田口方法與Minitab應(yīng)用培訓(xùn)課件

2022/12/111田口方法和Minitab應(yīng)用TaguchiDesignofExperimentsandMinitabApplicationRoc

Luo2011.03.012022/12/91田口方法2022/12/112產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點田口方法的產(chǎn)生背景田口方法的特點、基本概念及其應(yīng)用田口的產(chǎn)品設(shè)計的三個階段正交試驗法的概念和基本方法田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義田口方法與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別Minitab中的田口設(shè)計試驗靜態(tài)田口設(shè)計示例插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化示例小結(jié)—Minitab中田口方法的優(yōu)點主要內(nèi)容2022/12/92產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點主要內(nèi)容2022/12/113產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/93產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/114產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/94產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/115DOE對企業(yè)的積極影響：雷達(dá)圖2022/12/95DOE對企業(yè)的積極影響：雷達(dá)圖2022/12/116試驗設(shè)計定義實驗設(shè)計是對實驗方案進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計，以降低實驗誤差和生產(chǎn)費用，減少實驗工作量，并對實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析的一種方法。（廣義）當(dāng)需要探尋或驗證產(chǎn)品質(zhì)量或工藝或資源利用是否為最佳狀態(tài)時，實驗設(shè)計（DesignofExperiments）是最科學(xué)、最經(jīng)濟(jì)的方法。（狹義）對試驗設(shè)計的需求迫切性

20世紀(jì)90年代前，美國工廠中90％不知道如何解決長期性質(zhì)量問題公司利用的是工人的體力而不是智慧

90％的技術(shù)規(guī)范和容差是錯的不知道對產(chǎn)品/工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化認(rèn)為缺陷和偏差是不可避免的2022/12/96試驗設(shè)計定義實驗設(shè)計是對實驗方案進(jìn)行最優(yōu)2022/12/117試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改革舊工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本，大都需要做試驗。一個好的試驗設(shè)計方法，既可以減少試驗次數(shù)，縮短試驗時間和避免盲目性，又能迅速得到有效的結(jié)果如何安排試驗，有一個方法問題不好的試驗設(shè)計方法，即使做了大量的試驗，也未必能達(dá)到預(yù)期的目的；相同原料更便宜的原料相同制程相同產(chǎn)品相同功能為什么良品率不一樣？為什么可以做出低成本高質(zhì)量的產(chǎn)品？2022/12/97試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論2022/12/118田口實驗設(shè)計與田口方法的產(chǎn)生背景田口實驗設(shè)計田口設(shè)計或正交表是一種設(shè)計試驗的方法，這種設(shè)計通常只需要全因子組合的一部分。是一個部分因子矩陣，可確保對任一因子的各個水平進(jìn)行平衡比較。在田口設(shè)計分析中，每個因子可以獨立于其他所有因子進(jìn)行評估。田口方法的產(chǎn)生背景正交設(shè)計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于50年代初;它是一種高效益的試驗設(shè)計與最優(yōu)化技術(shù)。在60年代，日本應(yīng)用正交設(shè)計就已超過百萬次。田口玄一博士介紹：“日本人學(xué)質(zhì)量管理，用一半時間學(xué)習(xí)正交設(shè)計”。在日本，據(jù)說一個工程師如果不懂這方面知識，只能算半個工程師。二次大戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)高速增長并超過美國的一個決定性(技術(shù))因素是在于推廣應(yīng)用正交設(shè)計。其原因是:美國對專業(yè)技術(shù)(系統(tǒng)設(shè)計)投入很多，日本則較少，主要是向美國照搬照學(xué)；對通用技術(shù)(參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計)美國缺少和落后，日本則大大領(lǐng)先。美國研究日本戰(zhàn)后強盛的原因后，認(rèn)為日本制勝的法寶有兩項：QFD(質(zhì)量機能展開，自顧客要求一直策劃到相應(yīng)的制造管理要求)田口方法(簡單易學(xué)，沒有復(fù)雜的統(tǒng)計原理)2022/12/98田口實驗設(shè)計與田口方法的產(chǎn)生背景田口實驗2022/12/119田口方法的特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立的一門嶄新的質(zhì)量管理技術(shù),它立足于工程技術(shù),著眼于經(jīng)濟(jì)效益,開辟了質(zhì)量管理的新天地。與傳統(tǒng)的質(zhì)量管理相比,有以下特色:(1)工程特色用工程的方法來研究產(chǎn)品質(zhì)量,把產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)成工程設(shè)計,把產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的好壞看成是工程設(shè)計質(zhì)量,用產(chǎn)品給社會造成的經(jīng)濟(jì)損失來衡量產(chǎn)品的質(zhì)量。(2)“源流”管理理論

“源流”管理的思想把質(zhì)量管理向前推進(jìn)了一步。認(rèn)為開發(fā)設(shè)計階段是源流、是上游,制造和檢驗階段是下游。質(zhì)量管理中,“抓好上游管理,下游管理就很容易?！比粼O(shè)計質(zhì)量水平不高,生產(chǎn)制造中很難造出高質(zhì)量的產(chǎn)品,即所謂“先天不足,后患無窮”。(3)產(chǎn)品開發(fā)的三次設(shè)計法

產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(包括生產(chǎn)工藝設(shè)計)可以分為三個階段進(jìn)行,即系統(tǒng)設(shè)計—參數(shù)設(shè)計—容差設(shè)計。2022/12/99田口方法的特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家2022/12/1110田口方法的基本概念-01設(shè)計/產(chǎn)品/制程品質(zhì)特性（響應(yīng)值）控制因子（輸入變量）噪聲因子（不可控因子）信號因子XYUM對于一個設(shè)計、產(chǎn)品或者制程，我們可用其參數(shù)圖來表示。如圖所示，其中y表示此過程輸出的產(chǎn)品或制程的品質(zhì)特性(響應(yīng)值)。影響y的參數(shù)可分為信號因子(M)、控制因子(X)和噪音因子(u)三類。下面將對這三類參數(shù)詳細(xì)探討。信號因子(M)，是由產(chǎn)品使用人或操作人設(shè)定的參數(shù)，用以表示產(chǎn)品反應(yīng)所應(yīng)有的值。舉例來說，一臺電扇的轉(zhuǎn)速，即為使用人期望應(yīng)有風(fēng)量的信號因子。汽車前輪的操縱的角度，即為使用人期望該車行車轉(zhuǎn)彎半徑的信號因子。又例如數(shù)字通訊系統(tǒng)中發(fā)送的0與1，復(fù)印機影印時的原始文件等，也皆為信號因子。設(shè)計、產(chǎn)品或制程的圖解2022/12/910田口方法的基本概念-01設(shè)計/產(chǎn)品/制2022/12/1111田口方法的基本概念-02正交試驗法是研究與處理多因素試驗的一種科學(xué)方法，它是在實踐經(jīng)驗與理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用正交表來科學(xué)、合理安排和分析眾多因素的試驗方法。選擇三個或兩個不同的水平影響因素

全面試驗次數(shù)

