田口实验法 L18 standard
田口方法_质量工程学ppt课件
1
11111111
2
11222222
3
11333333
4
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5
12223311
6
12331122
7
13121323
8
13232131
9
13313212
10 2 1 1 3 3 2 2 1
11 2 1 2 1 1 3 3 2
12 2 1 3 2 2 1 1 3
13 2 2 1 2 3 1 3 2
8 9
内表 1 3 2 3 2 1 3 1
13313212
因变量 y = 扭矩
10 2 1 1 3 3 2 2 1
11 2 1 2 1 1 3 3 2
12 2 1 3 2 2 1 1 3
13 2 2 1 2 3 1 3 2
14 2 2 2 3 1 2 1 3
15 2 2 3 1 2 3 2 1
16 2 3 1 3 2 3 1 2
Within C2 3 3 2 2 2 - - - 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Within C3 3 3 2 2 2 - - - 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
设计内表 —— 根据可控因子的个数和水平数，选择合适的 正交表，称为内表；（一般不考虑交互作用）
设计外表 —— 根据躁声因子的个数和水平数选择合适的正 交表，称为外表；
由内、外表结合确定试验组合，进行试验并记录试验结果；
内、外表结合例（ 内表 L18（2X37））
外表
内表
ABCDEFGH
N1 (New)
• 田口方法在技术上被称作 “质量工程学” • 田口认为产品质量就是该产品给用户带来的损失，损失愈小，
田口实验方法ppt课件
• 田口博士引用，並提出一系列表格，希望
以最少的實驗次數就能對因子主效果做
不偏的估計
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直交表特性
• 对于任意一个直交表都应当具备下列两个 特性:
• 每一列都是自我平衡的（self-balanced）,在 每一列 中因子的各水准出现的频率是相同 的；
• 每两列间都是平衡的（mutual-balanced）,也
就是 在某一列中出现某一水准的所有实验
组，与在另一 列中，出现此水准的频率是
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直交表L8(27)
Exp
A
B
1
1
1
2
1
1
3
1
2
4
1
2
5
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1
6
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1
7
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2
8
2
2
Level 1 1.8
1.55
Level 2 1.65
1.9
Effect -0.15 0.35
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为什么田口实验设计能以最少
好 的实验次數，获取最 的效果？
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实验设计
一种安排实验和分析实验数据的数理 统 计方法；实验设计主要对实验进行 合理 安排，以较小的实验规模（实验 次数）、 较短的实验周期和较低的实 验成本，获得理想的实验结果和正确 的结论
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直交表的表示方法
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直交表的表示方法
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直交表
DOE设计——田口优化
DOE实验设计(田口方法)▲设计思想现代企业已经充分意识到了品质管理的重要性，不少成功企业已将品质管理（QC）很好的融入到了产品研发及生产的各个阶段。
众所周知，品质管理包括离线品管和线上品管两个部分。
离线品管活动发生在产品和制程的设计阶段。
DOE实验设计中的田口方法是一种统计方法，利用该方法可以简化或是删除许多统计设计工作。
