田口方法的基本理论
田口实验简介
田口法设计原理1.1田口法简介田口法是工程领域中一种求最佳产品品质的实验方法，是由田口玄一博士所创立，它的核心思想是以最少的实验次数确定最佳的参数组合,快速筛选出最优设计方案。
其设计策略是尽可能减少由于状态改变而引起的品质变化，此方法已在众多工程领域中大量应用。
它的设计观念在于：①认为品质是产品的固有特性，并且是由决定产品或系统品质好坏的因素(控制因素)的水准取值决定，因此可以通过对控制因素水准的设计来对产品或系统的品质进行设计。
②产品的品质需要从“与目标的差别”、“抵抗噪声的影响的能力”以及经济性三方面来综合衡量。
图 2.1 田口法设计流程Fig. 2.1 Flow chart of Taguchi design method它创新地将产品中“恰与规格相符者”视为“最佳的性能”，从工程的角度出发，将社会损失成本作为衡量产品品质的依据，首先通过实验求取特定的品质特性指标和鲁棒性指标来求得各控制因素对产品“与目标的差别”以及“抵抗噪声的影响的能力”两个方面特性的影响效应，然后根据效应指标，在设计过程中结合成本对产品进行设计，最大限度减少产品在不同噪声环境下品质的变异，从而把质量构建到产品当中，最终生产出低成本且性能稳定可靠的物美价廉的产品。
1.2 田口法设计流程在设计时，田口法首先根据设计问题的实际将设计所涉及到的各类因素分类，并确定它们可能的水准取值，然后根据这些因素和水准的情况通过正交表工具进行实验安排并进行实验，根据实验得出各指标并将各控制因素筛选分类进而为设计提供依据，最后采用两阶段最佳化程序对产品或者系统进行设计，提炼出最经济有效的方案。
田口法具体设计流程如图 2.1 所示。
2 田口法设计相关概念2.1 因素及水准在田口法中，因素表示的是一件事物中的几个要素，水准则是因素的取值。
类似自动控制理论的原理，在田口法中对于一个产品或系统所涉及到的因素可用如图产品/系统影响因素示意图来表示：图 2.2 产品/系统影响因素示意图Fig. 2.2 Product/system influence factors sketch map如上图所示，因素可以分为信号因素(M)、控制因素(Z)，以及噪声因素(X)：①信号因素是由产品或系统使用人或操作人设定的参数，用以表示对产品所期望的质量参数。
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∞),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)。
[管理工具-质量管理]田口方法（TaguchiMethods）
![[管理工具-质量管理]田口方法（TaguchiMethods）](https://img.taocdn.com/s3/m/1da2dfe54793daef5ef7ba0d4a7302768e996f4f.png)
田口方法（Taguchi Methods）什么是田口方法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。
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。
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。
田口方法的目的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。
田口方法的基本思想田口方法的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。
与传统的质量定义不同，田口玄一博士将产品的质量定义为：产品出厂后避免对社会造成损失的特性，可用“质量损失”来对产品质量进行定量描述。
质量损失是指产品出厂后“给社会带来的损失”，包括直接损失（如空气污染、噪声污染等）和间接损失（如顾客对产品的不满意以及由此导致的市场损失、销售损失等）。
田口法计算流程
田口法田口方法(Taguchi method)是基于正交试验和信噪比的稳健设计方法。
基本思想是：用正交表设计试验方案，以信噪比作为衡量质量特性的指标，通过对实验方案的统计分析，找出可靠、稳定的加工工艺参数组合，达到成本最低，质量最优的综合效果。
