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
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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。
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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
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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
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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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12
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
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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)。
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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。
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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。