田口方法簡介
宜蘭大學生機系張明毅
2003.10.24
一、前言
田口式品質工程是田口玄一(Taguchi Genichi)博士於1950年代所開發倡導。利用簡單的直交表實驗設計與簡潔的變異數分析，以少量的實驗數據進行分析，可有效提昇產品品質。遂於日本工業界迅速普及，稱之為品質工程(Quality Engineering)。其並於1962年獲得品管界最高榮譽之一的品質應用戴明(Deming)獎，1951、1953、1984獲得品質論文戴明獎。1980年代後，美國A T＆T、Ford、Xerox、Motorola、Kodak等公司亦陸續採用，歐美一般稱之為田口方法(Taguchi Method)。
田口方法最大的特點在於以較少的實驗組合，取得有用的資訊。雖不如全因子法真正找出確切的最佳化位置，但能以少數實驗便能指出最佳化趨勢，可行性遠大於全因子法。田口方法有以下特點：(1)基於品質損失函數之品質特性、(2)實驗因子的定義與選擇、(3)S/N比、(4)田口直交表。
田口方法的實施步驟可分為下列十項：
1.選定品質特性
2.判定品質特性之理想機能
3.列出所有影響此品質特性的因子
4.定出信號因子的水準
5.定出控制因們的水準
6.定出干擾因子的水準，必要的話，進行干擾實驗
7.選定適當的直交表，並安排完整的實驗計劃
8.執行實驗，記錄實驗數據
9.資料分析
10.確認實驗
重覆以上步驟，直到達到最佳的品質及性能為止。
二、一些多水準複因子實驗方法介紹
(1)試誤法(trial-and-error)
(2)一次一因子法
每次只變動一個因子，而其他因子則維持於前次實驗的水準，以探討因子水準變動之效應。下表中實驗中探討7個2水準因子對y的影響，目標為使y最小化。實驗1全固定於水準一，實驗2只變動A至水準2，其餘維持不變，是以A之效應為0.3。實驗3只變動B至水準2，其餘維持和實驗2相同，是以B之效應為0.5。
效應為正，代表該因子變化時對y值而言有加大的趨勢；效應為負，則有減小的趨勢。當目標為使y減至最小，則應找出各因子貢獻最小的組合，亦即A1 B1 C2 D1 E1 F2 G1。
其缺點在於評估效應時有明顯的偏見，例如對A之效應而言，是植基於其他因子均為水準一的情形下A的表現。一旦其他因子一併變動，原先求出A的效應將沒有意義。
(3)全因子法
所有因子水準的組合均在實驗中出現，因子或水準愈多，所需的實驗愈多，花費的時間、精力或成本也愈多，可行性愈低。。以下表為例，擁有2水準的4個因子，共有24＝16個實驗組合。目標為欲使y最小，則應取第3組實驗組合A1 B1 C2 D1。
因為每一種組合在上述16種實驗中均出現，因此可直接指出最佳組合，不需再做因子反應圖。但如果繪出因子反應圖，亦可看出此組合。
(4)田口直交表
田口直交表以L a(b c?d e)表示，代表共有a組實驗，其中最多可容納b個水準的因子c個，d個水準的因子e個，而L取自Latin square。是以常用的L18(21?37)代表共有18組實驗，其中最多可容納2個水準的因子1個，3個水準的因子7個(在全因子試驗中需有21?37＝4,374組實驗)。而下表為L8(27)，代表共有8組實驗，其中最多可容納2個水準的因子7個(在全因子試驗中需有27＝128組實驗)。
其因子反應表及因子反應圖如下所示。
若目標為欲使y最小，則應選取各因子較低的效應，亦即A2 B1 C1 D1 E2 F2 G1。此組合在先前8個實驗中並未出現。在因子間無交互作用的假設下，因子效應可加成，則預測的最佳值為
95 .0
)
1
(
)
2
(
)
2
(
)
1
(
)
1
(
)
1
(
)
2
( =
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+y
G
y
F
y
E
y
D
y
C
y
B
y
A
y
三、品質損失函數
在探討最佳化的過程中，最重要的便是找出最能適切表達品質特性的目標函數，諸如維持產品整體的平均值逼近設定值或減小產品間的變異，均可做為提高品質的目標函數。
田口將品質定義為產品在其生命週期內，整個社會對其付出的總代價，稱之為品質損失。品質損失愈少，代表較高的品質。利用二次曲線的品質損失函數來計量品質特性。當品質特性完全符合目標值m 時，品質損失為0；當品質特性偏離目標值m時，聘品質損失以二次曲線的速度增加。
若有n個產品，則其總品質損失為
∑=-
=
n
i
i
m
y
k
1
2
)
(
總品質損失
而平均品質損失Q為
[]
deviation
square mean :MSD MSD k n m y k n
m y
k Q n i i
n
i i
=????
?
???
???
?-=-=
∑∑==1
2
1
2
)()
(
又
()22
2
2
1
2
2
2
122
2121
12
2
22
2
1
2
2
121
2
1
12
12
2
1
2
)
()()2()2()
2(22222)2()(S
m y m y y y n
1m y m y y y y y n 1m y m y y n
1y y n
1y n 1m y m y y y y n
1m
y m y n 1m
n
1
my n
1
y n 1m my y n 1n
m y MSD
n
i i i n i i n
i n
i i n
i i n
i i n
i i n
i n
i i n i i n
i i i n
i i +-=-+-=
+-++-=+-++
-
=+-++-=+-=+
-
=+-=-=∑
∑∑
∑
∑
∑∑
∑∑∑∑
∑
============
則平均品質損失可改寫為
()[
]2
2
1
2
)(S
m y k n
m y k
Q n
i i +-=-=∑
=
此式代表平均品質損失Q 和產品平均的偏心值()2
m y -及標準差S 2之
和成正比。是以可以()2
2
S m y MSD +-=做為品質的特性。而品質特
性又可分為三種形式： 1. 望目型
品質特性逼近目標值m ，()2
2
S m y MSD +-=
2. 望小型
品質特性愈小愈好，亦即目標值m=0：2
2S y MSD +=
3. 望大型
品質特性愈大愈好，相當求1/y 望小型特性，此時m=0，亦即
n
y 1n
m y 1MSD n
i i n
i i ∑
∑
==???