田口根据工业生产中的实际需要将质量特征分为如下三类：“望目”，希望量特征达到或接近特定的目标值；“望大”，即使所关注的质量特征越大越好；“望小"，即使质量特征越小越好。
在切削加工中的应用主要是以望小和望大，望小信噪比指的是在不为负数的情况下，信噪比数值越高，质量越高，实际值越趋近于0，有切削力、表面粗糙度和切削功率等，通常作为加工质量的评价标准；望大信噪比数值越大时，质量越高，实际值越趋近与无穷大，应用有材料切除率，通常作为加工效率的评价标准。
主成分分析法通过将原始指标重新组合，把多个原始指标简化为有代表意义的少数几个指标，更加典型的表明研究对象的特征。
主成分分析就是对原始数据降维，消除原始指标相关性造成的信息重叠，便于进行准确评价。
通过固定的公式，确定样本，每一列代表每个研究目标（切削力，表面粗糙度等）下的样本值，确定不同研究目标下的样本值后，即可得到矩阵，通过特定的公式即可求得累积贡献率和所有研究目标的综合向量值（即综合反映所有研究目标的值从中选出最优值）。
田口法和主成分分析法的综合运用步骤：1.通过实验要求设计正交试验方案，例如如表：2.通过正交试验下，测定目标每组的实验结果，如切削力和表面粗糙度；3.通过的信噪比公式，将所得数据求出每一组试验的切削力和表面粗糙度的信噪比，在通过公式将其优化为规范化值。
4.提取规范化数字组成规范化矩阵Z，即可得到研究对象的累积贡献率，即可通过贡献率大小来确定其对加工的影响大小。
5.通过规范化矩阵Z求出其综合变量，最后可根据正交试验下信噪比数据和的大小判断最优的组合参数。
例如，田口法优化结果为：例如，切削深度4.7491为切削深度在0.1时，正交试验中的五组数据的信噪比之和。
田口方法简介
田口方法简介引言田口方法，又称作田口设计，是一种应用于实验设计和质量管理中的统计技术。
它是由日本统计学家田口玄一郎（Genichi Taguchi）于20世纪50年代初提出的。
田口方法通过减少质量波动性，提高产品和服务的质量，从而降低成本并增加客户满意度。
本文将介绍田口方法的由来、基本原理以及应用领域。
田口方法的由来田口方法的提出源于田口玄一郎对质量管理的思考和实践。
田口玄一郎为了解决当时日本制造业中存在的质量问题和高成本，开始寻求一种新的方法来改善产品和服务的质量。
他意识到，传统的质量管理方法仅关注产品在特定条件下的质量，无法应对生产过程中存在的随机变动因素。
于是，他提出了田口方法，通过优化产品和服务的设计以及控制生产过程，来减少质量波动性，提高整体质量水平。
田口方法的基本原理田口方法的核心原理是通过三个步骤：参数设计、参数优化和参数控制，来实现质量的持续改进。
参数设计参数设计是田口方法的第一个步骤，其目标是确定影响产品或服务质量的关键参数。
在传统的实验设计中，只关注少数几个重要参数，而忽略了其他可能影响质量的参数。
田口方法则采用了正交表的方法，通过设计一组相对独立和均匀分布的试验条件，覆盖了尽可能多的参数组合情况，从而更全面地了解参数对质量的影响。
参数优化参数优化是田口方法的第二个步骤，其目标是找到最佳的参数组合，以最大化产品或服务的质量。
田口方法使用信号-噪声比（S/N比）作为质量评估指标，通过优化S/N比来确定最佳参数组合。
在田口方法中，S/N比根据具体的质量特征可以选择不同的计算方法，如最小化方差、最大化平均值等。
参数控制参数控制是田口方法的第三个步骤，其目标是通过控制生产过程中的关键参数，实现质量的稳定控制。
田口方法常用的控制方法包括平均值控制、离散程度控制和参数偏移控制。
通过监控和调整关键参数，可以减少生产过程中的波动性，实现质量的稳定控制。
田口方法的应用领域田口方法广泛应用于各个领域的质量管理和实验设计中，包括制造业、服务业以及科研领域的实验设计等。
田口方法之基础概
1. 簡述
1) 直交表
2.原理
2) 交互作用 3) 品質特性
交互作用( 2 )
我們將交叉的兩因子 叫做強交互作用，反 之則稱為弱交互作用
1. 簡述
1) 直交表
2.原理
2) 交互作用 3) 品質特性 ( I ) S/N ( ii ) 望大望小望目
S/N ratio
S/N 是訊噪比的簡寫(signal to noise) ， 原為評價通訊品質的一個指標，後來被 我們所沿用為工程上品質的同義字
田口方法
之基礎概念
報告人：江杰修
大 綱
1.簡述什麼是田口方法 2.原理 1) 直交表 2) 交互作用 3) 品質特性
1. 簡述
2.原理
什麼是田口方法?
