DOE田口实验设计
DOE工程方法丨④田口设计
DOE工程方法丨④田口设计
田口设计（Taguchi Design），也称健壮设计、鲁棒设计、或稳健参数设计。
它通过选择可控因子的水平组合来减少一个系统（或产品、过程）对噪声变化的敏感性，从而达到减少此系统性能波动的目的。
系统（或产品、过程）的性能除了受可控因子的影响外，还受到噪声因子的影响。
一般的实验设计对误差的分析比较笼统，全部归为随机误差或试验误差。
但在田口设计中，为了能达到产品或性能的稳健性，一定要细致地分析这些变差是如何形成的，进而设法在试验中反映这些变差，最后讨论如何通过田口设计来实现控制这些变差的目标。
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。
实验设计DOE田口方法
1.2. 应用领域、目的、特点
二战之后，日本的田口玄一博士，将试验设计方法应用于改进产品和系统质 量，并研究开发出“田口品质工程方法”，简称田口方法。从而提升了日本产品 品质及日本产业界的研发设计能力，成为日本战后质量管理及设计开发的核心工 具。
田口方法具有很强的抗干扰能力，因此又称为“稳健参数设计”——通过 调整可控因子的水平,来降低或弱化噪音对Y的影响, 从而提高设计方案的抗干扰 能力.
田口方法的优势: 通过调整可控因子的水平,来降低或弱化噪音对Y的影响, 从而提高设计方案
的抗干扰能力.
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1.9. 田口方法中正交表的特点
试验观察值
实验次数成倍数增加: 9*8 = 72 次
一次游程（设置）重复了8次，在重复试验每一次对噪音a,b,c,d的水平有调整，—— 会造成 Nhomakorabea件间的变异。
对于噪音的识别分类，还可以有更多的分类，只要有益于改进，就应该做深入地分析！
噪音是量产过程“人、机、料、法、环”的非可控部分；它不是人为的破坏或不遵守，不 是硬件资源故障，不是违背管理要求的非批准供方物料，不是原材料的彻底不合格等。它 是过程要素在批准准备或批准（作为PPAP的前提条件或已经PPAP）条件下（即许可的量 产条件下）的非受控波动。如：资格（拟）认可的两个班次的操作者；（拟）批准两家合 格供应商供应的同一材料号或不同批号；（拟）批准的两种测量方法；（拟）批准的常规 生产环境；（拟）批准的协变量（非受控的连续变量）-如：环境温度等等
正交表具有正交性，导致对试验结果有“均衡分散，整齐可比”的特点，有 利于计算回归方程。因此，虽然是局部试验（使用了全部试验的一部分），但 仍有可靠的代表性。 ➢ 信噪比 —— 评价品质优劣的基础
DOE-之田口式实验法
田口實驗方法簡介 基本觀念
在一個制程里,發和不良的原因很多 如果我們能 在一個制程里 發和不良的原因很多,如果我們能 發和不良的原因很多 把不良原因杜絕,我們可防止不良產生 但在現實 把不良原因杜絕 我們可防止不良產生.但在現實 我們可防止不良產生 的世界里,很多時候我們知道那些不良原因 但完 的世界里 很多時候我們知道那些不良原因,但完 很多時候我們知道那些不良原因 成去杜絕卻有困難.可能涉及成本或技術 但我們 成去杜絕卻有困難 可能涉及成本或技術.但我們 可能涉及成本或技術 卻可透過制程參數最佳化可控制不良原因之變異. 卻可透過制程參數最佳化可控制不良原因之變異 田口式實驗方法就是協助我們找出主要的因子和 最有利的制程參數. 最有利的制程參數
L (y) = k(y - m)2
Ao=＄200 ＄
Tolerance = △o = ±20℃ ∴ △o = 20℃ ℃ ℃ Loss = Ao = L = ＄200 Ao = k(△o)2 △ k = 0.5＄/℃ ＄℃ L(y) = 0.5 (y - m)2 k=
(△o) △ (△o)2 △
=
＄200 (20)2
應用統計方法 基本的統計方法與技巧將有利於實驗者 基本的統計方法與技巧將有利於實驗者. 1.應用最簡便之方法 應用最簡便之方法. 應用最簡便之方法 2.在復習的問題中作有系統性之分析 在復習的問題中作有系統性之分析. 在復習的問題中作有系統性之分析 3.了解在何時何地需要支援 了解在何時何地需要支援. 了解在何時何地需要支援 4.節省實驗成本 節省實驗成本. 節省實驗成本 5.容易達成實驗之積極性目標 容易達成實驗之積極性目標. 容易達成實驗之積極性目標
品質工程的概念
Quality Loss Function觀念 觀念
DOE培训--Mintab_DOE操作说明(田口试验设计)
Unit-3: 直交表設計
直交表的選擇：