正交試驗次數(shù)4349310=59049727=128920世紀(jì)40年代，田口玄一博士使用設(shè)計好的正交表安排實驗2.正交表是按正交性排列好的用于安排多因素實驗的表格1.正交試驗設(shè)計就是使用正交表（OrthogonalArray）來安排實驗的方法。3.穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計使用田口設(shè)計（正交表），使您可以通過很少幾次運行便可分析許多因子。田口設(shè)計是平衡的，也就是說，試驗中不對因子進(jìn)行或多或少的加權(quán)，因此，可以相互獨立地對因子進(jìn)行分析。2022/12/911田口方法的基本概念-02正交試驗法是研2022/12/1112田口方法的基本概念-03正交表意味著設(shè)計是平衡的，即各個因子水平被賦予相等的權(quán)重。2022/12/912田口方法的基本概念-03正交表意味著設(shè)2022/12/1113田口方法的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計制程設(shè)計生產(chǎn)管制生產(chǎn)線外品質(zhì)工程★系統(tǒng)設(shè)計★參數(shù)設(shè)計★允差設(shè)計★測量器具的系統(tǒng)校正生產(chǎn)線上品質(zhì)工程★利用計量值的控制★制程的診斷與調(diào)節(jié)★反饋系統(tǒng)的設(shè)計與管制★預(yù)防保養(yǎng)★規(guī)格、安全與檢查設(shè)計2022/12/913田口方法的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計制程設(shè)計2022/12/1114一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本《朝日新聞》報道：對日本索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機與美國加州索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機進(jìn)行報導(dǎo)，美國索尼工廠生產(chǎn)線全由日本引進(jìn)，產(chǎn)品檢驗、上市都是合格品，而日本產(chǎn)品有0.3%不合格。然而，美國制造的索尼電視機并不受美國人歡迎。因為美國生產(chǎn)的電視機雖然檢驗嚴(yán)格，然而只是保證了個個產(chǎn)品應(yīng)通過合格的下限，質(zhì)量平平；而日本生產(chǎn)的電視機則增加了穩(wěn)健設(shè)計的關(guān)鍵的參數(shù)容差設(shè)計思想，使產(chǎn)品從色彩、清晰度、抗干擾能力等諸多指標(biāo)上保證有99.7%的產(chǎn)品是令顧客滿意的高質(zhì)量產(chǎn)品。2022/12/914一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月12022/12/1115一則發(fā)人深省的新聞報道田口方法是最常應(yīng)用在參數(shù)設(shè)計和允差設(shè)計，以使制造出來的產(chǎn)品成本最低、變異最小。2022/12/915一則發(fā)人深省的新聞報道田口方法是最常應(yīng)2022/12/1116田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義損失函數(shù)損失函數(shù)系數(shù)超出容差的質(zhì)量成本損失A0消費者允許容差(產(chǎn)品容差、功能界限）△0已知某損失A，求允許容差公式△所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給與社會的損失，但是由于功能本身所產(chǎn)生的損失除外；1、定義中的“社會”系指生產(chǎn)者以外的所有人，即使用者以及其他第三者；2、定義中“給與社會的損失”系包括：

●由于產(chǎn)品功能波動所造成的損失

●由于產(chǎn)品弊害項目所造成的損失3、定義中“給與社會的損失”，不包括功能本身所產(chǎn)生的損失。

關(guān)于功能本身給社會以怎樣的損失，以及如何減少其損失，這不是質(zhì)量管理的問題。2022/12/916田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義損損失函超2022/12/1117質(zhì)量損失函數(shù)示例平均質(zhì)量損失：K的決定方法：1、根據(jù)功能界限△0和相應(yīng)的損失A0確定k2、根據(jù)容差△和相應(yīng)的損失A確定k例1：某電視機電源電路的直流輸出電壓Y的目標(biāo)值m=115V,功能界限△0=25V，喪失功能的損失A0=300元。1、求損失函數(shù)中的系數(shù)k;2、已知不合格時的損失A=1元，求容差△；3、若某產(chǎn)品的直流輸出電壓y=112V,問此產(chǎn)品該不該上市；例2：加工某裝配件共20件，其尺寸與目標(biāo)尺寸的偏差（mm）為0.30.6-0.5-0.2011.20.8-0.60.900.20.81.1-0.5-0.200.30.81.3用戶使用的容許范圍（相當(dāng)于功能界限）為△0=3mm,否則將裝配不上，此造成的損失為A0=180元，求這批產(chǎn)品的平均質(zhì)量損失。2022/12/917質(zhì)量損失函數(shù)示例平均質(zhì)量損失：K的決定2022/12/1118技術(shù)規(guī)格限與目標(biāo)值田口提出的“質(zhì)量損失函數(shù)”的概念，是評價產(chǎn)品質(zhì)量的另一個重要方面。2022/12/918技術(shù)規(guī)格限與目標(biāo)值田口提出的“質(zhì)量損失2022/12/1119田口方法與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別2022/12/919田口方法與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別2022/12/1120產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口原一博士被認(rèn)為是穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計的最先提出者，該設(shè)計是用于產(chǎn)品或過程設(shè)計的工程方法，關(guān)注的是使變異性和/或?qū)υ肼暤拿舾卸茸钚』?。只要使用得?dāng)，田口設(shè)計可成為一種高效有力的方法，用于設(shè)計能在各種條件下以最優(yōu)狀態(tài)一致運行的產(chǎn)品。

在穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計中，主要目標(biāo)是在調(diào)整（或保持）目標(biāo)過程的同時，找出使響應(yīng)變異最小化的因子設(shè)置。確定影響變異的因子之后，可以嘗試找出將減小變異、使產(chǎn)品對不可控（噪聲）因子的變化不敏感或同時達(dá)到這兩種效果的可控制因子的設(shè)置。2022/12/920產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口2022/12/1121參數(shù)設(shè)計的基本思想產(chǎn)品質(zhì)量特性y是隨機變量，所以損失函數(shù)L(y)也是隨機的；對隨機變量評定的最好方法是用其平均值（數(shù)學(xué)期望）。損失函數(shù)L(y)的均值EL=E[L(y)]稱為平均損失E(L)=E(y–m)2=E[(y–Ey)+(Ey–m)]2=E(y–Ey)2+(Ey–m)2=σ2+δ2σ2=E(y–Ey)2，它是y與自己均值的偏差的平方，y的方差；δ2=(Ey–m)2，它是y的均值對目標(biāo)值的偏差的平方；減少平均損失的兩步法1.減少波動，把y的標(biāo)準(zhǔn)差σ降低2.減少偏差，使y的均值向目標(biāo)值靠攏2022/12/921參數(shù)設(shè)計的基本思想產(chǎn)品質(zhì)量特性y是隨機2022/12/1122參數(shù)設(shè)計的基本思想：例子解決思路：不是去改變環(huán)境（重新設(shè)計和建造新窯），而是改變產(chǎn)品生產(chǎn)的某些參數(shù)，這些參數(shù)的改變可使產(chǎn)品更具抗干擾的能力，從而減少環(huán)境溫度差異對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。穩(wěn)健設(shè)計不是去控制波動源，而是設(shè)法降低波動源的影響；2022/12/922參數(shù)設(shè)計的基本思想：例子解決思路：2022/12/1123Minitab中的田口設(shè)計試驗使用Minitab之前，需要確定最適合您試驗的田口設(shè)計。在田口設(shè)計中，是以所選控制因子水平組合來測量響應(yīng)的。每個控制因子水平組合稱為一個運行，每個度量稱為一個觀測值。田口設(shè)計提供每個試驗檢驗運行的規(guī)范。田口設(shè)計也稱為正交表，是一個部分因子矩陣，可確保對任一因子的各個水平進(jìn)行平衡比較。在田口設(shè)計分析中，每個因子可以獨立于其他所有因子進(jìn)行評估。選擇設(shè)計時，需要確定相關(guān)控制因子的數(shù)量確定每個因子的水平數(shù)確定可以執(zhí)行的運行數(shù)確定其他因素（如成本、時間或設(shè)施可用性）對設(shè)計選擇的影響

Minitab田口正交表2022/12/923Minitab中的田口設(shè)計試驗使用2022/12/1124Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）

執(zhí)行田口設(shè)計試驗可能包括以下步驟：1

開始使用Minitab之前，需要先完成所有預(yù)試驗計劃。例如，需要為內(nèi)側(cè)陣列選擇控制因子，為外側(cè)陣列選擇噪聲因子?？刂埔蜃邮强梢赃M(jìn)行控制以優(yōu)化過程的因子。噪聲因子是可以影響系統(tǒng)性能但在預(yù)期的產(chǎn)品使用過程中不受控制的因子。請注意，雖然在過程或產(chǎn)品使用中不能控制噪聲因子，但是為了進(jìn)行試驗必須能夠控制噪聲因子。2

使用創(chuàng)建田口設(shè)計生成田口設(shè)計（正交表）?；蛘呤褂米远x田口設(shè)計根據(jù)工作表中已有的數(shù)據(jù)創(chuàng)建設(shè)計。使用“自定義田口設(shè)計”，可以指定哪些列是因子和信號因子。然后，便可以輕松地分析設(shè)計并生成圖。3

