參數(shù)設(shè)計(jì)是三次設(shè)計(jì)法里的二次設(shè)計(jì),是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行。參數(shù)設(shè)計(jì)的基本思想是通過(guò)選擇系統(tǒng)中所有參數(shù)(包括原材料、零件、元件等)的最佳水平組合，從而盡量減少外部、內(nèi)部和產(chǎn)品間三種干擾的影響，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量特性波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。另外，在參數(shù)設(shè)計(jì)階段，一般選用能滿足使用環(huán)境條件的最低質(zhì)量等級(jí)的元件和性價(jià)比高的加工精度來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品的質(zhì)量和成本兩方面均得到改善。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，工程師們花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)研究在不同的產(chǎn)品使用環(huán)境下，各種設(shè)計(jì)參數(shù)是如何影響產(chǎn)品性能的。而參數(shù)設(shè)計(jì)作為一種“放大器”，它使得工程師們可以利用較少的試驗(yàn)費(fèi)用和時(shí)間來(lái)獲得決策所需的信息。參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)主要完成兩個(gè)任務(wù)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健性能目的所采用的兩種主要工具:

1)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段測(cè)量質(zhì)量。利用某特定的質(zhì)量指示器，來(lái)估計(jì)出某特殊設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)對(duì)產(chǎn)品性能的影響程度。

2)利用有效的試驗(yàn)尋找與設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)的可靠信息，以避免制造和顧客使用環(huán)境下設(shè)計(jì)發(fā)生變化。同時(shí)還要確保把所花費(fèi)的時(shí)間和資源降低到最低限度。

具體實(shí)施過(guò)程是借鑒正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，首先確定影響輸出質(zhì)量特性的因素及其水平，然后對(duì)因素進(jìn)行分類，利用內(nèi)外正交表安排試驗(yàn)，采用SIN比進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定因素的最佳水平。具體的實(shí)施流程圖見(jiàn)下圖。田口玄一的參數(shù)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)工程師們提供了一種在績(jī)效和成本的基礎(chǔ)上，來(lái)決定最佳設(shè)計(jì)參數(shù)的系統(tǒng)而有效的方法。

參數(shù)設(shè)計(jì)是一個(gè)多因素選優(yōu)問(wèn)題。由于要考慮三種干擾對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性值波動(dòng)的影響，探求抗干擾性能好的設(shè)計(jì)方案，因此參數(shù)設(shè)計(jì)比正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多。田口博士采用內(nèi)側(cè)正交表和外側(cè)正交表直積來(lái)安排試驗(yàn)方案，用信噪比作為產(chǎn)品質(zhì)量特性的穩(wěn)定性指標(biāo)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

為什么即使采用質(zhì)量等級(jí)不高、波動(dòng)較大的元件，通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的功能仍十分穩(wěn)定呢？這是因?yàn)閰?shù)設(shè)計(jì)利用了非線性效應(yīng)。

通常產(chǎn)品質(zhì)量特性值y與某些元部件參數(shù)的水平之間存在著非線性關(guān)系，假如某一產(chǎn)品輸出特性值為y，目標(biāo)值為m，選用的某元件參數(shù)為x，其波動(dòng)范圍為Dx (一般呈正態(tài)分布)，若參數(shù)x取水平x1，由于波動(dòng)Dx，引起y的波動(dòng)為Dy1(如圖)，通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)，將x1移到x2，此時(shí)同樣的波動(dòng)范圍Δx，引起y 的波動(dòng)范圍縮小成Dy2，由于非線性效應(yīng)十分明顯，Dy2Δy2，即提高了元件質(zhì)量等級(jí)后，對(duì)應(yīng)于x1的產(chǎn)品質(zhì)量特性y的波動(dòng)范圍仍然比采用較低質(zhì)量等級(jí)元件、對(duì)應(yīng)于水平x2的y波動(dòng)范圍D y2要寬，由此可以看出參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。

