田口方法案例解析
实验设计——田口方法(精)
A
A1 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2
B
B1 B1 B2 B2 B2 B2 B2 B2
C
C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 C2
D
D1 D1 D1 D1 D2 D2 D2 D2
E
E1 E1 E1 E1 E1 E2 E2 E2
F
F1 F1 F1 F1 F1 F1 F2 F2
G
•直交表(正交表)
–直交表用於實驗計劃，它的建構，允許每一 個因素的效果，可以在數學上，獨立予以評 估。 –可以有效降低實驗次數，進而節省時間、金 錢而且又可以得到相當好的結果。
24
)
次數
1 2 3 4 5 6 7 8
)
A 1 1 1 1 1 2 2 2 2
B 2 1 1 2 2 1 1 2 2
C 3 1 1 2 2 2 2 1 1
28
)
內部瓷磚
外層瓷磚 (尺寸大小有變異)
改善前
改善後 上限
尺 寸 大 小
)
下限 外部瓷磚 內部瓷磚
29
討論題
• 從本案例中，你認為？
– 最能提供最完整的實驗數據的是那一個方法
• 一次一個因子法 • 全因子法 • 正交實驗法
• 正交實驗法有何優點？
30
)
31
)
直交表和線點圖
•傳統的實驗計劃方法是由英國的R.A.Fisher在 本世紀初發出來的，該方法包含多種的統計設 計技巧，其需要使用比較繁複的統計技巧，所 以較少使用在工業界上。 •田口方法：由田口玄博士所提出，它刪除許多 統計設計的工作，以一種可以直接、經濟的方 式一次就可以做許多因素的實驗，所以工業界 上較常用。
田口法
(3).允差設計:前述兩種設計后,如產品品質仍未達 滿意程度,可考慮縮小各種因素的幅度一允差. (五)實驗計劃法概念: 1. 實驗計劃之目的: 為提升產品之市場占有率及竟爭優勢,必須不 斷研究改善現有之制程與產品,甚至開發新產品,以 應市場之動態需求,為達到此種目的之最有效方法 即是實驗計劃法,其主要目的有二: (1)如何以最少的時間與經費實驗,其得最小實 驗誤差之數據. (2)尋求較佳操作條件組合,以達適當品質目標 值產並符最小成本投入或最大產能產出要求.
(三) 田口法架構圖 田口方法包括生產線上品質管制與生產線外品質 管制 品質工程
生產線外品質管制工程最佳化 使用實驗 計算 產 品 設 計 (產品改良) 系 統 設 計 創 新 參 數 設 計 最 佳 化 允 差 設 計 最 佳 化 生 產 線 上 品 質 管 制制 程 管 制 制 程 設 計 (制程改善)
參數設計在運用因素非線性的一些關 系,找出控制因素與誤差因素間之交互作 用,利用非線性關系減少變異,再利用線性 系提高水準, 即投入便宜材料或在不良環 境下,制程或產品也能達到堅耐性. 信號雜音比是用來衡量產品品質的一 種設計量度,簡稱S/N比,它可以表示制程 , S/N , 或產品水準及其誤因素影響的程度.
著眼點 只處理平均值 交 互 作 用 理念
改善品質而不需增加成本 L12(211) 產品/技術、設計 最佳化的重視
方式
例:若以 Y41 A39 型式之軋入鏽皮為例(A35 A36 A38 等型式已改善),其影響條件為 DESCALLING、ROLLER、出爐溫度……等十一項操作條件(每操作條件兩個水准),如逐 一試驗,共需 2048 次,而應用田口式實驗計劃法,只需 12 次,即可獲得近似之情報量.
3.實驗計劃原理: (1)隨機原理:實驗順序予以隨機化,可降低誤 差產出. (2)集區原理:或稱分層原理,是為避免發生太 大的實驗誤差,而將地區或時間等視因子. (3)平衡原理:或稱重覆原理,是實驗因子之每 一水準或每一處理所含之實驗次數宜求相等. (4)直交原理:在求實驗之處理組合合乎直交, 期望能以最少實驗次數納入較多之實驗因子並 減少控制實驗的機會.
