实验计划法---田口式实验法(ppt 18)

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。

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）是由日本的质量工程师田口玄一在上世纪60年代提出的一种工程应用分析方法。

该方法在工程领域中广泛应用，能够提高产品质量、降低成本和缩短开发时间。

本文将对田口式实验计划法的原理和应用进行分析，以及其在工程领域的实际应用情况。

田口式实验计划法的原理是通过系统地设计实验，找出影响产品性能的关键因素，并确定这些因素的最佳水平，以实现产品性能的最优化。

通过田口式实验计划法，能够通过最少的试验次数，尽可能全面地研究产品生产过程中的因素之间的相互关系。

田口式实验计划法的具体步骤分为三个阶段：问题解决方案阶段、实验设计阶段和实验分析阶段。

在问题解决方案阶段，需要明确产品性能的目标和影响目标的因素。

在实验设计阶段，根据问题解决方案阶段得到的目标和因素，利用正交表设计合理的实验方案。

在实验分析阶段，通过分析实验数据，确定最佳因素水平，以达到产品性能的最优化。

田口式实验计划法在工程领域有广泛的应用。

例如，在产品研发过程中，可以利用田口式实验计划法确定产品的最佳设计参数，以保证产品性能的优良。

在制造过程中，可以利用田口式实验计划法确定影响产品质量的关键因素，并优化这些因素以提高产品质量和降低制造成本。

在服务领域，可以利用田口式实验计划法优化服务流程和服务质量，提高用户满意度。

田口式实验计划法的一个重要应用领域是质量工程。

质量工程是一种以数据为基础的管理方法，旨在通过分析数据，找出影响质量的最重要的因素，并制定相应的改进措施。

田口式实验计划法可以提供一个系统性的分析框架，以帮助质量工程师进行实验设计和数据分析。

通过田口式实验计划法，质量工程师可以更加高效地寻找和改善影响产品质量的因素，从而提高产品质量和客户满意度。

除了在质量工程领域外，田口式实验计划法还可以在其他工程领域中应用。

例如，在工业设计中，可以利用田口式实验计划法确定产品的最佳设计参数，以满足用户的需求和提高产品的竞争力。

第一章田口式实验计划法的经典案例1953年，日本一个中等规模的瓷砖制造公司，花了200万美元，从西德买来一座新的隧道窑，窑本身有80米长，窑内有一部搬运平台车，上面堆放着十几层瓷砖，沿着轨道缓慢移动让瓷砖承受烧烤。

问题是，这些瓷砖尺寸大小有变异，他们发现外层瓷砖有50%以上超出规格要求，内层则正好符合规格要求。

工程师们很清楚，引起产品尺寸变异的原因是窑内各个不同位置的温度偏差导致的，只要更换隧道窑的温度控制系统，提高窑内温度的均匀就能够解决。

使得温度分布均匀，需要重新改进整个窑，需要额外再花50万美元，这在当时是一笔很大的投资，不到万不得已时谁也不愿意这样做，大家都希望寻找其他方法来解决，比如通过改变原料配方，如果能找到对温度不敏感的配方，则不需投入资金就能够化解温度不均匀而导致的尺寸变异和超差。

工程师们决定用不同的配方组合来进行试验，以寻找最佳的配方条件，具体的思路是，对现行配方组合中的每一种原料寻找替代方案，通过实际生产运行筛选能够化解温度变异的最佳配方，对于熟悉瓷砖生产工艺的工程师来说，每一种原料的替代方案其实不难找到（见下表），但每一个因素的替代方案的组合并不一定是最佳组合，最佳组合可能是各种原料现行条件和替代方案的所有组合方式中的一种，到底是哪一种，只有进行实验，对实际效果进行评价才能予以判定。

替代方案表参与过产品开发或工艺改进的人都知道，灵感可以在一秒钟内产生，但实际操作却是耗时耗力的事情。

七个可变的因素，每个因素两种选择，用全因素实验法进行筛选，就有128种组合，如果用小型设备做实验，每个实验做一天，买上8个实验用的小炉子，同时做八个实验，8天即可完成，然后在所有128个组合中寻找产品尺寸变异最小的组合即可，但本实验在小型设备中无法模拟，因为所要解决的问题的关键就在于隧道窑的温度变异，只有在该窑里做实验，找到的配方组合才是能够化解该窑温度不均匀的最佳组合（若还有另外一个窑存在类似问题，就得另外再找，因为每个窑的温度不均匀状况是不同的），这样一来，每做一次实验其实就是在不同的条件下生产一窑的瓷砖，需要全体员工折腾整整一天，128种组合就需要全体员工搞四个月，试想，能不能找到可化解温度变异的配方尚不知道，就要停产四个月搞实验，其人工、水电、材料耗费比投资50万美元还多，可行吗？除非能够有办法用几次实验就找到最佳组合方案，尚可以一试，否则就只好花钱买高精度温控系统了。

正交试验法与田口方法咱就说正交试验法与田口方法这事儿吧，我一开始真是瞎摸索啊。

先说说正交试验法。

我刚开始接触的时候，根本不知道从哪下手。

就感觉像在一个特别杂乱的大仓库里找东西，没个头绪。

我试过一股脑地把所有因素都分析个遍，那可太傻了。

后来我才明白，正交试验法就像是从一堆菜里挑选出最重要的几样来做菜一样，先找出那些对结果可能有比较大影响的因素。

比如说我在做一个产品质量优化的事儿，有温度啊、压力啊、原料配比这些因素。

我一开始想把每个温度区间、不同压力值、多种原料配比都试验一遍，那得做到猴年马月啊。

然后我就开始学着挑那些可能影响比较大的几个水平值，像温度选个高、中、低，压力也选几个典型值，原料配比也挑几个特殊的比例。

这就好比从很多形状不同的积木里，选几个定型的样子开始搭积木。

可我在设计正交表的时候又迷糊了，这表格可不好搞。

我好几次都把因素和水平对应错了，结果试验数据乱七八糟的。

后来我就再三检查，就像检查自己穿的衣服有没有穿反一样，小心翼翼地做，慢慢就能正确设计出正交表来分析结果了。

再说说田口方法。

我刚接触的时候以为它和正交试验法差不多，就没太当回事。

结果我大错特错啊。

这个田口方法更强调质量的稳健性，就像是造一栋房子，不仅要造起来，还得在各种恶劣天气下都稳稳当当的。

我开始做一个小机械部件的优化实验的时候，用田口方法，发现它考虑的东西比我想的多很多。

它还讲究什么噪声因素，不像正交试验法可能只关注我们设定的那几个因素。

比如说外界的震动啊环境湿度啊在田口方法里都得考虑。

我一开始没把这些噪声因素考虑进去，做出来的部件在实验室表现挺好的，可拿到稍微有点不同环境的实际使用中就不行了。

这真让我恍然大悟啊。

从这些经历我就得出一个心得，在使用正交试验法的时候，一定要细心确定因素和水平，别搞混了，设计正交表要谨慎。

做田口方法的时候呢，可别小看那些噪声因素，多想想实际环境里可能有啥干扰。

虽然这两个方法都不是特别好理解和运用，但是只要多尝试多总结，就总能找到其中的门道。