实验计划法-田口式实验法
实验计划法田口式实验法
案例二:电子产品研发中的优化设计
总结词
田口式实验法在电子产品研发中应用,有助于优化产品设计,提高产品性能和用户体验。
详细描述
电子产品研发过程中,设计优化是关键。田口式实验法通过设计合理的实验方案,对不同设计方案进 行对比和分析,以找出最优设计方案。同时,通过实验验证和数据分析,还可以对产品性能进行预测 和改进,提高产品的性能和用户体验。
02
田口式实验法的基本原理
田口式实验法的概念
田口式实验法是一种以正交表为基础,通过实验 设计、数据分析与优化来研究多因素多水平系统 的一种实验设计方法。
它是由日本学者田口玄一先生提出,被广泛应用 于工业工程、生产制造、品质管理等领域。
田口式实验法的优点
科学性强
田口式实验法采用正交表进行实验设计,能 够科学地安排实验因素和水平,减少实验次 数,提高实验效率。
06
田口式实验法的总结与展望
总结
田口式实验法是一种 以正交表为基础,通 过控制实验条件进行 多水平实验的方法。
田口式实验法广泛应 用于各种领域,如化 工、机械、电子等, 旨在提高产品质量和 性能。
田口式实验法的核心 思想是通过控制三个 因素(质量、成本和 交货期)的组合,实 现产品优化。
田口式实验法采用正 交表设计实验方案, 具有高效、经济、灵 活的特点。
部分因子设计
只考虑部分可能的因素组合,以减少实验次数并获得 有价值的结论。
随机设计
以随机顺序进行实验,以避免实验者偏差和系统误差 。
实验误差控制
01 重复实验
进行多次实验以增加结果的可靠性和稳定性。
02 盲法
消除实验者和被试者对实验目的和分组情况的知 晓,以避免主观影响。
03 对照实验
实验设计DOE田口方法
实验设计DOE田口方法田口方法(Taguchi Method)是一种实验设计(Design of Experiments, DOE)方法,旨在通过设计有限数量的实验来优化产品和过程。
这种方法是由日本工程师田口幸三在上世纪60年代提出的,已经在全球范围内应用广泛。
田口方法的主要目标是确定控制因素对产品或过程的性能目标的影响,并找到一组最优的控制因素设置,以实现这些性能目标。
田口方法通过以下三个步骤来实现这一目标:1.识别关键因素:首先,需要确定影响产品或过程性能的关键因素。
这些因素可能包括材料特性、工艺参数、环境条件等。
田口方法通过对影响因素进行分析和筛选,确定出最终需要考虑的关键因素。
2. 设计实验矩阵:在确定了关键因素后,需要设计一组实验来评估这些因素的影响。
田口方法采用正交实验设计(Orthogonal Array Design,OAD)来构建实验矩阵,以尽量减少实验数量同时保证数据的准确性。
正交实验设计可以在有限的实验次数情况下获得全面而有效的数据。
3. 分析实验数据:实验数据的分析是田口方法的核心。
不同的性能目标可能需要不同的统计分析方法。
常用的分析方法包括方差分析(Analysis of Variance,ANOVA)、信号/噪声比(Signal-to-Noise Ratio,S/N Ratio)分析等。
通过对实验数据的分析,可以确定关键因素的最佳设置,以达到性能目标的最优值。
田口方法的优点在于它可以在实验次数有限的情况下获得准确的数据,并最小化因素相互影响的效应。
此外,田口方法还可以有效地提高产品和过程的稳健性,使其对外部变化具有较强的抗干扰能力。
田口方法的应用非常广泛,适用于各种不同的工业领域。
它可以用于优化产品设计、改进工艺参数、减少能源和资源消耗等方面。
田口方法已经得到了许多企业的认可,并在实践中取得了显著的效果。
总结起来,田口方法是一种有效的实验设计方法,通过有限的实验次数来确定关键因素对产品或过程性能的影响,并找到最佳的因素设置来实现优化。
工程应用分析之田口式实验计划法
工程应用分析之田口式实验计划法田口式实验计划法(Taguchi Method)是由日本质量管理专家田口玄一郎于20世纪60年代提出的一种工程应用分析方法。
该方法是通过设计和执行一系列实验来优化产品、系统或过程的设计参数,以实现最佳性能和品质控制。
田口式实验计划法以其简洁、高效和准确的特点在全球范围内被广泛应用于工程领域。
田口式实验计划法的核心思想是通过考虑设计参数对结果的影响,确定最佳的参数组合来优化产品或系统的性能。
与传统的试验方法相比,田口式实验计划法减少了实验次数,但仍能得出可靠的结论。
田口式实验计划法主要包括三个步骤:参数选择、水平选择和实验设计。
首先,确定影响结果的关键参数。
然后,为每个参数选择适当的水平。
最后,设计实验矩阵并执行实验,以收集数据和分析结果。
在参数选择阶段,田口式实验计划法强调选择对结果影响最大的参数。
通过使用正交实验矩阵,可以确定最少的实验次数来获得最大的信息量。
正交实验矩阵是一种特殊的矩阵,具有平衡各种因素的能力,并且可以减少因素之间的相互作用。
因此,正交实验矩阵能够在最少的实验次数下提供有效的数据。
在水平选择阶段,田口式实验计划法要求选择适当的水平来代表参数的范围。
通常,参数的水平可以分为三种类型:高水平、低水平和中心水平。
高水平和低水平用于极端测试,而中心水平用于检测参数的相互作用。
通过选择不同水平的参数组合,可以确定最佳的参数组合来实现最佳性能。
在实验设计阶段,根据正交实验矩阵的设计,执行一系列实验并收集数据。
通过对数据进行统计分析,可以确定影响结果的关键参数和最佳参数组合。
这种分析方法可以减少试验次数和时间,并提高实验结果的准确性和可靠性。
田口式实验计划法的应用非常广泛,涵盖了各个领域的工程问题。
例如,在产品设计中,田口式实验计划法可以优化产品的功能、性能和可靠性。
在生产过程中,田口式实验计划法可以优化工艺参数,减少产品的变异性和缺陷率。
此外,田口式实验计划法还可以用于系统设计、质量改进和环境优化等领域。
实验设计─田口方法
5
