實驗設計DOE講義-三星電子

實驗設計講師：余長清課程大綱

第一章實驗方法田口式實驗計劃法的經(jīng)典案例第二章、利用正交表進行實驗設計第三章、實驗數(shù)據(jù)分析第四章、參數(shù)設計一、為什么需要實驗設計

同樣在生產(chǎn)同規(guī)格的產(chǎn)品，為什么有些廠商的良品率就是比較高。同樣是在生產(chǎn)同類型的產(chǎn)品，為什么有些人的產(chǎn)品性能以及壽命就是比較好，而成本又比較低呢？相同原料相同制程為什么良品率不一樣？相同產(chǎn)品相同功能更便宜的原料為什么可以做出低成本高質(zhì)量的產(chǎn)品？第一章實驗方法DOE運用的經(jīng)典案例：瓷磚工廠的實驗

在1953年，日本一個中等規(guī)模的瓷磚制造公司，花了200萬元，從西德買來一座新的隧道，窯本身有80公尺長，窯內(nèi)有一部搬運平臺車，上面堆著幾層瓷磚，沿著軌道緩慢移動，讓瓷磚承受燒烤。問題是，這些瓷磚尺寸大小的變異，他們發(fā)現(xiàn)外層瓷磚，有50%以上超出規(guī)格，則正好符合規(guī)格。引起瓷磚尺寸的變異，很明顯地在制程中，是一個雜音因素。解決問題，使得溫度分布更均勻，需要重新設計整個窯，需要額外再花50萬元，投資相當大。內(nèi)部磁磚外層磁磚(尺寸大小有變異)上限下限尺寸大小改善前改善前外部磁磚內(nèi)部磁磚原材料粉碎及混合成型燒成上釉燒成控制因素水準一(新案)水準二(現(xiàn)行)A:石灰石量5%1%B:某添加物粗細度細粗C:蠟石量53%43%D:蠟石種類新案組合現(xiàn)行組合E:原材料加料量1300公斤1200公斤浪費料回收量0%4%長石量0%5%所謂一次一個因素法，就是先固定一種組合，而其它因子保持固定，然后每次改變一個條件，將相鄰的兩次實驗結(jié)果進行比較，以估計兩個條件的效果差異，實驗方案如下表：缺點是不能保證結(jié)果的再現(xiàn)性，尤其是有交互作用時。例如在進行A1和A2的比較時，必須考慮到其它因子，但目前的方法無法達成。用Y2與Y1的結(jié)果比較A2和A1的效果是在其他因素不變的條件下進行的，如果在實驗1和實驗2中將B1換成B2，C1換成C2，則Y2與Y1是否會有比較大的變化，甚至大小順序都逆轉(zhuǎn)？實驗次數(shù)雖然減少了，但結(jié)果的可靠性卻明顯不能保證。

實驗法1：一次一個因素法一次一因素的實驗實驗次數(shù)ABCDEFG實驗結(jié)果1A1B1C1D1E1F1G112A2B1C1D1E1F1G123A2B2C1D1E1F1G134A2B2C2D1E1F1G145A2B2C2D2E1F1G156A2B2C2D2E2F1G167A2B2C2D2E2F2G178A2B2C2D2E2F2G28實驗法2：全因子實驗法全因子實驗法所有可能的組合都必須加以深究，信息全面，但相當耗費時間、金錢，例如:

7因子，2水準共須做128次實驗。13因子，3水準就必須做了1,594,323次實驗，如果每個實驗花3分鐘，每天8小時，一年250個工作天，共須做40年的時間。A(64)B(32)C(16)D(8)E(4)F(2)G(1)結(jié)果111111112111111231111121411111225111121161111212711112218111122291112111101112112111112121…..12722222211282222222實驗驗法法3：：田田口口式式實實驗驗計計劃劃法法由田田口口玄玄一一博博士士所所提提出出的的一一套套實實驗驗方方法法，，它它在在工工業(yè)業(yè)上上較較具具有有實實際際應應用用性性，，是是以以生生產(chǎn)產(chǎn)力力和和成成本本效效益益，，而而非非困困難難的的統(tǒng)統(tǒng)計計為為依依歸歸。。廠商必必須致致力于于在生生產(chǎn)前前就使使復雜雜的產(chǎn)產(chǎn)品達達到高高品質(zhì)質(zhì)。