? ??=
???? ??-=
1
2
1
2
將MSD 轉換成訊號處理中的S/N 比型式，亦即
[]MSD N S log 10/-=
可將()2
2
S m y MSD +-=中，m y →視為品質接近目標值，S →0視為
變異小，將使MSD 減小，亦即品質損失愈小，當取對數時其值愈小，再乘以負號，相當於S/N 比值愈大愈好。
四、品質特性的訂定
依據田口的經驗指出，在改善品質的努力中，工程師有80％的精力花在定義適當的品質特性。不當選用品質特性，常導致嚴重的交互作用，使因子效果的加成性大受影響，進而影響最佳化的預測值。適當的品質特性有下列準則：
1.連續實數函數
良率或是本質上為非好及壞的二分法不適合作為品質特性。
2.最好為單調函數
因此較佳的品質特性有：力、距離、速度、加速度、壓力、時間等；而不適當的品質特性有：良率或不良率、通過或不通過、可靠度、外觀、缺失數目、氣泡數目等。
五、實驗因子的定義與選擇
影響品質特性的因子大致可分為三類：
1.控制因子
參數設計中實驗者可以控制的因子。若該因子在變動水準時，品質特性的變異維持不變，則稱為調整因子，可藉此作為為輸出值微調之用。
2.信號因子
在特定的控制因子下，輸入某一信號因子可使品質特性隨之做連續函數的變化。
3.干擾因子(或稱雜訊因子)
干擾因子為實驗者無法控制，使品質特性產生變異。其又可分為下列數種：
穩健的品質設計的原理即在於決定控制因子的水準，使品質達到理想水準，不因干擾因子變動而使品質特性有過大的變異，亦即對干擾因子的靈敏度降低。
為瞭解干擾因子對品質特性的影響，有三種干擾策略：
(1)隨機實驗
當干擾因子的模擬非常困難時或花費成本過鉅，則順其自然，以隨機實驗進行
(2)內直交表
以內外直標表混合應用，控制因子放在外直交表，干擾因子放在內直交表。以下圖為例，外直交表採用L18(21 37)，而內直交表採用2水準的L8(27)即已足夠。
(3)干擾實驗
在上述內直交表法中，實際的實驗組合共有18 8＝144種組合，仍嫌多了一點。干擾實驗的目的即在於先將眾多的干擾因子合成單一干擾因子，減少實驗組合。先在某一特定控制因子條件組合下(一般採用現有設計)先做2水準的干擾實驗。將簡化的干擾因子至入直交表中，進行實驗，分析因子效應。如下圖針對4個2水準的干擾因子a、b、c、d進行的因子反應圖。
干擾因子的水準選擇，在合理的情形下，愈極端愈好。圖上a2 b1 c2 d1使品質特性降低，a1 b2 c1 d2使品質特性增加。是以可以複合成單一的2水準干擾因子N：
N1(使品質特性降低)：a2 b1 c2 d1
N2(使品質特性增加)：a1 b2 c1 d2
在接下來的每一組控制因子的直交表實驗中，僅需做N1、N2的變化，即可代表在干擾因子參與下的情形。如果在此極端的複合干擾因子的作用下，品質特性仍不受影響，則該組合應為最佳的穩建設計，必定能夠抵抗其他的干擾因子變化。
六、實例介紹─磁磚製程設計
1.選定品質特性
磁磚厚度
2.判定品質特性之理想機能
望目型品質特性，亦即磁磚厚度有一目標值。
3.列出所有影響此品質特性的因子
4.定出信號因子的水準
5.定出控制因子的水準
註：陰影部份為原設計值
6.定出干擾因子的水準，必要的話，進行干擾實驗
7.選定適當的直交表，並安排完整的實驗計劃
8.執行實驗，記錄實驗數據
9.資料分析
對S/N比的因子反應表及圖
對品質特性的因子反應表及圖
雖然S/N比項目中隱含了信號項及雜訊項，但並不一定最小變異及最小離心值能在S/N比同時挑出。是以本例以二階段方式進行最佳化：第一階段進行變異最小化設計，第二階段進行平均值微調。
先將控制因子分成4類，①同時影響S/N及品質特性、②只影響品質特性(亦即調整因子)、③只影響S/N比、④對二者皆無影響。因子影響程度的判定應以統計方式進行，但是較為複雜。叫簡化的方式為以一半原則粗估，只挑出影響程度排名前半的因子視為影響程度顯著。依此原則這8個因子分類如下：
1.最小化變異
依據S/N的因子效應圖，最佳化為
A1 B？C3 D3 E1 F？G？H2
2.最佳化品質特性
依據品質特性的因子效應表，最佳化為
A1 (B) C3 D3 E1 F2 G？H2
其中B為調整因子，留待現場依實際需要調整，而G不影響品質特性及變異，故因此以降低成本為最大考量。
理論上調整B即可調整品質特性接近目標值，是以不必再預測調整後的目標特性質，只需針對S/N比進行估計。對S/N有影響的因子為A、C、D、E、H，若原始設計將全部因子固定於水準2，
預測原始S/N = 41.3 + (39.5 - 41.3) + (41.0 - 41.3)+ (40.9 - 41.3) + (40.1 -
41.3) + (42.8 - 41.3)= 41.3 - 1.8 - 0.3 - 0.4 - 1.2 + 1.5 = 39.1
而依據最佳化設計之組合，求得
預測最佳S/N = 41.3 + (43.1 - 41.3) + (42.5 - 41.3)+ (42.7 - 41.3) + (44.5 -
41.3) + (42.8 - 41.3)= 41.3 + 1.8 + 1.2 + 1.4 + 3.2 + 1.5 = 50.4
S/N上升11.3，但此為理論值，需進行確認實驗加以驗證。
10.確認實驗
七、結論
田口方法有80％屬工程範疇，20％才屬於統計，是以工程人員的觀點看問題。其特點以髓、骨、皮來分類：
髓：
1.品質是產品出廠後對社會造成的損失；損失愈小，品質愈高
2.對干擾因子的不敏感性
3.品質特性的選取
骨：
1.損失函數
2.非線性關係的利用
3.S/N比
皮：
直交表的使用。沒有討論干擾因子仍算是傳統實驗設計，並非田口方法。
实验工具之一田口方法实 例 The following text is amended on 12 November 2020.