3 1 2 2 1 1 2 2 5 细 53 现 1300 4
5
4 1 2 2 2 2 1 1 5 细 53 新 1200 0
0
5 2 1 2 1 2 1 2 1 粗 53 现 1200 0
5
6 2 1 2 2 1 2 1 1 粗 53 新 1300 4
0
7 2 2 1 1 2 2 1 1 细 43 现 1200 4
36
田口试验
•假设实验执行所需花费的成本相当高,在此情况下不 管任何理由,我们希望只做四次实验,以代替全因素 实验。请问下列二表,你会选择那一项
35
田口试验
次数 A B C D E F G 结果 1234567
1 1 1 1 1 1 1 1 Y1 2 1 1 1 2 2 2 2 Y2 3 1 2 2 1 1 2 2 Y3 4 1 2 2 2 2 1 1 Y4 5 2 1 2 1 2 1 2 Y5 6 2 1 2 2 1 2 1 Y6 7 2 2 1 1 2 2 1 Y7 8 2 2 1 2 1 1 2 Y8
见次页
31
田口试验
一次一因素的实验
A 实验次
数
B
C
D
E
F
G
实验结 果
1 A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 1
2 A2 B1 C1 D1 E1 F1 G1 2
3 A2 B2 C1 D1 E1 F1 G1 3
4 A2 B2 C2 D1 E1 F1 G1 4
5 A2 B2 C2 D2 E1 F1 G1 5
上限
尺
寸
大 小
外部瓷砖
改善前
内部瓷砖
下限
17
田口试验
原材料粉碎及混合 成型 烧成 上釉 烧成
田口方法导入与配置实验设计
田口方法导入与配置实验设计田口方法,又称为田口质量管理方法,是一种通过合理设计实验来寻找最佳工艺参数的方法。
它是由日本科学家田口玄一在20世纪60年代提出的,旨在通过少量的实验次数找到最佳条件。
田口方法在工业实验设计以及优化工程中被广泛应用,具有经济、高效、科学的特点。
田口方法的核心思想是通过有限的实验次数,尽量获取到最多的信息。
在实验设计中,首先明确要研究的因素和水平,然后设计试验矩阵,并进行试验。
最后,通过分析试验结果,找到最佳的工艺条件。
田口方法的导入与配置实验设计主要包括以下几个步骤:1. 确定研究因素和水平:首先明确需要研究的因素和水平。
因素是影响实验结果的各个变量,而水平是每个因素的不同取值。
通常情况下,因素的水平数目不宜过多,一般控制在3-5个,以保证实验的可控性和可行性。
2. 构建田口试验矩阵:根据因素和水平确定田口试验矩阵。
田口试验矩阵是通过对各个因素在不同水平下的组合进行排列组合,生成实验方案。
田口试验矩阵采用正交设计,可以最大程度地减少试验次数,提高实验效率。
3. 进行试验:根据田口试验矩阵,进行实验。
在试验过程中,需要严格按照设计方案进行操作,确保实验的可靠性和可重复性。
同时,要收集实验数据,并及时记录。
4. 分析试验结果:通过对实验数据的分析,找到最佳的工艺条件。
可以利用统计方法,如方差分析、回归分析等来分析实验数据,确定各个因素对实验结果的影响程度,找到最佳的因素水平组合。
田口方法的导入与配置实验设计需要考虑以下几个因素:1. 确定目标:在实验设计之前,需要明确实验的目标。
是寻找最佳的工艺参数、优化产品性能、提高生产效率还是解决某个问题。
只有明确目标,才能有针对性地设计实验方案。
2. 确定因素和水平数目:在确定因素和水平时,需要考虑到实际情况。
因素的选择应该与实际生产密切相关,并且水平数目不宜过多。
太多的水平数目会增加实验的难度和成本,同时也会降低实验的可行性。
3. 控制实验误差:在进行实验时,需要严格按照设计方案进行操作,确保实验的可靠性和可重复性。
田口实验设计方法 -回复
田口实验设计方法-回复什么是田口实验设计方法?田口实验设计方法,又称为田口方法或田口质量工程,是一种广泛应用于工程和科学领域的实验设计方法。
它由日本工程师田口玄一于20世纪60年代提出,并由此得名。
田口实验设计方法旨在通过最小的实验次数,获得较为准确的研究结果,从而提高产品或过程的质量和效率。
田口实验设计方法的核心理念是寻找和优化实验因素对于结果的影响情况。
这些实验因素也被称为设计变量,它们是在一个实验中被设定和调整的不同变量。
通过系统的实验设计和数据分析,田口方法帮助研究者确定哪些设计变量对于结果的影响最大,并帮助找到优化的工作条件。
如何运用田口实验设计方法?田口实验设计方法的运用可以分为以下几个步骤:1.明确研究目标:首先需要明确研究目标,确定要优化的结果是什么。
这可以是产品质量、工艺性能、生产效率等。
2.确定关键因素和水平:在田口方法中,关键因素是指对结果有较大影响的变量。
研究者需要根据经验或文献调研确定哪些因素可能对结果有影响,并确定每个因素的水平。
水平可以是离散的(例如高、中、低)或连续的。
3.构建田口表:田口表是田口实验设计方法的基础,它通过系统地排列和组合不同水平的因素来构建。
该表的设计使得能够识别出主要因素的影响,同时最小化实验次数。
4.进行实验和收集数据:根据田口表进行实验,并记录每个实验条件下的结果数据。
确保数据的准确性和可重复性。
5.分析数据和建立模型:通过统计方法和数据分析,研究者可以确定不同因素对结果的影响程度。
这有助于建立模型并找出优化的工作条件。
6.验证和优化:最后一步是验证和优化结果。
通过对实验结果的确认和分析,可以确定最佳的工作条件,并对过程或产品进行进一步的改进。
田口实验设计方法的优势和应用领域田口实验设计方法具有以下几个优势:1.最小化实验次数:田口实验设计方法的设计能够最小化实验次数,节约时间和资源。
2.系统的变量分析:田口方法能够系统地分析多个变量对结果的影响,帮助确定主要因素并解释变量之间的相互作用。
实验计划法-田口式实验法
Rule 1 一个产品的质量特性是以附合目标值为革准 , 我们可确信这些产品会有良好的质量 .