參數(shù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)——獲得可加模型

參數(shù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是獲得控制因素的最佳組合，使得產(chǎn)品或過(guò)程對(duì)噪聲因素不敏感或是穩(wěn)健的，同時(shí)，參數(shù)設(shè)計(jì)還希望能夠獲得控制因索的可加模型?？杉幽Ｐ鸵卜Q作疊加模型、變量分離模型是指幾個(gè)因索(或變量)的總效應(yīng)等于單個(gè)因素的效應(yīng)之和。單個(gè)因素的效應(yīng)可能為線性的、_二次的或更高階次的。但是，在可加模型中不允許存在包含兩個(gè)或更多個(gè)因素的交叉項(xiàng)。如果獲得了可加模型，那么只需要知道控制因素的主效應(yīng)，就能預(yù)測(cè)出產(chǎn)品在控制因素的任何組合下的性能，而且可以節(jié)約大量的試驗(yàn)時(shí)間和金錢。但是如果控制因素的效應(yīng)不具有可加性，那么就必須在控制因素的所有組合設(shè)置在進(jìn)行試驗(yàn)以前獲得最佳組合。而且如果控制因素的數(shù)目非常之多的話，試驗(yàn)就會(huì)變得非常昂貴。

獲得可加模型還有另外一個(gè)重要原因。由于進(jìn)行試驗(yàn)的環(huán)境也可以當(dāng)作一個(gè)控制因素，那么三種類型的環(huán)境:實(shí)驗(yàn)室、制造環(huán)境和顧客使用環(huán)境，均可當(dāng)作控制因素處理。如果在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下觀察到控制因素之間存在很強(qiáng)的交互作用，那么這些控制因素還可能與實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境發(fā)生交互.因此，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下獲得的控制因素的最佳組合很可能在制造環(huán)境或顧客使用環(huán)境下被證明不是最佳選擇。

由此可見(jiàn)，控制因素之間存在交互作用是參數(shù)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題，因此，通過(guò)明智地選擇質(zhì)量特性、控制因素、噪聲因素和測(cè)試環(huán)境，雖然不能保證能夠獲得可加模型，但是可以減少交互作用的程度和重要度。

例如，有一晶體管穩(wěn)壓電源，輸入為交流220V，要求輸出目標(biāo)值為直流110V，波動(dòng)范圍必須控制在±2V。決定穩(wěn)壓電路輸出特性的主要因素是晶體管的電流放大倍數(shù) hFE（其輸出特性呈非線性關(guān)系）以及調(diào)節(jié)電阻R的大?。娮璧妮敵龀示€性關(guān)系）。

通常專業(yè)設(shè)計(jì)人員看到電路輸出與目標(biāo)值發(fā)生偏離時(shí)，大多是調(diào)整晶體管 hFE的工作點(diǎn)，使輸出達(dá)到目標(biāo)值，但又產(chǎn)生了輸出電壓波動(dòng)偏大的問(wèn)題。例如原穩(wěn)壓電源的晶體管hPE工作點(diǎn)在A1（A1=20），對(duì)應(yīng)的輸出電壓為95V。這時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常是把hFE從A1調(diào)整到A2（A2=40），使輸出電壓達(dá)到110V。但是，晶體管的hFE總會(huì)有一定范圍的波動(dòng)。假定hFE的波動(dòng)范圍為±20，當(dāng)選定A2=40為設(shè)計(jì)中心值時(shí)，hFE就將在20-60（A1-A3）之間波動(dòng)，對(duì)應(yīng)的輸出目標(biāo)的波動(dòng)范圍將是95-120V。過(guò)去為解決這一問(wèn)題，都是進(jìn)一步嚴(yán)格挑選元件，以減小hFE的波動(dòng)范圍。這樣勢(shì)必增加制造成本。如何運(yùn)用參數(shù)設(shè)計(jì)的原理來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)呢？由此可知，當(dāng)A4=80這個(gè)工作點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線變化的平坦區(qū)?，F(xiàn)在仍采用hFE波動(dòng)為±20的晶體管，但工作點(diǎn)選A4=80上，此時(shí)輸出電壓波動(dòng)范圍為120耀122V之間，波動(dòng)幅度大大減小。但這時(shí)的輸出電壓為121V，比目標(biāo)值110V高出一個(gè)M=11V的偏差。這個(gè)偏差可用線性元件電阻 R來(lái)校正，通過(guò)改變電阻R的大小來(lái)調(diào)整輸出電壓；使其達(dá)到110V。通過(guò)這項(xiàng)設(shè)計(jì)，我們找到了晶體管hFE與電阻的最佳參數(shù)組合為A4B4。

在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，常常是在關(guān)系未知的情況下進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)的，而不是象上例中的關(guān)系明確可鑒。這就必須通過(guò)試驗(yàn)的辦法，并借助于正交試驗(yàn)、方差分析、信噪比等數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，以較少的次數(shù)找出符合設(shè)計(jì)目標(biāo)值且穩(wěn)定性很高的參數(shù)組合。