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Unit-3: 直交表設計
交互作用
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Unit-3: 直交表設計
交互作用
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Unit-3: 直交表設計
點線圖
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Unit-4:參數設計
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Unit-4: 參數設計
參數設計主要目的是要決定產品或製程的參數設定值，使對雜音變數的敏感性最小。 田口認為不同參數水準組合，產品的品質特性平均值與變異數均不同。 藉由參數設計，可找出一組最佳參數水準組合，使平均值與目標值一致，且變異最小。 田口方法利用直交表來收集資料，能讓我們以較少的實驗而獲得更可靠的因子效果估
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Unit-3: 直交表設計
全因子試驗與直交表：
若在進行實驗設計時，考慮到所有可能的因子水準組合，此稱作全因子實驗。 在全因子設計中，當因子數目增加時，實驗次數會隨之增加；而部分因子設計則
會增加實驗方法的複雜性。田口方法利用直交表（Orthogonal Array；OA）來收 集資料，能讓我們以較少的實驗而獲得更可靠的因子效果估計量。利用直交表進 行實驗是穩健設計的一個重要技巧。
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Unit-1: 田口品質工程簡介
田口品質工程學：
參數設計是一套希望找出一組控制因子的處理組合，使得製程或產品對於外界的環境的敏感度為最低，即 此產品的穩定性最高、變異最小、損失最小（成本最小）。
在實際的產品中，為了要能保持平均值靠近目標值，首先必須降低績效的變異。一旦影響變異的最佳控制 因子決定之後，我們就可以集中精神於調整平均值至目標值上，以滿足顧客對產品的期望，這個過程稱為 兩階段最佳化過程。
雜音因子（noise factor）： 設計人員所無法控制的參數稱為雜音因子（noise factor）。雜音因子的水準會隨環境 而變化，因此無法確知某特定情況下的雜音因子值。 例如：路面的乾溼會影響汽車的煞車距離，但是，路面的乾溼是無法控制的，所以路 面的乾溼是雜音因子。 通常僅掌握雜音因子的一些特性，如平均值和變異數。雜音因子會影響回應值y偏離目 標值而帶來損失。 •凡是參數的水準不容易控制或必須花費高成本來控制的參數，皆可視為雜音因子。
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。
DOE设计田口优化
实用标准文案) (田口方法DOE实验设计▲设计思想不少成功企业已将品质管理现代企业已经充分意识到了品质管理的重要性，）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QC（离线品管和线上品管两个部分。
实验设计中的田口方法DOE 离线品管活动发生在产品和制程的设计阶段。
英瑞奇特推是一种统计方法，利用该方法可以简化或是删除许多统计设计工作。
以便更出此课程，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，从而使产品及制程设减少过程中各项的变差，有效的降低杂音因素的敏感影响，计臻于完美。
一、田口方法的涵义用较短的时间开发出低随着市场竞争的日趋激烈，企业只有牢牢把握市场需求，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。
精彩文档．实用标准文案它强调产品质量的提高不是通高效益的质量工程方法，田口方法是一种低成本、其基本思想是把产品的稳健性设计到产品和制造过程中，而是通过设计。
过检验，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。
田口而且使用先进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，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。