Rule 2
如果一个产品的质量特性是以附合规格为基 准我们相信这样的产品是“ As good as bad”, 好坏差异不大 .
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) 品质工程的概念
Experiment Environment 周遭环境条件可能会对实验结果造成影响.
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) 实验计划法之概念
实验计划用语及定义
Blocking集区原量
Experiment Design Error错误
Randomization随机 Replication
Is a portion of the experimental material or experimental environment which is likely to
例题 假设波峰焊制程之Nomial value of y(焊接炉之温度)为240℃, 已知对某产品之平均成本(每片)为NT$200而如果我们订定y 超出240℃之±20℃时,材料就得报废.试求Quality Loss
Function L(y) 解 本例属于Nomial the best Model因此L(y) =k(y-m)2
已知 当y = 220℃ or 260 ℃时L(y) =$200
Ao=$200 $50
L (y) = k(y - m) 2
220 230 240 260
△o
Tolerance =△o =±20℃∴ △o = 20℃ Loss = Ao = L =$200
Ao = k(△o)2
田口式实验计划法工程应用分析
田口式实验计划法工程应用分析引言田口式实验计划法是一种用于实验设计和优化的方法,由日本质量专家田口玄一于20世纪60年代提出。
该方法以极少的实验次数获得最大的信息,并且能够确定最佳条件下参数之间的相互关系。
本文将分析田口式实验计划法在工程领域的应用,并评估其在工程实践中的效果。
田口式实验计划法概述田口式实验计划法是一种基于统计学原理的实验设计方法。
它通过系统地变化和调节多个因素,以寻找最优条件和确定参数之间的关系。
田口式实验计划法可以将多个因素的不同水平进行组合,从而实现最小的实验次数。
田口式实验计划法的主要步骤包括:1.选择关键因素:确定影响实验结果的主要因素。
这些因素可以是材料、工艺参数、环境条件等。
2.确定因素水平:对于每个关键因素,确定几个不同的水平。
水平的选择应覆盖整个实验范围,以便得到全面的数据。
3.建立正交表:利用正交表设计实验矩阵,将因素水平组合在一起,以满足均匀设计要求。
4.进行实验:根据正交表的设计,依次进行实验,并记录实验结果。
5.分析结果:通过分析实验结果,找出最佳条件和参数之间的关系,以达到优化的目的。
工程应用分析田口式实验计划法在工程领域有广泛的应用,特别是在产品开发、工艺改进和质量优化方面。
产品开发产品开发过程通常需要对多个因素进行调整和优化。
田口式实验计划法可以帮助工程师确定最佳的产品设计参数,以提高产品质量和性能。
通过对关键因素的系统变化和调节,可以通过最少的实验次数确定最佳的参数组合,从而节省时间和资源。
工艺改进田口式实验计划法也可以应用于工艺改进。
通过对工艺参数的变化和调整,可以确定最佳的工艺条件,以提高生产效率和降低成本。
例如,在制药工艺中,可以利用田口式实验计划法确定最佳的温度、湿度和反应时间等工艺参数,以获得优质的产品。
质量优化质量优化是每个工程项目的关键目标之一。
田口式实验计划法可以帮助工程师找出最佳的质量控制参数,以最大程度地减少产品的变异性。
通过对关键因素的变化和调控,可以确定最佳的参数设置,从而实现产品尺寸、强度、耐用性等质量指标的要求。
实验设计─田口方法
实验设计─田口方法实验设计是科学研究中非常重要的一环,能够确保实验结果可靠、有效。
田口方法(Taguchi method)是一种常用的实验设计方法,采用统计学原理和数学模型,能够在较少的实验次数下得到较准确的实验结果。
下面将详细介绍田口方法的原理和实施步骤。
田口方法的原理基于“变动因子设计”的思想,即通过有选择性地改变实验因素,观察其对实验结果的影响,从而找到对结果最敏感的因素。
田口方法的核心原则是尽量降低实验次数,同时保持实验可靠性和有效性。
以下是田口方法的实施步骤:1.确定实验目标和结果指标:首先明确实验的目标和所要考察的结果指标。
结果指标应具体、可量化并符合实验目的。
例如,如果实验目标是改进产品的质量,结果指标可以是产品的尺寸、外观等。
2.选择实验因素和水平:在确定了实验目标和结果指标后,选择对结果指标有潜在影响的因素和其水平。
实验因素可以是材料的组成、工艺参数等。
每个因素应有两个或多个不同的取值水平。
3.构建田口表:田口表是田口方法的核心工具,用于设计实验矩阵。
根据实验因素和水平的选择,使用田口表,可以确定实验的设计,以达到尽量少的实验次数。
田口表是一个n×k的矩阵,其中n表示实验次数,k表示实验因素的个数。
4.进行实验并记录结果:按照田口表中的设计,在每一次实验中使用对应的实验参数,在相同条件下进行实验。
记录每次实验的条件设定和所得的结果。
5.分析实验结果:通过对实验结果的统计分析,寻找对结果产生最大影响的因素和最佳水平组合。
可以使用图形分析、假设检验等方法进行分析。