減少變變異亦亦即要要有較較大的的再現(xiàn)現(xiàn)性和和可靠靠性，，而最最終目目的就就是要要為制制造商商和消消費者者節(jié)省省更多多的成成本。。正交表表(OrthogonalArray)直交表表(正交表表)直交表表用于于實驗計計劃，它的的建構(gòu)構(gòu)，允允許每每一個個因素素的效效果，，可以以在數(shù)數(shù)學上上，獨獨立予予以評評估。。可以有有效降降低實實驗次次數(shù)，，進而而節(jié)省省時間間、金金錢而而且又又可以以得到到相當當好的的結(jié)果果。次數(shù)ABCDEFG結(jié)果123456711111111Y121112222Y231221122Y341222211Y452121212Y562122121Y672211221Y782212112Y8正交表表在后四四次實實驗中中，B、C、D、E、F、G等6個個因素素的兩兩種選選擇也也都出出現(xiàn)了了兩次次，于于是我我們可可以大大膽的的得出出結(jié)論論，Y1、、Y2、Y3、、Y4的總和和之所所以與與Y5、、Y6、Y7、、Y8的總和和不同同，就就是由由A1與A2的差異異導致致的，，因為為其他他因素素的兩兩個水水準都都出現(xiàn)現(xiàn)了相相同的的次數(shù)數(shù)，其其影響響力已已經(jīng)各各自抵抵消?。。ㄟ@這個結(jié)結(jié)論雖雖然大大膽，，但確確實可可靠，，原理理將在在后述述內(nèi)容容中說說明）），同同理：：B1和B2的作用用分別別對應應于Y1+Y2+Y5+Y6與Y3+Y4+Y7+Y8;C1和C2的作用用分別別對應應于Y1+Y2+Y7+Y8與Y3+Y4+Y5+Y6；D1和D2的作用用分別別對應應于Y1+Y3+Y5+Y7與Y2+Y4+Y6+Y8；。。。。。。。。L8直交表A石灰石量B粗細度C蠟石量D蠟石種類E加料量F浪費回收G長石量每百件尺寸缺陷數(shù)ABCDEFG12345671234567111111115粗43現(xiàn)13000016211122225粗43新12004517312211225細53現(xiàn)13004512412222115細53新1200006521212121粗53現(xiàn)1200056621221211粗53新13004068722112211細43現(xiàn)12004042822121121細43新13000526正交表表要素不良總數(shù)不良百分比要素不良總數(shù)不良百分比A151/40012.75E112230.50A214235.5E27117.75B110726.75F15413.50B28621.5F213934.75C110125.25G113233.00C29223.00G26115.25D17619.00合計19324.12D211729.25回應表表(ResponseTable)最佳條條件確確認由于缺缺陷是是愈小小愈好好，所所以依依此選選出的的最佳佳條件件為：：A1B2C2D1E2F1G2。確認實實驗：：將預預期的的缺陷陷數(shù)和和“確認實實驗”的結(jié)果果做比比較。。但事實實上廠廠商選選得是是A1B2C1D1F1G2，主要的的原因因是C(蠟石)要因的的價格格很貴貴，但但改善善的效效果又又不大大，所所以選選C1(蠟石含含量為為43%)內(nèi)部瓷瓷磚外層瓷磚(尺寸寸大小小有變異)上限下限尺寸大大小改善前前外部瓷瓷磚內(nèi)部瓷瓷磚改善后討論題題從本案案例中中，你你認為為最能能提供供最完完整的的實驗驗數(shù)據(jù)據(jù)的是是那一一個方方法?一次一一個因因子法法全因子子法正交實實驗法法正交實實驗法法有何何優(yōu)點點？第二章章、利利用正正交表表進行行實驗驗設計計原先假假設因因素的的效果果不會會受其其它因因素水水準的的影響響，然然而在在實際際的狀狀況并并非如如此；；當一一個因因素的的效果果與其其它因因素水水準相相互影影響時時，因因素間間就有有交互互作用用存在在。