某产品射出成型之色差 变化因素探讨 一问题描述 二品质特征及因子说明 三直交表及因子配置 四实验步骤及资料汇集 五资料分析 六验证实验 七结论 八再次实验 九未来计划
问题描述 一背景 自我司生产某产品以来，一直受到色差问题困扰，经常会有此不良现象发生，不良比率在10%左右，由此给我司造成较大损失，使利润提高受到抑制。并且因客户严格要求我司对此作以改进完善，故现经我司生产部，品保部及工程课人员共同探讨，利用田口品质工程技术进行实验设计，用尽可能少的时间，成本，实验次数，将影响该产品色差的因素寻找出来。使此不良现象逐步消失，给公司带来更大的收益。 二制程分析及可控因素标示 射出成型是在加工过程中，将热塑性塑胶原料加热至熔融状态，再在高压下送入并填满由两个半边摸闭合形成的模腔，经过一段时间冷却定型后，将两个半模分开，取出塑件，即完成一个操作程式，操作过程中两边模闭合须与注射操作时间互相配合，并准确控制温度，压力及个别动作时间，使形成有规律性地循环。 射出成型制造流程及可控因素标示： 品质特性及因素说明
一品质特性: 本实验包含之品质特性为我司射出成型的某产品中的色差不良数量,实验目的是希望色差产品的数量得以减少,即不良率不断降低,此即为望小特性. (一)色差之实验设计部分: 按照SOP要求操作并使用色差比对样品检测色差,每组检测 50PCS,其S/N之计算公式为: S/N=-10log(1/n∑Yi2) Yi为每组50PCS的色差总数。 二可控因素： 本实验可控因素之选取，是将前述之制造流程经现场技术人员分析后，选取四个三水准的可控因素，列表如下： 直交表及因素配置
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。 T1数据切削深度、进给量和切削速度的信噪比值越大，表明其质量越高，所以优化的结果是A1B1C1。 基本公式位于论文的第三章第一节部分。
應用田口直交表於網路教學品質改善之研究 侯東旭1侯幸雨2* 1 2雲林科技大學工業工程管理研究所 2環球技術學院企管系 *E-mail: g9120822@https://www.doczj.com/doc/475125003.html,.tw 摘要 國內近年來頗重視網路教學研究與設計，但是目前的研究大多偏向於網路教學系統的發展、環境的開發設計與硬體或網路架構的探討與評估，關於網路教學品質方面的研究較為缺少，要讓學習者有好的數位學習服務，教學者就須要先以使用者為中心來規劃網路教學設計，進而對學習者之績效加以評量，找出影響網路數位學習品質之關鍵因子才可以改善網路教學品質。因此本研究從人因工程角度來設計數位學習課程，透過品質工程之直交表及變異數分析找出影響數位學習績效的因子。本研究所考慮的人因因子有環境、作業、組織管理及個體；績效評量方面有邏輯與創意題型。結果發現色彩、溝通介面、回饋和學習型態對邏輯的績效有顯著的影響；而評量期間、資訊量、情境、導引、學習型態及線上的學習習慣將影響到創意績效；較佳的因子組合才能提升數位學習績效，而網路教學品質也才會有所改善。 關鍵詞：田口直交表、網路教學、數位學習、人因實驗 關鍵詞 The Study of applying Taguchi Orthogonal Array Approach in Improving The Quality of E-Learning Tung-hsu Hou, Hsing-yu Hou Department of Industrial Engineering and Management, National Yunlin University of Science and Technology Department of Business Administration, Transworld Institute of Technology Abstract The web teaching research and design are getting more and more important nationally in recent years. However, these studies only try to discuss the development
什么是田口方法 田口方法是指由日本质量专家田口玄一博士创建的试验设计方法。由于田口对质量的理解是：产品上市后给予社会带来的损失（由功能本身所产生的损失除外），即： 质量等于功能波动的损失加上使用成本加上项目的损失。 成本等于材料费加上加工费加上管理费加上项目的损失。 总损失等于质量加上成本。 因此，田口认为，由于质量定义为产品上市后所产生的三部分损失之和，要使总损失最小，就要求质量和成本的总损失最小，换言之：就是提高质量（减少质量损失），降低成本。产品质量的好坏很大程度上是由设计决定的，因此在新产品的开发设计阶段就要十分重视，当然设计的好产品要成为真正高质量的产品，在生产过程中还必须有好的工艺参数，因此经常需要进行试验设计。 田口方法就是依据统计学原理、方法所开发出来的一种试验方法，可协助从事产品和过程设计开发的工程技术人员以最少的试验次数，快速寻找最佳的过程参数组合条件，从而大量减少试验次数，降低试验成本，提高效率。 作者：唐晓芬 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。