6.优化实验条件:根据实验结果的分析,调整实验因素的水平,以达到最佳的实验结果。
通过最优化实验条件,可以找到最佳的因素组合,提高产品的质量或性能。
田口方法的优点在于它能够在较少的实验次数下获得比较准确和可靠的结果。
由于实验设计是经过统计学原理和数学模型导出的,因此可以避免大量的试验和浪费资源。
此外,田口方法还可以降低环境因素的干扰,提高实验的稳定性。
DOE实验(田口实验方法)
我们假定过程的结果当中,y1,y2,y3……是 我们关心的输出变量,这些我们常常称之为响应 (response);
x1
y1
x2
过程
y2
x3
y3
u1
u2
几个基本术语——可控因子
我们将影响响应的那些变量称为实验问题中的因 子。其中x1,x2,x3是人们在实验中可以控制的 因子,我们称为可控因子(controlled factor)
因子a的主效应为:
145-115=30kg
请问因子b的 主效应是?呢
几个基本术语——交互作用
在前面的资料中我们发现: 当因子b处于低水平的时候(肥少),因子a从低
水平变到高水平是从100到120,增加20kg ; 当因子b处于高水平的时候(肥多),因子a从低
水平变到高水平是从130到170,增加40kg ;
田口方法是使实验更加有效的方法
田口方法的历史
田口博士的实验设计方法在工业上较具有实际 应用性,并不以困难的统计为依归。
田口方法的观念是以减少变异、降低成本和最 终获利之间的关系为基础,同时减少变异亦即 要有较大的再现性和可靠性,而最终目的就是 要为制造商和消费者节省更多的成本。
几个基本术语——响应
➢ 一般以顾客的声音来判定什么是我们
所要的Y特性。 Y可以来自:
➢顾客抱怨; ➢顾客所指定的特殊特性; ➢内部认为关键的特性‘。 ➢所选择特性尽可能是计量特性,否则 要增加试验成本。
STEP 2:决定X
1.决定Y 2.决定X 3.选择实验方法 4.配置实验 5.实验 6.数据分析
➢此时的工作人员本身要具有相应的工 程能力和知识,来判定可能影响到y特
望大:目标值为无限大(值愈大愈好),例如强度、 寿命、燃料效率等。
实验设计─田口方法
实验设计─田口方法实验设计是科学研究中非常重要的一环,能够有效地提高实验效率和准确性。
田口方法是一种常用的实验设计方法,可以帮助研究人员在有限的资源和时间下,确定最优的因素组合,提高产品质量和工艺效率。
本文将以田口方法为基础,设计一个关于某化工工艺优化的实验。
1. 实验目的:通过田口方法,优化某化工工艺的反应条件和操作参数,以提高产品产率和纯度。
2. 实验因素:(1)温度:低温(20℃)、常温(25℃)、高温(30℃)(2)反应时间:短时(5min)、适中(10min)、长时(15min)(3)催化剂用量:低量(0.1mol%)、适量(0.3mol%)、高量(0.5mol%)3. 响应变量:(1)产品产率:所需产品的产量百分比(2)产品纯度:目标产品的纯度百分比4. 实验设计:(1)确定实验水平:根据实验目的和工艺要求,确定每个因素的实验水平数。
在本实验中,温度有3个水平,反应时间有3个水平,催化剂用量有3个水平,因此总共有27个实验条件。
(2)随机排列实验顺序:为了避免实验结果受到顺序影响,需要随机排列实验顺序,保证每个实验条件的出现概率相等。
(3)进行实验:按照设计好的实验顺序,依次进行每个实验条件。
记录每个实验条件下的产量和纯度数据。
(4)数据分析:根据实验结果,进行数据分析,找出最佳的因素组合。
可以借助田口方法中的正交表进行实验效果的评价和因素优化。
(5)确定最佳因素组合:综合考虑产量和纯度两个响应变量,确定最佳的因素组合,以达到实验目的和工艺要求。
5. 预期结果:通过田口方法进行实验设计和数据分析,我们可以得到最佳的因素组合,从而优化某化工工艺的反应条件和操作参数。
预期结果是提高产品产率和纯度,降低生产成本和工艺风险。
总之,田口方法是一种有效的实验设计方法,可以帮助研究人员在有限的资源和时间下,确定最优的因素组合。
本文以某化工工艺的优化为例,详细介绍了田口方法的实验设计步骤和预期结果。
[实验设计doe应用指南]使用实验设计(DOE)与田口方法(Taguchi method)的区别
[实验设计doe应用指南]使用实验设计(DOE)与田口方法(Taguchi method)的区别篇一: 使用实验设计与田口方法的区别使用实验设计与田口方法的区别[ 14/11/2007 06:01:00 | By: 桥智]1长期来欧美企业采用DOE一向严谨于统计理论,因此对田口方法是陌生或看不起的,一直到6sigma管理引用大量日式TQM与丰田精益生产管理以后,一般DOE教科书最后一章才谈田口方法,号称DOE 圣经书的Design and Analysis ofExperiments一书一直到第六版才加入田口方法的内容,但也非常谨慎使用其章节名称-稳健参数设计与制程稳健研究,其字义可以充分表达田口方法的意义2 一般人认识DOE与田口方法会从Minitab开始,看起来Taguchi 是DOE四个项目之一个,但Taguchimethod在日本已经渐渐变成一种开发设计手法以达品质安定化设计之目的,因此田口方法已经从所谓事后品管而趋向于事前品管的手法,田口有一句口号译成英文给老外- To get Quality,Don‘t