創(chuàng)建設(shè)計后，可以使用修改設(shè)計來重命名因子、更改因子水平、向靜態(tài)設(shè)計中添加信號因子、忽略現(xiàn)有信號因子（將設(shè)計作為靜態(tài)設(shè)計處理）以及為現(xiàn)有信號因子添加新水平。4

創(chuàng)建設(shè)計后，可以使用顯示設(shè)計來更改Minitab在工作表中表示因子所用的單位（已編碼或未編碼）。5

執(zhí)行試驗并收集響應(yīng)數(shù)據(jù)。然后在Minitab工作表中輸入數(shù)據(jù)。請參見收集和輸入數(shù)據(jù)。6

使用“分析田口設(shè)計”分析試驗數(shù)據(jù)。請參見分析田口設(shè)計。7

使用“預(yù)測結(jié)果”預(yù)測所選新因子設(shè)置的信噪比和響應(yīng)特征。請參見預(yù)測結(jié)果。

2022/12/924Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）2022/12/1125Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）

2022/12/925Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）2022/12/1126靜態(tài)田口設(shè)計示例-01

背景：您是高爾夫球制造商，現(xiàn)在正在進(jìn)行一項旨在使球的飛行距離最大化的新設(shè)計。您確定了四個控制因子，每個因子有兩個水平：●核心材料（液體與鎢）●核心直徑（118與156）●波紋數(shù)（392與422）●表層厚度（0.03與0.06）您還想檢驗核心材料與核心直徑之間的交互作用。

響應(yīng)為球的飛行距離（以英尺計）。噪聲因子為兩種類型的高爾夫球棍：長打棒和5號鐵頭球棒。您測量每種球棍打出球的距離，在工作表中形成兩個噪聲因子列。由于您的目標(biāo)是使飛行距離最大化，因此選擇望大信噪比。步驟1:陳述實際問題使球的飛行距離最大化的新設(shè)計。步驟2:陳述重要的因子和水平控制因子：核心材料（液體與鎢）；核心直徑（118與156）；波紋數(shù)（392與422）；表層厚度（0.03與0.06）噪聲因子：長打棒和5號鐵頭球棒

2022/12/926靜態(tài)田口設(shè)計示例-01

背景：您是高爾2022/12/1127靜態(tài)田口設(shè)計示例-02

步驟3:設(shè)計試驗—田口正交表Minitab中:統(tǒng)計>DOE>田口>創(chuàng)建田口設(shè)計(步驟圖）

最后點擊‘確定’，生成田口正交表2022/12/927靜態(tài)田口設(shè)計示例-02

步驟3:設(shè)計2022/12/1128靜態(tài)田口設(shè)計示例-03

步驟3：試驗設(shè)計（續(xù)）--Minitab輸出正交表

在Minitab“田口設(shè)計”主對話框上點擊“確定”，生成如下實驗表格步驟4:做實驗/收集數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)在Minitab的‘’高爾夫.mtw文件中。在Minitab主界面，從‘文件’\‘打開工作表’\Minitab軟件所存放的路徑打開上表）以上為兩種不同的棒打出的結(jié)果，即噪聲因子1、2的值在工作表中對數(shù)據(jù)進(jìn)行布局，以使每行都包含內(nèi)側(cè)陣列中的控制因子①

以及外側(cè)陣列中噪聲因子②

的一次完整運行所得到的響應(yīng)值?？梢暂斎氲淖畲箜憫?yīng)列數(shù)為50?？梢暂斎氲淖钚№憫?yīng)列數(shù)取決于您的設(shè)計。僅在以下條件下才能輸入一個響應(yīng)列：在其他所有情況下，必須至少輸入2個響應(yīng)列設(shè)計中包含仿行

(在同一試驗條件下的多次執(zhí)行被視為單獨的運行，稱為仿行)。

在每次運行時測量多個噪聲因子然后再創(chuàng)建設(shè)計，以使其在每個因子設(shè)置組合中具有多個運行。然后，可以在單個響應(yīng)列中輸入噪聲因子。（有關(guān)更多說明，請參見Minitab‘幫助’中的內(nèi)容）您使用“望大”或“望小”信噪比并且不分析或存儲標(biāo)準(zhǔn)差。②①2022/12/928靜態(tài)田口設(shè)計示例-03

步驟3：試驗設(shè)2022/12/1129靜態(tài)田口設(shè)計示例-04

1

打開工作表“高爾夫球.MTW”。已為您保存了設(shè)計和響應(yīng)數(shù)據(jù)。（在Minitab主界面，從‘文件’\‘打開工作表’\Minitab軟件所存放的路徑打開上表）2

選擇統(tǒng)計>DOE>田口>分析田口設(shè)計。3

在響應(yīng)數(shù)據(jù)位于中，輸入長打棒和鐵頭球棒。4

單擊分析。5

在顯示響應(yīng)表為與擬合線性模型為下，選中信噪比和均值。單擊確定。6

單擊項。7

使用箭頭按鈕或通過雙擊將項AB

移至所選項中。單擊確定。8

單擊選項。9

在信噪比下，選擇望大。在每個對話框中單擊確定。步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計

2022/12/929靜態(tài)田口設(shè)計示例-04

1

打開2022/12/1130靜態(tài)田口設(shè)計示例-05

步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（步驟流程圖）最后點擊‘確定’，生成田口分析結(jié)果圖、表2022/12/930靜態(tài)田口設(shè)計示例-05

步驟5:分析靜2022/12/1131靜態(tài)田口設(shè)計示例-06步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（會話窗口的輸出）解釋結(jié)果每個線性模型分析都提供每個因子低水平的系數(shù)、其p值以及方差分析表。使用這些結(jié)果可以確定因子是否與響應(yīng)數(shù)據(jù)顯著相關(guān)以及每個因子在模型中的相對重要性。按絕對值排列的系數(shù)順序表示每個因子對響應(yīng)的相對重要性；系數(shù)最大的因子影響也最大。方差分析表中的連續(xù)平方和和調(diào)整平方和也表示每個因子的相對重要性；平方和最大的因子影響也最大。這些結(jié)果反映了響應(yīng)表中的因子秩。

在此示例中，為信噪比和均值生成了結(jié)果。對于信噪比，所有因子和交互作用項在a水平為0.10時都是顯著的。對于均值，核心材料(p=0.045)、核心直徑(p=0.024)以及材料與直徑的交互作用(p=0.06)的p值小于0.10，因此它們都是顯著的。但由于交互作用中涉及兩個因子，因此需要先了解交互作用，然后才能分別考慮每個因子的效應(yīng)。2022/12/931靜態(tài)田口設(shè)計示例-06步驟5:分析靜態(tài)2022/12/1132靜態(tài)田口設(shè)計示例-07步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（圖形窗口的輸出1）結(jié)果解釋：Minitab基于Delta值分配秩；將秩1分配給最大的Delta值，將秩2分配給第二大的Delta值，依此類推。使用響應(yīng)表中的水平平均值可以確定每個因子的哪個水平可提供最佳結(jié)果。在此示例中，秩表明核心直徑對信噪比和均值的影響最大。對于信噪比，表層厚度的影響次之，然后是核心材料和波紋。對于均值，核心材料的影響次之，然后是波紋和表層厚度對于此示例，由于目標(biāo)是增加球的飛行距離，因此您需要的是能產(chǎn)生最高均值的因子水平。在田口試驗中，始終都需要使信噪比最大化。響應(yīng)表中的水平平均值表明，當(dāng)核心材料為液體、核心直徑為118、有392個波紋以及表層厚度為0.06時，信噪比和均值達(dá)到最大。檢查主效應(yīng)圖和交互作用圖可以確證這些結(jié)果。交互作用圖表明，球核使用液體時，飛行距離在核心直徑為118時達(dá)到最大。

2022/12/932靜態(tài)田口設(shè)計示例-07步驟5:分析靜態(tài)2022/12/1133靜態(tài)田口設(shè)計示例-08步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（圖形窗口的輸出2）2022/12/933靜態(tài)田口設(shè)計示例-08步驟5:分析靜態(tài)2022/12/1134靜態(tài)田口設(shè)計示例-09

