田口方法-质量管理学

质量管理学教学案例一：田口参数实验设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。

质量译丛日本企业质量管理方法简介（二）田口方法的基础和核心摘要：日本筑波大学山田秀准教授以“ｓＱｃ方法、田口方法以及ＭＴｓ”为题发表长篇文章，就日本质量管理的各种基本方法作了简明而系统的介绍。

本文经编译作为连载的第二篇，主要介绍田口方法中的参数设计。

田口方法也称为质量工程学，而参数设计是“线外质量工程学”的核心，也是田口方法的基础和核心。

在参数设计中，将产品用户的环境和使用条件等作为误差因子导入设计过程，使设计中的控制因子水平变得更加“稳健”，从而能使产品质量进一步提高。

文中将参数设计分为动态和静态两种特性的设计概念，按设计的实施步骤详细地介绍了静态特性参数设计的操作案例，并指出了参数设计与传统的试验设计方法的不同用途。

另外，本文最后对田口方法中的质量损失函数问题（“线内质量工程学”的核心）也作了简要说明。

：３４４黛熙…ｗｉ．２００８芷擘４期参数设计譬李望编译一、概述二十世纪五十年代．为解决当时企业生产中的现实问题，日本田口玄一博士研究创立了“田口方法（Ｔａｇｕｃｈｉｍｅｔｈｏｄ）”。

田口方法是以产品设计环节为主的一系列质量管理手段的集合体，也称为“质量工程学”。

田口方法的基础是“参数设计“，它是”线外质量工程学”的核心。

此外还有“质量损失函数”，则是“线内质量工程学”的核心。

后来，作为田口方法发展的新成员，又出现了马田系统（ＭＴＳ）。

本篇将围绕田口方法中的线外质量工程学的主体——参数设计问题作详细解释．同时也对已成为线内质量工程学主体的质量损失函数问题作简要介绍。

１．参数设计的目标——实现“稳健性产品设计”万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据日本企业质量管理方法简介(二)田口方法的基础和核心——参数设计作者：李堃作者单位：刊名：上海质量英文刊名：SHANGHAI QUALITY年，卷(期)：2008(4)本文链接：/Periodical_shzl200804013.aspx。