由日本田口玄一(Genichi Taguchi)所提之品质工程的理念和方法，是将品质改善之重点由制程阶段向前提升到设计阶段，一般称其为离线之品质管制方法(off-line quality control)。在哲理方面，田口提出品质损失(quality loss)之观念来衡量产品品质，一些不可控制之杂音(noise)(例如环境因素)造成特性偏离目标值，并因而造成损失。田口方法的重点在於降低这些杂音对产品品质的影响性，根据稳健性(robustness)之观念，决定可控制因子的最佳设定，建立产品?制程之设计，以使产品品质不受到杂音因素之影响。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入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、田口方法的基本思想 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，
DOE實驗設計(田口方法) ▲設計思想 現代企業已經充分意識到了品質管理的重要性，不少成功企業已將品質管理（QC）很好的融入到了產品研發及生產的各個階段。眾所周知，品質管理包括離線品管和線上品管兩個部分。 離線品管活動發生在產品和制程的設計階段。DOE實驗設計中的田口方法是一種統計方法，利用該方法可以簡化或是刪除許多統計設計工作。英瑞奇特推出此課程，旨在向您講述如何將各項實驗方法運用於產品和制程設計中，以便更有效的降低雜音因素的敏感影響，減少過程中各項的變差，從而使產品及制程設計臻于完美。 一、田口方法的涵義 隨著市場競爭的日趨激烈，企業只有牢牢把握市場需求，用較短的時間開發出低成本、高品質的產品，才能在競爭中立於不敗之地。在眾多的產品開發方法中，田口方法不失為提高產品品質，促進技術創新，增強企業競爭力的理想方法。 田口方法是日本田口玄一博士創立的，其核心內容被日本視為“國寶”。日本和歐美等發達國家和地區，儘管擁有先進的設備和優質原材料，仍然嚴把品質關，應用田口方法創造出了許多世界知名品牌。 田口方法是一種低成本、高效益的品質工程方法，它強調產品品質的提高不是通過檢驗，而是通過設計。其基本思想是把產品的穩健性設計到產品和製造過程中，通過控制源頭品質來抵禦大量的下游生產或顧客使用中的雜訊或不可控因素的干擾，這些因素包括環境濕度、材料老化、製造誤差、零件間的波動等等。田口方法不僅提倡充分利用廉價的元件來設計和製造出高品質的產品，而且使用先進的試驗技術來降低設計試驗費用，這也正是田口方法對傳統思想的革命性改變．為企業增加效益指出了一個新方向。 田口方法的目的在於，使所設計的產品品質穩定、波動性小，使生產過程對各種雜訊不敏感。在產品設計過程中，利用品質、成本、效益的函數關係，在低成本的條件下開發出高品質的產品。田口方法認為，產品開發的效益可用企業內部效益和社會損失來衡量．企業內部效益體現在功能相同條件下的低成本，社會效益則以產品進人消費領域後給人們帶來的影響作為衡量指標。假如，由於一個產品功能波動偏離了理想目標，給社會帶來了損失，我們就認為它的穩健性設計不好，而田口式的穩健性設計恰能在降低成本、減少產品波動上發揮作用。 二、田口方法的特點 田口方法的特色主要體現在以下幾個方面： (1)“源流”管理理論。田口方法認為，開發設計階段是保證產品品質的源流，是上游，製造和檢驗階段是下游。在品質管制中，“抓好上游管理，下游管理就很容易”，若設計品質水準上不去，生產製造中就很難造出高品質的產品。 (2)產品開發的三次設計法。產品開發設計(包括生產工藝設計)可以分為三個階段進行，即系統設計、參數設計、容差設計。參數設計是核心，傳統的多數設計是先追求目標值，通過篩選元器件來減少波動，這樣做的結果是，儘管都是一級品的器件，但整機由於參數搭配不佳而性能不穩定。田口方法則先追求產品的穩定性，強調為了使產品對各種非控制因素不敏感可以使用低級品元件．通過分析品質特性與元部件之間的非線性關係(交互作用)．找出使穩定性達到最佳水準的組合。產品的三次設計方法能從根本上解決內外干擾引起的品質波動問題，利用三次設計這一有效工具，設計出的產品品質好、價格便宜、性
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
田口玄一博士在1985年左右紅遍全美，在日本國內得到戴明獎，在美國因打破美式品管理念，而受美國大公司採用其方法，他並未留學過美國，只是日本專科畢業生，後來拿到日本九州大學博士而已，為什麼會有那麼大的成就呢？ 理由一：他有工廠實際工作經驗，知悉產品十分複雜時，傳統品管技術根本使不上力，既使應用的相當精準，最終得到的品質結果 （Outcomes），相當不合水準。 理由二：田口博士的數學基礎非常好，應用微積分及微分方程公式代入一些品管問題，得到許多簡化式的計算公式，最有名的是損失函數 公式（Loss Function）。 理由三：田口提出許多「另類思維」方式，將傳統品質管理理念重新建立成另外一套推演方式，有別於西方社會慣用的品管名詞。 其中至少有十項新理念，可啟發從事生管及品管工作者。 新名詞一：品質工程（Quality Engineering）。 –打破過去品管方面只重視分析問題，而找不出最佳化的參數 設計（Parameter），這種把KSF關鍵成功因素做最佳的設 計後，才可能實際化的得到真正良好品質的產品。 新名詞二：損失函數（Loss Function）。