例子：：設有有A,B二種冷冷媒，，成份份完全全不同同；單單獨使使用時時效果果挺好好，但但混合合使用用，反反而效效果很很差。。交互作作用我們在在第一一章已已經(jīng)討討論過過，用用正交交表進進行實實驗設設計，，利用用簡單單的加加和運運算來來處理理實驗驗結(jié)果果需要要首先先解決決兩個個問題題1、、各實實驗因因素所所產(chǎn)生生的作作用和和影響響力是是否具具有加加和性性？2、若兩個個因素素之間間存在在強烈烈的相相互作作用，，是否否真的的可以以將其其相互互作用用看作作第三三個因因素來來處理理？事實上上，在在現(xiàn)實實世界界里，，并非非簡單單的1+1=2,各各種變變量之之間其其實往往往不不能簡簡單加加和。。比如如一個個人的的力氣氣若是是100斤斤，兩兩個人人就應應能夠夠正好好推得得動200斤的的車，，可實實際上上兩個個人一一起推推的時時候，，因為為推車車時用用力的的角度度偏差差、發(fā)發(fā)力的的不同同時等等情況況的存存在，，力量量的總總和并并非準準確的的200斤斤，只只有在在兩個個人用用力的的方向向完全全相同同且同同時發(fā)發(fā)力的的情況況下才才是200斤。。因此，，只要要兩個個因素素之間間所存存在的的各種種復雜雜關系系對實實驗結(jié)結(jié)果的的影響響力小小于實實驗本本身的的波動動和誤誤差，，我們們就可可以認認為兩兩個因因素對對最終終結(jié)果果的貢貢獻具具有加加和性性。我們怎怎么知知道兩兩個因因素的的交互作作用到底有有多大大呢？？實驗驗之前前如何何知道道？這這個問問題比比較難難回答答，但需要要進行行實驗驗設計計的人人都是是專業(yè)業(yè)人員員，也也就是是說，，實驗驗計劃劃法是是供專專業(yè)設設計開開發(fā)人人員使使用的的（如如果一一個人人不懂懂專業(yè)業(yè)技術(shù)術(shù)，那那也不不用設設計什什么實實驗）），對于于專業(yè)業(yè)人員員來說說，其其實靠靠經(jīng)驗驗和知知識背背景可可以判判斷出出來哪哪些因因素幾幾乎獨獨立發(fā)發(fā)揮作作用，，哪些些因素素之間間存在在比較較明顯顯的交交互作作用，，若無無法靠靠知識識和經(jīng)經(jīng)驗排排除某某些因因素之之間的的交互互作用用的時時候也也沒關關系，，姑且且先認認為有有，待待實驗驗結(jié)果果出來來后，，再進進行判判斷。。正交表表的性性質(zhì)：：1、對稱性性實驗結(jié)結(jié)果1和結(jié)結(jié)果2的總總和、、結(jié)果果3和和結(jié)果果4的的總和和的差差異就就可以以認為為是由由因素素1的的兩種種不同同水準準導致致的，，因為為因素素2和和3的的貢獻獻在兩兩種情情況下下都分分別抵抵消：因素實驗123結(jié)果總和12111212Y1Y2Y1+Y234221221Y3Y4Y3+Y42、正正交表表的乘乘法運運算性性質(zhì)：：在正交交表中中為了了表示示實驗驗參數(shù)數(shù)的兩兩種選選擇，，我們們用了了1和和2來來表示示，其其實正正交表表來自于于群論論（一一種數(shù)數(shù)學理理論，，具體體內(nèi)容容可參參考近近代數(shù)數(shù)學原原理）），在一一個正正交表表中，，除了了各行行之間間具有有對稱稱性之之外，，各列列之間間還存存在相相乘運運算，，如果果我們們恢復復正交交表的的本來來面目目，將將表中中的狀狀態(tài)““2””用““-1”表表示，，則正正交表表變?yōu)闉椋?/p>

1234567123456781111111111-1-1-1-11-1-111-1-11-1-1-1-111-11-11-11-1-11-1-11-11-1–111-1-11-1-11-111-1正交表表這時我我們會會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)正交交表某某些列列之間間具有有相乘乘關系系,第第一列列和第第二列列的每每一行行的兩兩個數(shù)數(shù)字相相乘的的結(jié)果果正好好是第第三列列:

第一列

第二列

第三列11X1=121X1=131X-1=-141X-1=-15-1X1=-16-1X1=-17-1X-1=18-1X-1=1在正交交表中中，這這樣的的閉環(huán)環(huán)還有有（1，，4，，5）），（（2，，4，，6）），（（3，，4，，7）），（（1，，6，，7）），（（2，，5，，7）），（（3，，5，，6））總共七七個組組合這種列列之間間的乘乘法關關系正正好對對應因因素之之間的的交互作作用，就是是說如如果將將A因素排排在第第一列列，B因素排排在第第二列列，則則AXB交互作作用會會在第第三列列體現(xiàn)現(xiàn)出來來，如如下表表：

ABAXB4567結(jié)果1234567811111111112222122112212222112121212212212122112212212112Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8正交表表常用正正交表表介紹紹見WORD文檔有人問問如果果有50個個因素素，每每個因因素有有7種種選擇擇怎么么辦？？其實實就是是有500個因因素，，每個個因素素70種選選擇也也無妨妨，從從數(shù)學學的角角度來來講，，正交交表是是無限限的，，因為為數(shù)字字是無無限的的，總總會有有適宜宜的正正交表表可以以選用用。直交表表的自自由度度(二二水準準)表示直直交表表列數(shù)相當當于實實驗總總數(shù)水準數(shù)數(shù)行數(shù)相當當于可配置置多少少因子子直交表表的自自由度為實驗執(zhí)執(zhí)行次次數(shù)減減一直交表表的自自由度度(三三水準準)表示直直交表表列數(shù)相當當于實實驗總總數(shù)水準數(shù)數(shù)行數(shù)相當當于可配置置多少少因子子直交表表的自自由度為實驗執(zhí)執(zhí)行次次數(shù)減減一練習?試寫出出直交交表L8(27)可提供供多少少自由由度，，最多多可以以配置置幾個個因子子。?試寫出出直交交表L9(34)可提供供多少少自由由度，，最多多可以以配置置幾個個因子子。?試寫出出直交交表L81(340)可提供供多少少自由由度，，最多多可以以配置置幾個個因子子。?寫出直直交表表L64(421)可提供供多少少自由由度，，最多多可以以配置置幾個個因子子。1231111212232124221L4(23)直交表表本直交交表總總共須須做四四次實實驗，，總共共可提提供三三個自自由度度。每一個個二水水準的的因子子需一一個自自由度度，所所以最最多只只能配配置三三個因因子。。L8(27)直交表表本直交交表總總共須須做8次實驗驗，總總共可可提供供7個自由由度。。每一個個二水水準的的因子子需要要一個個自由由度，，最多多能配配置7個因子子。如果有有因子子間有有交互互作用用時，，交互互作用用亦須須配置置自由由度。。次數(shù)ABCDEFG結(jié)果123456711111111Y121112222Y231221122Y341222211Y452121212Y562122121Y672211221Y782212112Y8直交表表的運用利用自自由度度我們們可選選用最最小且且最合合適的的直交交表，，系依依據(jù)因素數(shù)數(shù)量、每個個因素素的水準數(shù)數(shù)，以及及我們們所欲欲調(diào)查查的交互作作用數(shù)數(shù)量等等加以以累加加后的自由由度來來決定定。例例如：：一實實驗包包含二二水準準因素素A、B、C、D、E和交互作作用A*B，A*C，請問應選選用何種種直交表表解決此此一問題題？