measureQuality,亦即与其测量品质以进行事后品质改善,不如进行好的品质设计不让品质问题发生,田口方法不断演变也因此造成一般人对田口方法的认知众说纷纭3 日本人的文字用语常令外国人头痛,譬如QC是指品质管理,TQC 是TQM,至于田口方法更有学问,请看田口方法发展史如下1950~1970年间致力品质提升而实施SPC,为了达成品质稳定,探讨品质问题原因而因此必须进行筛选设计,然而正统DOE的交络法或部份法当时是非常复杂,因此田口玄一发展出用直交表、点线图方便进行设计实验筛选出品质的关键要因,此阶段的实验方法当时被称为田口方法,时过境迁1980年代中期田口玄一出来呼吁澄清,除非采用有噪音因子的内外表与SN比才能称作田口方法,但是目前日本企业学习实验计画主流内容仍是以直交表与点线图为主1980年代以后日本品质登峰照极,田口致力于能够适用于设计阶段品质作入的实验计划法而发展出,采用有噪音因子的内外表与静态特性的SN比以及二阶段设计等技术,而称为田口品质工学,但外人还是称为田口方法1990年以后全球化贸易扩张,田口方法加入动态特性、基本机能等观念,在日本称为品质工程,其最新想法就是在商品企划后利用模拟方法实施田口方法,以求品质安定化设计,不过外人仍称为田口方法4 理论上DOE与田口方法都使用实验的手段,但目的是明显不同,因此当要使用田口方法用语时田口玄一要求如下参数设计使用适当的品质特性,并运用SN比或者Loss Function积极有效地使用杂音因子,控制与杂音因子分开为内外表设计使用直交表配置有再现性试验确认篇二: 实验设计及其应用● 培训背景DOE实验设计是一种最为重要的质量改善及工艺流程优化的工具,它可以:科学合理地安排实验,减少实验次数、缩短实验周期,提高经济效益;从众多影响因素中找出影响输出的主要因素;分析影响因素间交互作用影响的大小;分析实验误差的影响大小,提高实验精度;找出较优的参数组合,并通过对实验结果的分析、比较,找出达到最优化方案进一步实验的方向;对最佳方案的输出值进行预测。
工程应用分析之田口式实验计划法
工程应用分析之田口式实验计划法田口式实验计划法(Taguchi Method)是由日本的质量工程师田口玄一在上世纪60年代提出的一种工程应用分析方法。
该方法在工程领域中广泛应用,能够提高产品质量、降低成本和缩短开发时间。
本文将对田口式实验计划法的原理和应用进行分析,以及其在工程领域的实际应用情况。
田口式实验计划法的原理是通过系统地设计实验,找出影响产品性能的关键因素,并确定这些因素的最佳水平,以实现产品性能的最优化。
通过田口式实验计划法,能够通过最少的试验次数,尽可能全面地研究产品生产过程中的因素之间的相互关系。
田口式实验计划法的具体步骤分为三个阶段:问题解决方案阶段、实验设计阶段和实验分析阶段。
在问题解决方案阶段,需要明确产品性能的目标和影响目标的因素。
在实验设计阶段,根据问题解决方案阶段得到的目标和因素,利用正交表设计合理的实验方案。
在实验分析阶段,通过分析实验数据,确定最佳因素水平,以达到产品性能的最优化。
田口式实验计划法在工程领域有广泛的应用。
例如,在产品研发过程中,可以利用田口式实验计划法确定产品的最佳设计参数,以保证产品性能的优良。
在制造过程中,可以利用田口式实验计划法确定影响产品质量的关键因素,并优化这些因素以提高产品质量和降低制造成本。
在服务领域,可以利用田口式实验计划法优化服务流程和服务质量,提高用户满意度。
田口式实验计划法的一个重要应用领域是质量工程。
质量工程是一种以数据为基础的管理方法,旨在通过分析数据,找出影响质量的最重要的因素,并制定相应的改进措施。
田口式实验计划法可以提供一个系统性的分析框架,以帮助质量工程师进行实验设计和数据分析。
通过田口式实验计划法,质量工程师可以更加高效地寻找和改善影响产品质量的因素,从而提高产品质量和客户满意度。
除了在质量工程领域外,田口式实验计划法还可以在其他工程领域中应用。
例如,在工业设计中,可以利用田口式实验计划法确定产品的最佳设计参数,以满足用户的需求和提高产品的竞争力。
田口方法
1.什么是田口方法田口方法是田口玄一博士在1950年代开始构筑的预防设计技术。
简单地说就是告诉工程师如何把质量设计到产品当中。
田口方法在国外被应用到各个领域,比如机械,汽车,电子,半导体,化学和医学等领域,但是在我国还却很少见。
几乎没有相关图书的出版。
许多人误解田口方法就是实验计划法或者是6σ等质量管理方法。
其实田口方法并不是质量管理方法,而是面向工程师的,能够提高产品质量和缩短开发时间的设计方法。
使用田口方法,可以提高我们产品质量,使我们的产品在各种环境下都能够安定地工作,不发生或者少发生故障。
使用田口方法,可以使工程师摆脱试行错误,用最短的时间设计出最高的产品质量,提高设计效率。
本空间主要面向大学生,企业工程师或者自学者讲解田口方法。
使工程师学会如何设计产品质量,提高我国产品在世界上的竞争能力。
2.田口方法的诞生1953年伊奈制陶公司进行了一个先驱性的瓷砖实验,这个实验被认为是田口方法的诞生。
当时,伊奈制陶从欧洲购买了一套烧制瓷砖的隧道窑。
可是烧出来的瓷砖尺寸,光泽和翘曲都不合格。
十分令人头痛。
问题的原因是隧道窑内的温度分布不均匀。
要想使温度分布均匀,就需要改造设备,就会发生巨大的费用。
不改变设备,有没有办法提高产品的质量哪?当时指导这个实验的田口玄一博士开始思考这个问题。