英瑞奇特推出此课程，旨在向您讲述如何将各项实验方法运用于产品和制程设计中，以便更有效的降低杂音因素的敏感影响，减少过程中各项的变差，从而使产品及制程设计臻于完美。
一、田口方法的涵义随着市场竞争的日趋激烈，企业只有牢牢把握市场需求，用较短的时间开发出低成本、高质量的产品，才能在竞争中立于不败之地。
在众多的产品开发方法中，田口方法不失为提高产品质量，促进技术创新，增强企业竞争力的理想方法。
田口方法是日本田口玄一博士创立的，其核心内容被日本视为“国宝”。
日本和欧美等发达国家和地区，尽管拥有先进的设备和优质原材料，仍然严把质量关，应用田口方法创造出了许多世界知名品牌。
田口方法是一种低成本、高效益的质量工程方法，它强调产品质量的提高不是通过检验，而是通过设计。
其基本思想是把产品的稳健性设计到产品和制造过程中，通过控制源头质量来抵御大量的下游生产或顾客使用中的噪声或不可控因素的干扰，这些因素包括环境湿度、材料老化、制造误差、零件间的波动等等。
田口方法不仅提倡充分利用廉价的元件来设计和制造出高品质的产品，而且使用先进的试验技术来降低设计试验费用，这也正是田口方法对传统思想的革命性改变．为企业增加效益指出了一个新方向。
田口方法的目的在于，使所设计的产品质量稳定、波动性小，使生产过程对各种噪声不敏感。
在产品设计过程中，利用质量、成本、效益的函数关系，在低成本的条件下开发出高质量的产品。
田口方法认为，产品开发的效益可用企业内部效益和社会损失来衡量．企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本，社会效益则以产品进人消费领域后给人们带来的影响作为衡量指标。
《田口方法培训教材》课件
04
田口方法的优势与局限性
优势
稳健性
田口方法通过稳健设计，使得 产品对各种噪声因素的干扰具 有鲁棒性，从而提高产品的稳
定性。
低成本高效率
田口方法采用简单的方法进行 实验设计，减少了实验次数， 降低了成本，同时提高了效率 。
易于实施
田口方法简单易学，不需要复 杂的数学和统计知识，使得其 实施变得相对容易。
性。
稳健性设计还涉及到质量损失函 数的概念，通过最小化质量损失
函数来优化产品的稳健性。
质量损失函数
质量损失函数是一种评估产品质量和稳健性的度量，它考虑了产品性能的波动和偏 差对质量的影响。
田口方法通过最小化质量损失函数来优化产品的稳健性和性能，以提高产品的质量 和可靠性。
质量损失函数的计算需要考虑各种因素，包括产品性能的波动、偏差、噪声和干扰 等。
采用降维技术
在处理高维度系统时，可以采用 降维技术将高维度问题转化为低 维度问题，从而降低计算复杂度
。
噪声抑制技术
可以采用噪声抑制技术降低噪声 的影响，例如滤波器、去噪算法
等。
05Байду номын сангаас
田口方法案例分析
案例一：降低产品不良率
总结词
通过应用田口方法，成功降低产品不良率，提高产品质量和客户满意度。
详细描述
对噪声的敏感性
随着维度的增加，田口方法的性能会下降 ，因为其算法复杂度会随着维度的增加而 指数级增长。
田口方法对噪声比较敏感，噪声的存在可 能会影响其优化结果的准确性。
如何克服局限性
结合其他优化算法
可以将田口方法与其他优化算法 结合使用，例如遗传算法、粒子 群算法等，以提高其处理非线性 、多变量和高维度问题的能力。
田口式实验计划法的应用-2
DOE
应用实验计划 选择最好的组合水准 保留对杂音最不敏感的参 数组合达成高品质而不需 增加成本 日本的强项／美国的弱项
à À ø 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
à À ø È ± Õ ¾ Ï ½ Ô Ó µ y O 70% 40%
È ± Õ ¾
Ô Ó ¢ µ O 2% 40%
LSL
m
USL
DOE
乙工厂 甲工厂
工厂
甲工厂 乙工厂
近似的分布
均等 常态
不良百分率
几近于零 0.3%
DOE
杂音和坚耐性
一些不想要和无法控制的因素，导致功能品质特性 偏离目标值。 杂音对品质有不良影响，然而，消除杂音因素常是 很花钱的。 例如在工厂内，制程可能会受到温度波动的影响。 透过全厂的空调系统，消除此一杂音因素，很可能是 太昂贵的解决方案。 田口的技术是减少杂音因素的影响。这一套技术， 帮助设计产品和改善制程，使得对杂音的敏感程度， 降低最低。 产品和制程对杂音最不敏感，我们称之为“坚耐性 ”。
Ô ² Ô Ó Ê î O 28% 20%
DOE
允差设计
当参数设计不足以减少产出的变异，我们才转向允差 设计。对于某些生产因素，其变异会对输出变异造成很 大的影响，所以我们必须缩小其允差范围。为了符合较 紧的制程规格，往往需要较高级的材料和较好的设备。 因此允差设计经常导致生产成本增加。
DOE