目的： 減少實驗次數並可以 達 成最佳化的目的
1. 簡述
2.原理
3) 品質特性
1) 直交表 2) 交互作用 ( I ) 全因子實驗 ( ii ) 直交表
望大望小望目( 2 )
轉換公式 標準差的定義
望目特性公式
(將m設為0即為望小)
望大特性公式
1. 簡述
1) 直交表
2.原理
2) 交互作用 3) 品質特性 ( I ) S/N ( ii ) 望大望小望目
望大望小望目( 3 )
S/N比在塑膠射出 成型的實用例子
.tw/~leehh/
直交表( 3 )
本例子為 望小特性
1. 簡述
2.原理
3) 品質特性
1) 直交表 2) 交互作用 ( I ) 全因子實驗 ( ii ) 直交表
直交表( 4 )
1. 簡述
1) 直交表
2.原理
2) 交互作用 3) 品質特性
田口方法_
水平2 1% 细 53% 新组合 1200公斤 4%
G：长石含量
0%
5%
不是去改变环境（重新设计和建造新窑），而是改变产 品生产的某些参数，这些参数的改变可使产品更具抗干 扰的能力，从而减少环境温度差异对产品质量的影响。
信号因素 由产品或系统使用人或操作人设定的参数， 用以表示对产品所期望的质量参数。 控制因素 指的是工程设计师可通过自由设定来对产 品或者是系统的品质进行设计的参数。 噪声因素 指那些设计工程师所不能控制、极难控制 或者是控制成本极高的因素。
从工程角度来看田口方法就是在产品设计或设计过程中， 在不增加成本（甚至降低成本）的前提下，突破设计瓶颈 或改善生产制造流程，提高产品品质的一种试验方法。 核心思想：以最少的实验次数确定最佳的参数组合,快速筛 选出最优设计方案。（品质工程原理）
2田口方法工具
（正交表）
（信噪比）
品质：产品出厂后给予社会的最小损失
对于多因素试验，正交试验设计是简单常 用的一种试验设计方法，其设计基本程序 包括试验方案设计及试验结果分析两部分。
2.3.1试验方案设计
试 验 目 的 与 要 求
试 验 指 标
选 因 素 ， 定 水 平
选 择 正 交 表
表 头 设 计
试 验 方 案
2.3.2试验方案设计实例
实例1.为提高山楂原料的利用率，研究酶法液化工艺制造山 楂原汁，拟通过正交试验来寻找酶法液化的最佳工艺条件。
主要成分，分别添加不同增效剂、被膜剂和不同的浸泡时间，进行4因素4 水平正交试验。试设计试验方案。 ① 明确目的，确定指标。本例的目的是通过试验，寻找一个最佳的鸭肉天然
复合保鲜剂。
② 选因素、定水平。根据专业知识和以前研究结果，选择4个因素，每个因素
田口设计、筛选设计原理及优缺点
田口设计、筛选设计原理及优缺点1. 概述田口设计（Taguchi Method），又称鹫尾法，是一种常用的质量设计方法，其主要任务是设计出一种稳定、优质且经济的产品。
该方法于20世纪50年代在日本被发明，并被广泛应用于日本制造业中。
田口设计侧重于提高产品的质量，避免缺陷和浪费，同时也帮助企业节约了时间和成本。
2. 田口设计原理田口设计的核心原理是采用系统化的方法来处理不确定性，以尽可能降低产品设计和制造过程中的风险。
具体来说，田口设计在设计产品时采用了三个基本原则：2.1 优化设计田口设计关注的是整体质量，而不是从零件的角度考虑。
它通过合理地调整设计变量来优化产品，同时减少资源浪费。
这种方法旨在最小化质量变异度，从而使产品满足用户需求并达到稳定的状态。
2.2 统计技术田口设计避免了人工试错，取而代之的是使用统计技术来分析数据。
通过收集数据并使用正交试验等方法分析数据，可以确定哪些设计变量对产品的性能和质量有重要影响，并且可以找到最优的设计方案。
2.3 鸭子理论鸭子理论是田口设计的核心理论，它认为生产流程中会存在各种干扰性因素（如原材料、操作、环境等），这些因素会对产品的质量造成不良影响。
鸭子理论就是要尽可能将这些因素的影响降至最小。
3. 筛选设计原理筛选设计是指在实验中排除一些无关因素，只考虑目标因素对实验结果的影响，从而找到最优的设计方案。
田口设计中也包含了筛选设计这一环节，其主要原理包括：3.1 对设计变量进行分类田口设计首先将设计变量进行分类，分为控制因素和干扰因素。