其结果是瓷砖100%合格,并且还降低了成本。
之后,这个方法发表在《质量管理》上,并且被译成英文,受到工程师们的极大关注。
这个方法当时在日本被称为田口式实验计划法,在海外被称为田口方法。
1993年在日本成立了品质工学会,开始被称为品质工学(质量工学)。
田口博士到底想了些什么又做了些什么,逐渐被人们所了解。
在我国田口方法的叫法比较多,但是作为一门学问和技术,我个人认为称为质量工学更为合理。
我们从实用的角度来学习田口方法。
我们首先介绍一些必要的基本概念。
1.系统田口方法的做法是把系统定量化,计算实测数据来实现系统最佳化的手法。
所以我们首先要明确田口方法所说的系统是什么。
DOE培训教材1田口式实验计划法的经典案例
第一章田口式实验计划法的经典案例1953年,日本一个中等规模的瓷砖制造公司,花了200万美元,从西德买来一座新的隧道窑,窑本身有80米长,窑内有一部搬运平台车,上面堆放着十几层瓷砖,沿着轨道缓慢移动让瓷砖承受烧烤。
问题是,这些瓷砖尺寸大小有变异,他们发现外层瓷砖有50%以上超出规格要求,内层则正好符合规格要求。
工程师们很清楚,引起产品尺寸变异的原因是窑内各个不同位置的温度偏差导致的,只要更换隧道窑的温度控制系统,提高窑内温度的均匀就能够解决。
使得温度分布均匀,需要重新改进整个窑,需要额外再花50万美元,这在当时是一笔很大的投资,不到万不得已时谁也不愿意这样做,大家都希望寻找其他方法来解决,比如通过改变原料配方,如果能找到对温度不敏感的配方,则不需投入资金就能够化解温度不均匀而导致的尺寸变异和超差。
工程师们决定用不同的配方组合来进行试验,以寻找最佳的配方条件,具体的思路是,对现行配方组合中的每一种原料寻找替代方案,通过实际生产运行筛选能够化解温度变异的最佳配方,对于熟悉瓷砖生产工艺的工程师来说,每一种原料的替代方案其实不难找到(见下表),但每一个因素的替代方案的组合并不一定是最佳组合,最佳组合可能是各种原料现行条件和替代方案的所有组合方式中的一种,到底是哪一种,只有进行实验,对实际效果进行评价才能予以判定。
替代方案表参与过产品开发或工艺改进的人都知道,灵感可以在一秒钟内产生,但实际操作却是耗时耗力的事情。
七个可变的因素,每个因素两种选择,用全因素实验法进行筛选,就有128种组合,如果用小型设备做实验,每个实验做一天,买上8个实验用的小炉子,同时做八个实验,8天即可完成,然后在所有128个组合中寻找产品尺寸变异最小的组合即可,但本实验在小型设备中无法模拟,因为所要解决的问题的关键就在于隧道窑的温度变异,只有在该窑里做实验,找到的配方组合才是能够化解该窑温度不均匀的最佳组合(若还有另外一个窑存在类似问题,就得另外再找,因为每个窑的温度不均匀状况是不同的),这样一来,每做一次实验其实就是在不同的条件下生产一窑的瓷砖,需要全体员工折腾整整一天,128种组合就需要全体员工搞四个月,试想,能不能找到可化解温度变异的配方尚不知道,就要停产四个月搞实验,其人工、水电、材料耗费比投资50万美元还多,可行吗?除非能够有办法用几次实验就找到最佳组合方案,尚可以一试,否则就只好花钱买高精度温控系统了。
田口方法是一种的方法
田口方法是一种的方法田口方法是一种统计实验设计方法,用于确定多个因素对产品质量的影响,以寻找合适的因素水平组合,以达到产品最佳的质量要求。
这个方法由日本统计学家田口玄一于20世纪60年代提出,被广泛应用于工程领域和产品开发过程中。
田口方法的核心思想是通过有限的实验次数,系统地研究多个因素的影响,确定各个因素的最佳水平组合。
田口方法主要包括三个步骤:确定实验因素及其水平、确定实验方案、分析实验结果。
下面将详细介绍这三个步骤。
首先,确定实验因素及其水平。
在使用田口方法进行实验设计时,我们需要确定需要研究的因素及其不同的水平。
对于一个产品或者一个工艺流程来说,可能会存在多个因素,例如温度、压力、时间等。
每个因素需要确定几个不同的水平,例如温度可以选择高、中、低三个水平。
这样就形成了一个多因素多水平的实验设计。
其次,确定实验方案。
在田口方法中,我们使用正交表设计实验。
正交表是一个用于实验设计的特殊表格,能够避免因素之间的相互影响,从而减少实验次数。
通过正交表,我们可以确定每个因素在每个水平上的实验条件。
在进行实验之前,我们需要根据实际情况选择正交表,并将因素与水平填入表中。
最后,分析实验结果。
在实验完成后,我们需要对实验结果进行统计分析,以找出最佳的因素水平组合。
通常使用统计软件进行分析,例如使用方差分析(ANOVA)来确定每个因素的显著性水平,从而选择对产品质量影响最大的因素。
通过进一步的统计技术,可以确定每个因素在不同水平下的最佳组合。
田口方法的优点是可以通过有限次数的实验,快速确定最佳的因素水平组合,从而提高产品质量。
它能够在考虑多个因素相互影响的情况下进行实验设计,并通过统计分析找出最佳方案。
通过这种方法,可以减少实验次数和资源的浪费。
田口方法被广泛应用于各个行业,包括制造业、化工业、医药业等。
在产品开发过程中,田口方法可以帮助研发人员快速定位问题,找出最佳方案。
在流程改进中,田口方法可以帮助优化工艺参数,提高生产效率和产品质量。
田口实验方法
田口实验方法
田口实验方法是一种常用的质量管理工具,它是由日本质量管理专家田口玄一所提出的。
该方法主要应用于工业生产过程中,以优化产品质量和生产效率为目的。
