前言

20世紀50年代，日本著名質量工程學家田口玄一博士首次用信噪比（SN比）來評定計測系統功能的穩健性。1958年，在他的著作《實驗設計法》中，又用信噪比來評定產品功能的穩健性，信噪比的應用范圍超出了原來的計測領域。1972年，日本標準化協會出版了《實驗和計測方法對比用的SN比手冊》。1980年，日本標準化協會和美國供應商協會（ASI）合作出版了“質量工程學”系列叢書。《質量評價用的SN比》為該叢書的第三卷，其中介紹了信噪比在計測系統功能和產品功能穩健性評價中的應用。20世紀90年代，信噪比的應用又有了新的突破，擴展到了電子電路設計、動態特性功能窗、化學反應的信噪比和復數信噪比等。

穩健參數設計是質量工程學的重要組成部分，屬于開發設計階段的質量工程學。質量的形成有一個過程，技術開發質量是源流質量，產品設計質量是上游質量，產品制造質量是中游質量，客戶使用質量是下游質量。雖然客戶關心的是使用質量，但是質量改進應當從源流質量開始。穩健參數設計可以應用于技術開發、產品設計、產品制造各個階段，它以噪聲因子模擬各種噪聲（如內噪聲：劣化、老化；外噪聲：客戶使用環境；產品間噪聲：制造誤差），以信噪比評定系統的穩健性，以正交表設計實驗方案，以統計方法分析實驗結果，最終找到穩健性最好、成本最低、周期最短的系統參數的最佳搭配。

近年來，穩健參數設計在日本得到了大力推廣與應用。許多著名的日本公司都在應用穩健參數設計進行技術開發和產品設計，并卓有成效。其中部分成果會通過日本每年召開一次的品質工學大會進行發布。可以說，穩健參數設計技術是日本制造業高質量發展的秘密武器之一。由于對日本經濟和工業的卓越貢獻，田口博士曾經三次榮獲日本質量管理最高獎——戴明獎，并于1989年獲得日本政府授予的藍綬褒章。

穩健參數設計于1980年由田口博士和美籍華人吳玉印教授傳入美國，最先在福特汽車公司及其供應商中推廣與應用，后來很快傳播到全美國，并被稱為“田口方法”。在美國供應商協會（ASI）的大力推廣下，許多著名的美國公司都在應用穩健參數設計進行技術開發和產品設計，并取得了豐碩成果。美國供應商協會每年還會專門召開一次田口方法成果發布會。田口博士于1986年獲得洛克威爾獎章（Willard F.Rockwell Medal），于1996年獲得美國質量協會（ASQ）授予的休哈特獎章（Shewhart Medal），并被評為“世界十大杰出工程師之一”。

1985年，田口方法由南京理工大學的章渭基教授和韓之俊教授正式引入我國。中國兵器工業質量協會成立了田口方法推廣應用技術委員會，在原中國兵器工業總公司質量司解艾蘭司長的親自領導下，從1985年至2000年連續15年邀請田口博士講學和現場指導，韓之俊教授全程參與，并負責技術總對接。中國兵器工業質量協會從1987至2000年連續召開14次田口方法成果發布會，在提高兵器研制質量、降低研制成本、縮短研制周期等方面取得了突出成效。1994年，我國政府授予田口博士“中國政府友誼獎”。

韓之俊教授曾先后榮獲原國防科工委、原中國兵器工業總公司、原國家人事部、原國家質量監督檢驗檢疫總局、原江蘇省質量技術監督局授予的各種質量管理獎項，并享受國務院政府特殊津貼。2014年，南京市人民政府授予韓之俊教授南京市市長質量獎（個人）。

韓之俊教授從1985年開始，連續30多年悉心研究并大力推廣田口方法：培養了致力于研究田口方法的碩士研究生40多人，博士研究生20多人；出版著作《三次設計》《質量工程學》《測量質量工程學》《質量管理》等，發表論文150多篇；榮獲原兵器工業部科技進步二等獎、原航天工業部科技進步二等獎以及原國防科工委科技進步三等獎各一項；親自指導逾百家企業應用穩健參數設計技術改進產品研制質量。

2014年，國際標準化組織發布了穩健參數設計標準：ISO 16336:2014《統計與相關方法在新技術和產品開發過程中的應用穩健參數設計》。2016年，日本發布了國家標準JIS Z 9061:2016《統計與相關方法在新技術和產品開發過程中的應用穩健參數設計》，該標準等同采用ISO16336:2014。