使生产过程对各种使所设计的产品质量稳定、波动性小，田口方法的目的在于，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，在低成本产品开发的效益可用企业内部效田口方法认为，的条件下开发出高质量的产品。
社会效益企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本，益和社会损失来衡量．由于一个产品假如，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DOE
客
基層 品質改善 QCC
滿意
Etbest Provide Th 夥伴 供 應 商 線外 品管 系統設計 參數設計 公差設計 診斷 預測 測量
產品 設計
製程 設計 生產 服務
設計 品管
技術 品管 製造 品管 顧客 品管
需求 期望 顧
線上 品管
客
滿意
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11
討論題
• 實驗設計的目的是為了什麼？ • 實驗設計是線上品管還是線外品管？ • 為什麼線外品管要比線上品管早做呢？
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變異和雜音
•雜音因素就是使機能特性，如燃料效率、換檔 壓力、磨耗和轉向力等偏離目標值的因素。雜 音因素可分為三類：
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其他特性
•分類計數 –外表、多孔性、破裂等。 –分成為良品／不良品，A，B，C，D等級等。 •動態特性：機能品質特性
信號投入
系
統
產出
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LSL
m
USL
LSL
m
USL
LSL
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品質管制活動
•生產線外品質管制 –產品設計階段─標準產品的研究與開發 –製程設計階段─設計製造產品的生產程序 •生產線上品質管制 –生產階段─產品的實際生產 –顧客服務階段 •實驗設計的功用在於求得工程上的最佳組合 (Engineering Optimization)。
DOE实验设计与田口法介绍
2.2 Find Critical Xs
Pareto Chart of Key Input Variables
350 300 250 200 150 100 50 0 Coffee Type(咖啡 Amt. of Coffee(咖 Grind Time(研磨 Brew Time(烹調 Water Temp.(水 Cup Size(杯子大 Cook Type(煮法) 品牌) 啡量) 時間) 時間) 的溫度) 小)
April 24, 2006 NTHU
Raymond's Presentation
1.4.4 S/N Ratio
• 平均品質損失可以直接做為一批產品的品 質指標 • 田口博士將平均品質損失排除係數k後, 以 對數轉換、乘以10、並取反號, 並將它們稱 為S/N比, 做為品質的同義字
S/N 10 logMSD
April 24, 2006 NTHU
Raymond's Presentation
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1.7 田口方法
• 直交表的使用 • 沒有討論干擾因子仍是傳統實驗設計，並 非田口方法
• 損失函數 • 非線性關係的利用 • S/N比
April 24, 2006 NTHU Raymond's Presentation 20
評分分數
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Variable Name Raymond's Presentation
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2.3 Set Level of Xs
因素(輸入變數 X) Coffee Type(咖啡品牌 ) Amt. of Coffee(咖啡量 ) Grind Time(研磨時間 ) Water Temp.(水的溫度 ) Cook Type(煮法 ) Cup Size(杯子大小 ) Brew Time(烹調時間 ) 水準 (Level) 1 2 3 藍山 摩卡 仙度施 1 CUP 2 CUP 3 CUP 細 標準 粗 90℃ 100℃ 110℃ 蒸餾式 吸虹式 大 中 小 5分鐘 6分鐘 7分鐘