–品質做的標準並不見得可以合乎客戶口味，如客戶不滿意或 品質不合客戶個別性要求，客戶會離去，這就是損失，可藉 函數來計算出金額。 新名詞三：直交表（Cross Array） –一般的變異數分析（ANOVA）會找出某些影響品質的特定因 素，但是在多因子情況下，花費成本極大，因為它必需要設 計成許多不同類型的實驗組別，直交表則可減少組別仍可同 樣分析出多因子的交互影響效果。 新名詞四：雜音（Noise Factor）。 –品質不良即是由許多雜音造成，這些雜音會千擾正規品質的 產生，它可分為外部雜音，如溫度、溼度、灰塵，又有內部 雜音，如零件本身材料的劣化，第三種是產品間雜音，亦即 產品零件間組合不良造成的。 新名詞五：堅耐性（Robustness）。 –產品品質的體質，對於這些雜音毫不受影響的程度。 新名詞六：線外/線上品管。 –指生產裝配線上造成的品質不良，而必需有製程管制，及生 產線前設計上和品質有關的設計管制。 新名詞七：三種品質設計：系統/參數/公差。 –品質問題並不是只靠分析與改善就可解決，必需由最佳化設 計（Optimal Design）才能得到好品質成果，在大角度方 面是系統設計，中角度是選用何種因素（參數）的設計，小 角度是設計可容忍的上下限，它又稱公差（Tolerance）。
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)。田口方法可应用于产品设计、工艺设计和技术开发阶段，从而可提高产品设计质量，降低成本，
某产品射出成型之色差 变化因素探讨 一问题描述 二品质特征及因子说明 三直交表及因子配置 四实验步骤及资料汇集 五资料分析 六验证实验 七结论 八再次实验 九未来计划
问题描述 一背景 自我司生产某产品以来，一直受到色差问题困扰，经常会有此不良现象发生，不良比率在10%左右，由此给我司造成较大损失，使利润提高受到抑制。并且因客户严格要求我司对此作以改进完善，故现经我司生产部，品保部及工程课人员共同探讨，利用田口品质工程技术进行实验设计，用尽可能少的时间，成本，实验次数，将影响该产品色差的因素寻找出来。使此不良现象逐步消失，给公司带来更大的收益。 二制程分析及可控因素标示 射出成型是在加工过程中，将热塑性塑胶原料加热至熔融状态，再在高压下送入并填满由两个半边摸闭合形成的模腔，经过一段时间冷却定型后，将两个半模分开，取出塑件，即完成一个操作程式，操作过程中两边模闭合须与注射操作时间互相配合，并准確控制温度，压力及个别动作时间，使形成有规律性地循环。 射出成型制造流程及可控因素标示：
品质特性及因素说明 一品质特性: 本实验包含之品质特性为我司射出成型的某产品中的色差不良数量,实验目的是希望色差产品的数量得以减少,即不良率不断降低,此即为望小特性. (一)色差之实验设计部分: 按照SOP要求操作并使用色差比对样品检测色差,每组检测50PCS,其S/N之计算公式为: S/N=-10log(1/n∑Yi2) Yi为每组50PCS的色差总数。 二可控因素： 本实验可控因素之选取，是将前述之制造流程经现场技术人员分析后，选取四个三水准的可控因素，列表如下：
日本工程师田口玄一1980年访问美国贝尔实验室时，那里的杰出科学家和工程师最初以为，是他的蹩脚英语让他们很难听懂他的意思，后来才发现连日本人也听不明白他的话。但他们确实亲眼看到田口玄一的观念很灵。他有办法处理产品中的多种变量，只需少量实验就能找出各变量的最佳组合。他还提出了颇轰动的质量改进概念"稳健设计"（robust design 稳健设计的原理如下：烧制陶瓷产品时，假如你不能精确控制炉内温度，达不到你所用陶土的温度要求，致使陶瓷产品出现质量问题。这种情况一般有2种解决方法。常见的一种是想办法控制炉温。 田口玄一却提供了一种截然不同的方法：抛开炉子问题，寻找一种对温度变化不太敏感的陶土。这就是稳健设计。稳健设计是田口玄一创立的质量工程观中的一个分支，由田口玄一发展而成，因此通常被人们称之为"田口法" 田口玄一的观念引起不少争议，也使许多企业受益匪浅。田口法的魅力在其简单易用，日本的技术人员经常在生产车间运用田口法改进产品和生产流程。目的是使工程设计对不可控因素不要太敏感，从而把外部变量对设计效果的影响减至最低，这就能大大减低零部件和装配容差，因为这两种容差是导致生产成本的最主要因素。 据称，日本80%的质量改进收益是由田口法带来的。而日本的质量改进使美国的许多行业叹服不已，所以田口法绝不可小觑。田口法在1950年代初成形。当时，田口玄一受聘帮助修复战后处于瘫痪状态的日本电话系统。他发现，靠传统的试差法来寻找设计 3次荣获戴明奖的田口玄一现任the American Supplier Institute（编者译：美国供应商协会）执行总裁他的一整套设计决策工具以及他简单易懂的产品开发观得到了系统而广泛的应用，因而为许多企业迅速生产低成本、高质量的世界一流产品做出了巨大贡献。世界各地采用田口玄一发展的技术和质量哲学的企业共节省上亿美元。以下简要介绍了
田口方法簡介 宜蘭大學生機系張明毅 2003.10.24