doe田口式实验计划法的应用精品PPT课件
两行间交互作用的配置
• 假如我们预期两变量存在有显着的交互作用，则我们 可能在直交表中，预先保留一直行供配置交互作用， 以利清晰的估计交互作用。
• 如果我希望避开交络现象，则必需妥慎的配置交互作 用；如果不加注意，则即使是最简单的L4直交表，交 互作用的追踪分析也将变得困难。
• 可以利用的方法是三角矩阵法。 练习行(3)和(7)的交互作应配置于那里。
• 本直交表总共须做8次实验，最多能配置7个因子。 • 如果有因子间有交互作用时，将交互作用看作一个因子。
DOE
直交表的运用
利用自由度我们可选用最小且最合适的直交表，系依 据因素数量、每个因素的水准数，以及我们所欲调查的 交互作用数量等加以累加后的自由度来决定。例如：一 实验包含二水准因素A、B、C、D、E和交互作用A*B，A*C ，请问应选用何种直交表？
如果流量与线速有交互作用，如果流量配在L8的第三列， 线速配在第五列，那幺其交互作用行应配置在那里？
DOE
点线图
点线图是三角矩阵的图标方法，它利用圆点与直线图型 为工具，以便利完成直交中与交互作用的配置。
DOE
点线图之使用
1
• 配置因素于圆点上.
• 考虑因素间的交互作用 ，若交互作用存在，则 配置该交互作用于联接 该两因素圆点的直线上 。
一次一个因子法 全因子法 正交实验法 正交实验法有何优点？
DOE
二、直交表和点线图
• 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。
[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）。
田口参数实验设计案例
教学案例一：田口参数实验设计1田口质量损失函数田口对产品质量提出了一个新概念，他认为：质量就是产品上市后给于社会的损失。
一般，一个产品的成本分为两个主要部分：销售前成本和出售后成本，前者是指制造成本，后者是指产品销售给用户后由于产品质量的损失（质量特性偏离目标值）所需的费用，这就是上述产品质量定义中的“给予社会的损失”对此中损失，田口提出用质量损失函数来度量。
为了描述产品的质量损失，引入了以下几种类型质量特性的损失函数。
1. 望目特性的质量损失函数望目特性质量损失函数适用于产品的输出特性y 有一个确定的目标值y 0（通常不为零），并且质量损失在目标值的两侧呈对称分布，如图3所示，这种质量特征称为望目特性。
则质量损失函数为：20)()(y y K y L -=(1)其中K 是不依赖于y 的常数，称为质量损失系数。
若y 离y 0越近，则L(y)值越小，表明该项设计的质量损失小，功能质量好。
式（1）说明，由于功能波动所造成的损失与偏离目标值y0的偏差平方成正比。
这也可以说明，不仅不合格产品会造成损失，即使合格产品也会造成损失。
输出特性值偏离目标值越远，造成的损失越大。
这就是田口玄一对产品质量概念的一个观点。
由于产品的质量特性y 表现为随机性，所以L(y)亦为随机变量，故有必要取L(y)的期望值作为评定产品的质量水平。
设有N 件产品，若质量特性的N 个测试值为y 1，y 2，……， y N ，则其质量损失可近似表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑=N i i y y N K y L 120)(1)(（2）L(y)A 0 y Ly 0y u图3 功能质量损失函数称L(y)为这N 件产品的平均质量损失。
质量损失系数K 的确定可以有两种方法确定，一种是根据功能界限和相应的损失来确定；另一种是根据容差Δy 和相应的损失来确定。
2. 望小特性的质量损失函数有些产品的质量特征是：不取负值，越小越好，目标值为零；当其输出特性值增大时，其性能逐渐变差，质量损失逐渐变大。
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。
2-0.DOE田口方法--0.618、黑红梅方拉丁方、规划、设计、制造、销售、服务
0.618法（例）
2009.6
0.618法要求试验结果目标函数f(x)是单峰函数，即在试 验范围内只有一个最优点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。
这个要求在大多数实际问题中都能满足。
f(x)
o
a
d
b
0.618法
x
2009.6
对分法也叫平分法，是单因素试验设计方法适用于试验 范围（a, b）内，目标函数为单调（连续或间断）的情况 下，求最优点的 方法。
试验设计的效果
2009.6
试验设计是应用统计手法进行解决问题的方法，它在19世 纪产生于英国.