2016年以來，湖南滿緣紅質量技術創新發展有限公司在韓之俊教授的帶領下，大力推廣應用穩健參數設計技術，指導中電工業互聯網有限公司、遠東電纜有限公司、福耀玻璃工業集團股份有限公司、江蘇陽光集團有限公司、湖南泰嘉新材料科技股份有限公司、廈門盈趣科技股份有限公司、浙江亞特電器有限公司、雙登集團股份有限公司、揚子江藥業集團有限公司等，應用穩健參數設計技術在提高產品質量、降低產品成本、縮短產品研制周期等方面卓有成效。

本書具有以下特點：

（1）內容系統，邏輯性強

本書共有12章，分為四個層次：第一層次為第1章，介紹穩健參數設計的基本概念、基本原理及其與傳統實驗設計的區別；第二層次為第2章至第4章，介紹傳統實驗設計；第三層次為第5章至第10章，介紹穩健參數設計；第四層次為第11章和第12章，介紹關于信噪比的若干命題及穩健參數設計在各個工程領域的應用。前一層次都是后一層次的基礎。

（2）知識前沿，技術先進

本書介紹了國內外穩健參數設計的最新知識和應用成果。從系統的輸出特性來說，除了介紹連續性計量值系統的穩健參數設計，還介紹了離散型計數分類值系統的穩健參數設計，除了介紹靜態特性（望目、望零、望小和望大）的穩健參數設計，還介紹了動態特性（主動型、被動型）和多個輸出特性的穩健參數設計；從信號因子來說，除了介紹單信號因子的穩健參數設計，還介紹了雙信號因子的穩健參數設計；從信噪比來說，除了介紹靜態特性、動態特性信噪比情形下的穩健參數設計，還介紹了復數信噪比和化學反應的信噪比等情形下的穩健參數設計。

（3）案例豐富，代表性強

本書有許多代表性的案例，特別是第12章介紹了穩健參數設計在機械、電氣、電子、冶金、熱處理、車輛、能源、紡織服裝、電線電纜、制藥、食品、生物和測量等工程領域的大量應用案例。這些案例中的絕大多數是在本書作者的指導下完成的，并且效果很好，具有很高的參考價值。

（4）軟件演示案例，可操作性強

書中所有案例都是用Minitab軟件來演示的，省去了繁復計算，該軟件用戶界面良好，操作方便。

雖然本書在框架構思和材料收集方面花費了相當長的時間，但是初稿的真正寫作是從2020年2月1日開始的，至3月30日完成。在此期間，新冠肺炎疫情瘋狂肆虐全球。在中國共產黨的堅強領導下，中國人民眾志成城地投入到全面抗擊新冠肺炎疫情的戰斗之中，廣大醫務工作者、解放軍、志愿者等舍小家為大家，奔赴抗疫第一線，有的甚至獻出了自己寶貴的生命。在此期間，本書作者整天“宅”在家中，夜以繼日地寫作。在2020年2月21日晚上，湖南滿緣紅質量技術創新發展有限公司組織了一場名為“以質戰疫，以穩健質量提質增效”的公益性線上講座。通過這個線上講座，韓之俊教授介紹了穩健參數設計的思想和方法，列舉了“應用穩健參數設計技術，加快研制抗病毒新藥”和“應用穩健參數設計技術，優化SMT波峰焊工藝”的案例，引起了7500多名線上學員的濃厚興趣和熱烈互動。

在本書即將出版發行之際，緬懷質量工程大師田口玄一博士、吳玉印教授和章渭基教授在穩健參數設計方面的突出貢獻。本書第10章和第11章主要參考了吳玉印教授的專著《田口式的穩健性設計》，謹致崇高的敬意和衷心的感謝。此外，我們還要衷心感謝福耀玻璃工業集團股份有限公司、中電工業互聯網有限公司、遠東電纜有限公司、江蘇陽光集團有限公司、浙江亞特電器有限公司、雙登集團股份有限公司、揚子江藥業集團有限公司等毫不吝惜地提供了卓有成效的穩健參數設計應用案例，以及湖南滿緣紅質量技術創新發展有限公司全體員工的配合和支持。

最后，希望本書的出版能為我國制造業的高質量發展貢獻綿薄之力。

韓之俊 單汨源 滿敏

2021年11月12日