一、前言 田口式品質工程是田口玄一( )博士於1950年代所開發倡導。利用簡單的直交表實驗設計與簡潔的變異數分析，以少量的實驗數據進行分析，可有效提昇產品品質。遂於日本工業界迅速普及，稱之為品質工程( )。其並於1962年獲得品管界最高榮譽之一的品質應用戴明()獎，1951、1953、1984獲得品質論文戴明獎。1980年代後，美國＆T、、、、等公司亦陸續採用，歐美一般稱之為田口方法( )。 田口方法最大的特點在於以較少的實驗組合，取得有用的資訊。雖不如全因子法真正找出確切的最佳化位置，但能以少數實驗便能指出最佳化趨勢，可行性遠大於全因子法。田口方法有以下特點：(1)基於品質損失函數之品質特性、(2)實驗因子的定義與選擇、(3)比、(4)田口直交表。 田口方法的實施步驟可分為下列十項： 1.選定品質特性 2.判定品質特性之理想機能 3.列出所有影響此品質特性的因子 4.定出信號因子的水準 5.定出控制因們的水準 6.定出干擾因子的水準，必要的話，進行干擾實驗 7.選定適當的直交表，並安排完整的實驗計劃 8.執行實驗，記錄實驗數據 9.資料分析 10.確認實驗 重覆以上步驟，直到達到最佳的品質及性能為止。
二、一些多水準複因子實驗方法介紹 (1)試誤法() (2)一次一因子法 每次只變動一個因子，而其他因子則維持於前次實驗的水準，以探討因子水準變動之效應。下表中實驗中探討7個2水準因子對y的影響，目標為使y最小化。實驗1全固定於水準一，實驗2只變動A至水準2，其餘維持不變，是以A之效應為0.3。實驗3只變動B至水準2，其餘維持和實驗2相同，是以B之效應為0.5。 負，則有減小的趨勢。當目標為使y減至最小，則應找出各因子貢獻最小的組合，亦即A1 B1 C2 D1 E1 F2 G1。 其缺點在於評估效應時有明顯的偏見，例如對A之效應而言，是植基於其他因子均為水準一的情形下A的表現。一旦其他因子一併變動，原先求出A的效應將沒有意義。 (3)全因子法 所有因子水準的組合均在實驗中出現，因子或水準愈多，所需的實驗愈多，花費的時間、精力或成本也愈多，可行性愈低。。以下表為例，擁有2水準的4個因子，共有24＝16個實驗組合。目標為欲使y最小，則應取第3組實驗組合A1 B1 C2 D1。
根据田口方法实验，工艺参数对翘曲的影响 摘要： 实验模型是一个汽车三角面板，用田口实验的方法来判定工艺参数对翘曲的影响。构造正交数组来研究每一个因素的重要性（成型温度，融化温度，注射时间，v/p转换，保压压力和保压时间）。CAE软件Moldflow用来分析翘曲变形的范围。通过获得信噪比和执行一定范围的分析来分析工艺参数对翘曲的影响。而且，最小翘曲的工艺参数会得到优化。随后，根据填充条件会得到最小翘曲的最佳填充条件。 关键词：注射模，翘曲，田口方法，最佳工艺 1.介绍： 随着轻型汽车的发展，汽车生产厂商开始普遍的使用塑料。差不多有80%的汽车塑料零部件是通过注射模生产的。在生产过程中，塑料产品中的发现了大量成型缺陷，比如翘曲，体积收缩，熔接痕和气泡。潜在的原因包括大量的塑料原材料，复杂的模具型腔结构，成型设备的不同控制方法和不同的流变特性和机器性能。塑料零件的翘曲是塑料产品质量一个重要的指标，它不仅仅影响产品的装配和性能，也影响产品质量外观，最简单也是最有效防止敲的方法就获得最优的成型工艺参数。 使用一个连续的单一的方法，1.Behrooz Farshi 研究了薄壁零件的汽车，确定了成型工艺参数对翘曲和体积收缩的影响。Wu-lin Chen 用Moldflow模拟了塑料注射的过程，根据响应面方法设计了一个实验，确定了减小体积收缩和翘曲的工艺参数。2.Kurtaran通过一个类神经网络模型和一个遗传算法（GA）分析了注射成型参数（成型温度，融化温度，填充压力，填充时间和冷却时间）对汽车灯罩的翘曲的影响。这个研究发现了最小的最佳变形工艺参数。3.Kitayama指出通过代理模型优化技术，变量压力分布图可以有效的减少翘曲的影响，该技术一直在使用径向基函数网络。4.Chuang MT和Yang YK应用灰色关联分析并获得了一个注塑成型工艺的最佳参数组合。5.为了优化参数的设计这样的一个的过程，许多方法已经被广泛的使用，包括田口方法。6.Babur Ozcelik用有限元软件(FE)分析了手机外壳的成型工艺，并且通过正交实验设计检测到了翘曲的最大影响要素。该研究还通过CATIA结构分析优化了部分。7.Wei Guo提出一个有效的方法，用综合设计实验和GA以减少缩痕深度和为了优化永久的优化设计。8,9.Dong-Gyu Ahn 进行了数值分析和实验，确定了注射成型工艺参数核心的转变的影响，优化了薄壁和深壁的电池塑料壳注射成型条件。10.Jung Hyun Cho 描述了有机玻璃在高温下由于注射成型引起的变形和改变浇口位置来减少这种变形。11.Phuong NguyeThi研究了在一个模内涂层工艺内不同的涂层条件的流动行为。 当前的研究模拟了工件在机器上的注塑工艺。一个汽车的内部三角形是作为一个例子，使用的是模流分析软件和有限元分析软件。这个过程反映了熔体充填，包装，主公你缺的预测地预测翘曲变形和冷却过程。利用田口实验方法确定了包括注射温度、熔融温度、注射时间、V/P转换点、保压压力和包压时间工艺参数影响。
