正确的判断。实践证明，正交试验设计方法就是达到这些要求的强有力的质量管理统计技术。试验设计法，早在1920年就由英国著名统计学家费歇尔（R••A•Fisher）发展起来。他先在农业试验上采用多因素配置方式，对不同因素的每一种位级组合进行试验，并用方差分析方法分析因素对指标的影响。但是，采用这种方法进行试验时，当因素与位级增加时，试验次数将急剧增加。从而导致试验周期长，成本上升，甚至根本无法进行试验。20世纪40年代，芬尼（D••J•Finney）提出多因素试验的部分实施方法，奠定了减少试验次数的正交试验设计法的基础。20世纪50年代初期，日本电讯研究所的田口玄一（Taguchi）博士，又在此基础上开发了正交试验设计技术，应用一套规格化的正交表来安排试验，采用一种程序化的计算方法来分析试验结果。由于这种方法的试验次数少、分析方法简便，重复性好、可靠性高、适用面广，因此在日本获得迅速的普及，成为质量管理的重要工具。以后田口玄一博士又在正交试验设计的基础上，开发了被称为日本式设计质量管理技术的三次设计，充分利用产品或系统中存在的非线性效应，以取得高质量、低成本的综合效果，因而在国际上得到广泛应用。第一节单指标正交试验设计试验设计的方法很多，例如单因素优选法，多因素单指标正交试验设计，多因素多指标正交试验设计，水平不等的正交试验设计，存在交互作用的正交试验设计等，由于在生产实际中经常遇到的是多因素试验设计的问题，因此单因素优选法就不在这里介绍，本节将介绍多因素单指标正交试验设计。一、正交试验设计的基本概念正交试验设计法，就是利用规格化的正交表合理地安排试验，运用数理统计原理分析试验结果，从而通过代表性很强的少数次试验摸清各因素对结果的影响情况，并根据影响的大小确定因素主次顺序，找出较好的生产条件或较优参数组合。1.试验指标试验中用来衡量试验结果的特征量叫试验指标。产品的质量、成本、产量等都可以作为试验指标。能够用数量表示的指标为定量指标，如尺寸、合格率等；不能用数量表示的为定性指标，如颜色、光泽等。在正交试验中，总是把定性指标定量化，以便于分析试验结果，一般采用的定量化方法是评分法。2.因素对试验指标有影响的参数称为因素，又叫因子。在试验中，可进行人为地调节和控制的因素是可控因素，如温度、时间等；由于试验技术限制暂时还不能人为地加以调控的因素是不可控因素，如机床的振动、刀具磨损等。正交试验中所考察的因素都是可控因素，一般用英文字母A、B、C…表示因素。3.水平因素在试验中所处的状态和条件的变化可能引起指标的变动，把因素变化的各种状态和条件称为因素的水平，又叫位级。一个因素往往要考察几个水平，如采用不同的淬火温度、不同的反应时间等，一般用阿拉伯数字1、2、3…表示水平，如A1表示A因素1水平。二、正交表1.正交表的格式正交表是一套已经制作好的规格化表格，是正交试验设计的基本工具。正交表的表示形式如图3-1所示。例如，正交表L9（34）的含义为做9次试验，最多可以安排4个因素，每个因素有3个水平。常见的正交表有L4（23）、L9（34）、L8（27）、L18（25）、L27（313）、L8（41×24）等等。其中L8（41×24）表示可以安排水...
