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
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。
田口方法只是DOE方法中的一种，看了这篇和上篇文章后，对田口方法和DOE会有一个初步的认识了。
任何事物都可看作是一个过程。由于输入的变化、各种干扰因素的影响以及各波动源之间可能存在的交互作用，使得过程的输出变化不定。在大多数情况下，这种输出的不稳定会给我们带来许多困扰，甚至损失。究竟是哪些因素显著地影响到输出的波动？在什么条件下输出能够控制在理想的范围内？实验设计可以帮助我们解开其中之谜。
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，从而提高实验结论的精度和可靠度，这就是实验设计的基本思想。
实验设计过程可以分成实验方案的设计和实验结果的数据分析两部分。实验方案的设计包括确定实验指标、选取因素、确定因素水平、建立实验指标的数学模型和设计实验方案。实验设计的方法类型很多，但为了提高实验的准确性和可靠性，都必须遵循三个基本原则：随机化原则、重复原则和局部控制原则。实验结果的数据分析是应用线性代数、概率论和数理统计等数学工具对实验数据进行分析处理，包括拟合模型、对模型的检验、实验统计量的计算以及对实验经过的解释等。
在实际应用中，实验设计可以解决如下问题：
科学合理地安排实验，从而减少实验次数、缩短实验周期，提高了经济效益。
从众多的影响因素中找出影响输出的主要因素。
分析影响因素之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。
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，对其的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。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。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。
Minitab DOE(田口法靜態型)操作說明: 製造高爾夫球及設計開發其有效的增加最大飛行距離 , 4個控制因子 , 2水準 因子水準 1 Core material liquid tungsten 2 Core diameter 118 156 3 Number of dimples 392 422 4 Cover thickness 0.03 0.06 交互作用:Core material V.S Core diameter 干擾因子: two type of golf clubs(driver and a 5-iron) Step 1:因子數及水準數之決定 ?開啟功能選單Stat > DOE > Taguchi > Create Taguchi Design ?勾選2水準設計及因子數 Step 2:實驗次數選定 ?點選Designs按鈕(直交表類型) ?決定(4因子2水準作8次實驗)
Step 3:因子及水準Data輸入 ?點選Factors按鈕 ?依照各因子名稱及水準Data輸入視窗表中 Step 4:因子間交互作用選定 ?在Taguchi Design-Factors對話框中 , 點選Interactions按鈕 ?選擇已知交互作用由Available Terms欄位 > Selected Terms欄位
Step 5:田口直交表及實驗結果輸入 ?將直交表中C5及C6欄位分別輸入干擾因子Driver及Iron名稱 , 實驗結果Key-in至表中 Step 6:實驗結果分析(選項設定) ?在功能表選擇Stat > DOE > Taguchi > Analyze Taguchi Design ?將C5(Driver)及C6(Iron)移至Response data are in欄位中 ?點選Analysis按鈕 ?在選項中勾選Signal to Noise ratios及Means
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
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。
厂 Adri a signal factor for dynamic cteacteristo Minitab DOE （田口法靜態型）操作說明: 製造高爾夫球及設計開發其有效的增加最大飛行距離 ， 4個控制因子，2水準 交互作用：Core material V.S Core diameter 干擾因子:two type of golf clubs(dnver and a 5-iron) Step 1:因子數及水準數之決定 開啟功能選單 Stat > DOE > Taguchi > Create Taguchi Design 勾選2水準設計及因子數 of □亡ign r r r 广 2-Jje^jiel Uess d-T erjH r>i=si2n 4-Lc^icl Dm 辿ii ^-Level Desg Mixed Ijeved Eiesi^ji C2lu 31 idjLtuora) (3.10 1J fajctCTs) C2io 26 Step 2:實驗次數選定 點選Designs 按鈕（直交表類型） 決定 L8直交表（4因子2水準作8次實驗） 2￡1 Runs 2 ** Co Intnns ^262 -1 ■22 2 +卓 44 4 Help QK Ganoel
Step 3:因子及水準Data 輸入 點選Factors 按鈕 依照各因子名稱及水準Data 輸入視窗表中 Assign Factois C To olumjLS of the anay as spBCified below Step 4:因子間交互作用選定 在 Taguchi Design-Factors 對話框中,點選 Interactions 按鈕 選擇已知交互作用由Available Terms 欄位 *TaL^TJjuIl_i ■DpAdyjJ. - 丄七UL^ LI JLJ 上_l 倉 A\yailaLbte Teams ： A￡> TdU TBD CX> : Ma t D rI a .丄 E : D i m mL 1- L L
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
实验设计DOE——田口方法 【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： 了解掌握DOE基本原理 了解和控制影响流程的相关因素 掌握最有效的实验设计方法 掌握六西格码MINITAB软件的运用方法 免费获得MINITAB软件 【课程内容】 1. 实验设计（DOE）概述 1.1 什么是实验设计 1.2 实验设计由来与发展 1.3 品质工程面临的问题 1.4 品质工程理论 1.5 基本术语：因子/水准, 信号/杂讯因子 1.6 实验设计流程 2. 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. 3. 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 4. 利用MINITAB实现DOE实战演练 4.1. MINITAB应用简介 4.2. 望大特性田口设计 4.3. 望小特性田口设计 4.4. 望目特性田口设计 4.5. 交互作用的田口设计 4.6. 动态田口实验设计 4.7. 全因子实验设计 4.8. 分部因子设计 4.9. 混合设计 4.10.响应曲面设计 5．实验结果的分析与解析 5.1变异数分析(ANOVA); 5.2信噪比分析（S/N比） 6．再现性实验 6.1再现性实验的必要性; 6.2均值估计; 6.3估计均值的置信区间; 6.4再现性实验的决策点. 7．容差设计 7.1容差设计简介 7.2田口损失函数设计公差. 7.3设计因子的公差确定. 8．案例分析