从渊博知识体系看品质工程 1.本末终始，道尽一切 有幸研读钟汉清先生翻译的「戴明修练I」及「戴明修练II」两本好书，这两本书描述了美国汽车工业自1984年起，活用品质工程之后，逐步反败为胜的动人过程。 该书原著者Mr. W.W. Scherkenbach开宗明义指出，美国汽车工业这一次的反败为胜是奠基在戴明博士的「渊博知识体系」上，所谓「渊博知识体系」已包涵了四个彼此相关的理论，即： 系统的理论; 变异的理论; 知识的理论; 心理的理论。 如果容许笔者用中国人的想法来借喻此一体系，那么「大学」上所说的「物有本末，事有终始，知所先后，则近道矣」，似乎可以相当贴切地帮助中国人明白所谓渊博知识体系是什么？ 2.系统变异，造就渊博 在戴明博士的想法中，专业知识（即所谓知识的理论）当然重要（注２），但是若仅靠专业知识却常会遇上有时而穷的缺憾，譬如：因果关系除了概念上的认知之外，如何精确地用量化方式来描绘呢？每次投入一样的因（同样的原料及操作条件）为何出来的产品却并不一样呢？尤有甚者，在高科技时代，许多因（各种制程参数）共同造就一个果时，又该如何才能精确地厘清各种因对结果影响程度之大小呢？诸如此类的问题，并不容易仅从专业技术中理出头绪，而必须借助以统计逻辑为基础的「系统的理论」及「变异的理论」才容易拨云见日、柳暗花明。因此，戴明博士才竭力主张只有以专业知识为经，统计逻辑为纬，交织而成的知识体系才是在高科技时代中游刃有余的「渊博知识体系」。 在明白戴明博士的想法之后，其实任何拥有专业知识的人，无论其专长是电子、机械、化工或.......，这些专业知识均已证明他是进入渊博知识体系的最佳候选人，只要他能再精通「系统的理论」及「变异的理论」就自然能成就其渊博了。 3.变异其外，系统其中 系统是什么呢？变异又是什么呢？这是进入渊博的两个关键问题。 系统就是产品做出之前组合各种资源（人、设备、原料、方法、环境）的流程，由于组合的方式因公司的专业知识与经营理念而异，所以即使生产同样的产品，其实不同的公司就会建构不同的的系统，而这些系统才是造成同行之间高下差异的根本原因，基于对系统理论有如此深入的体认，所以戴明博士才会常常为最基层的作业员叫屈，而大声疾呼要请决策者重视系统（注３），因为系统一错满盘皆输的例子比比皆是，而
田口博士的质量哲学和方法 Dr. Taguchi's Philosohpy and Methods 编者的话 随着质量科学的发展，人们已逐渐达成共识：预防性是现代质量管理的核心所在。质量，不是靠对出厂产品进行合格检验得来的，也不仅是靠控制生产过程减少不合格品得来的；这好比治理黄河，中游和下游都无法有效地控制水质，只有用正本清源的方法，在源头和上游采取措施，方可有效地达到预期的目标。田口玄一博士由此展开思路，运用东方独特的哲学思想，形成自己的质量哲学，即：在产品最初的开发设计阶段，通过围绕所设置的目标值选择设计参数，并经过实验最低限度减少变异从而把质量构建到产品中，使所生产的全部产品具有相同的、稳定的质量，极大地减少损失和成本。换句话说，是把顾客的质量规格分解成设计参数，形成预期目标值，最终研制出高质量、低成本且性能稳定可靠的“物美价廉”的产品。 田口博士把数理统计、经济学应用到质量管理工程中，发展出独特的质量控制技术，比如，头脑风暴法、OA法和参数设计方法等，创立了“质量工程学”(Quality Engineeting ，QE)，又叫“田口方法”(Taguchi Methods)，目前已在世界全国得到广泛的应用。 QE主要包括两个方面的内容： “脱线”(off-line)QE 属于生产线以外的阶段，主要研究产品的开发设计和生产工艺设计阶段使产品质量优质，低成本、功能稳定可靠的质量控制方法。田口博士把产品设计分为系统设计(系统选择)、参数设计和容差设计三个阶段，因此也称为三次设计。 “在线”(On-line)QE 属产品的生产阶段，主要研究生产现场中有关质量控制的技术。它包括工序的诊断与调节、预防维修方式的设计以及产品的检验与处理等内容。 田口博士在八十年代初曾来我国进行演讲，有力地推动了该方法在我国的应用，应用领域涉及电子、化工、光学、机械、车辆、兵器等行业，取得大量的成果，创造出可观的经济效益。 为积极迎接“质量世纪”的到来，参与激烈的市场竞争，在全国各行业更好、更快地推广普及和深入应用田口方法，我们推出本期内容。该内容选自“现代质量工作者应知应会丛书”之《田口方法指南》。 田口玄一与田口哲学
此处是大标题样稿字样十五 字以内
品質特性的種類 1.計量特性(Measurable Characteristics) ●望目特性行(Nominal the Best) ●望小特性(Smaller the Better) ●望大特性(Larger the Better) 2. 計數特性(Attribute Characteristics) 係指不能以尺度量者, 如: 外觀 … 3. 動態特性(Dynamic Characteristics) 係指輸出(Output)會因輸入(Input)信號值的不同而有改變者, 如: 鍍液濃度, 電流密度…
田口品質工程的分類 1. 生產線外品質工程(Off-Line Quality Engineering) ●系統設計(System Design) ●參數設計(Parameter Design) ●允差設計(Tolerance Design) 2. 生產線上品質工程(On-Line Quality Engineering) ●計量值的控制 ●製程的診斷與調節 ●回饋系統的設計與管制 ●預防保養 ●規格、安全與檢查設計
製程開發執行工作●系統設計(System Design) ● 參數設計(Parameter Design)● 允差設計(Tolerance Design) 決定製程中各參數之最佳值, 如焊錫(Soldering)時,最佳溫度、時間等, 使其不受(或降低)工作環境條件的影響,而能得到均一的焊錫品質. 經由工程知識判斷, 選擇最適當的製程, 如鋁擠/Fold-Fin/Forging… Fan:2S/1B1S/2B… 決定製程中各參數變動對品質的影響,從而訂定最佳的公差範圍.