123456789101112131415(1)32547698111013121514(2)1674510118914151213(3)765411109815141312(4)12312131415891011(5)3213121514981110(6)114151213101189(7)15141312111098(8)1234567(9)325476(10)16745(11)7654(12)123(13)32(14)1(15)L16三角矩陣表1234567891011111111111111211111222222311222111222412122122122512212212121612221221211721221122121821212221112921122212211102221111221211221212111221222112121221L12(211)直交表L12直交表，，將交互互作用的的效果平平均分配配到該直直交表的的11個縱行上上，交互互作用不不明顯時時使用。。它的再再現(xiàn)性很很好，是是田口博博士所推推薦使用用的。1234111112122231333421235223162312731328321393321L9(34)直交表12345678111111111211122222311333333412112233512223311612331122713121323813232131913313212102113322111212113321221322113132212313214222312131522312321162313231217232111231823323231L18(21×37)直交表第三章、、實驗數(shù)數(shù)據(jù)分析析正規(guī)分析析：正規(guī)分析析的步驟驟是：1、根據(jù)據(jù)選擇的的正交表表設計實實驗計劃劃；2、進行行實驗，，收集實實驗數(shù)據(jù)據(jù)；3、根據(jù)據(jù)對稱性性求出相相應因素素所對應應的實驗驗結(jié)果，，建立回應表；；4、選擇擇實驗條條件的最最佳組合合；5、按照照最佳組組合進行行確認實實驗，驗驗證實驗驗結(jié)果的的正確性。案例：光光學檢測測儀器的的吸光板板的光電電轉(zhuǎn)化效效率研究究(望大大特性)1）實驗驗條件：：某公司在在研究光光學檢測測儀器的的吸光板板光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化后的的信號電電流強度度，經(jīng)研研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，光電電轉(zhuǎn)化后后的信號號電流強強度與以以下因素素有關：：A吸光材料料品種、、B吸光材料料密度、、C吸光材料料涂層厚厚度、D信號光波波長、E信號光強強度，根根據(jù)經(jīng)驗驗估計B吸光材料料密度和和C吸光材料料涂層厚厚度之間間，C吸光材料料涂層厚厚度和D信號光波波長之間間存在交互互作用，，各因素都都選擇兩兩水準進進行實驗驗?？刂埔蛩厮疁?水準2A吸光材料品種A1A2B吸光材料密度B1B2C吸光材料涂層厚度C1C2D信號光波長D1D2E信號光強度E1E22）實驗結(jié)果果：采用正正交交表設計計實驗方方案，實實驗結(jié)果果為：

CBBXCDCXDAE？結(jié)果(mA)平均極差123456781111111111222212211221222211212121221221212211221221211253568063573936494964737767343557516076.5706236.535.5534871410518實驗結(jié)果果的總平平均值為為：55.6,重復性性實驗的的平均極極差為7。3）數(shù)據(jù)據(jù)分析：：采用正正交交表設計計實驗方方案，實實驗結(jié)果果為：根據(jù)正交交表的對對稱性原原理，C1的實驗回回應值為為:(51+60+76.5+70)/4=64.4；；C2的實驗回回應值為為:(62+36.5+35.5+53)/4=46.8；(BXC)1的實驗回回應值為為:(51+60+35.5+53)/4=49.9；；(BXC)2的實驗回回應值為為:(76.5+70+62+36.5)/4=61.3同樣的方方法，求得所有有因素實實驗回應應值,建建回應表表:

ABCDEBXCCXD？水準159.052.464.456.348.349.954.3水準252.258.846.854.962.961.356.9差異6.86.417.61.414.611.42.6表中的回回應值分分別對應應于每個個因素的的兩個可可選條件件對光電電信號強強度的貢貢獻,回回應結(jié)果果的差異異對應于于每個因因素的兩兩個可選選條件之之間的差差異,從從回應數(shù)數(shù)據(jù)可以以得出以以下結(jié)論論:（1）、、C、E兩個因素素的兩個個可選條條件條件件之間有有顯著差差異；（2）、、B、C之間存在在明顯的的交互作作用；（3）、、A、B兩個因素素的兩個個可選條條件之間間有差異異,但各各個實驗驗條件的的8種實實驗組合合的兩次次實驗之之間的極極差平均均值為7，因此此無法判判斷6.4和6.8的的差異水水平到底底是因素素本身的的差異，，還是實實驗誤差差,但如如果一定定要在兩兩個可選選條件之之間作出出選擇,則仍可可認為回回應值的的差異來來自于因因素的兩兩個可選選條件的的差異；；（4）、D因素的兩個個可選條件件無差異(注意:只只能說所選選取的D因素的兩個個條件之間間無差異,不能說D因素對實驗驗結(jié)果無影影響)；（5）、請請判定C與D之間的交互互作用是否否明顯；4）實驗結(jié)結(jié)論：

C1C2B1(51+60)/2=56(62+36.5)/2=49.3B2(76.5+70)=73.3(35.3+53)/2=44.3因此，B與C因素的最佳佳組合是B2C1（7）本實驗的最最佳實驗條條件的組合合是:A1B2C1E2,D的兩個條件件可以任意意選取。5）最佳組組合的實際際效果預測測：根據(jù)加和性性原理，我我們只要計計算出實驗驗結(jié)果的總總平均值，，就可代表表每個因素素的兩個可可選條件的的平均水平平，回應值值與平均值值的差異可可以作為該該水準的貢貢獻度，因因此，可以以預測最佳佳組合的總總效果為：：（6）、因因為B與C之間存在較較強的相互互作用,因因此,需要要計算B與C的各種組合合的回應表表:最佳組合的的實驗結(jié)果果預測值為為:T+(A1-T)+(E2-T)+(B2C1-T)=55.6+(59.0-55.6)+(62.9-55.6)+(73.3-55.6)=846）確認實實驗利用最佳組組合條件進進行兩次實實驗,得到到的光電信信號強度值值為82和和81mA,雖然結(jié)果與與預測結(jié)果果有差異,但總體效效果令人滿滿意。評論:一一般來說,實驗結(jié)果果若與預測測值接近,則可以認認為實驗再再現(xiàn)性良好好,若差異異顯著(超超過平均極極差),則則需要分析析是否還存存在沒有發(fā)發(fā)現(xiàn)的交互互作用或還還存在某種種未納入控控制的因素素,待分析析出原因后后,重新設設計實驗。。第四章、參參數(shù)設計線外品管系統(tǒng)設計參數(shù)設計公差設計產(chǎn)品設計設計品管制程設計技術(shù)品管線上品管診斷預測測量生產(chǎn)制造品管服務顧客品管供應商雙贏伙伴顧客需求期望滿意第一節(jié)參參數(shù)設計計的原理變異與雜音音雜音因素就就是機能特特性，如制制冷效率、、磨耗和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向力等偏偏離目標值值的因素。。雜音因素素可分為三三類：–外部雜音─產(chǎn)品使用用時，因使使用條件，，如溫度、、濕度、灰灰塵等使機機能發(fā)生變變異，此類類條件為外外部雜音因因素。–內(nèi)部雜音(劣化)─產(chǎn)品組件件的劣化。。–產(chǎn)品間雜音音─既定制造造條件下，，條件變異異所造成的的產(chǎn)品間差差異。–品質(zhì)控制活活動的目標標就是要生生產(chǎn)經(jīng)得起起雜音因素素考驗的產(chǎn)產(chǎn)品。