质量工程学（陈洪根）

当前，我国正处于由制造大国向制造强国转变升级的关键发展阶段，制造业的发展需要着眼于产品和服务质量的提高。这不仅需要质量管理理论的创新引领，更需要质量工程方法和技术的强力支撑。推广和普及质量工程方法和技术，培养更多掌握质量工程方法和技术的专业人才，有利于缓解我国产业转型升级中质量工程专业人才的供需矛盾，赋能我国由制造大国向制造强国转变。 
本书是在总结河南省精品课程和河南省首批一流本科课程“质量工程学”数十年教育教学经验基础上，立足于现代质量工程基本理论和发展趋势而编写的。本书重点内容包括质量工程基础概念、质量统计技术基础、质量功能展开、试验设计、田口方法、变异源分析、测量系统分析、过程质量控制、质量检验及抽样技术、六西格玛管理等。本书具有以下三个特点。 
① 引导学生在学习中思考，在思考中学习。通过“学而思之”“链接小知识”等栏目设置，启发学生运用课内知识对课外所听所见的事件、现象进行思考分析，锻炼学生利用专业知识分析具体问题能力的同时，潜移默化地培养学生的国家建设使命感、中华文化认同感和民族自豪感，激发学生的学习动力。 
② 强化应用实践能力培养。通过“即学即用”“案例分析”“课后习题”等栏目设置，以及Minitab软件及应用章节内容设置，构建立体化的实践应用知识体系，凸显学生实践应用能力培养特色。 
③ 突出航空航天特色。质量工程相关技术在航空航天领域得到广泛应用，本书通过在“引导案例”“案例分析” “习题例题”等环节大量引入航空航天背景实例和材料，不仅有助于进一步强化学生对质量工程技术发展起源的理解，而且鉴于航空航天产品的高科技属性，还有助于激发学生的学习兴趣。 
参与本书编写工作的有郑州航空工业管理学院的陈洪根(第1章)、余兴旺(第2章)、张睿(第3章)、王国东(第4章)、李婧(第5章)、张霖(第7章)、周昊飞(第8章)、邹妍(第9章)、牛小娟(第10章)和河南工程学院的张帅(第6章)。全书由陈洪根统稿。 
郑州航空工业管理学院研究生李诗宇、邓阳、王鹏翔和成星宇同学参与了本书的部分绘图和案例资料整理等工作。 
本书在编写过程中，参考和引用了国内外学者的著作和材料，在此谨向原作者表示衷心感谢。 
由 于编者水平有限，对质量工程领域所涉及的知识和内容的把握可能存在不足，本书不尽完善之处在所难免，敬请广大读者批评指正，并及时反馈，以便将来改进。 

编者 
2022年10月 

《质量工程学》为河南省“十四五”普通高等教育规划教材，是河南省首批一流本科课程“质量工程学”的配套教材。根据教学质量国家标准的培养要求和现代质量工程学理论发展，本书以波动分析和控制为核心，按照“基础理论—质量设计—质量控制—质量改进”这一主线，系统介绍了产品设计开发和生产制造等寿命阶段的质量工程理论和方法，具体包括统计技术基础、质量功能展开、试验设计、田口方法、变异源分析、测量系统分析、过程质量控制、质量检验及抽样技术和六西格玛管理等内容。本书在系统性介绍质量工程学知识的同时穿插了导入案例、即学即用、学而思之、链接小知识、案例分析、每章习题等栏目，以帮助读者加深理解并实践运用。本书可作为高等院校质量管理工程、飞行器质量与可靠性、标准化工程、工业工程、管理科学与工程、工商管理等相关专业本科生和研究生的质量工程学教材，也可供从事质量与可靠性工程等工作的工程技术人员参考使用。

《质量工程学》为河南省“十四五”普通高等教育规划教材，是河南省首批一流本科课程“质量工程学”的配套教材。根据教学质量国家标准的培养要求和现代质量工程学理论发展，本书以波动分析和控制为核心，按照“基础理论—质量设计—质量控制—质量改进”这一主线，系统介绍了产品设计开发和生产制造等寿命阶段的质量工程理论和方法，具体包括统计技术基础、质量功能展开、试验设计、田口方法、变异源分析、测量系统分析、过程质量控制、质量检验及抽样技术和六西格玛管理等内容。本书在系统性介绍质量工程学知识的同时穿插了导入案例、即学即用、学而思之、链接小知识、案例分析、每章习题等栏目，以帮助读者加深理解并实践运用。本书可作为高等院校质量管理工程、飞行器质量与可靠性、标准化工程、工业工程、管理科学与工程、工商管理等相关专业本科生和研究生的质量工程学教材，也可供从事质量与可靠性工程等工作的工程技术人员参考使用。

陈洪根，郑州航空工业管理学院，教授，2009年至今在郑州航空工业管理学院质量管理工程教研室从事质量与可靠性工程领域的教学和科研工作，期间作为河南省博士服务团成员被选派到企业全职担任生产质量与可靠性顾问工作一年；迄今主持完成国家自然科学基金、人文社科项目、航空科学基金等省部级以上课题近十项，发表学术论文近百篇，出版专著1部、教材1部。

