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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QFD53

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