控制因素是和产品性能和质量有关的关键因素，干扰因素则是一些不关心的、与产品性能和质量无关的因素。
通过对设计变量进行分类，可以有效地减少实验结果的变异度，提高研究的精度。
3.2 选择正交实验正交实验是筛选设计中常用的实验方法。
与传统实验方法不同，正交实验可以同时考虑多个因素对实验结果的影响，从而找到最优的设计方案。
正交实验是一种高效、经济、可靠的设计方法，可以避免不必要的实验，同时提高实验的精度。
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田口方法的基本理论
1. 概述
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。
田口方法是日本著名的质量管理专家田口玄一博士在20世纪70年代初创立的。
该方法是一种低成本、高效益的质量工程方法，它是一种在产品开发和设计早期阶段防止质量问题的技术。
2. 田口方法的基本思想
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。
与传统的质量定义不同，田口玄一博士将产品的质量定义为：产品出厂后避免对社会造成损失的特性，可用“质量损失”来对产品质量进行定量描述。
质量损失是指产品出厂后“给社会带来的损失”，包括直接损失（如空气污染、噪声污染等）和间接损失（如顾客对产品的不满意以及由此导致的市场损失、销售损失等）。
质量特性值偏离目标值越大，损失越大即质量越差，反之，质量就越好。
对待偏差问题，传统的方法是通过产品检测剔除超差部分或严格控制材料、工艺以缩小偏差。
这些方法一方面很不经济，另一方面在技术上也难以实现。
田口方法通过调整设计参数，使产品的功能、性能对偏差的起因不敏感，以提高产品自身的抗干扰能力。
为了定量描述产品质量损失，田口提出了“质量损失函数”的概念，并以信噪比来衡量设计参数的稳健程度。
由此可见，田口方法是一种聚焦于最小化过程变异或使产品、过程对环境变异最不敏感的实验设计，是一种能设计出环境多变条件下能够稳健和优化操作的高效方法。
一般而言，任何一个质量特性值在生产过程中均受很多因素的影响，田口玄一博士将影响质量特性的因素分为输入变量W、可控变量X和不可控变量Z，如图1所示。
输入变量非设计参数，可控变量是田口方法的设计对象，所谓可控变量，即可以调整可控制的参数，这种变量通常称为信号因子。
不可控变量，顾名思义，即不可控制的变量，也称为噪音因子（Noise Factors），就是使质量特性偏离目标值的因素。
田口玄一博士将噪音因子分为三类：即外部噪音，如温度、湿度、灰尘等；内部噪音，如劣化等；产品间噪音，如制造缺失等。
图1影响质量特性的关键因素
田口方法的基本原理是通过控制可控因素的水平和配合，使产品和工艺对噪声因素的敏感程度降低，从而使噪声因素对产品质量的影响作用减少和消除，以实现提高和稳定产品质量的目的。
田口提出的“三次设计法”，即分三个阶段对产品质量进行优化：1）系统设计：应用科学理论和工程知识对产品功能原型进行设计开发，这阶段完成了产品的配置和功能属性；
2）参数设计：在系统结构确定后进行参数设计。
这一阶段以产品性能优化为目标确定产品参数水平及配置，使工程设计对干扰源的敏感性最低；
3）容差设计：在参数确定的基础上，进一步确定这些参数的容差。
系统设计、参数、容差设计等这三方面的内容构成田口方法的“线外质量控制”，田口线外质量控制、质量损失函数和田口线上质量控制就构成了田口质量工程，如图2所示。
一般所讲田口参数设计是指田口线外质量控制，田口实验设计即为田口线外质量控制。
在田口线外质量控制中，参数设计是线外质量控制的核心，它通过实验优化方法确定系统各参数的最优组合，使产品对环境条件和其他噪声因素的敏感性降低。
最终效果是在不提高产品成本甚至降低成本的基础上使产品质量损失最小，可见，参数设计是获得高质量产品的关键，也是田口方法的中心内容。
系统设计是线外质量控制的基础和前提，容差设计是对系统设计和参数设计的完善与提高，质量水平评价是对田口线外质量控制的效果评价与分析。
图2田口质量工程。