DOE
品质管制活动
某家公司做了一部份的空调，行销世界各国： – 在发达国家其反应制冷效果相当良好，但未不发达国 家其反应制冷效果不好，请问这是什么杂音。 – 在进行产品测试时，发现一百台产品中，有些制冷效 果好，有些制冷效果差，请问这些什么杂音。 – 产品使用了一段时间之后，制冷效果变差，发现是里 面的某一个零件寿命匹配不佳所造成，请问这些是什 么杂音。
田口方法实战训练ppt课件
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2
田口的质量哲学
定义：“质量是产品出厂后给社会带来的损失”。
品质不是检验出来的，品质必须设计到产品中去；
品质的目标是：
“最小化与目标值的偏差，且能免于噪音的影响”；
品质成本应当用与标准值偏移的函数关系来衡量——这就 是著名的“质量损失函数模型”。
综合误差法： 选择少数几个点，如3-4个
最不利误差法： 选定2个端点—— 正偏，正负
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18
田口正交表样式(简化)
实验次数: 9*2= 18 次
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19
信噪比 (S/N)
田口博士创造性提出了信噪比的概念，以S/N比 作为分析改善对象和评价方案的核心指标。
S/N比的特点： 综合反映关于响应位置和离散度两个特性的信
S/N = 信号/噪音
该比值越达，表明品质越好。 单位 以分贝（db）表示。
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S/N 理论表达式
设实际测量值y与目标值m之偏差为y1、 y2、…，yn，则有:
总误差： ST = yi2
平均误差： 误差方差：
Sm = Ve =
1 (
n
yi2 )
ST Sm n 1
信噪比：
息，从而达到获得最理想的品质效果。 ——这也正是稳健设计的核心机理。虽然缺少统计
理论支持，但实践证明它是最优良的方法。
可编辑课件PPT20Fra bibliotekS/N 之来源
在通讯工程里，常以电讯的输出“信号”与“噪音” 之比作为品质指标，以此值越大表示通讯品质越好。S/N 比的原始定义是指信号噪音比，，可用以下公式表示：
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田口质量方法介绍
DOE --- TAGUCHI METHOD(I) 田口實驗方法簡介
日本某一地磚制造廠Ina Tile Company Japan 有關田口實驗的案例 日本某一地磚制造廠 問題
Ina Tile Company 所做出來的成品 地磚 其 所做出來的成品(地磚 地磚),其 尺寸大小差異很大. 尺寸大小差異很大
我們做一個實驗(試驗 目的是了解有沒有靜電之存在, 例:我們做一個實驗 試驗 目的是了解有沒有靜電之存在 我們做一個實驗 試驗),目的是了解有沒有靜電之存在 做一個試驗(如Pilot Run在某種 在某種Condition下),測試良 做一個試驗 如 在某種 下 測試良 率是否能達到90%或以上 只想証明這一點 或以上.(只想証明這一點 率是否能達到 或以上 只想証明這一點)
積極的目的 在於尋求最小成本或適當目標值或最小不良率
或最大產量等的最佳生產條件(組合 或最大產量等的最佳生產條件 組合). 組合
DOE --- TAGUCHI METHOD(I) 實驗計劃法之概念
實驗計劃用語及定義
Experiment(實驗 Considered course of action aimed at answering 實驗) 實驗 one or more carefully framed questions. Factors(因子 為達到實驗目的而提出之原因或實驗變數 因子) 因子 為達到實驗目的而提出之原因或實驗變數. 例如)不同之操作員 不同之機器,材料或顏色等 Qualitative Factors (例如 不同之操作員 不同之機器 材料或顏色等 例如 不同之操作員,不同之機器 材料或顏色等. 水准的總數為水准數. Level(水准或水准數 因子的狀態條件為水准 水准的總數為水准數 水准或水准數) 因子的狀態條件為水准,水准的總數為水准數 水准或水准數
实验设计与田口方法
三、0.618法
0.618法是单因素试验设计法，又叫黄金分 割法。
这种方法是在试验范围内(a，b)，首先安 排两个试验点，再根据两点试验结果，留下 好点，去掉不好点所在的一段范围，再在余 下的范围内继续寻找好点，去掉不好的点， 如此继续地作下去，直到找到最优点为止。