最早是在农地进行试验。如“最佳肥料”的依据。
逐步应用到畜牧业。
试验设计的由来
2009.6
一个烤漆工厂，针对喷漆后烤漆所使用的时间及温度各使 用一元多次试验法进行试验，以了解哪一种条件下密着性 （附着度）最好。
美国：
1、检验部门把关，对产品的合格与否严加控制； 2、用休哈特( Shewhat )控制图进行生产工序管理； 这样只能控制产品的质量，而不能真正改进产品的质量；
日本：
1、用线外质量管理（又称三次设计）来提高产品设计质量，这样产 品先天性好；
2、用线内质量管理来改进生产工序；
产品的市场竞争力强；
一则发人深省的新闻报道
作法： 如试验范围L = b – a，试验点间隔为N，则试验点n为：
n = —L + 1 = ——b -—a — + 1
N
N
均分法
2009.6
对采用新钢种的某零件进行磨削加工，砂轮转速范围为 420转/分~720转/分，拟经过试验找出能使光洁度最佳的砂
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。
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田口方法專業內容涵括: 田口方法專業內容涵括:
損失函數與允差 直交表 參數設計 SN(倍噪比) SN(倍噪比) 計數分類值的參數設計 技術開發與穩健性設計
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我們將選擇一種對我們非常有幫助 的“直交表”法進行討論: 直交表”法進行討論:
2.產品設計 2.產品設計
生產線外 品質工程
3.制程設計 3.制程設計
利用計量值的控制 制程的診斷與調節 回饋系統的設計與管制
4.生產管制 4.生產管制
生產線上 品質工程
預防保養 規格,安全與檢查設計 規格 安全與檢查設計
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3. 選直交表: 選直交表:
A 實驗1 實驗 實驗2 實驗 實驗3 實驗 實驗4 實驗 實驗5 實驗 實驗6 實驗 實驗7 實驗 實驗8 實驗 實驗9 實驗
水準Ⅰ 水準Ⅰ 水準Ⅱ 水準Ⅱ 水準Ⅲ 水準Ⅲ 回應表R 回應表
B 1(5V) 1 1 2(4.75V) 2 2 3(5.25V) 3 3 21570 19244 20900 2326
.
B. 水準和的計算方法: 水準和的計算方法: C. R代表不同級差 代表不同級差: 代表不同級差
Ⅰ= ? , Ⅱ= ? , Ⅲ = ?
影響較大, 級差大的因子意味著它選取不同水準對于TX-Rate影響較大 差大的因子意味著它選取不同水準對于 影響較大 一般而言它就是為重要因子,而級差小的因子可能是最不重要 一般而言它就是為重要因子 而級差小的因子可能是最不重要 的因子. 的因子
品質工程
田口方法
實驗計劃
田口方法是一種技術的觀點來討論及改善問題, 田口方法是一種技術的觀點來討論及改善問題,而不是科學的研究及 統計的理念. 統計的理念.
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LITE LITEONON: 田口方法的應用: 田口方法的應用
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1.技術開發 1.技術開發
系統設計 參數設計 允差設計 量測器具的 校正系統
兩個名詞: 兩個名詞:
因子: 因子: Factor , 一件事物中之幾個要素 . 如:溫度,壓力,電壓. 溫度,壓力,電壓.
水準: 水準: Level , 一個因子含有幾種不同的表征. 一個因子含有幾種不同的表征. 如, 電壓 : 15V , 16V , 14V . 15V
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1. 定義品質特性 傳輸速率愈大愈好 定義品質特性Y--傳輸速率愈大愈好 傳輸速率愈大愈好. 2. 訂出影響 因子與水準 訂出影響Y因子與水準 因子與水準. A. 環境溫度 - 3水準 : A1=25℃ A2=40℃ A3=60℃ ℃ 水準 ℃ ℃ B. 測試電壓 - 3水準 B1=5V B2=4.75V B3=5.25V 水準: 水準 C. 不同 不同PUH - 3水準 C1=Sanyo C2=Hitachi C3=Sony 水準: 水準
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A
B
A(4.75v) A(5.25v)
B(5℃) 5500 6200
B(45℃) 6320 6021
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案例: CD-ROM生產線F/T測試站發現最近傳輸速率達不到規格的不良品 案例: 某CD-ROM生產線F/T測試站發現最近傳輸速率達不到規格的不良品 生產線F/T 明顯增多,怀疑可能因素有DISC受溫度影響., 明顯增多,怀疑可能因素有DISC受溫度影響., PUH ,測試電壓, 用田口法分 DISC受溫度影響 ,測試電壓 測試電壓, 析如下. 析如下.
