1.1.2 三次設計

線外質量工程學認為，產品或過程的優化設計分為三個階段進行。

1. 系統設計

第一個階段是系統設計。系統設計的目的是發明一個新系統。系統設計要有創造性，可以申請專利保護。如果有了一個新系統，在一定的條件下經測試可行，那么系統設計就完成了。

2. 參數設計

第二個階段是參數設計。為了使系統在各種制造條件和用戶使用條件下具有穩健性，應對系統進行穩健參數設計。穩健參數設計就是選擇系統中各個參數名義值的最佳組合，使得系統能夠抵抗各種噪聲的干擾，具有穩健性。

3. 容差設計

第三個階段是容差設計。通過在質量和成本之間進行權衡，確定各個參數的公差范圍。質量損失函數可以將質量換算為損失，從而確定原材料或元器件的質量水平是否需要提高。應該注意到，通過容差設計改進產品質量會導致成本的提高，但是質量總損失會降低。

在三次設計中，系統設計是基礎（解決從無到有的問題），參數設計是核心（解決高質量、低成本、短周期的問題），容差設計是錦上添花（在保證質量總損失最小的前提下，確定最適宜的質量水平）。但是，許多產品設計工程師不知道穩健參數設計，不知道在很多情況下不增加成本就可以改進產品功能的穩健性。因此，系統設計完成后只能要求工程師通過容差設計來改進產品質量，結果是穩健性改進有限，但成本卻大幅度提高。