实验工具之一田口方法实例

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。

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。

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。