步驟6:預(yù)測田口結(jié)果

材料液體直徑118波紋392厚度0.06然后，可能需要使用“預(yù)測結(jié)果”來查看這些因子設(shè)置的預(yù)測信噪比和均值。根據(jù)這些結(jié)果，應(yīng)將因子設(shè)置為：假設(shè)您要預(yù)測高爾夫球試驗的結(jié)果。您確定了您認(rèn)為會影響高爾夫球飛行距離的四個可控因子：核心材料、核心直徑、波紋數(shù)和表層厚度。由于您要使信噪比和均值最大化，因此選擇了以下因子設(shè)置：液體核心、核心直徑118、392個波紋以及表層厚度0

.06。具體

操作步驟如下：1

打開工作表“高爾夫球2.MTW”。已為您保存了設(shè)計和響應(yīng)信息。2

選擇統(tǒng)計>DOE>田口>預(yù)測田口結(jié)果。3

取消選中標(biāo)準(zhǔn)差和標(biāo)準(zhǔn)差的自然對數(shù)。4

單擊項。確保項A、B、C、D和AB都位于所選項框中。單擊確定。4

單擊水平。5

在指定新因子水平的方法下，選擇從列表中選擇水平。6

在水平下，單擊第一行并根據(jù)下表選擇因子水平。然后，使用鍵沿該列下移并選擇其余的因子水平.7

在每個對話框中單擊確定。2022/12/934靜態(tài)田口設(shè)計示例-09

步驟6:預(yù)測田2022/12/1135靜態(tài)田口設(shè)計示例-10

步驟6:預(yù)測田口結(jié)果（續(xù)）（步驟流程圖）

最后點擊‘確定’，生成預(yù)測結(jié)果2022/12/935靜態(tài)田口設(shè)計示例-10

步驟6:預(yù)測田2022/12/1136靜態(tài)田口設(shè)計示例-11

步驟6:預(yù)測田口結(jié)果（續(xù)）

（會話窗口的輸出）解釋結(jié)果對于您選擇的因子設(shè)置，信噪比預(yù)測為53.6844，均值（球的平均飛行距離）預(yù)測為276碼。然后，您可以使用這些因子設(shè)置來運行試驗，以檢驗?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性。2022/12/936靜態(tài)田口設(shè)計示例-11

步驟6:預(yù)測田2022/12/1137插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

項目背景：DVP3258/94在生產(chǎn)中靜噪三極管使用了粵晶高科供應(yīng)的三極管,此管的Vbe導(dǎo)通門限電壓較高,未工作在深度飽和狀態(tài),靜噪不徹底,導(dǎo)致插撥電開關(guān)機爆音,需對此問題進(jìn)行分析改善.步驟二：選擇因子與水平（

陳述重要的因子和水平）采用特性要因圖對因子進(jìn)行分析找出有關(guān)因子14個步驟一：陳述實際問題使插撥電開關(guān)機爆音降低。2022/12/937插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

項2022/12/1138插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）采用QFD對因子進(jìn)行分析,找出關(guān)鍵因子2個,分別是R107和Q15的Vbe.質(zhì)量機能展開2022/12/938插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1139插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）1）如下圖所示，R107的下限范圍不宜太小，阻值太小會在開機的瞬間燒壞Q14，根據(jù)Q14規(guī)格書得到流過R107的電流不能大于80mA，Ib=5V-Ube/80mA=54歐，系統(tǒng)中只有68歐，因此下限定為68歐；2)如下圖所示，實際測試中R104中A點的拔插電瞬間電壓約等于5.1V，按照產(chǎn)品規(guī)格要求，B點的拔插電瞬間電壓不允許超過100mV，因此Uab＝5.1-0.1=5V，Q15的Ic＝Uab/R104=5/470=10.6mA,因此Q15飽和導(dǎo)通Ic最少需要10.6mA。Ib＝Ic/β≈1mA(β根據(jù)規(guī)格書得到)，所以得到R107＝5V-Ube/1mA＝4.3K，得到R107的上限值,系統(tǒng)中沒有此規(guī)格電阻,因此上限定為3.9K；3）R107的中間值采用1K.4)聯(lián)系供應(yīng)商得知Q15三極管Vbe的上下限規(guī)格及中間值為0.65V,0.95V,0.7VR107的三水平：68Ω、1K、3.9KQ15Vbe的三水平：0.65V、0.7V、0.95V2022/12/939插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1140插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟三：設(shè)計試驗—田口正交表根據(jù)2因子及3水平，決定采用L9的試驗Minitab中:統(tǒng)計>DOE>田口>創(chuàng)建田口設(shè)計(步驟圖）最后點擊‘確定’，生成田口正交表2022/12/940插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1141插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例步驟三：設(shè)計試驗（續(xù)）--Minitab輸出正交表

在Minitab“田口設(shè)計”主對話框上點擊“確定”，生成如下實驗表格步驟四:做實驗/收集數(shù)據(jù)按照試驗計劃實施,測得B點在開機和關(guān)機時的輸出電壓,見上表2022/12/941插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例步驟2022/12/11421

選擇統(tǒng)計>DOE>田口>分析田口設(shè)計。2

在響應(yīng)數(shù)據(jù)位于中，輸入開機（平均值）。3

單擊分析。4

在顯示響應(yīng)表為與擬合線性模型為下，選中信噪比和均值。單擊確定。5

單擊項。使用箭頭按鈕或通過雙擊將項A、B

移至所選項中。單擊確定。單擊分析圖形，選擇四合一。單擊確定。8

單擊選項。9

在信噪比下，選擇望大。在每個對話框中單擊確定。步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）

插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例備注：關(guān)機（平均值）的分析，只需在第2點中的輸入改為關(guān)機（平均值）2

在響應(yīng)數(shù)據(jù)位于中，輸入關(guān)機（平均值）。2022/12/9421

選擇統(tǒng)計>DOE>田2022/12/1143（步驟流程圖）步驟五:分析田口設(shè)計（續(xù)）--開機（平均值）

插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例最后點擊‘確定’，生成田口分析結(jié)果圖、表2022/12/943（步驟流程圖）步驟五:分析田口設(shè)計（續(xù)2022/12/1144步驟五:分析田口設(shè)計（續(xù)）--開機（平均值）

插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例從方差分析的主效應(yīng)來看,P值<0.05,顯示選定的模型總的效果是顯著的,有效的;R107的P值=0.000,說明此因子對于開機噪音的影響是顯著的（會話窗口的輸出）一般而言，R2（擬合優(yōu)度）越大，模型與數(shù)據(jù)擬合得越好，R2始終在0與100%之間，到達(dá)90%一般認(rèn)為模型可接收。模型有效性分析選擇統(tǒng)計>回歸>回歸2022/12/944步驟五:分析田口設(shè)計（續(xù)）--開機（平2022/12/1145步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）

插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例模型有效性分析從殘差圖分析,數(shù)據(jù)沒有明顯的規(guī)律性,數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布,選定模型有效.（圖形窗口的輸出—四合一殘值圖）2022/12/945步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）2022/12/1146步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）/關(guān)機（平均值）

插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例（圖形窗口的輸出—主效應(yīng)圖）通過開機的主效應(yīng)圖分析,R107的斜率很大,對開機噪音的影響是顯著的,1K時的輸出電壓最小（信噪比最大）;Q105Vbe對開機噪音的影響不明顯.通過關(guān)機的主效應(yīng)圖分析,R107和Q105Vbe對關(guān)機噪音的影響均是顯著的,R107在1K和Q105Vbe在0.65V時輸出電壓最?。ㄐ旁氡茸畲螅?田口方法任何時候都是信噪比越大越好2022/12/946步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）2022/12/1147步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）/關(guān)機（平均值）