堅耐性(Robustness)就是產(chǎn)品的的機能特性性對雜音因因素的差異異不敏感，，不受影響響。品質(zhì)控制活活動：某家公司做做了一部份份的空調(diào)，，行銷世界界各國：–在發(fā)達國家家其反應制制冷效果相相當良好，，但未不發(fā)發(fā)達國家其其反應制冷冷效果不好好，請問這這是什么雜雜音？–在進行產(chǎn)品品測試時，，發(fā)現(xiàn)一百百臺產(chǎn)品中中，有些制制冷效果好好，有些制制冷效果差差，請問這這些什么雜雜音？–產(chǎn)品使用了了一段時間間之后，制制冷效果變變差，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)是里面的的某一個零零件壽命匹匹配不佳所所造成，請請問這些是是什么雜音音？雜音和堅耐耐性一些不想要要和無法控控制的因素素，導致功功能品質(zhì)特特性偏離目目標值。雜音對品質(zhì)質(zhì)有不良影影響，然而而，消除雜雜音因素常常是很花錢錢的。例如在工廠廠內(nèi)，制程程可能會受受到溫度波波動的影響響。透過全全廠的空調(diào)調(diào)系統(tǒng)，消消除此一雜雜音因素，，很可能是是太昂貴的的解決方案案。田口的技術(shù)術(shù)是減少雜雜音因素的的影響。這這一套技術(shù)術(shù)，幫助設設計產(chǎn)品和和改善制程程，使得對對雜音的敏敏感程度，，降低最低低。產(chǎn)品和制程程對雜音最最不敏感，，我們稱之之為“堅耐性”。堅耐性=高品質(zhì)品質(zhì)工程生產(chǎn)線外品管產(chǎn)品設計(產(chǎn)品改良)制程設計(制程改善)系統(tǒng)設計(創(chuàng)新)參數(shù)設計(最佳化)允差設計(最佳化)線上品管制程管制設計過程──系統(tǒng)設計計系統(tǒng)設計：：需要專門門領域的技技術(shù)知識和和廣泛經(jīng)驗驗，用以創(chuàng)始設計，或訂出產(chǎn)產(chǎn)品和制程程的規(guī)格。。例如，一位位熟悉空調(diào)調(diào)系統(tǒng)的工工程師，可可能被選來來負責新型型空調(diào)的原原型設計，，他的經(jīng)驗驗和知識，，能夠活用用過來。系統(tǒng)設計不不必利用諸諸如實驗計計劃之類的的設計最佳佳方法。設計過程──參數(shù)設計計和允差設設計二者都相當當依賴設計最最佳化的技技術(shù)，以決定產(chǎn)產(chǎn)品的參數(shù)數(shù)值，而且且／或是以以成本有效效的方法，，找出其所所允許的參數(shù)值偏差差范圍.田口方法是是最常應用用在參數(shù)設設計和允差差設計以使使制造出來來的產(chǎn)品成成本最低、、變異最小小.參數(shù)設計目的選擇最佳的的條件(參數(shù))設計產(chǎn)品，，使設計出出來的產(chǎn)品品，對雜音音變量最不不敏感。策略設計產(chǎn)品，，剛開始從從低成本的的零件或原原材料用起起。控制主要因因素和雜音音因素間的的交互作用用和非線性性效果，以以達成“堅耐性”。減少變異性性，而不必必除去變異異的原因，，因為去除除原因，通通常都是昂昂貴的。參數(shù)設計的步驟?確定目標討論：要測測什幺，如如何使用資資料具有可可加性–避免(0,1)資料–分類值─可可以變換為為連續(xù)變量量分類組數(shù)越越多越好–分類值的分分析也可能能發(fā)現(xiàn)安定定性的條件件。–S/N比是最好的的特性值(可加性的機機會加大)?列出因素–怕少，不怕怕多分類為控制制因素、雜雜音因素?選擇直交表表–控制因素配配置于內(nèi)側(cè)側(cè)直交表，，誤差因素素配置于外外側(cè)直交表表。?內(nèi)側(cè)直交表表的選擇?L12,L16,L18,L27,L32較實用。?推薦L12,L18?各行控制因因素水準間間隔要大。。?外側(cè)直交表表的選擇?規(guī)模要小，，雜音引起起的變化要要大。?實行雜音因因素的復合合。?重要的雜音音因素有兩兩、三個即即可.?