下面将详细介绍田口实验方法的原理和步骤。
田口实验方法的原理是根据变量之间的相互作用关系,通过设计实验方案,寻找影响产品质量的主要因素,并确定各因素的最优条件。
这样可以有效地降低产品缺陷率和生产成本,提高产品质量和生产效率。
田口实验方法的步骤如下:
确定要研究的因素和水平。
在工业生产中,影响产品质量的因素往往很多,如工艺参数、原材料、设备等。
因此,需要根据实际情况,选取重要的因素进行研究,并确定每个因素的水平范围。
确定实验方案。
在确定实验方案时,需要考虑到实验次数、样本量、因素水平的组合方式等因素。
此外,还需要考虑到实验过程中可能发生的误差和随机变量对结果的影响。
接着,进行实验并记录数据。
在实验过程中,需要严格按照实验方案进行操作,并记录实验结果和数据。
为了提高实验结果的可信度,每组数据需要进行多次重复实验。
分析数据并确定最优条件。
在数据分析阶段,可以使用统计方法对数据进行处理和分析,找出影响产品质量的主要因素和最优条件。
通过此步骤,可以进一步优化产品质量和生产效率。
田口实验方法是一种有效的质量管理工具,可以帮助企业优化产品质量和生产效率。
但是,在应用该方法时,需要注意实验方案的设计和数据的处理方法,以保证实验结果的准确性和可靠性。
田口式实验计划法的应用
5 2 1 2 1 2 1 2 41 48 89
6 2 1 2 2 1 2 1 28 24 52
7 2 2 1 1 2 2 1 26 25 51
8 2 2 1 2 1 1 2 35 41 76
n
T
n 16, T i1 yi 636, T y n 39.75
C1的總和 C1 73 86 109 100 368
田口式试验计划法旳应用
DOE
三水准系列直交表
每一column可提供二个自由度。 每个因子需占用一行。 三水准须使用二个自由度 交互作用需占用两行
–(3-1) ×(3-1)=4。
DOE
L9(34)直交表
1234 11111 21222 31333 42123 52231 62312 73132 83213 93321
n=16 T=960
E 数据 合计
7 1 66 62 128 2 68 63 131 2 88 80 168 1 63 65 128 2 73 71 144 1 37 42 79 1 38 39 77 2 57 48 105
DOE
回应表
A
B
C
D
E A×B A×C
水准1 69.375 60.25 64.625 63.125 51.5 55.125 60
因水准,对推动力旳影响极微,能够忽视不计。 • 最佳化及最佳条件旳估计。 • 确认试验
DOE
冷凝系统阀门推动力试验旳数据分析
• 目的:推动力(望大特征) 交互作用:B×C与C×D
控制原 水准一 因
水准二
A:原材料
M-270
M-290
B:停留时间 2.7秒
2.2秒
C:焊枪温度 410
田口方法 品质工学
田口方法1.什么是田口方法田口方法是田口玄一博士在1950年代开始构筑的预防设计技术。
简单地说就是告诉工程师如何把质量设计到产品当中。
田口方法在国外被应用到各个领域,比如机械,汽车,电子,半导体,化学和医学等领域,但是在我国还却很少见。
几乎没有相关图书的出版。
许多人误解田口方法就是实验计划法或者是6σ等质量管理方法。
其实田口方法并不是质量管理方法,而是面向工程师的,能够提高产品质量和缩短开发时间的设计方法。
使用田口方法,可以提高我们产品质量,使我们的产品在各种环境下都能够安定地工作,不发生或者少发生故障。
使用田口方法,可以使工程师摆脱试行错误,用最短的时间设计出最高的产品质量,提高设计效率。
本空间主要面向大学生,企业工程师或者自学者讲解田口方法。
使工程师学会如何设计产品质量,提高我国产品在世界上的竞争能力。
2.田口方法的诞生1953年伊奈制陶公司进行了一个先驱性的瓷砖实验,这个实验被认为是田口方法的诞生。
当时,伊奈制陶从欧洲购买了一套烧制瓷砖的隧道窑。
可是烧出来的瓷砖尺寸,光泽和翘曲都不合格。
十分令人头痛。
问题的原因是隧道窑内的温度分布不均匀。
要想使温度分布均匀,就需要改造设备,就会发生巨大的费用。
不改变设备,有没有办法提高产品的质量哪?当时指导这个实验的田口玄一博士开始思考这个问题。
其结果是瓷砖100%合格,并且还降低了成本。
之后,这个方法发表在《质量管理》上,并且被译成英文,受到工程师们的极大关注。
这个方法当时在日本被称为田口式实验计划法,在海外被称为田口方法。
1993年在日本成立了品质工学会,开始被称为品质工学(质量工学)。
田口博士到底想了些什么又做了些什么,逐渐被人们所了解。
在我国田口方法的叫法比较多,但是作为一门学问和技术,我个人认为称为质量工学更为合理。
基本概念入门我们从实用的角度来学习田口方法。
我们首先介绍一些必要的基本概念。
1.系统田口方法的做法是把系统定量化,计算实测数据来实现系统最佳化的手法。
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i2=
y2
+
σ2
∵ y = 2 Ao =$100
∴k=
yo2 Ao
= $100
4
k =$25
Quality Loss Function案例 Sony美国厂 与 Sony日本厂 产品比较
结论
Lower
Sony日本厂之 Grade A产品远
spec. Limit
比Sony美国厂
为多.
