线外质量工程学认为,产品或过程的优化设计分为三个阶段进行。
1.系统设计
第一个阶段是系统设计。系统设计的目的是发明一个新系统。系统设计要有创造性,可以申请专利保护。如果有了一个新系统,在一定的条件下经测试可行,那么系统设计就完成了。
2.参数设计
第二个阶段是参数设计。为了使系统在各种制造条件和用户使用条件下具有稳健性,应对系统进行稳健参数设计。稳健参数设计就是选择系统中各个参数名义值的最佳组合,使得系统能够抵抗各种噪声的干扰,具有稳健性。
3.容差设计
第三个阶段是容差设计。通过在质量和成本之间进行权衡,确定各个参数的公差范围。质量损失函数可以将质量换算为损失,从而确定原材料或元器件的质量水平是否需要提高。应该注意到,通过容差设计改进产品质量会导致成本的提高,但是质量总损失会降低。
在三次设计中,系统设计是基础(解决从无到有的问题),参数设计是核心(解决高质量、低成本、短周期的问题),容差设计是锦上添花(在保证质量总损失最小的前提下,确定最适宜的质量水平)。但是,许多产品设计工程师不知道稳健参数设计,不知道在很多情况下不增加成本就可以改进产品功能的稳健性。因此,系统设计完成后只能要求工程师通过容差设计来改进产品质量,结果是稳健性改进有限,但成本却大幅度提高。