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。

１．什么是田口方法田口方法是田口玄一博士在1950年代开始构筑的预防设计技术。

简单地说就是告诉工程师如何把质量设计到产品当中。

田口方法在国外被应用到各个领域，比如机械，汽车，电子，半导体，化学和医学等领域，但是在我国还却很少见。

几乎没有相关图书的出版。

许多人误解田口方法就是实验计划法或者是6σ等质量管理方法。

其实田口方法并不是质量管理方法，而是面向工程师的，能够提高产品质量和缩短开发时间的设计方法。

使用田口方法，可以提高我们产品质量，使我们的产品在各种环境下都能够安定地工作，不发生或者少发生故障。

使用田口方法，可以使工程师摆脱试行错误，用最短的时间设计出最高的产品质量，提高设计效率。

本空间主要面向大学生，企业工程师或者自学者讲解田口方法。

使工程师学会如何设计产品质量，提高我国产品在世界上的竞争能力。

２．田口方法的诞生1953年伊奈制陶公司进行了一个先驱性的瓷砖实验，这个实验被认为是田口方法的诞生。

当时，伊奈制陶从欧洲购买了一套烧制瓷砖的隧道窑。

可是烧出来的瓷砖尺寸，光泽和翘曲都不合格。

十分令人头痛。

问题的原因是隧道窑内的温度分布不均匀。

要想使温度分布均匀，就需要改造设备，就会发生巨大的费用。

不改变设备，有没有办法提高产品的质量哪？当时指导这个实验的田口玄一博士开始思考这个问题。

其结果是瓷砖100%合格，并且还降低了成本。

之后，这个方法发表在《质量管理》上，并且被译成英文，受到工程师们的极大关注。

这个方法当时在日本被称为田口式实验计划法，在海外被称为田口方法。

1993年在日本成立了品质工学会，开始被称为品质工学（质量工学）。

田口博士到底想了些什么又做了些什么，逐渐被人们所了解。

在我国田口方法的叫法比较多，但是作为一门学问和技术，我个人认为称为质量工学更为合理。

我们从实用的角度来学习田口方法。

我们首先介绍一些必要的基本概念。

1.系统田口方法的做法是把系统定量化，计算实测数据来实现系统最佳化的手法。

所以我们首先要明确田口方法所说的系统是什么。

田口方法介绍田口方法是一种基于质量管理的统计试验设计方法，由日本质量管理专家田口玄一于20世纪60年代提出。

它被广泛应用于产品设计与改进、工艺优化以及问题解决等领域。

田口方法通过精确的试验设计和统计分析，帮助企业找到影响产品质量和性能的关键因素，从而实现问题的解决和质量的提升。

田口方法的核心是正交试验设计。

正交试验设计是指在确定试验因素的基础上，按照统计原理设计试验方案，通过构建一组能充分反映因素间相互影响的试验条件，以最少的试验次数获取最多的信息。

田口方法使用正交设计的目的是排除多余的试验次数，提高试验效率。

田口方法将试验因素分为控制因素和干扰因素。

控制因素是指被试验者可以改变和控制的因素，干扰因素是指不能改变但可能对试验结果产生影响的因素。

在田口方法中，通过将干扰因素随机化，采用正交试验设计来排除干扰因素，从而提高试验的可靠性和有效性。

田口方法的步骤包括确定试验目标、选择试验因素、选择试验水平、设计正交表、进行试验和数据分析。

首先，确定试验目标是解决的问题和改进的目标。

然后，选择试验因素，即影响产品质量和性能的关键因素。

接着，选择试验水平，确定每个试验因素的不同水平，以考察其对试验目标的影响。

然后，设计正交表，根据试验因素和试验水平的组合设计正交表格，确保试验的均衡和完整。

进行试验时，按照正交表依次进行试验，记录试验结果数据。

最后，根据试验数据进行统计分析，确定影响试验目标的关键因素和最佳水平组合。

田口方法的优点是试验效率高、试验成本低、结果可靠、数据分析简单。

通过田口方法，企业可以通过有限的试验次数，获得最多的信息，较快地解决问题和提升质量。

同时，田口方法能够帮助企业实现创新，从而提高竞争力。

此外，田口方法还可以应用于产品设计的初期阶段，通过优化设计参数，达到产品性能的最佳状态。

田口方法的应用范围广泛。

在产品开发中，田口方法可以用来优化设计参数，改进产品性能。

在生产过程中，田口方法可以用来优化工艺条件，提高生产效率和产品质量。

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:在实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:在实验中水平可以指定,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,进行实验方案的设计.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,进行实验方案的设计,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)。

管理ABC田口方法是由日本著名质量管理专家田口玄一博士于上世纪70年代创造出来的，田口博士本人将其命名为质量工程学。

它的特点是将数理统计、工程技术和经济学等结合起来应用于质量管理中，由于其原理和操作都相对简单，在日美等国家的工程技术领域得到广泛关注。

田口的所有理论都从他独树一帜的波动质量观出发，通过损失函数将质量特性和成本紧密相连。

它是一种低成本、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，并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。

田口因其在质量工程领域的贡献，分别三次被授予戴明奖，此外还获得了W illard Rockwell奖、蓝带奖、休哈特奖章，1997年被选为ASQC的荣誉会员。

一、田口方法的体系田口玄一博士的质量保证理论自成体系，它的理论基础是田口质量观、质量损失函数等。

田口质量观是整个田口方法论的基础。

田口玄一把质量定义为：“所谓质量是商品上市后给予社会的损失。

但是，由功能本身所产生的损失除外”。

田口认为只要质量特性值偏离目标值就会产生质量损失，同时他认为决定产品规格界限的不应是工程师而应是消费者容许的界限。

田口博士将质量分为二类：第一类是顾客要的，这包括机能本身、外观、产品种类、等相关议题；第二类是顾客不要的，例如社会损失、失效、缺点、污染、机能变异等。

第一类的质量与顾客个人的所得收入与价值观有关。

第二类的质量问题正是工程师所要改善的，它对于市场占有率有着重要的影响，并可提升市场的竞争力。

田口博士认为所有第二类型的质量问题都是起因于以下三种杂音因子：(1)环境使用状况；(2)退化与磨损；(3)个别的差异（即制造的不良）。

田口的质量观导致了现代质量损失原理的产生：当产品质量特性等于设计目标值时，质量损失为零，只要产品质量特性偏离设计目标值就会产生质量损失，而且偏离越大产生的质量损失越大。