Freq.
Sony日本
Upper spec. Limit
理由
Color.Density
︸ ︸ Meet Spec.与 D
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) 田口实验方法简介
有关田口实验的案例 日本某一地砖制造厂 Ina Tile Company Japan
问题 Ina Tile Company所做出来的成品(地砖),其 尺寸大小差异很大.
工程分析结果 因炉子温度不均而发生问题 也是说,炉子温度是做成问题的主因.
Meet Target
CB
A
︸B ︸C
D
之差异.
Distribution of color density in TV sets (1979 Data)
DOE--- TAGUCHI METHOD(I)
Quality Loss Function
Make to Specification Step Function
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) 田口实验方法简介
基本观念
在一个制程里,发和不良的原因很多,如果我们能 把不良原因杜绝,我们可防止不良产生.但在现实 的世界里,很多时候我们知道那些不良原因,但完 成去杜绝却有困难.可能涉及成本或技术.但我们 却可透过制程参数优化可控制不良原因之变异. 田口式实验方法就是协助我们找出主要的因子和 最有利的制程参数.
QE FULL TRAINING COURSE Course Number:QEA9917
Course Name DOE --- TAGUCHI METHOD(I) 实验计划法--- 田口式实验法(I)
DOE--- TAGUCHI METHOD(I)
田口实验方法简介
简介 在DOE(Design of Experiments)实验计划法的领域 是由Ronald Fisher于1920年引进. 是以ANOVA(Analysis of Variance)为基础,用此一 方法来改良农产品之收成. 我们称之为Full DOE或Fractional Factorial Designs. 在1950年代,由Taguchi以Orthogonal Arrays为基础 发展一套实验方法用于电话电报公司以很有效的提高 该公司的效率. Taguchi Techniques(田口方法)是从Statistical Experimental Design所改良而成,可节省实验成本和 便于应用.
+(y 2 - y) 2+(y3 - y) 2+...(y j - y) 2 n
+(y1-m)2
σ2 = Variance of y
MSD = σ2 + (y1 - m)2
Target value
MSD =σ2 + (y - m)2
Sensitivity Signal to noise
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) Quality Loss Function
建议解决方案 (1)重新设计及改造炉子(估计花费约50万美元) (2)利用田口式方法改变或改良制程参数 (Parameters Design)
结果 增加某原物料之Lime Content(石灰含量)由1%至5%, 发现有效的减少地砖尺寸的变异.
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) 品质工程的概念
Quality Loss Function观念
Rule 1 一个产品的质量特性是以附合目标值为革准 , 我们可确信这些产品会有良好的质量 .
Rule 2
如果一个产品的质量特性是以附合规格为基 准我们相信这样的产品是“ As good as bad”, 好坏差异不大 .
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) 品质工程的概念
43;(y2 - y) 2+(y3 - y) 2+...(y j - y) 2 n
m = Nomial value of the
Re-arrangement
Quality Characteristic y = Average Value of y
MSD
=
(y1
- y)2
More than one piece
∴ MSD = 1nΣI=j1(yi - m)2
MSD = Mean Square Deviation
或写成: MSD =
(y1 - m) 2 +(y2 - m) 2+(y3 - m) 2+...(yj - m) 2 n
L = Loss k = Proportionality Constant
Smaller the better
L (y) =
例
Ky2, K =
Ao yo2
for 1 pcs sample
K (MSD) for n pcs samples
Wave soldering 之不良率
L(y)
L(y) = k y2
Ao = 225 Ao =$100
23
而MSD =
1 n
j
Σy I=1
(y-m) = Deviation from target
L(y) = 0
m - △o
m
y m + △o
Nomial the best Model
DOE--- TAGUCHI METHOD(I) Quality Loss Function
Nomial the best 因MSD = Average of (y - m) for n Sample
LSL Reject
m - △o
Make to Target Value
Quadratic Loss Function
L(y) = k(y-m) 2
L(y)
Ao
L(y) Ao
Accept
m
USL
Reject m + △o
质量特性 y
L(y) = Quality Loss k = coef. Of Quality Loss(cost) m = target value for y y = Quality charateristics