參數設計（Parameter Design）在系統設計之后進行。參數設計的基本思想是通過選擇系統中所有參數（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、內部和產品間三種干擾的影響，使所設計的產品質量特性波動小，穩定性好。另外，在參數設計階段，一般選用能滿足使用環境條件的最低質量等級的元件和性價比高的加工精度來進行設計，使產品的質量和成本兩方面均得到改善。

 

    參數設計是一個多因素選優問題。由于要考慮三種干擾對產品質量特性值波動的影響，探求抗干擾性能好的設計方案，因此參數設計比正交試驗設計要復雜得多。田口博士采用內側正交表和外側正交表直積來安排試驗方案，用信噪比作為產品質量特性的穩定性指標來進行統計分析。

 

    為什么即使采用質量等級不高、波動較大的元件，通過參數設計，系統的功能仍十分穩定呢？這是因為參數設計利用了非線性效應。通常產品質量特性值y與某些元部件參數的水平之間存在著非線性關系，假如某一產品輸出特性值為y，目標值為m，選用的某元件參數為x，其波動范圍為Dx（一般呈正態分布），若參數x取水平x1，由于波動Dx，引起y的波動為Dy1（如圖），通過參數設計，將x1移到x2，此時同樣的波動范圍Δx，引起y的波動范圍縮小成Dy2，由于非線性效應十分明顯，D y2<Dy1，由此可見，只要合理地選擇參數的水平，在參數的波動范圍不變的條件下，（也就意味著不增加成本），就可以大大減少質量特性值y的波動范圍，從而提高了產品的穩定性。但與此同時，卻發生了新的矛盾，這就是y的目標值從m移到了m?，偏離量Δm= m?-m。如何使y保持穩定，而又不偏離目標值呢？這時，可設法找一個與輸出特性y呈線性關系，且易于調整的元器件參數z（調整因素），即y=a+bz，只要把z從z1調到z2，即可補償偏離量 Δm。如果不采用參數設計，利用非線性關系，而是按傳統方法直接進行容差設計，把元件x由較低質量等級改為很高質量等級，也就是說將參數x的波動范圍由Δx 縮小為Δx1，而對應于水平x1的質量特性y的波動范圍變為Δy3，雖然Δy3<Δy1，但這是以增加成本為代價而取得的；而且可能仍然是Δy3>Δy2，即提高了元件質量等級后，對應于x1的產品質量特性y的波動范圍仍然比采用較低質量等級元件、對應于水平x2的y波動范圍D y2要寬，由此可以看出參數設計的優越性。