DOE实验设计与田口法介绍

DOE工程方法丨④田口设计
田口设计（Taguchi Design），也称健壮设计、鲁棒设计、或稳健参数设计。

它通过选择可控因子的水平组合来减少一个系统（或产品、过程）对噪声变化的敏感性，从而达到减少此系统性能波动的目的。

系统（或产品、过程）的性能除了受可控因子的影响外，还受到噪声因子的影响。

一般的实验设计对误差的分析比较笼统，全部归为随机误差或试验误差。

但在田口设计中，为了能达到产品或性能的稳健性，一定要细致地分析这些变差是如何形成的，进而设法在试验中反映这些变差，最后讨论如何通过田口设计来实现控制这些变差的目标。

实验设计DOE田口方法田口方法（Taguchi Method）是一种实验设计（Design of Experiments, DOE）方法，旨在通过设计有限数量的实验来优化产品和过程。

这种方法是由日本工程师田口幸三在上世纪60年代提出的，已经在全球范围内应用广泛。

田口方法的主要目标是确定控制因素对产品或过程的性能目标的影响，并找到一组最优的控制因素设置，以实现这些性能目标。

田口方法通过以下三个步骤来实现这一目标：1.识别关键因素：首先，需要确定影响产品或过程性能的关键因素。

这些因素可能包括材料特性、工艺参数、环境条件等。

田口方法通过对影响因素进行分析和筛选，确定出最终需要考虑的关键因素。

2. 设计实验矩阵：在确定了关键因素后，需要设计一组实验来评估这些因素的影响。

田口方法采用正交实验设计（Orthogonal Array Design，OAD）来构建实验矩阵，以尽量减少实验数量同时保证数据的准确性。

正交实验设计可以在有限的实验次数情况下获得全面而有效的数据。

3. 分析实验数据：实验数据的分析是田口方法的核心。

不同的性能目标可能需要不同的统计分析方法。

常用的分析方法包括方差分析（Analysis of Variance，ANOVA）、信号/噪声比（Signal-to-Noise Ratio，S/N Ratio）分析等。

通过对实验数据的分析，可以确定关键因素的最佳设置，以达到性能目标的最优值。

田口方法的优点在于它可以在实验次数有限的情况下获得准确的数据，并最小化因素相互影响的效应。

此外，田口方法还可以有效地提高产品和过程的稳健性，使其对外部变化具有较强的抗干扰能力。

田口方法的应用非常广泛，适用于各种不同的工业领域。

它可以用于优化产品设计、改进工艺参数、减少能源和资源消耗等方面。

田口方法已经得到了许多企业的认可，并在实践中取得了显著的效果。

总结起来，田口方法是一种有效的实验设计方法，通过有限的实验次数来确定关键因素对产品或过程性能的影响，并找到最佳的因素设置来实现优化。

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。

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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。

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过检验，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。

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使生产过程对各种使所设计的产品质量稳定、波动性小，田口方法的目的在于，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，在低成本产品开发的效益可用企业内部效田口方法认为，的条件下开发出高质量的产品。

社会效益企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本，益和社会损失来衡量．由于一个产品假如，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。