插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例（圖形窗口的輸出—交互作用圖）從因子的交互作用圖來分析：R107與Q105對開機噪音沒有明顯的交互作用,但對于關(guān)機噪音,因子之間有明顯的交互作用,對響應(yīng)變量有顯著影響.2022/12/947步驟五:分析田口設(shè)計--開機（平均值）2022/12/1148插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟六：結(jié)論綜合上述分析得出初步結(jié)論如下:●R107對開關(guān)機爆音的影響是顯著的,Q105Vbe對開關(guān)機爆音的影響不明顯.●R107在1K左右時,B點的輸出電壓最小,在68歐姆和3.9K時輸出電壓均明顯上升.●Q105Vbe在0.95V時,B點輸出電壓會略有超出規(guī)格要求,在0.65V和0.70V時符合要求.根據(jù)前次試驗結(jié)果,R107取值在1K左右時可以使B點輸出電壓最小,為了取得更準(zhǔn)確的結(jié)果,需要對這個值進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)電阻規(guī)格,上規(guī)格取470歐姆,下規(guī)格取1.8K歐姆進(jìn)行相同的試驗,試驗方案如下表,同樣是9次試驗（即只改變R107因子水平）步驟七：因子優(yōu)化與確認(rèn)按照試驗計劃實施,測得B點在開機和關(guān)機時的輸出電壓,見左表2022/12/948插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1149步驟七：因子優(yōu)化與確認(rèn)--開機/關(guān)機插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例（圖形窗口的輸出—交互作用圖）從主效應(yīng)圖分析,R107在470,1K,1.8K時B點輸出電壓雖然均在規(guī)格要求內(nèi)(<100mV),但在1K時輸出電壓最低（信噪比最大）,因此在這個電路中,R107的最優(yōu)值是1K.（主效應(yīng)圖）主觀聽音確認(rèn),電視機音量設(shè)定為90：1.R107取值3.9K,插撥電源插頭均有很大噪音;2.R107取值1K,插撥電源插頭基本沒有噪音.2022/12/949步驟七：因子優(yōu)化與確認(rèn)--開機/關(guān)機插2022/12/1150插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟八：項目總結(jié)●通過特性要因圖和QFD的使用,找出了對開關(guān)機爆音影響最大的關(guān)鍵因子;通過兩輪的試驗設(shè)計,找出了影響最大的因子及因子的最優(yōu)值,R107=1K歐姆時電路輸出的噪音最小,達(dá)到了此項目實施的目的.●通過此次項目的實施,對DOE有了一個較全面的了解,對DOE的作用也有了較深的認(rèn)識,就是通過重復(fù)的試驗,分析,找出因子的最佳值,得到最佳的設(shè)計方案.●通過此次實際的操作,對DOE的實施方法也已明確,總結(jié)出基本的實施流程如下：2022/12/950插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1151小結(jié)—Minitab中田口方法的優(yōu)點在Minitab軟件中，田口方法與其它試驗方法相比具有如下優(yōu)點：1、使用正交表，確保了各因子水平被賦予相等的權(quán)重；2、田口正交表有更多的組合選擇，可以根據(jù)實際需要選擇更適

用的正交表；3、引入信噪比分析，而信噪比與質(zhì)量成本密切相關(guān)；4、均值與信噪比響應(yīng)表中有試驗因子的Delta自動排序計算結(jié)果，

因子的重要性一目了然.5、在田口試驗中，始終都需要使信噪比最大化，且當(dāng)信噪比每

增加3dB,則單位成本損失將減少一半。經(jīng)濟(jì)效應(yīng)也一目了然，

不再是抽象的數(shù)字結(jié)果。2022/12/951小結(jié)—Minitab中田口方法的優(yōu)點在2022/12/1152田口方法和Minitab應(yīng)用TaguchiDesignofExperimentsandMinitabApplicationRoc

Luo2011.03.012022/12/91田口方法2022/12/1153產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點田口方法的產(chǎn)生背景田口方法的特點、基本概念及其應(yīng)用田口的產(chǎn)品設(shè)計的三個階段正交試驗法的概念和基本方法田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義田口方法與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別Minitab中的田口設(shè)計試驗靜態(tài)田口設(shè)計示例插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化示例小結(jié)—Minitab中田口方法的優(yōu)點主要內(nèi)容2022/12/92產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點主要內(nèi)容2022/12/1154產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/93產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/1155產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/94產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點2022/12/1156DOE對企業(yè)的積極影響：雷達(dá)圖2022/12/95DOE對企業(yè)的積極影響：雷達(dá)圖2022/12/1157試驗設(shè)計定義實驗設(shè)計是對實驗方案進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計，以降低實驗誤差和生產(chǎn)費用，減少實驗工作量，并對實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析的一種方法。（廣義）當(dāng)需要探尋或驗證產(chǎn)品質(zhì)量或工藝或資源利用是否為最佳狀態(tài)時，實驗設(shè)計（DesignofExperiments）是最科學(xué)、最經(jīng)濟(jì)的方法。（狹義）對試驗設(shè)計的需求迫切性

20世紀(jì)90年代前，美國工廠中90％不知道如何解決長期性質(zhì)量問題公司利用的是工人的體力而不是智慧

90％的技術(shù)規(guī)范和容差是錯的不知道對產(chǎn)品/工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化認(rèn)為缺陷和偏差是不可避免的2022/12/96試驗設(shè)計定義實驗設(shè)計是對實驗方案進(jìn)行最優(yōu)2022/12/1158試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改革舊工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本，大都需要做試驗。一個好的試驗設(shè)計方法，既可以減少試驗次數(shù)，縮短試驗時間和避免盲目性，又能迅速得到有效的結(jié)果如何安排試驗，有一個方法問題不好的試驗設(shè)計方法，即使做了大量的試驗，也未必能達(dá)到預(yù)期的目的；相同原料更便宜的原料相同制程相同產(chǎn)品相同功能為什么良品率不一樣？為什么可以做出低成本高質(zhì)量的產(chǎn)品？2022/12/97試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論2022/12/1159田口實驗設(shè)計與田口方法的產(chǎn)生背景田口實驗設(shè)計田口設(shè)計或正交表是一種設(shè)計試驗的方法，這種設(shè)計通常只需要全因子組合的一部分。是一個部分因子矩陣，可確保對任一因子的各個水平進(jìn)行平衡比較。在田口設(shè)計分析中，每個因子可以獨立于其他所有因子進(jìn)行評估。田口方法的產(chǎn)生背景正交設(shè)計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于50年代初;它是一種高效益的試驗設(shè)計與最優(yōu)化技術(shù)。在60年代，日本應(yīng)用正交設(shè)計就已超過百萬次。田口玄一博士介紹：“日本人學(xué)質(zhì)量管理，用一半時間學(xué)習(xí)正交設(shè)計”。在日本，據(jù)說一個工程師如果不懂這方面知識，只能算半個工程師。二次大戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)高速增長并超過美國的一個決定性(技術(shù))因素是在于推廣應(yīng)用正交設(shè)計。其原因是:美國對專業(yè)技術(shù)(系統(tǒng)設(shè)計)投入很多，日本則較少，主要是向美國照搬照學(xué)；對通用技術(shù)(參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計)美國缺少和落后，日本則大大領(lǐng)先。美國研究日本戰(zhàn)后強盛的原因后，認(rèn)為日本制勝的法寶有兩項：QFD(質(zhì)量機能展開，自顧客要求一直策劃到相應(yīng)的制造管理要求)田口方法(簡單易學(xué)，沒有復(fù)雜的統(tǒng)計原理)2022/12/98田口實驗設(shè)計與田口方法的產(chǎn)生背景田口實驗2022/12/1160田口方法的特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立的一門嶄新的質(zhì)量管理技術(shù),它立足于工程技術(shù),著眼于經(jīng)濟(jì)效益,開辟了質(zhì)量管理的新天地。與傳統(tǒng)的質(zhì)量管理相比,有以下特色:(1)工程特色用工程的方法來研究產(chǎn)品質(zhì)量,把產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)成工程設(shè)計,把產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的好壞看成是工程設(shè)計質(zhì)量,用產(chǎn)品給社會造成的經(jīng)濟(jì)損失來衡量產(chǎn)品的質(zhì)量。(2)“源流”管理理論

“源流”管理的思想把質(zhì)量管理向前推進(jìn)了一步。認(rèn)為開發(fā)設(shè)計階段是源流、是上游,制造和檢驗階段是下游。質(zhì)量管理中,“抓好上游管理,下游管理就很容易。”若設(shè)計質(zhì)量水平不高,生產(chǎn)制造中很難造出高質(zhì)量的產(chǎn)品,即所謂“先天不足,后患無窮”。(3)產(chǎn)品開發(fā)的三次設(shè)計法

