品质工程学概述
品质工程学是由日本田口玄一博士开发的田口方法。使用田口方法，可以提高产品质量，使产品在各种环境下都能够稳定地工作，降低故障率。
品质工程学将品质控制分为“在线品质管理”和“离线品质管理”。在线品质管理是指生产过程中的品质控制，离线品质管理则是产品开发。设计过程中的品质控制能解决70%的波动问题，这是提高产品品质的关键。品质工程学的主要任务就是利用离线品质工程学对产品进行稳健性设计，以增强产品作业的抗干扰性；利用在线品质工程学以减小产品间的波动。品质工程学的质量理论体系和应用方法如图1所示。

品质工程学是把系统定量化，计算出实测数据来实现系统最佳化的方法。系统（图2）由4个部分构成，分别是输入、输出、误差因子和可控因子。
输入：改变输出的因子，也被称为信号因子。
输出：系统功能的表现形式。
误差因子：能够改变系统的输出，是设计无法控制的因子。
可控因子：能够改变系统的输出，是设计自由设定的因子。

品质工程学在汽车开发前端匹配性品质管理中的应用
在汽车开发前期，首先规定了前端前照灯与前保、前照灯与机盖等外观可视部位的匹配性目标规格。设计在此规格内进行构造设计，确认各影响因子和公差。由于各种各样的误差干扰，因子会在公差内变化，从而导致结果系变化，这样需要通过试验（图3）来明确各因子对结果系的影响度，再运用最小二乘法计算出结果系的偏差，将结果系偏差控制在匹配性规格内，确保匹配性规格成立。

1.针对结果系的特性筛选出因子
运用鱼骨图、头脑风暴法等QC手法整理出构造上可能对结果系产生影响的所有因子，通过梳理和归类明确主要因子和水平。
2.直交表的选择及设定
直交表是试验设计的基本工具，是运用组合数学方法经试验分析所创造的一套规则的标准化表格。比如4个因子3个水平按照全因素试验方法，需做34共计81次试验。但通过直交表，只需做9次试验（表1），这样大大节省了人力、物力和财力。根据图3中STEP1明确的因子和水平，选择合适的直交表。

3.通过试验取得数据
按照直交表的顺序进行试验，记录每次试验的数据。
4.根据实验数据做出因子效果图
分析实验数据，做出因子效果图（图4）。因子效果图就是把因子作为横轴，特性值作为纵轴的曲线关系图。

5.分析因子效果图，确认匹配性规格成立性
从因子效果图中，我们可以获取如图5所示的信息。
（1）单个因子变化时结果系如何变化（A、B因子同向影响，C、D因子反向影响）。
（2）单个因子对结果系的影响度（例：C因子影响度：5.4-4.8=0.6）。
（3）明确结果系最优组合（组合A1B1C2D2）。
（4）明确结果系最差组合（组合A2B2C1D1）。
（5）确认对结果系影响最大的因子（因子C）。
根据各因子的影响度，计算出各因子的偏差，汇总所有因子的偏差，利用最小二乘法对结果系进行理论计算，将理论计算值与匹配性规格比较，确认匹配性规格的成立性。

运用品质工程学方法确认前照灯与前保间隙的案例
以下通过对实车前端前照灯与前保间隙的案例，详细说明品质工程学在汽车开发前端匹配性品质管理中的应用。
1.匹配性规格目标
某车型前端前照灯与前保间隙匹配性规格目标为2.0±1.5，新车设计时需明确此部位各因子的影响度和公差，计算结果系偏差能否满足匹配性目标。
2.因子分解及提取
前保固定在前照灯上，有2个可控因子：①前照灯单品T-1规格：±1.0；②前保单品PL-1规格：±0.7。如图6所示。
前照灯固定在车体上，有5个误差因子（表2）。

3.直交表的选择及设定
由于车体误差因子有5个，选用直交表L8（25）（表3）进行试验。

4.数据收集及分析
在实车上进行试验，整理测量数据如表4所示，分析数据计算出误差因子的偏差，结合可控因子的公差，确认第4点匹配性规格的成立性NG（表5）。

5.因子效果图
分析试验数据，做出第4点因子效果图（图7）。

6.各因子的影响度
根据第4点因子效果图，计算出第4点各误差因子的影响度，如表6所示。

7.对策及效果
由于第4点匹配性规格成立性NG，根据因子效果图明确a因子对结果系影响最大。对策为焊装增加治具进行定位，减小a因子的公差（由1.5变成1.0）。执行对策后第4点匹配性规格成立性结果OK（表7）。
后续新车试制过程中，对前照灯与前保第4点间隙进行跟踪，间隙均在规格内，确认对策有效。

8.小结
本案例应用品质工程学方法，明确了车体各误差因子对前照灯与前保间隙的影响度，通过减小最大影响因子的公差，从理论上判定匹配性规格成立，从而避免了量产后前照灯与前保间隙大的问题。
结语
匹配性品质管理是汽车产品开发的一个关键环节。前端是新车试制过程中匹配性问题多发部位，通常的品质解析是针对已发生的问题做出对策，对那些没有发现的问题无法做出对策，因此无法彻底解决问题。本文应用品质工程学的方法，在设计初期，用较少的试验次数，较低的研制经费，明确各因子的影响度，对影响大的因子赋予较小的公差，通过理论计算，将结果系的偏差控制在匹配性规格内。这样车辆在生产过程中即使有各种干扰导致因子波动，但结果系依然符合设计规格，从而提升整车的品质。