[实验设计doe应用指南]使用实验设计(DOE)与田口方法(Taguchi method)的区别篇一: 使用实验设计与田口方法的区别使用实验设计与田口方法的区别[ 14/11/2007 06:01:00 | By: 桥智]1长期来欧美企业采用DOE一向严谨于统计理论，因此对田口方法是陌生或看不起的，一直到6sigma管理引用大量日式TQM与丰田精益生产管理以后，一般DOE教科书最后一章才谈田口方法，号称DOE 圣经书的Design and Analysis ofExperiments一书一直到第六版才加入田口方法的内容，但也非常谨慎使用其章节名称-稳健参数设计与制程稳健研究，其字义可以充分表达田口方法的意义2 一般人认识DOE与田口方法会从Minitab开始，看起来Taguchi 是DOE四个项目之一个，但Taguchimethod在日本已经渐渐变成一种开发设计手法以达品质安定化设计之目的，因此田口方法已经从所谓事后品管而趋向于事前品管的手法，田口有一句口号译成英文给老外- To get Quality，Don‘t measureQuality，亦即与其测量品质以进行事后品质改善，不如进行好的品质设计不让品质问题发生，田口方法不断演变也因此造成一般人对田口方法的认知众说纷纭3 日本人的文字用语常令外国人头痛，譬如QC是指品质管理,TQC 是TQM，至于田口方法更有学问，请看田口方法发展史如下1950~1970年间致力品质提升而实施SPC，为了达成品质稳定，探讨品质问题原因而因此必须进行筛选设计，然而正统DOE的交络法或部份法当时是非常复杂，因此田口玄一发展出用直交表、点线图方便进行设计实验筛选出品质的关键要因，此阶段的实验方法当时被称为田口方法，时过境迁1980年代中期田口玄一出来呼吁澄清，除非采用有噪音因子的内外表与SN比才能称作田口方法，但是目前日本企业学习实验计画主流内容仍是以直交表与点线图为主1980年代以后日本品质登峰照极，田口致力于能够适用于设计阶段品质作入的实验计划法而发展出，采用有噪音因子的内外表与静态特性的SN比以及二阶段设计等技术，而称为田口品质工学，但外人还是称为田口方法1990年以后全球化贸易扩张，田口方法加入动态特性、基本机能等观念，在日本称为品质工程，其最新想法就是在商品企划后利用模拟方法实施田口方法，以求品质安定化设计，不过外人仍称为田口方法4 理论上DOE与田口方法都使用实验的手段，但目的是明显不同，因此当要使用田口方法用语时田口玄一要求如下参数设计使用适当的品质特性，并运用SN比或者Loss Function积极有效地使用杂音因子，控制与杂音因子分开为内外表设计使用直交表配置有再现性试验确认篇二: 实验设计及其应用● 培训背景DOE实验设计是一种最为重要的质量改善及工艺流程优化的工具，它可以：科学合理地安排实验，减少实验次数、缩短实验周期，提高经济效益；从众多影响因素中找出影响输出的主要因素；分析影响因素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。

DOE实验设计过程优化的田口原一方法田口原一方法（Taguchi Method）是一种用于优化实验设计过程的方法。

该方法由日本质量工程师田口原一所发明，旨在通过尽量减少实验次数和资源消耗来找到最佳的实验参数组合，从而实现产品和过程优化。

田口原一方法概述田口原一方法有三个关键概念：参数设计、系统设计和参数优化。

参数设计：该步骤确定对待测参数有影响的因素和水平。

因素是指那些对结果有潜在影响的变量，水平是指每个因素所采取的可能取值。

因素和水平的选择是根据先验知识、经验和实际情况来确定的。

系统设计：该步骤建立一个实验矩阵，其中包括了待测参数的所有组合。

实验矩阵是根据参数设计中的因素和水平来设计的，通过列举出所有可能的组合，以便找到最佳的组合。

参数优化：通过对系统设计中的实验结果进行统计分析，可以确定对结果有最大影响的因素和水平组合。

通过对这些因素进行优化，可以降低系统对参数变化的敏感性，提高产品和过程的稳定性。

田口原一方法优势田口原一方法有以下几个优势：1.较少的实验次数：由于系统设计包含了参数设计中所有的组合，可以通过较少的实验次数来获取足够的信息。

这样，可以节省大量的时间和资源。

2.易于分析：实验结果可以通过统计分析来确定最佳的参数组合。

通过这种分析，可以快速了解各个因素对结果的影响程度，并作出相应的调整和优化。

3.鲁棒性：田口原一方法可以通过找到最佳的参数组合来提高产品和过程的鲁棒性。

鲁棒性是指系统对参数变化的敏感性。

通过优化参数组合，可以降低系统对参数变化的敏感性，提高产品和过程的稳定性。

应用案例田口原一方法已经广泛应用于各个领域，例如制造业、服务业、医疗保健等。

例如，在汽车制造业中，田口原一方法可以用来优化汽车零件的设计和制造过程。

通过优化参数组合，可以降低零件的故障率，提高汽车的质量和可靠性。

在医疗保健领域，田口原一方法可以用来优化药物的配方和制备过程。

通过优化参数组合，可以提高药物的疗效和安全性，减少不良反应的发生率。