实验设计DOE与田口方法
2.什么是实验设计 3.实验设计由来与发展 4.品质工程面临的问题 5.品质工程理论 6.基本术语：因子/水准, 信号/杂讯因子 7.实验设计流程 1.正交实验设计 2.1 正交表的构造; 2.2 正交表的选择与运用 2.3 正交表的灵活运用 2.4 正交实验案例演练. 1.田口方法 3.1 田口的质量哲学观念 3.2 田口损失函数 3.3 三种品质计量方法之比较 3.4 田口方法核心工具 S/N（信噪比） 3.5 田口三次设计：系统设计/参数设计/容差设计 3.6 实例演练 1：望小特性田口设计 3.7 实例演练 2：望大特性田口设计 3.8 实例演练 3：望目特性田口设计
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实验设计 DOE 与田口方法
【课程内容】 1.实验设计（DOE）概述
【课程背景】 实验设计 Design Of Experiments, 在质量控制的整个过程中扮演了非常重 要的角色，它是我们产品质量提高，工艺流程改善的重要保证。实验设计已 广泛运用了从航天业到一般生产制造业的产品质量改善、工艺流程优化甚至 已运用到医学界。籍此课程，您将通过对产品质量，工艺参数的量化分析， 寻找关键因素，控制与其相关的因素。根据实际需求，学习判别与选择不同 的实验设计种类，设计你的实验步骤，发现如何控制各种影响因素，以最少 的投入，换取最大的收益，从而使产品质量得以提升，减少差异，降低成本， 使工艺流程最优化。 【适合对象】 产品设计工程师、品质工程师、工艺工程师、过程工程师、生产经理、品质 经理、6Sigma 黑带、绿带 【课程收益】 通过本课程的培训，可使学员： 1.了解掌握 DOE 基本原理 2.了解和控制影响流程的相关因素 3.掌握最有效的实验设计方法 4.掌握六西格码 MINITAB 软件的运用方法 5.免费获得 MINITAB13.33 版本软件
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。
DOE实验设计-田口经典谢宁综合问题解决方法
DOE实验设计-田口/经典/谢宁综合问题解决方法培训时间：2019年08月23-24日深圳培训费：3800元/人（含资料费、午餐费、专家演讲费、会务费）住宿可统一安排，费用自理培训对象：工程部门人员（特别是IE）、工程经理、工程技术骨干、质量经理、质量工程师咨询电话：400-086-8596认证费用：中级证书1000元/人;高级证书1200元/人(参加认证考试的学员须交纳此费用，不参加认证考试的学员无须交纳)备注:1.高级证书申请须同时进行理论考试和提交论文考试，学员在报名参加培训和认证时请提前准备好论文并随理论考试试卷一同提交。
2.凡希望参加认证考试之学员，在培训结束后参加认证考试并合格者，由“香港国际职业资格认证中心HKTCC”颁发与所参加培训课程专业领域相对应证书。
（国际认证／全球通行／雇主认可／联网查询）。
3.课程结束后20日内将证书快递寄给学员；∵〖课程背景〗DOE实验设计在产品诞生的整个过程中扮演了非常重要的角色，它是提高产品质量，改善工艺流程，优化设计的重要工具。
通过两天的课程，将通过对产品生成的各阶段的DOE应用，学习判别与选择不同的实验设计工具，解决相应的问题，同时相关人员了解DOE在自己工作中可以帮到什么。
通过我们六年的授课实践和不断研究，采用逻辑上的重整和合并，在两天的课程之内，将田口、经典和谢宁三种风格的DOE结合起来，不但是完全可以的，而且能保证内容上的翔实，困惑的解除，有助于快速掌握和灵活应用。
对DOE的整合是通过贯穿始终的产品诞生路径、质量与可靠性风险的线索，它是本课程的独家内容，会为学员带来特别的增值价值。
此外，课程提供持续的支持服务和交流活动，学员在课后应用中的问题，老师将提供持续的解答和辅导，很多学员都已经成为我们多年的朋友。
今天，DOE这个词给很多工程人员带来了困扰，很多误区由此而生：它是做6sigma才需要的。
它需要深入的统计数学基础，掌握起来非常困难，即使掌握了，距离解决问题也很远它能最终解决一切问题，但是耗费的周期很长如果没有其他部门的配合，发起部门就无法将试验设计做到有结果。
[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](https://img.taocdn.com/s3/m/0d3c90ff846a561252d380eb6294dd88d0d23d60.png)
[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。