產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(包括生產(chǎn)工藝設(shè)計)可以分為三個階段進(jìn)行,即系統(tǒng)設(shè)計—參數(shù)設(shè)計—容差設(shè)計。2022/12/99田口方法的特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家2022/12/1161田口方法的基本概念-01設(shè)計/產(chǎn)品/制程品質(zhì)特性（響應(yīng)值）控制因子（輸入變量）噪聲因子（不可控因子）信號因子XYUM對于一個設(shè)計、產(chǎn)品或者制程，我們可用其參數(shù)圖來表示。如圖所示，其中y表示此過程輸出的產(chǎn)品或制程的品質(zhì)特性(響應(yīng)值)。影響y的參數(shù)可分為信號因子(M)、控制因子(X)和噪音因子(u)三類。下面將對這三類參數(shù)詳細(xì)探討。信號因子(M)，是由產(chǎn)品使用人或操作人設(shè)定的參數(shù)，用以表示產(chǎn)品反應(yīng)所應(yīng)有的值。舉例來說，一臺電扇的轉(zhuǎn)速，即為使用人期望應(yīng)有風(fēng)量的信號因子。汽車前輪的操縱的角度，即為使用人期望該車行車轉(zhuǎn)彎半徑的信號因子。又例如數(shù)字通訊系統(tǒng)中發(fā)送的0與1，復(fù)印機影印時的原始文件等，也皆為信號因子。設(shè)計、產(chǎn)品或制程的圖解2022/12/910田口方法的基本概念-01設(shè)計/產(chǎn)品/制2022/12/1162田口方法的基本概念-02正交試驗法是研究與處理多因素試驗的一種科學(xué)方法，它是在實踐經(jīng)驗與理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用正交表來科學(xué)、合理安排和分析眾多因素的試驗方法。選擇三個或兩個不同的水平影響因素

全面試驗次數(shù)

正交試驗次數(shù)4349310=59049727=128920世紀(jì)40年代，田口玄一博士使用設(shè)計好的正交表安排實驗2.正交表是按正交性排列好的用于安排多因素實驗的表格1.正交試驗設(shè)計就是使用正交表（OrthogonalArray）來安排實驗的方法。3.穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計使用田口設(shè)計（正交表），使您可以通過很少幾次運行便可分析許多因子。田口設(shè)計是平衡的，也就是說，試驗中不對因子進(jìn)行或多或少的加權(quán)，因此，可以相互獨立地對因子進(jìn)行分析。2022/12/911田口方法的基本概念-02正交試驗法是研2022/12/1163田口方法的基本概念-03正交表意味著設(shè)計是平衡的，即各個因子水平被賦予相等的權(quán)重。2022/12/912田口方法的基本概念-03正交表意味著設(shè)2022/12/1164田口方法的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計制程設(shè)計生產(chǎn)管制生產(chǎn)線外品質(zhì)工程★系統(tǒng)設(shè)計★參數(shù)設(shè)計★允差設(shè)計★測量器具的系統(tǒng)校正生產(chǎn)線上品質(zhì)工程★利用計量值的控制★制程的診斷與調(diào)節(jié)★反饋系統(tǒng)的設(shè)計與管制★預(yù)防保養(yǎng)★規(guī)格、安全與檢查設(shè)計2022/12/913田口方法的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品設(shè)計制程設(shè)計2022/12/1165一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本《朝日新聞》報道：對日本索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機與美國加州索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機進(jìn)行報導(dǎo)，美國索尼工廠生產(chǎn)線全由日本引進(jìn)，產(chǎn)品檢驗、上市都是合格品，而日本產(chǎn)品有0.3%不合格。然而，美國制造的索尼電視機并不受美國人歡迎。因為美國生產(chǎn)的電視機雖然檢驗嚴(yán)格，然而只是保證了個個產(chǎn)品應(yīng)通過合格的下限，質(zhì)量平平；而日本生產(chǎn)的電視機則增加了穩(wěn)健設(shè)計的關(guān)鍵的參數(shù)容差設(shè)計思想，使產(chǎn)品從色彩、清晰度、抗干擾能力等諸多指標(biāo)上保證有99.7%的產(chǎn)品是令顧客滿意的高質(zhì)量產(chǎn)品。2022/12/914一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月12022/12/1166一則發(fā)人深省的新聞報道田口方法是最常應(yīng)用在參數(shù)設(shè)計和允差設(shè)計，以使制造出來的產(chǎn)品成本最低、變異最小。2022/12/915一則發(fā)人深省的新聞報道田口方法是最常應(yīng)2022/12/1167田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義損失函數(shù)損失函數(shù)系數(shù)超出容差的質(zhì)量成本損失A0消費者允許容差(產(chǎn)品容差、功能界限）△0已知某損失A，求允許容差公式△所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給與社會的損失，但是由于功能本身所產(chǎn)生的損失除外；1、定義中的“社會”系指生產(chǎn)者以外的所有人，即使用者以及其他第三者；2、定義中“給與社會的損失”系包括：

●由于產(chǎn)品功能波動所造成的損失

●由于產(chǎn)品弊害項目所造成的損失3、定義中“給與社會的損失”，不包括功能本身所產(chǎn)生的損失。

關(guān)于功能本身給社會以怎樣的損失，以及如何減少其損失，這不是質(zhì)量管理的問題。2022/12/916田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義損損失函超2022/12/1168質(zhì)量損失函數(shù)示例平均質(zhì)量損失：K的決定方法：1、根據(jù)功能界限△0和相應(yīng)的損失A0確定k2、根據(jù)容差△和相應(yīng)的損失A確定k例1：某電視機電源電路的直流輸出電壓Y的目標(biāo)值m=115V,功能界限△0=25V，喪失功能的損失A0=300元。1、求損失函數(shù)中的系數(shù)k;2、已知不合格時的損失A=1元，求容差△；3、若某產(chǎn)品的直流輸出電壓y=112V,問此產(chǎn)品該不該上市；例2：加工某裝配件共20件，其尺寸與目標(biāo)尺寸的偏差（mm）為0.30.6-0.5-0.2011.20.8-0.60.900.20.81.1-0.5-0.200.30.81.3用戶使用的容許范圍（相當(dāng)于功能界限）為△0=3mm,否則將裝配不上，此造成的損失為A0=180元，求這批產(chǎn)品的平均質(zhì)量損失。2022/12/917質(zhì)量損失函數(shù)示例平均質(zhì)量損失：K的決定2022/12/1169技術(shù)規(guī)格限與目標(biāo)值田口提出的“質(zhì)量損失函數(shù)”的概念，是評價產(chǎn)品質(zhì)量的另一個重要方面。2022/12/918技術(shù)規(guī)格限與目標(biāo)值田口提出的“質(zhì)量損失2022/12/1170田口方法與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別2022/12/919田口方法與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別2022/12/1171產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口原一博士被認(rèn)為是穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計的最先提出者，該設(shè)計是用于產(chǎn)品或過程設(shè)計的工程方法，關(guān)注的是使變異性和/或?qū)υ肼暤拿舾卸茸钚』?。只要使用得?dāng)，田口設(shè)計可成為一種高效有力的方法，用于設(shè)計能在各種條件下以最優(yōu)狀態(tài)一致運行的產(chǎn)品。

在穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計中，主要目標(biāo)是在調(diào)整（或保持）目標(biāo)過程的同時，找出使響應(yīng)變異最小化的因子設(shè)置。確定影響變異的因子之后，可以嘗試找出將減小變異、使產(chǎn)品對不可控（噪聲）因子的變化不敏感或同時達(dá)到這兩種效果的可控制因子的設(shè)置。2022/12/920產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口2022/12/1172參數(shù)設(shè)計的基本思想產(chǎn)品質(zhì)量特性y是隨機變量，所以損失函數(shù)L(y)也是隨機的；對隨機變量評定的最好方法是用其平均值（數(shù)學(xué)期望）。損失函數(shù)L(y)的均值EL=E[L(y)]稱為平均損失E(L)=E(y–m)2=E[(y–Ey)+(Ey–m)]2=E(y–Ey)2+(Ey–m)2=σ2+δ2σ2=E(y–Ey)2，它是y與自己均值的偏差的平方，y的方差；δ2=(Ey–m)2，它是y的均值對目標(biāo)值的偏差的平方；減少平均損失的兩步法1.減少波動，把y的標(biāo)準(zhǔn)差σ降低2.減少偏差，使y的均值向目標(biāo)值靠攏2022/12/921參數(shù)設(shè)計的基本思想產(chǎn)品質(zhì)量特性y是隨機2022/12/1173參數(shù)設(shè)計的基本思想：例子解決思路：不是去改變環(huán)境（重新設(shè)計和建造新窯），而是改變產(chǎn)品生產(chǎn)的某些參數(shù)，這些參數(shù)的改變可使產(chǎn)品更具抗干擾的能力，從而減少環(huán)境溫度差異對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。穩(wěn)健設(shè)計不是去控制波動源，而是設(shè)法降低波動源的影響；2022/12/922參數(shù)設(shè)計的基本思想：例子解決思路：2022/12/1174Minitab中的田口設(shè)計試驗使用Minitab之前，需要確定最適合您試驗的田口設(shè)計。在田口設(shè)計中，是以所選控制因子水平組合來測量響應(yīng)的。每個控制因子水平組合稱為一個運行，每個度量稱為一個觀測值。田口設(shè)計提供每個試驗檢驗運行的規(guī)范。田口設(shè)計也稱為正交表，是一個部分因子矩陣，可確保對任一因子的各個水平進(jìn)行平衡比較。在田口設(shè)計分析中，每個因子可以獨立于其他所有因子進(jìn)行評估。選擇設(shè)計時，需要確定相關(guān)控制因子的數(shù)量確定每個因子的水平數(shù)確定可以執(zhí)行的運行數(shù)確定其他因素（如成本、時間或設(shè)施可用性）對設(shè)計選擇的影響

Minitab田口正交表2022/12/923Minitab中的田口設(shè)計試驗使用2022/12/1175Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）

執(zhí)行田口設(shè)計試驗可能包括以下步驟：1

開始使用Minitab之前，需要先完成所有預(yù)試驗計劃。例如，需要為內(nèi)側(cè)陣列選擇控制因子，為外側(cè)陣列選擇噪聲因子?？刂埔蜃邮强梢赃M(jìn)行控制以優(yōu)化過程的因子。噪聲因子是可以影響系統(tǒng)性能但在預(yù)期的產(chǎn)品使用過程中不受控制的因子。請注意，雖然在過程或產(chǎn)品使用中不能控制噪聲因子，但是為了進(jìn)行試驗必須能夠控制噪聲因子。2

使用創(chuàng)建田口設(shè)計生成田口設(shè)計（正交表）?；蛘呤褂米远x田口設(shè)計根據(jù)工作表中已有的數(shù)據(jù)創(chuàng)建設(shè)計。使用“自定義田口設(shè)計”，可以指定哪些列是因子和信號因子。然后，便可以輕松地分析設(shè)計并生成圖。3

創(chuàng)建設(shè)計后，可以使用修改設(shè)計來重命名因子、更改因子水平、向靜態(tài)設(shè)計中添加信號因子、忽略現(xiàn)有信號因子（將設(shè)計作為靜態(tài)設(shè)計處理）以及為現(xiàn)有信號因子添加新水平。4

創(chuàng)建設(shè)計后，可以使用顯示設(shè)計來更改Minitab在工作表中表示因子所用的單位（已編碼或未編碼）。5

執(zhí)行試驗并收集響應(yīng)數(shù)據(jù)。然后在Minitab工作表中輸入數(shù)據(jù)。請參見收集和輸入數(shù)據(jù)。6

使用“分析田口設(shè)計”分析試驗數(shù)據(jù)。請參見分析田口設(shè)計。7

使用“預(yù)測結(jié)果”預(yù)測所選新因子設(shè)置的信噪比和響應(yīng)特征。請參見預(yù)測結(jié)果。

2022/12/924Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）2022/12/1176Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）

2022/12/925Minitab中的田口設(shè)計試驗（續(xù)）2022/12/1177靜態(tài)田口設(shè)計示例-01

背景：您是高爾夫球制造商，現(xiàn)在正在進(jìn)行一項旨在使球的飛行距離最大化的新設(shè)計。您確定了四個控制因子，每個因子有兩個水平：●核心材料（液體與鎢）●核心直徑（118與156）●波紋數(shù)（392與422）●表層厚度（0.03與0.06）您還想檢驗核心材料與核心直徑之間的交互作用。

響應(yīng)為球的飛行距離（以英尺計）。噪聲因子為兩種類型的高爾夫球棍：長打棒和5號鐵頭球棒。您測量每種球棍打出球的距離，在工作表中形成兩個噪聲因子列。由于您的目標(biāo)是使飛行距離最大化，因此選擇望大信噪比。步驟1:陳述實際問題使球的飛行距離最大化的新設(shè)計。步驟2:陳述重要的因子和水平控制因子：核心材料（液體與鎢）；核心直徑（118與156）；波紋數(shù)（392與422）；表層厚度（0.03與0.06）噪聲因子：長打棒和5號鐵頭球棒

2022/12/926靜態(tài)田口設(shè)計示例-01

背景：您是高爾2022/12/1178靜態(tài)田口設(shè)計示例-02

步驟3:設(shè)計試驗—田口正交表Minitab中:統(tǒng)計>DOE>田口>創(chuàng)建田口設(shè)計(步驟圖）

最后點擊‘確定’，生成田口正交表2022/12/927靜態(tài)田口設(shè)計示例-02

步驟3:設(shè)計2022/12/1179靜態(tài)田口設(shè)計示例-03

步驟3：試驗設(shè)計（續(xù)）--Minitab輸出正交表

在Minitab“田口設(shè)計”主對話框上點擊“確定”，生成如下實驗表格步驟4:做實驗/收集數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)在Minitab的‘’高爾夫.mtw文件中。在Minitab主界面，從‘文件’\‘打開工作表’\Minitab軟件所存放的路徑打開上表）以上為兩種不同的棒打出的結(jié)果，即噪聲因子1、2的值在工作表中對數(shù)據(jù)進(jìn)行布局，以使每行都包含內(nèi)側(cè)陣列中的控制因子①

以及外側(cè)陣列中噪聲因子②

的一次完整運行所得到的響應(yīng)值。可以輸入的最大響應(yīng)列數(shù)為50?？梢暂斎氲淖钚№憫?yīng)列數(shù)取決于您的設(shè)計。僅在以下條件下才能輸入一個響應(yīng)列：在其他所有情況下，必須至少輸入2個響應(yīng)列設(shè)計中包含仿行

(在同一試驗條件下的多次執(zhí)行被視為單獨的運行，稱為仿行)。

在每次運行時測量多個噪聲因子然后再創(chuàng)建設(shè)計，以使其在每個因子設(shè)置組合中具有多個運行。然后，可以在單個響應(yīng)列中輸入噪聲因子。（有關(guān)更多說明，請參見Minitab‘幫助’中的內(nèi)容）您使用“望大”或“望小”信噪比并且不分析或存儲標(biāo)準(zhǔn)差。②①2022/12/928靜態(tài)田口設(shè)計示例-03

步驟3：試驗設(shè)2022/12/1180靜態(tài)田口設(shè)計示例-04

1

打開工作表“高爾夫球.MTW”。已為您保存了設(shè)計和響應(yīng)數(shù)據(jù)。（在Minitab主界面，從‘文件’\‘打開工作表’\Minitab軟件所存放的路徑打開上表）2

選擇統(tǒng)計>DOE>田口>分析田口設(shè)計。3

在響應(yīng)數(shù)據(jù)位于中，輸入長打棒和鐵頭球棒。4

單擊分析。5

在顯示響應(yīng)表為與擬合線性模型為下，選中信噪比和均值。單擊確定。6

單擊項。7

使用箭頭按鈕或通過雙擊將項AB

移至所選項中。單擊確定。8

單擊選項。9

在信噪比下，選擇望大。在每個對話框中單擊確定。步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計

2022/12/929靜態(tài)田口設(shè)計示例-04

1

打開2022/12/1181靜態(tài)田口設(shè)計示例-05

步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（步驟流程圖）最后點擊‘確定’，生成田口分析結(jié)果圖、表2022/12/930靜態(tài)田口設(shè)計示例-05