0.618法要求试验结果目标函数f(x)是单 峰函数，见图所示，即在试验范围(a，b) 内只有一个最优点d，其效果f(d)最好，比 d大或小的点都差，且距最优点d越远的试 验效果越差。
第八章 实验设计与田口方法
第一节 试验设计概述
一、试验设计的发展及应用范围
试验设计起源于英国，最早应用于农业生产，20世纪30年代， 由于农业试验的需要，费歇(R. A. Fisher)在考察各种肥料及 施肥量对农作物产量的影响时，建立了试验设计的最初数学模型， 在试验设计和统计分析方面做出了一系列先驱工作，从此试验设 计成为统计科学的一个分支。
实施局部控制的目的在于使各部分内或各区组内的实验 环境比较一致或相对稳定，使其差异尽量表现或局限在 各部分之间或各区组之间，而不致影响对考察因素的比 较和分析。
（二）试验设计的实施程序
1.明确试验目的、确定试验指标； 2.选取试验因素及水平； 3.选定试验设计方法； 4.进行试验； 5.数据分析； 6.结论与建议。
第三节 多因素试验设计
如果试验安排得当，就能使试验的次数少， 各种因素状态之间的关系考虑周全，取得事 半功倍的效果。当试验中考察两个以上因素 时，则可选用多因素试验设计方法 。
一、正交试验的基本方法
正交试验是一种科学安排和分析试验的方法。 它是利用“均衡分散性”和“整齐可比性” 正交性原理，从大量的试验点中挑出适量的、 具有代表性、典型的试验点以解决多因素问 题的试验方法。
灰色关联分析在加工部件园度质量控制参数优化中的应用
二.灰色关联分析 灰色相关分析中，黑表示不含有任何信息，白 表示含有全信息。灰色系统则处于黑白之间。 换 句话说，在灰色系统中,一些信息是知道的，一些 信息是不知道的。白系统的各因子之间的相互关系 是确定的，灰色系统的各因子之间的相互关系是不 确定的。灰色相关分析是对一个主要因子与其它所 有因子的不确定关系进行灰色关系分析。当
0 0 max x ( 1 ) x 2.58 2.09 * i 1 (1) x1 (1) 0.891 0 0 max xi (1) min xi (1) 2.58 2.03
0 0 max x ( 2 ) x 70.9 8.03 * i 1 (2) x1 (2) 0.940 0 0 max xi (2) min xi (2) 70.9 4.01
0.7253
0.7103 0.7245 0.7236*
0.7806*
0.6672 0.5726 0.7092
0.1496
0.0922 0.2672 0.0196
1 0.8 0.6 0.4
0.2
m
0 2
4
6
8 10
12
14 16 18
提出了一种基于田口直交表的灰色关联分析的有效方 法，解决了加工部件园度质量控制的参数优化问题。 圆 度和表面粗糙度是园形零件加工的两个重要性能指标。为 了采用较少的实验次数搜寻到优化的加工参数得到最佳的 质量特性。实验设计采用田口正交表，优化的加工参数取 决于从灰关联分析中得到的灰色关联度，还能通过参数的 最大与最小灰色关联度之差找到对多性能特性影响较显著 的因子。实验结果表明：圆度和表面粗糙度可以通过本方 法得到有效地改进。
i (k )
* * min min x0 (k ) xi* max max x0 (k ) xik (k ) k j k j * * x0 (k ) xi* (k ) max max x0 (k ) xi* (k ) k j
田口式实验计划法工程应用分析
實驗計劃法序論--實驗規劃
如何養豬公才可得冠軍
假設影響豬公成長的原因有
A)食物：豬公食、人食 B)環境：籠子、放山 C)餐數：2餐、3餐
準備6隻相同品種的豬公可以嗎？
在相同的B)環境、 C)餐數下
豬公食、人食
在相同的A)食物、C)餐數下
籠子、放山
在相同的A)食物、B)環境下
2餐、3餐
n 信號要因：和特性值有一已知之函數關係，此要因只存在於
多重目標特性中，藉由改變此一要因達成不同目的特性的需求 如前例中的三原色的添加量即為信號要因。
2020/11/27
田口式实验计划法工程应用分析
何謂水準LEVEL＆水準值
n 水準乃是該要因在能夠被設定之可能範圍內，取得數個 不同之設定值，此時稱該要因具有數個水準。而該設定 值稱水準值。
田口式实验计划法工程应用分析
田口品質工程之使用範疇
n OFF LINE n 技術開發 n 產品設計 n 製程設計
n 上述之任一項目皆包括
n 系統選擇 n 參數設計﹝決定參數之中心值﹞ n 允差設計﹝決定參數之公差﹞ n ON LINE n 生產製造
2020/11/27
田口式实验计划法工程应用分析
田口品質工程之演進
n 建立產品（製程）的初期管制圖及Cp&Cpk，作為判斷技術（ 程）穩定程度的指標
