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田口方法讲义

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品质管理系列教程

主讲：李联伟

©18.7space田口方法实战技术

©18.7space课程内容

◆实验设计概述；

◆田口方法中的名词概念；

◆直交表；

◆品质损失函数；

◆田口方法的应用。

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实验设计概述

©18.7space□为什么需要实验设计

同样在生产同规格的产品，为什么有些厂商的良品率就是比

较高。

同样是在生产同类型的产品，为什么有些人的产品品质以及

寿命就是比较好，而成本又比较低呢？

相同原料相同制程为什么良品率

不一样？

相同产品

相同功能更便宜的原料为什么可以做

出低成本高质

量的产品？

实验设计概述

©18.7space□什么是实验设计

一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；实验设计

主要对实验进行合理安排，以较小的实验规模（实验次

数）、较短的实验周期和较低的实验成本，获得理想的实

验结果和正确的结论

□实验设计进行的时机

◎要为产品选择最合理的配方时（原料及其含量）；

◎要对生产过程选择最合理的工艺参数时；

◎要寻找最佳的生产条件时；

◎要研制开发新产品时；

◎要提高老产品的产量和质量时；

◎……

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实验设计概述

©18.7space□实验设计的意义

实验设计的目的是用最少的实验次数实现下述期望：

◎提高产量；

◎改进质量；

◎降低成本；

◎缩短研究开发的时间；

◎建立指标与因子的关系；

◎选择合理的工艺参数或配方；

◎…….

实验设计概述

©18.7space□实验设计的发展历程

▲20世纪20年代由英国学者费舍尔（R.A.Fisher）率先提出；

最初在农田实验方面取得重要成果；欧美各国将此法用于

生物学、医学等领域的科学研究；

▲二战后实验设计法在工业中得到推广和应用；

▲日本学者田口玄一首先将实验设计成功得应用于新产品的

开发。对于一些复杂的制程和产品，利用实验设计法合理

的选择适当的参数，可以大大改善产品功能目标值的稳定

性，即所谓稳健性设计；

▲20世纪70年代初期，我国著名数学家华罗庚带头在我国推

广实验设计法。

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实验设计概述

©18.7space□实验设计中的几个概念

◎品质特性

实验中的应变量，是反映实验结果好坏的标准，是实验

结果比较的依据。实验的特性有定量和定性之分，也有

单指标、多指标之分。

◎因子

实验中的自变量，是影响实验指标的有关因子与条件。影

响实验指标的因素有单因子和多因子的情况。◎水准

每个因素所取的用量或所处的状态，简称为因子的水平。

从专业知识、实践经验、生产技术等方面考虑，对实验指

标有重要影响的因素都有其实验范围，一般从中选取一个

或多个水准做实验

实验设计概述

©18.7space□实验设计法介绍

如何才能减轻体重？

·假设影响体重的原因有：

A)食物：素食、荤食B)睡眠：8小时、10小时C)餐数：2餐、3餐

请说出此例中的品质特性、因子和水准，并安排一下实验计

划？

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实验设计概述

©18.7space□实验设计法介绍

◎试误法

◎一次一因子实验法

◎全因子实验法

◎田口方法

§经验挂帅，凭个人经验或直觉设计参数；

§机会性实验，不断尝试；

§没有系统化，没有任何资料分析；

§不能传承；

§有时浪费人力物力资源。◎试误法

实验设计概述

©18.7space◎一次一因子实验法

§定义:

每次实验与前次相比,只改变一个实验因子的水准!

§实例：塑胶射出成型机的制程设计

【制程参数】

射出温度（A）模具温度（B）射出压力（C）

保压压力（D）保压时间（E）材料厂商（F）

机器型号（G）

【品质特性】

翘曲量（mm）

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实验设计概述

©18.7space0.1 -0.6 0.4 0.7 -0.9 0.5 0.3 Effect1.7 222222281.6 122222272.2 112222261.8 111222251.1 111122242.0 111112231.5 111111221.2 11111111yGFEDCBAExp§实验计划和结果

实验设计概述

©18.7space§定义

实验计划当中,考虑全部实验因子所有水准的全部不同

组合。

§举例解析

有四个因子（A B C D），每个因子有两个水准，则共

需24=16组实验◎全因子实验法

§特点：

所有可能的组合都必须加以深究，信息全面，但相当耗费时间、金钱

例如:

7因子，2水准共须做128次实验。

13因子，3水准就必须做了1,594,323次实验，如果每个实验花3分钟，每天

8小时，一年250个工作天，共须做40年的时间。

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实验设计概述

©18.7space0.09 -0.41 0.04 0.31 Effect1.69 1.44 1.66 1.80 Level 21.60 1.85 1.63 1.49 Level 11.3 2222161.5 1222152.0 2122141.8 1122131.7 2212121.6 1212112.2 2112102.3 111291.1 222181.5 122172.1 212162.0 112151.8 221141.0 121131.3 211121.1 11111yDCBAExp.§实验计划和结果

实验设计概述

©18.7space◎田口方法

·预防为主、正本清源

·质量，就是把顾客的质量要求分解转化成设计参数、形成

预期目标值，最终生产出来低成本且性能稳定可靠的物美

价廉的产品。

·衡量成品质量的一个重要标准是产品对社会造成的一切损失,

任何对目标要求的偏离都会导致质量的下降。

·改变质量定义。由“达到产品规格＂改为“达到目标要求和

尽量减少产品变异＂。

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实验设计概述

©18.7space(1)任何产品，都是“成本”最重要

(2)可以“降低成本”而不影响品质

(3)可以“提高品质”而不增加成本

(4)“提高品质”的同时，又可“降低成本”□田口四大主张

□三次设计

a.系统设计

b.参数设计

c.允差设计

实验设计概述

©18.7space系统设计(创新)

参数设计(最佳化)

允差设计(最适化)选择较佳的设计概念

最佳化系统设计参数水准

（杂音对系统效果最小化）

确定最佳化设计参数之公差

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实验设计概述

©18.7space在1953年，日本一个中等规模的瓷砖制造公司，花了

200万元，从西德买来一座新的隧道，窑本身有80公尺长，

窑内有一部搬运平台车，上面堆着几层瓷砖，沿着轨道缓

慢移动，让瓷砖承受烧烤。

问题是，这些瓷砖尺寸大小变异，他们发现外层瓷

砖，有50%以上超出规格，内层则正好符合规格。引起瓷砖

尺寸的变异，很明显地在制程中存在一个杂音因素。

解决问题，使得温度分布均匀，需要重新设计整个

窑，需要额外再花50万元，投资相当大。§田口方法运用的经典案例：

磁砖工厂的实验

实验设计概述

©18.7space内部磁砖

外层磁砖

(尺寸大小有变异)

上限

下限尺

寸

大

小改善前

改善前

外部磁砖内部磁砖

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实验设计概述

©18.7space原材料粉碎及混合成型烧成上釉烧成

5%0%长石量4%0%F:浪费料回收量1200公斤1300公斤E:原材料加料量现行组合新案组合D:蜡石种类53%43%C:蜡石量粗细B:某添加物粗细度1%5%A:石灰石量水准二(现行)水准一(新案)控制因子§工艺流程和工艺参数

实验设计概述

©18.7space26501300现43粗12112122842041200新43粗11221122768041300现53细1121221266501200新53细1212121256001200现53粗51122221412541300新53粗52211221317541200现43细52222111216001300新43细51111111176543217654321GFEDCBA每百

件尺

寸缺

陷数长

石

量F

浪费

回收E

加

料

量D

蜡石

种类C

蜡

石

量B

粗

细

度A

石灰

石量L8直交表

实

验

次

数§实验计划和结果

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实验设计概述

©18.7space29.25117D224.12193合计19.0076D115.2561G223.0092C233.00132G125.25101C134.75139F221.586B213.5054F126.75107B117.7571E235.5142A230.50122E112.7551/400A1不良百分比缺点总数因子不良百分比缺点总数因子§回应表(Response Table)

实验设计概述

©18.7space§最佳条件确认

最佳条件

由于缺陷是愈小愈好，所以依此选出的最佳条件为：

A1 B2 C2 D1 E2 F1 G2。

确认实验将预期的缺陷数和“确认实验＂的结果做比较。

最适组合

但事实上厂商选得是

A1 B2 C1 D1 F1 G2

主要原因是C(蜡石)要因的价格很贵，但改善的效果又不大，所以

选C1(蜡石含量为43%）

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田口方法介绍1

田口方法介绍1

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。此外，田口方法还可以通过降低采样误差和设计误差等方式，进一步提高实验效果。

田口设计方法基本知识

田口设计方法基本知识

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:

在试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: 在试验中水平可以指定,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.

[管理工具-质量管理]田口方法（TaguchiMethods）

[管理工具-质量管理]田口方法（TaguchiMethods）

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

田口方法 品质工学

田口方法 品质工学

引用地址:/iisfu/home 1

田口方法

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

引用地址:/iisfu/home 2 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。