DoE之田口设计 v.1(2009.07)
练习
因子 N2流量 Injector长度 POCI3 Carrier Gas N2流量 Load N2流量 A B C D 水准 1 A1 B1 C1 D1 水准 2 A2 B2 C2 D2 交互作用
各具2水准之四个因子之实验,想探讨A,B,C,D主效果及 A&C,A&D,C&D交互作用请协助排出实验规划
Example of L9 (34)
L9(34) 直交表 Exp. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 成份
Page24
1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 a
2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 b
Column 3 1 2 3 2 3 1 3 1 ab 2
4 1 2 3 3 1 2 2 3 ab2 1
AUO Proprietary & Confidential
不可控因数Z表示
Page10
坚耐性设计，利用X使得Y达目标值， 且不易受Z因素的影响，谓坚耐性设计
田口设计与直交表
Taguchi method and Orthogonal Array
田口的因子分类
因子 • Control factor—控制因子
AUO Proprietary & Confidential
Page15
何谓直交表
• 直交表的符号意义:
L: Layout
• 常用的直交表:
Level 2level
L8(27) 7:行数(最多可配置的因子数)
8:列数(实验次数)
Factors × Levels 3×2 7×2 15×2 31×2 4×3 13×3 40×3 11×3 1×2＋7×3 Experimental Runs 4 8 16 32 9 27 81 12
DOE田口式实验
7 2 2 1 1 2 2 1 1 细 43 现 1200 4 0
8 2 2 1 2 1 1 2 1 细 43 新 1300 0 5
每百件 尺寸缺 陷数
16 17 12 6 6 68 42 26
DOE
回应表(Response Table)
要素 不良总数 不良百分比 要素 不良总数 不良百分比
A1 51/400
尺度分类。常依主观而判定，如好、更好、最好。 – 动态特性：是一“系统”的机能品质特性，取决于该
系统的投入及其造成的结果(产出)。汽车自动排档就 是此种特性的好例子。当引擎速度改变(投入)，排档 也跟着变换、下移、上移或保留在原齿。
DOE
计量特性的种类
望目特性：此特性具有特定的目标值(愈近目标值愈好)， 例如尺寸、换档压力、间隙等。
DOE
参数设计
目的 选择最佳的条件(参数)设计产品，使设计出来的产品， 对杂音变量最不敏感。
策略 设计产品，刚开始从低成本的零件或原材料用起。 控制主要因素和杂音因素间的交互作用和非线性效果， 以达成“坚耐性”。 减少变异性，而不必除去变异的原因，因为去除原因， 通常都是昂贵的。
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
使用技术
– 用变异数分析法，决定各种因素导致的总变异量。 –影响变异较大的因素，必须考虑较紧的规格和较高等级的
品质。
DOE
三、直交表
• 传统的实验计划方法是由英国的R.A.Fisher在本世纪初 发明出来的，该方法包含多种的统计设计技巧，需要 使用繁复的统计技巧，所以较少使用在工业界。
• 田口方法：由田口玄一博士所提出，它删除许多统计设 计的工作，以一种可以直接、经济的方式一次就可以 做许多因素的实验，所以工业界上较常用。
DOE实验设计过程优化的田口原一方法
DOE实验设计过程优化的田口原一方法田口原一方法（Taguchi Method）是一种用于优化实验设计过程的方法。
该方法由日本质量工程师田口原一所发明，旨在通过尽量减少实验次数和资源消耗来找到最佳的实验参数组合，从而实现产品和过程优化。
田口原一方法概述田口原一方法有三个关键概念：参数设计、系统设计和参数优化。
参数设计：该步骤确定对待测参数有影响的因素和水平。
因素是指那些对结果有潜在影响的变量，水平是指每个因素所采取的可能取值。
因素和水平的选择是根据先验知识、经验和实际情况来确定的。
系统设计：该步骤建立一个实验矩阵，其中包括了待测参数的所有组合。
实验矩阵是根据参数设计中的因素和水平来设计的，通过列举出所有可能的组合，以便找到最佳的组合。
参数优化：通过对系统设计中的实验结果进行统计分析，可以确定对结果有最大影响的因素和水平组合。