n 正確易懂的操作手冊
n 藉由QC工程表，建立製造過程中確保品質的基本保證。其中 大重點為作業標準書及製程用管制圖。
n 技術的正確性
n 確實可行的配方、製程條件，不單只是滿足特定要求（需求 的生產條件，而應該是它的趨勢圖，以便日後進行局部修正 （規格改變）的依據。
B-Low B-High A-Low A-High
田口式实验计划法的应用3
1
3,4
2
DOE
L18(21×37)直交表
• 此表可配置一个2水准与七个3水准。 • 1+2×7=15，但事实上L18应是提供17个自由度。 • 但实际上此表在第一行与第二行之间存在一个“内含
”的交互作用，(2-1) ×(3-1)=2。 • 在第一行和第二行之间可用配置表及响应图将交互作
用给检查出来。 • 在AT&T，L18是最普遍被使用的直交表。 最常使用的直交表为：L16, L18, L8, L27, L12。
DOE
12345678
111111111
L18(21× 37)
2 3
1 1
1 1
1 3
2 3
2 3
2 3
2 3
2 3
直交表
412112233
512223311
612331122
713121323
813232131
913313212
10 2 1 1 3 3 2 2 1
1
2 11 2 1 2 1 1 3 3 2
– 决定因素间的平均响应值。 – 比较这些响应平均值，并选出最佳因素水准。 – 由选出的最佳水准来估计制程平均。 – 确认实验的结果与估计值比较。
DOE
直交表的数据分析─正规分析
• 决定每个因素的平均响应值。 • 估计每个因素及交互作用之主效果。 • 接着比较各主效果，找出较强之主效果。 • 完成响应表 • 交互作用的分析 –只需点绘较强之主效与交互作用，因为较弱效果的因
DOE
无
有些 严重 计
A1
34
37
9
80
A2
31
40
9
80
回 B1
田口设计方法基本知识
田口设计方法在质量管理中的应用稳健设计（田口方法）简介稳健设计（田口方法）由小日本质量工程学家田口玄一博士于20世纪70年代创立的新的优化设计技术，主要用于技术开发，产品开发，工艺开发.一:基本概念望目特性：存在固定目标值，希望质量特性围绕目标值波动，且波动越小越好，这样的质量特性称为望目特性望小特性：不取负值，希望质量特性越小越好（理想值为0）,且波动越小越好，这样饿质量特性称为望小特性望大特性：不取负值，希望质量特性越大越好（理想值为8）,且波动越小越好，这样的质量特性称为望大特性动态特性：目标值可变的特性,称为动态特性，与之相对的，望目特性，望小特性,望大特性统称为静态特性外干扰（外噪声）：由于使用条件及环境条件（如温度，湿度，位置，操作者等）的波动或变化，引起产品质量特性值的波动，称之为外干扰,也称为外噪声•请注意,外噪声并非常说的噪音内干扰（内噪声）：产品在储存或使用过程中，随着时间的推移,发生材料变质等老化，劣化现象, 从而引起产品质量特性值的波动，称之为内干扰,也叫内噪声.产品间干扰（产品间噪声）：在相同生产条件下，生产制造出来的一批产品，由于机器，材料，加工方法，操作者,测量误差和生产环境（简称5M1E）等生产条件的微笑变化，引起产品质量特性值的波动，称为产品间干扰,也称为产品间噪声.可控因素：在试验中水平可以人为加以控制的因素,称为可控因素标示因素：在试验中水平可以指定,但使用时不能加以挑选和控制的因素称为标示因素・误差因素：引起产品质量特性值拨动的外干扰，内干扰，产品间干扰统称为误差干扰.稳定因素：对信噪比有显著影响的可控因素，称为稳定因素.调整因素：对信噪比无显著影响，但对灵敏度有显著影响的可控因素，称为调整因素.次要因素：对信噪比及灵敏度均无显著影响的可控因素称为次要因素.信号因素：在动态特性的稳健设计中,为实现人变动着的意志或赋予不同目标值而选取的因素，称为信号因素.稳健性：指质量特性的波动小，抗干扰能力强信噪比：稳健设计中用以度量产品质量特性的稳健程度的指标灵敏度：稳健设计中用以表征质量特性可调整性的指标稳健设计：以信噪比为指标，以优化稳健性为目的的设计方法体系.内设计：在稳健设计中，可控因素与标示因素安排在同一正交表内，进行试验方案的设计•相应的正交表称为内表（内侧正交表）,所对应的设计称为内设计.外设计：在稳健设计中，将误差因素和信号因素安排在一张正交表内,进行试验方案的设计，相应的正交表称为外表（外侧正交表）,所对应的设计称为外设计.稳健设计又叫动静参数设计，是日本著名质量管理专家田口玄一博士在七十年代初从工程观点、技术观点和经济观点对质量管理的理论与方法进行创新研究，创立了”田口方法（Taguchi Methods）o田口方法可应用于产品设计、工艺设计和技术开发阶段，从而可提高产品设计质量，降低成本,缩短研制开发周期。