章质量工程概论 1 
节质量和质量工程 2 
一、质量的概念 2 
二、质量工程的概念和内容 7 
三、其他相关术语 9 
第二节产品质量形成过程 10 
一、质量螺旋过程 10 
二、质量环过程 11 
第三节质量问题产生原因 11 
一、波动的概念 11 
二、质量因素 12 
三、质量因素分类 13 
第四节质量工程的发展历史 14 
一、质量检验阶段 14 
二、统计过程控制阶段 14 
三、质量设计阶段 14 
第五节质量工程的基础性工作 15 
一、标准化工作 15 
二、计量工作 16 
三、质量信息化工作 16 
四、质量教育工作 17 
本章小结 17 
【知识图谱】 17 
【基本概念】 18 
本章习题 18 

第二章质量统计技术基础 19 
节样本与抽样分布 20 
一、基本概念 20 
二、常用分布 21 
三、正态总体的抽样分布 23 
第二节参数估计 23 
一、参数的点估计 24 
二、参数的区间估计 27 
第三节假设检验 30 
一、基本概念 30 
二、参数的假设检验 32 
第四节方差分析 36 
一、单因素方差分析 36 
二、双因素方差分析 38 
第五节线性回归 42 
一、一元线性回归模型 42 
二、回归模型中的参数估计 43 
三、回归分析中的假设检验与预测 44 
四、可线性化的一元非线性回归分析 45 
本章小结 46 
【知识图谱】 46 
【基本概念】 46 
本章习题 47 

第三章质量功能展开 50 
节质量功能展开概述 51 
一、质量功能展开的起源 51 
二、质量功能展开的发展 52 
第二节质量功能展开原理与模型 52 
一、质量功能展开的基本内涵 52 
二、质量功能展开的基本模式 53 
三、质量功能展开的基本原理 54 
第三节质量屋 55 
一、质量屋概述 55 
二、质量屋构建 57 
第四节质量功能展开应用案例 61 
一、Z 市地铁服务质量存在的问题 61 
二、基于QFD 的Z 市地铁服务质量改进 62 
本章小结 65 
【知识图谱】 65 
【基本概念】 66 
本章习题 66 

第四章试验设计 67 
节试验设计概述 69 
一、试验设计的基本内涵 69 
二、试验设计中的基本术语 70 
三、试验设计的基本原则 71 
四、过程试验的典型顺序 71 
第二节试验的类型和方法 72 
一、正交表 72 
二、两水平全析因试验设计 74 
三、两水平部分析因试验设计 76 
第三节试验数据的方差分析 81 
一、线性模型与基本假定 81 
二、平方和与自由度的剖分 83 
三、期望均方 85 
四、结果检验 86 
第四节单因素和两因素试验的方差分析 88 
一、单因素试验的方差分析 88 
二、两因素试验的方差分析 89 
第五节试验设计应用案例 96 
一、基础信息和数据 96 
二、试验工作表设计 97 
三、方差分析 98 
四、线性分析 98 
五、回归分析 100 
六、试验设计结论 102 
本章小结 102 
【知识图谱】 102 
【基本概念】 103 
本章习题 103 

第五章田口方法 104 
节田口方法基本理论 105 
一、田口方法的基本思想 105 
二、田口方法的显著特点 106 
三、田口方法的目的和作用 107 
四、田口方法的相关概念 108 
第二节田口参数设计 115 
一、参数设计的基本原理 115 
二、内外表 116 
三、信噪比 117 
四、灵敏度 118 
五、田口参数设计流程 118 
六、参数设计方案的判定准则 119 
第三节田口容差设计 119 
一、容差设计的基本原理 119 
二、质量损失函数 120 
三、容差设计的实施框架 121 
四、容差设计方案的判定准则 121 
第四节田口方法应用案例 122 
一、吸波涂层的质量目标特性和因素分析 122 
二、3 层吸波材料的反射率优化设计 122 
本章小结 126 
【知识图谱】 126 
【基本概念】 126 
本章习题 127 

第六章变异源分析 128 
节变异源分析概述 129 
一、变异源分析基本概念 129 
二、变异的类型 131 
三、变异的度量 132 
第二节变异源分析方法 132 
一、图形分析方法 132 
二、数值分析方法 134 
三、主成分分析 137 
四、状态空间模型 138 
第三节变异源分析应用案例 139 
一、残氧量变异分析 139 
二、瓷砖平面度变异分析 141 
本章小结 142 
【知识图谱】 142 
【基本概念】 142 

第七章测量系统分析 144 
节测量系统分析基本概念 145 
一、测量和测量系统 145 
二、分辨力 146 
三、准确度和精密度 147 
第二节重复性和再现性分析 149 
一、重复性 149 
二、再现性 149 
三、重复性和再现性分析方法 150 
第三节线性和偏倚分析 159 
一、偏倚 159 
二、线性 159 
三、量具的线性和偏倚分析 159 
第四节属性一致性分析 162 
一、属性数据 162 
二、一致性 163 
三、二元数据的属性一致性分析 163 
四、标称数据的属性一致性分析 165 
五、有序数据的属性一致性分析 167 
本章小结 169 
【知识图谱】 169 
【基本概念】 169 
本章习题 170 