1. 采用直交表之方法分析各因子不同水準間試驗數據總和之比較 可將復雜 采用直交表之方法分析各因子不同水準間試驗數據總和之比較,可將復雜 的問題簡單化,使一般技術人員都能接受和使用 的問題簡單化 使一般技術人員都能接受和使用. 使一般技術人員都能接受和使用 2. 對參數之設定最佳化可達到明了化的效果 對參數之設定最佳化可達到明了化的效果.
田口方法之注意點: 田口方法之注意點
1. 最好能使誤差因子复合為 個或最多三個 最好能使誤差因子复合為1,2個或最多三個 個或最多三個. 2. 誤差因子可按其影響的程度及實驗目的來確定 誤差因子可按其影響的程度及實驗目的來確定. 3. 一般選擇 個水準 一般選擇2個水準.
田口方法之特色: 田口方法之特色
A1 A2 A3 A4
1.8 1.6 1.7 1.9
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拉丁方格: 拉丁方格:
A : 2*2 B : 3*3
B A A1 A2
B1
B2
A A1 A2 A3
B
B1 C1 C2 C3
Байду номын сангаас
B2 C2 C3 C1
B3 C3 C1 C2
123 231 312
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實驗因子搭配
Input power
CD-ROM Drive
SANYO PUH SONY PUH HITACHI PUH
4.75v,5v,5.25v
25 Degree C, 40 Degree C, 60 Degree C
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多元配置: 4部机器 部机器, 3种彈簧 种彈簧, 2种加工方法 种加工方法. 多元配置: A 4部机器, B 3种彈簧, C 2种加工方法.
C A
B B1 C1 C2 1.2 1.3 1.4 1.3 C1 2 2.2 2.3 2.1 B2 C2 1.3 1.6 1.8 1.7 C1 1.9 1.5 2 1.4 B3 C2 0.7 0.6 0.8 1.1
C 1(Sanyo) 2(Hitachi) 3(Sony) 3 1 2 2 3 1 21562 19362 20790 2200
傳輸速率 7350 7210 7010 7280 7112 4852 7300 6500 7100
Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ =總和
1(25℃ ) ℃ 2(40℃ ) ℃ 3(60℃ ) ℃ 1 2 3 1 2 3 21930 20822 18962 2968
231 123 312
213 321 132
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2*2 拉丁方格實例: 拉丁方格實例: 一 CD-ROM 厂之客戶反應其產品在不同的溫度下進行功能測試 , CDCD-ROM的傳輸速率會不一樣 CD-ROM的傳輸速率會不一樣. , 經該厂工程人員初步分析可能与 的傳輸速率會不一樣. 環境溫度及測試電壓有關. 環境溫度及測試電壓有關.
Ⅰ Ⅱ Ⅲ R
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4. 分析試驗結果 分析試驗結果:
A. Tx-Rate最大為第 個實驗 最大為第1個實驗 最大為第 個實驗. 各因子水準分別為: 各因子水準分別為 25 Degree C, 5V, Sony PUH, 可知最佳搭配與最壞搭已一目了然. 可知最佳搭配與最壞搭已一目了然
R的計算方法 的計算方法
=水準和最大值 - 水準和最小值
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田口方法之作業步驟: 田口方法之作業步驟
1. 選取品質特性 探討實驗要改善之 選取品質特性,探討實驗要改善之 探討實驗要改善之Y. 2. 訂出影響 之因子與水準值 訂出影響Y之因子與水準值 之因子與水準值. 3. 選直交表 安排實驗 獲得實驗數據值 選直交表,安排實驗 獲得實驗數據值. 安排實驗,獲得實驗數據值 4. 分析實驗數據 選擇最佳組合條件 並作確認實驗 分析實驗數據,選擇最佳組合條件 並作確認實驗. 選擇最佳組合條件,並作確認實驗
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田口方法 介紹
(Taguchi Methodology)
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田口方法的由來: 田口方法的由來:
1.它是一個學術用語(田口方法)是一位田口玄一博士所開發的,並于1981年 1.它是一個學術用語(田口方法)是一位田口玄一博士所開發的,並于1981年 它是一個學術用語 1981 以後田口博士于美國幾個大企業輔導後,開始陸續出現此名詞,並風糜全球. 以後田口博士于美國幾個大企業輔導後,開始陸續出現此名詞,並風糜全球. 2.品質工程 2.品質工程