田口方法案例分享

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。

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）。

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。

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。