第八章过程质量控制 171 
节统计过程控制 172 
一、SPC 与SQC  173 
二、过程波动           174 
三、控制图基本原理 175 
四、控制图判定准则 178 
五、控制图的分类与选取 180 
六、统计过程控制的应用流程 181 
第二节常用的计量型控制图 182 
一、均值-极差控制图 182 
二、均值-标准差控制图 185 
第三节常用的计数控制图 186 
一、不合格品率控制图 186 
二、缺陷数控制图 188 
第四节过程能力分析 190 
一、过程能力 190 
二、过程能力指数 190 
三、过程能力分析准则 192 
第五节控制图模式识别 193 
一、控制图模式 193 
二、神经网络识别方法 194 
本章小结 196 
【知识图谱】 196 
【基本概念】 196 
本章习题 197 

第九章质量检验及抽样技术 198 
节质量检验概述 199 
一、质量检验的定义 199 
二、质量检验的意义 199 
三、质量检验的职能 200 
四、质量检验的方式 200 
第二节抽样检验基础 202 
一、抽样检验的定义 202 
二、抽样检验的常用术语 203 
三、抽样检验的分类 205 
四、抽样检验的标准 207 
第三节抽样检验特性曲线 208 
一、OC 曲线的内涵 208 
二、OC 曲线的计算 209 
三、OC 曲线的类型 210 
四、OC 曲线的灵敏度分析 211 
五、百分比抽样检验的不合理性 212 
第四节计数标准型抽样检验 212 
一、计数标准型抽样检验的原理 212 
二、计数标准型抽样标准 213 
三、计数标准型抽样检验方案的实施 213 
第五节计数调整型抽样检验 214 
一、计数调整型抽样检验的原理 214 
二、接收质量限 215 
三、计数调整型抽样检验方案的实施 215 
第六节计量抽样检验 219 
一、计量抽样检验概述 219 
二、均值为质量指标的计量标准型一次抽样检验 221 
三、不合格品率为质量指标的计量标准型一次抽样检验 224 
本章小结 225 
【知识图谱】 225 
【基本概念】 225 
本章习题 227 

第十章六西格玛管理 228 
节六西格玛的起源和发展 229 
一、六西格玛的起源 229 
二、六西格玛的发展 230 
第二节六西格玛管理的概念和作用 232 
一、六西格玛管理的概念 232 
二、六西格玛管理的特点 233 
三、六西格玛管理的作用 234 
第三节六西格玛管理的度量指标 234 
一、常用基本概念 234 
二、离散型数据常用度量指标 235 
三、连续型数据度量指标 236 
第四节六西格玛管理方法论 237 
一、六西格玛改进模式 237 
二、六西格玛设计模式 238 
第五节DMAIC 流程 238 
一、界定阶段 238 
二、测量阶段 241 
三、分析阶段 244 
四、改进阶段 245 
五、控制阶段 246 
第六节六西格玛管理的组织与实施 248 
一、六西格玛管理的基本实施过程 248 
二、六西格玛管理的组织模式 248 
三、六西格玛管理的组织角色 249 
本章小结 250 
【知识图谱】 250 
【基本概念】 250 
本章习题 251 

参考文献 252 

附录 254 
附录1标准正态分布表 254 
附录2χ2 分布下侧分位数χ2p (n)  255 
附录3不合格品率的计数标准型一次抽检表(α= 5%， β= 10%)  257 
附录4放宽检查界限数（LR）表 258 
附录5一次正常抽检方案表 259 
附录6一次加严抽检方案表 260 
附录7一次放宽抽检方案表 261 
附录8一次特宽抽检方案表 262

《质量工程学》为河南省“十四五”普通高等教育规划教材，是河南省首批一流本科课程“质量工程学”的配套教材。根据教学质量国家标准的培养要求和现代质量工程学理论发展，本书以波动分析和控制为核心，按照“基础理论—质量设计—质量控制—质量改进”这一主线，系统介绍了产品设计开发和生产制造等寿命阶段的质量工程理论和方法，具体包括统计技术基础、质量功能展开、试验设计、田口方法、变异源分析、测量系统分析、过程质量控制、质量检验及抽样技术和六西格玛管理等内容。本书在系统性介绍质量工程学知识的同时穿插了导入案例、即学即用、学而思之、链接小知识、案例分析、每章习题等栏目，以帮助读者加深理解并实践运用。本书可作为高等院校质量管理工程、飞行器质量与可靠性、标准化工程、工业工程、管理科学与工程、工商管理等相关专业本科生和研究生的质量工程学教材，也可供从事质量与可靠性工程等工作的工程技术人员参考使用。

陈洪根，郑州航空工业管理学院，教授，2009年至今在郑州航空工业管理学院质量管理工程教研室从事质量与可靠性工程领域的教学和科研工作，期间作为河南省博士服务团成员被选派到企业全职担任生产质量与可靠性顾问工作一年；迄今主持完成国家自然科学基金、人文社科项目、航空科学基金等省部级以上课题近十项，发表学术论文近百篇，出版专著1部、教材1部。