教学案例一：田口参数实验设计 1 田口方法源起 实验设计是以概率论与数理统计为理论基础，经济地、科学地制定实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的数学理论和方法。其基本思想是英国统计学家R. A. Fisher在进行农田实验时提出的。他在实验中发现，环境条件难于严格控制，随机误差不可忽视，故提出对实验方案必须作合理的安排，使实验数据有合适的数学模型，以减少随机误差的影响，从而提高实验结果的精度和可靠度，这就是实验设计的基本思想。 在三十、四十年代，英、美、苏等国对实验设计法进行了进一步研究，并将其逐步推广到工业生产领域中，在冶金、建筑、纺织、机械、医药等行业都有所应用。二战期间，英美等国在工业试验中采用实验设计法取得了显著效果。战后，日本将其作为管理技术之一从英美引进，对其经济复苏起了促进作用。今天，实验设计已成为日本企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员必备的一种通用技术。 实验计划法最早是由日本田口玄一（G. Taguchi）博士将其应用到工业界而一举成名的。五十年代，田口玄一博士借鉴实验设计法提出了信噪比实验设计，并逐步发展为以质量损失函数、三次设计为基本思想的田口方法。田口博士最早出书介绍他的理论时用的就是“实验计划法─DOE”，所以一般人惯以实验计划法或DOE来称之。但随着在日本产业界应用的普及，案例与经验的累积，田口博士的理论和工具日渐完备，整个田口的这套方法在日本产业专家学者的努力之下，早已脱离其原始风貌，展现出更新更好的体系化内容。日本以质量工程（Quality Enginerring）称之。但是，严格来讲，田口方法和DOE是不同的东西。田口方法重视各产业的技术，着重快速找到在最低成本时的最佳质量。DOE则重视统计技术，着重符合数学的严谨性。虽然学术界普遍认为田口方法缺少统计的严格性，但该方法还是以其简单实用性广为工业界所应用和推广。先进国家对田口方法越来越重视，并且也已经取得了很好的效果。该方法广泛应用于研发、技术改善、质量提升等部门。 八十年代，田口方法进入美国，得到了普遍关注。如今，实验设计技术的应用领域已经突破了传统的工业过程改进和产品设计范畴，广泛地渗透到商业布局、商品陈列、广告设计及产品包装的应用之中。我国在六十年代就曾对实验设计进行了研究和推广，八十年代又引入了田口方法，取得了一定成效。但实验设计作为一种质量改进的有力武器，还尚未发挥它的全部威力。 2 田口方法基本思想和研究内容 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；间接损失，如顾客对产品的不满意以及由此而导致的市场损失、销售损失等。质量特性值偏离目标值越大，损失越大，
第1章田口方法概論 Taguchi Methods Overview 1.1 歷史回顧（A Historical Review） 1.2 實例：瓷磚製程設計（Design of Tile Manufacturing Process）1.3 實例：煞車組件設計（Design of a Brake Assembly） 1.4 田口方法摘要（Taguchi Methods Summary）
第1.1節 歷史回顧 A Historical Review 1.1-1 戰後的日本（Postwar Japan） 1.1-2 田口玄一博士（Dr. Genichi Taguchi） 1.1-3 美國供應商協會（American Supplier Institute, ASI）1.1-4 英文著作（English Publications） 1.1-5 台灣（Taiwan）
1.1-1 戰後的日本（Postwar Japan） 戰後的日本企業家及學者深深體會到要重建日本的經濟，必須落實「品質」的 概念，才能將日本的商品銷售出去。 他們開始引進西方的統計學手法，將它應用在品質的改善上。 W. Edward Deming等被禮聘至日本。 田口玄一在當時的日本已經是一位蠻有名望的工程師。
1.1-2 田口玄一博士（Dr. Genichi Taguchi） 出生於1924年。 1949年，日本電話電報公司要進行一個龐大的 專案計劃，將全國的通訊系統更新。 1950年，他加入日本電話電報公司新成立的電 子通訊實驗室，並同時擔任日本企業的顧問。 於此期間他逐漸發展出獨特的「品質工程學」。 1957-1958年間，田口博士出版了「實驗設計」 一書。 到1970年代晚期，田口博士的「品質工程學」 在日本已經普遍受到肯定。 1983年田口博士開始擔任「美國供應商協會」 執行總裁。
DOE中的田口方法 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