步驟5:分析靜2022/12/1182靜態(tài)田口設(shè)計示例-06步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（會話窗口的輸出）解釋結(jié)果每個線性模型分析都提供每個因子低水平的系數(shù)、其p值以及方差分析表。使用這些結(jié)果可以確定因子是否與響應(yīng)數(shù)據(jù)顯著相關(guān)以及每個因子在模型中的相對重要性。按絕對值排列的系數(shù)順序表示每個因子對響應(yīng)的相對重要性；系數(shù)最大的因子影響也最大。方差分析表中的連續(xù)平方和和調(diào)整平方和也表示每個因子的相對重要性；平方和最大的因子影響也最大。這些結(jié)果反映了響應(yīng)表中的因子秩。

在此示例中，為信噪比和均值生成了結(jié)果。對于信噪比，所有因子和交互作用項在a水平為0.10時都是顯著的。對于均值，核心材料(p=0.045)、核心直徑(p=0.024)以及材料與直徑的交互作用(p=0.06)的p值小于0.10，因此它們都是顯著的。但由于交互作用中涉及兩個因子，因此需要先了解交互作用，然后才能分別考慮每個因子的效應(yīng)。2022/12/931靜態(tài)田口設(shè)計示例-06步驟5:分析靜態(tài)2022/12/1183靜態(tài)田口設(shè)計示例-07步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（圖形窗口的輸出1）結(jié)果解釋：Minitab基于Delta值分配秩；將秩1分配給最大的Delta值，將秩2分配給第二大的Delta值，依此類推。使用響應(yīng)表中的水平平均值可以確定每個因子的哪個水平可提供最佳結(jié)果。在此示例中，秩表明核心直徑對信噪比和均值的影響最大。對于信噪比，表層厚度的影響次之，然后是核心材料和波紋。對于均值，核心材料的影響次之，然后是波紋和表層厚度對于此示例，由于目標(biāo)是增加球的飛行距離，因此您需要的是能產(chǎn)生最高均值的因子水平。在田口試驗中，始終都需要使信噪比最大化。響應(yīng)表中的水平平均值表明，當(dāng)核心材料為液體、核心直徑為118、有392個波紋以及表層厚度為0.06時，信噪比和均值達(dá)到最大。檢查主效應(yīng)圖和交互作用圖可以確證這些結(jié)果。交互作用圖表明，球核使用液體時，飛行距離在核心直徑為118時達(dá)到最大。

2022/12/932靜態(tài)田口設(shè)計示例-07步驟5:分析靜態(tài)2022/12/1184靜態(tài)田口設(shè)計示例-08步驟5:分析靜態(tài)田口設(shè)計（續(xù)）

（圖形窗口的輸出2）2022/12/933靜態(tài)田口設(shè)計示例-08步驟5:分析靜態(tài)2022/12/1185靜態(tài)田口設(shè)計示例-09

步驟6:預(yù)測田口結(jié)果

材料液體直徑118波紋392厚度0.06然后，可能需要使用“預(yù)測結(jié)果”來查看這些因子設(shè)置的預(yù)測信噪比和均值。根據(jù)這些結(jié)果，應(yīng)將因子設(shè)置為：假設(shè)您要預(yù)測高爾夫球試驗的結(jié)果。您確定了您認(rèn)為會影響高爾夫球飛行距離的四個可控因子：核心材料、核心直徑、波紋數(shù)和表層厚度。由于您要使信噪比和均值最大化，因此選擇了以下因子設(shè)置：液體核心、核心直徑118、392個波紋以及表層厚度0

.06。具體

操作步驟如下：1

打開工作表“高爾夫球2.MTW”。已為您保存了設(shè)計和響應(yīng)信息。2

選擇統(tǒng)計>DOE>田口>預(yù)測田口結(jié)果。3

取消選中標(biāo)準(zhǔn)差和標(biāo)準(zhǔn)差的自然對數(shù)。4

單擊項。確保項A、B、C、D和AB都位于所選項框中。單擊確定。4

單擊水平。5

在指定新因子水平的方法下，選擇從列表中選擇水平。6

在水平下，單擊第一行并根據(jù)下表選擇因子水平。然后，使用鍵沿該列下移并選擇其余的因子水平.7

在每個對話框中單擊確定。2022/12/934靜態(tài)田口設(shè)計示例-09

步驟6:預(yù)測田2022/12/1186靜態(tài)田口設(shè)計示例-10

步驟6:預(yù)測田口結(jié)果（續(xù)）（步驟流程圖）

最后點擊‘確定’，生成預(yù)測結(jié)果2022/12/935靜態(tài)田口設(shè)計示例-10

步驟6:預(yù)測田2022/12/1187靜態(tài)田口設(shè)計示例-11

步驟6:預(yù)測田口結(jié)果（續(xù)）

（會話窗口的輸出）解釋結(jié)果對于您選擇的因子設(shè)置，信噪比預(yù)測為53.6844，均值（球的平均飛行距離）預(yù)測為276碼。然后，您可以使用這些因子設(shè)置來運行試驗，以檢驗?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性。2022/12/936靜態(tài)田口設(shè)計示例-11

步驟6:預(yù)測田2022/12/1188插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

項目背景：DVP3258/94在生產(chǎn)中靜噪三極管使用了粵晶高科供應(yīng)的三極管,此管的Vbe導(dǎo)通門限電壓較高,未工作在深度飽和狀態(tài),靜噪不徹底,導(dǎo)致插撥電開關(guān)機爆音,需對此問題進(jìn)行分析改善.步驟二：選擇因子與水平（

陳述重要的因子和水平）采用特性要因圖對因子進(jìn)行分析找出有關(guān)因子14個步驟一：陳述實際問題使插撥電開關(guān)機爆音降低。2022/12/937插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

項2022/12/1189插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）采用QFD對因子進(jìn)行分析,找出關(guān)鍵因子2個,分別是R107和Q15的Vbe.質(zhì)量機能展開2022/12/938插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1190插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）1）如下圖所示，R107的下限范圍不宜太小，阻值太小會在開機的瞬間燒壞Q14，根據(jù)Q14規(guī)格書得到流過R107的電流不能大于80mA，Ib=5V-Ube/80mA=54歐，系統(tǒng)中只有68歐，因此下限定為68歐；2)如下圖所示，實際測試中R104中A點的拔插電瞬間電壓約等于5.1V，按照產(chǎn)品規(guī)格要求，B點的拔插電瞬間電壓不允許超過100mV，因此Uab＝5.1-0.1=5V，Q15的Ic＝Uab/R104=5/470=10.6mA,因此Q15飽和導(dǎo)通Ic最少需要10.6mA。Ib＝Ic/β≈1mA(β根據(jù)規(guī)格書得到)，所以得到R107＝5V-Ube/1mA＝4.3K，得到R107的上限值,系統(tǒng)中沒有此規(guī)格電阻,因此上限定為3.9K；3）R107的中間值采用1K.4)聯(lián)系供應(yīng)商得知Q15三極管Vbe的上下限規(guī)格及中間值為0.65V,0.95V,0.7VR107的三水平：68Ω、1K、3.9KQ15Vbe的三水平：0.65V、0.7V、0.95V2022/12/939插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1191插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步驟三：設(shè)計試驗—田口正交表根據(jù)2因子及3水平，決定采用L9的試驗Minitab中:統(tǒng)計>DOE>田口>創(chuàng)建田口設(shè)計(步驟圖）最后點擊‘確定’，生成田口正交表2022/12/940插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例

步2022/12/1192插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例步驟三：設(shè)計試驗（續(xù)）--Minitab輸出正交表

在Minitab“田口設(shè)計”主對話框上點擊“確定”，生成如下實驗表格步驟四:做實驗/收集數(shù)據(jù)按照試驗計劃實施,測得B點在開機和關(guān)機時的輸出電壓,見上表2022/12/941插撥電開關(guān)機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例步驟2022/12/11931