通过对这些因素进行优化，可以降低系统对参数变化的敏感性，提高产品和过程的稳定性。
田口原一方法优势田口原一方法有以下几个优势：1.较少的实验次数：由于系统设计包含了参数设计中所有的组合，可以通过较少的实验次数来获取足够的信息。
这样，可以节省大量的时间和资源。
2.易于分析：实验结果可以通过统计分析来确定最佳的参数组合。
通过这种分析，可以快速了解各个因素对结果的影响程度，并作出相应的调整和优化。
3.鲁棒性：田口原一方法可以通过找到最佳的参数组合来提高产品和过程的鲁棒性。
鲁棒性是指系统对参数变化的敏感性。
通过优化参数组合，可以降低系统对参数变化的敏感性，提高产品和过程的稳定性。
应用案例田口原一方法已经广泛应用于各个领域，例如制造业、服务业、医疗保健等。
例如，在汽车制造业中，田口原一方法可以用来优化汽车零件的设计和制造过程。
通过优化参数组合，可以降低零件的故障率，提高汽车的质量和可靠性。
在医疗保健领域，田口原一方法可以用来优化药物的配方和制备过程。
通过优化参数组合，可以提高药物的疗效和安全性，减少不良反应的发生率。
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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。
假如，由于一个产品功
能波动偏离了理想目标，给社会带来了损失，我们就认为它的稳健性设计不好，而田口式的稳健性设计恰能在降低成本、减少产品波动上发挥作用。
二、田口方法的特点
田口方法的特色主要体现在以下几个方面：
(1)“源流”管理理论。
田口方法认为，开发设计阶段是保证产品质量的源流，是上游，制造和检验阶段是下游。
在质量管理中，“抓好上游管理，下游管理就很容易”，若设计质量水平上不去，生产制
造中就很难造出高质量的产品。
(2)产品开发的三次设计法。
产品开发设计(包括生产工艺设计)可以分为三个阶段进行，即系统设计、参数设计、容差设计。
参数设计是核心，传统的多数设计是先追求目标值，通过筛选元器件来减少波
动，这样做的结果是，尽管都是一级品的器件，但整机由于参数搭配不佳而性能不稳定。
田口方法则先追求产品的稳定性，强调为了使产品对各种非控制因素不敏感可以使用低级品元件．通过分析质量
特性与元部件之间的非线性关系(交互作用)．找出使稳定性达到最佳水平的组合。
产品的三次设计方法能从根本上解决内外干扰引起的质量波动问题，利用三次设计这一有效工具，设计出的产品质量好
、价格便宜、性能稳定。
(3)质量与成本的平衡性。
引入质量损失函数这个工具使工程技术人员可以从技术和经济两个方面分析产品的设计、制造、使用、报废等过程，使产品在整个寿命周期内社会总损失最小。
在产品设计中，
采用容差设计技术，使得质量和成本达到平衡，设计和生产出价廉物美的产品，提高产品的竞争力。
(4)新颖、实用的正交试验设计技术。
使用综合误差因素法、动态特性设计等先进技术，用误差因素模拟各种干扰(如噪声)，使得试验设计更具有工程特色，大大提高试验效率，增加试验设计的科学性，
其试验设计出的最优结果在加工过程和顾客环境下都达到最优。
采用这种技术可大大节约试验费用。
三、田口方法的功效
田口方法是一门实用性很强的技术，在生产实践中特别是产品开发设计中显示出强大的生命力,其魅力主要表现为：
(1)提高产品科技含量，促进技术创新。
通过采用田口方法可改变企业一味引进先进设备的状况，增强二次创新能力，进而提高产品开发能力。
(2)可缩短产品开发周期，加速产品更新换代。
应用田口方法可在质量管理中提高生产率，收到事半功倍的效果。
(3)应用田口方法创名牌。
使用田口方法的三次设计技术设计出来的产品稳健性好，抵御外界干扰的能力强，波动小，质量可靠，易于创出知名产品，占领市场，打出自己的品牌。
(4)应用田口方法创效益。
田口方法用廉价的三等品零件组装一等品整机，真正做到了价廉物美，使企业的经济效益更上一个台阶。
现今在发达国家田口方法已运用得相当广泛，并且为它们创造了不斐的收益。
中国的一些企业也引进了这种先进方法并取得了良好的收效。
深圳建裕电子公司就是应用田口方法走产品开发和技术创新之
路的成功范例。
建裕从日本、台湾等比较先进、发达的地区引进国内外先进的电路，进行吸收、提高和创新，在市场调查的基础上开发出性能更可靠、功能更齐全、价格更合理的电话机。
使用田口方法
后，他们每两个月就推出一部新款的电话机，产品物美价廉，很受用户的青睐，市场份额不断扩大，知名度不断提高，多次被用户评为“消整者信得过产品”，在激烈竞争的电话市场中牢牢地站稳脚跟。