DOE-田口式实验计划法

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。

⽥⼝参数实验设计（精）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。

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。

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。

[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。

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。

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。

田口方法在磁砖制程中的应用报告1、田口实验法说明1.1、田口方法简介日本的田口玄一博士（Dr. Genichi Taguchi）开创了一种品质工程方法，简称田口方法（Taguchi method）。

田口方法源自品质设计中的实验计划法（DOE），是一种稳健设计的实验方法（Robust Design）。

田口方法从工程的角度事先了解品质问题，把社会损失成本作为衡量产品品质的依据。

田口方法的两个主要工具是直交表和SN比。

田口方法以成本效益的观念找出最佳的管理水准组合。

田口方法（Taguchi method）与实验计划法（DOE）的比较：（1）、田口方法以SN比取代DOE的直接处理数据；（2）、DOE需要考虑交互作用的影响，并设法（运用点线图或是观察效果列）加以配置；而田口方法不考虑交互作用；（3）、DOE利用变异数（ANOV A）表和F检定表找出显著因子；而田口方法利用因子水准表max-min找出。

（4）、DOE需要猜测有无交互作用，并闪躲交互作用列来进行直交表配置，较复杂；需要操作人员具备高等统计“变异数分析（ANOV A）”的计算能力，难度较高；结果运用较差，仅能知道实验诸因子何者为显著；（5）、田口方法不需要理会交互作用，使用直交表不配置交互作用列；操作人员不需要较高的计算能力；结果运用俱佳，不但可以知道实验因子何者为显著，还能加以排序，更可以运用公式，在事前即进行结果的数据预测。

1.2、田口方法的运用步骤在工程设计中可以分为三个步骤：系统设计、参数设计及公差设计。

设计人员在设计系统时，就必须把产品的品质特性的目标确定。

参数设计的主要目的是使系统设计最佳化，控制机能的变异需要先在因子中找出可以控制的因子，再把因子的干扰敏感度降低到最小，让干扰所造成的品质特性变异最小化，使系统达到理想的机能，进而提升系统的稳健性。

影响品质特性的因子可以归纳为以下三种：控制因子（对品质特性影响大的相关因子，可以对其参数进行变动设定）；干扰因子（对品质有影响但无法对其参数变动设定，或有不可控制因素的因子）；信号因子（在动态系统中，当在变动水准可设定最大范围内，可以自由改变设定参数，而品质特性也会随之改变的因子）。

什么是DOE实验计划？经常听到别人说DOE实验计划，可是咱小公司从不培训，所以对这个很陌生，谁能告诉我啊，发些资料在上面我看看更好DOE实验计划的英文意思是：1. =Department of the Environment (英国)环境事务部2. =Department of Energy (美国)能源部3.实验设计Design Of Experiments,DOE实验计划的作用是：在质量控制中，它是一个质量监督总监，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，工艺流程最优化doe实验计划分为：田口DOE、谢恩DOE最常用的是田口DOE实验计划课程内容：一、DOE概述1、什么是实验设计2、试错法3、全因子实验法4、田口方法、直交表法、什么是实验因子、实验因子分类、什么是水准数5、直交表的原理6、直交表的秘密7、直交表的应用、案例研究上海&汉&浦企*管专业的DOE实验计划专家为您解答更多资料请登录：二、实验配置1. 直交表实验结果分析2. 因子对结果的主效果分析3. 如何通过因子效应得出最佳因子的结合4. 如何通过最佳因子预测最佳值5. 实验因子间交互作用分析6. 什么是因子间的交互作用7. 如何分析因子间的交互作用8. 学员实际案例分析三、实验设计时的质量特性选择参数设计及信号-杂音比（S/N）望目特性：●利用S/N比分析资料●最佳化策略●降低变异性●利用调整因素调整平均值●针对现场实例进行望目特性分析练习望大特性：●利用S/N比分析资料●针对现场实例进行望大特性分析练习望小特性：●利用S/N比分析资料●针对现场实例进行望小特性分析练习●学员实际案例分析三、二阶段分析法1. 什么是二阶段分析法2. 各因子的作用3. 调整因子到最佳组合4. 实验结果的分析5. 学员实际案例分析四、实验成功要决1. 如何选择直交表2. 因子的交互作用如何处理3. 如何设置因子水准6. 学员实际案例分析五、实验计划与解析1、实验三阶段及其策略2、完整的实验步骤及注意事项六、问题解答，实际应用中问题解析。