为了定量描述质量损失，田口提出了质量损失函数。

田口方法介绍1田口方法（Taguchi Method）是由日本统计学家田口玄一于1960年代提出的一种质量管理方法。

它的核心理念是通过设计实验来减少产品和服务的变异性，从而提高质量、降低成本，达到企业的竞争优势。

田口方法具有简单易用、节约成本、高效快速等特点，在各个行业中得到了广泛应用。

田口方法的基本原理是通过系统地改变产品或服务的设计参数，找出对质量影响较大的因素，并确定最佳的工艺条件。

它强调通过实验方法而不是经验法则来分析和解决问题。

田口方法认为，在产品或服务生产过程中，存在着许多产生变异性的因素。

只有通过实验，才能找出这些因素对于产品或服务的影响程度，进而确定如何调整这些因素，以达到最优的质量效果。

田口方法主要包括三个阶段：设计阶段、实施阶段和分析阶段。

在设计阶段，首先需要明确产品或服务的质量目标，确定要研究的因素和水平，并建立实验方案。

然后，根据实验方案，对不同的因素水平进行实验，并收集数据。

在实施阶段，需要根据实验结果，进行数据分析和统计处理，找出对质量影响较大的因素，并确定最佳的工艺条件。

最后，在分析阶段，需要验证实验结果的稳定性和可重复性，并进行进一步的优化。

田口方法的一个重要工具是正交表（Orthogonal Array），它能够以较少的试验次数获取较多有效的信息。

正交表的设计可以通过计算机辅助设计软件进行，大大提高了实验效率和准确性。

另外，田口方法还引入了信噪比（Signal-to-Noise Ratio）的概念，用于评估实验结果的稳定性和可重复性。

信噪比较大表示实验结果较稳定，质量相对较高。

田口方法的应用范围非常广泛。

在制造业中，可以用于产品的设计和改进，工艺优化，缺陷分析等；在服务业中，可以用于流程的优化，服务质量的提升等。

田口方法可以帮助企业降低变异性，提高产品和服务的一致性和稳定性，加强竞争力，减少成本，提高盈利能力。

田口方法的优点是简单易用，不需要太多复杂的统计知识，适用于各个层次的人员使用；而且能够在较短的时间内获得较好的实验效果，节约了时间和成本。

序言一九八Ο年代初作者正在美國攻讀博士學位，目睹了美國產業界最低潮的年代：面對日本高品質的商品，美國公司幾乎無力與之競爭。

美國人開始思考如何提升商品的品質，開始向日本探索「品質」的秘密。

深入視察過日本工業的美國學者發現，每一家日本公司都在使用一種類似「實驗計劃法」（design of experiments, DOE，參考資料7）的方法在進行品質改良的實驗，「狂熱地」在追求品質的極緻。

這套基本理論源自西方但被西方忽視、而在日本已被應用幾十年的改善品質的方法立刻被介紹到美國，並被美國工業界稱為「田口方法」（Taguchi Method，參考資料15至22）——因為田口玄一博士被公認為這套方法的最大貢獻者。

為了回饋美國的統計學者（諸如Dr. W. E. Deming等）對日本「品質工程」上的貢獻，也為了回饋美國人在戰後協助重建日本，田口玄一博士風塵僕僕來到美國傳播他的「福音」。

今天，他在底特律（Detroit）主持非營利性的「美國供應商協會」（American Supplier Institute, ASI, 參考資料1），其宗旨為協助美國工業界改善產品品質。

至今，包含AT&T、福特汽車公司、Motorola、柯達等很多的企業，正廣氾地在應用「田口方法」；「品質」已不再是日本人的專用名詞。

台灣在一九八Ο年代末期即開始引進「田口方法」，並試著推廣到工業界。

至今，整個推廣工作並不算是很成功，工業界大多知道此方法的存在，但卻沒有普遍的在應用，其中一個值得大學機構反省的是：一般工業界人士認為「田口方法」深懊難懂。

作者卻認為「田口方法」的理論本身應該可以是簡短易懂的（困難是在於有效率的應用），ASI也一直致力去蕪存菁、化繁為簡，避開艱懊難懂的統計學觀念，使此方法能讓一般大專程度的工程師也能接受、了解、而加以應用。

因為唯有如此才有可能讓「田口方法」普及於一般工廠中。

寫一本簡短易懂的本土教科書，這是作者撰寫本書的動機。