有時可以不不配置雜音音因素.計算S/N比對應分析望小特性望大特性望目特性最佳條件的估計確認實驗與與估計比較較參數(shù)設計的配置參數(shù)設計的的第一步，，為分開列列出控制因因素與雜音音因素，然然后找出具具有最小交交互作用的的控制因素素以便研究究控制因素素與雜音誤誤差因素之之間的交互互作用問題題。一般而言控控制因素放放在直交表表內(nèi)側(cè)，雜雜音因素放放在直交表表外側(cè)。參數(shù)數(shù)設設計計的配配置置ABCDEFG雜音因素1234567N1N21111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112ABCDEFG1122123456712121111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112雜音音因素素MN品質(zhì)質(zhì)特性性的的選取取田口口方方法法系系一一種種工工程程方方法法，，擁擁有有制制程程或或產(chǎn)產(chǎn)品品的的專專門門知知識識及及有有效效率率的的實實驗驗方方法法，，才才能能夠夠設設計計出出來來一一個個極極有有效效的的工工業(yè)業(yè)實實驗驗，，因因此此必必須須懂懂得得此此兩兩種種型型態(tài)態(tài)的的知知識識才才可可能能成成功功。。品質(zhì)質(zhì)特特性性的的選選取取及及因因素素與與水水準準的的區(qū)區(qū)分分是是屬屬于于工工程程專專家家的的工工作作；；而而各各因因素素的的配配置置及及實實驗驗數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的解解析析則則屬屬于于數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分析析專專家家的的工工作作。。品質(zhì)質(zhì)特特性性的的選選擇擇是是實實驗驗計計劃劃中中最最主主要要的的部部份份。。雜音音因素素的的選擇擇作參參數(shù)數(shù)設設計計時時，，雖雖然然雜雜音音因因素素愈愈多多愈愈好好，，如如此此可可獲獲致致較較多多情情報報，，但但實實驗驗將會會變變得得很很大大，，在在費費用用與與時時間間將將不不允允許許，，故故只只能能在在經(jīng)經(jīng)營營能能力力范范圍圍之之內(nèi)內(nèi)，，選選擇擇重重要要的的，，影影響響較較大大的的才才予予以以考考慮慮。。對策策為了了避避免免太太大大的的實實驗驗，，最好好將將雜雜音音因因素素復復合合成成最最多多3個。復合合時時可可依依工工程程知知識識做做取取舍舍，，假假如如不不能能確確知知時時，，應應事事先先用用直直交交表表做做實實驗驗，，一一定定是是選選重重要要的的，，影影響響最最大大的的。。選擇擇最最重重要要的的雜雜音音，，經(jīng)經(jīng)驗驗告告訴訴我我們們，，試試驗驗時時若若對對最最大大的的雜雜音音具具有有堅堅耐耐性性的的話話，，對對其其它它的的雜雜音音也也必必將將穩(wěn)穩(wěn)定定。。一般般采采用用2水準準即可可，，并并可可用用兩極極端端條條件件復復合合。ABCDEFG11221212123456712211111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112雜音音因素素MNO信號號雜雜音音比?望小小特特性性(不包包括括負負值值、、不不良良率率0%，最最佳佳條條件件最最理理想想狀狀態(tài)態(tài)為為0)。當品品質(zhì)質(zhì)特特性性能能夠夠分分類類，，而而希希望望愈愈小小愈愈好好時時，，如如產(chǎn)產(chǎn)品品的的收收縮縮度度，，劣劣化化度度、、噪噪音音、、各各種種公公害害等等，，其其標標準準的的信信號號雜雜音音計計算算如如下下。。望小小特特性性S／／N值的的特特性性?S/N值是是量測測平平均均值值與與變變異異程程度度的指指針針。。?S/N對平平均均值值的的靈靈敏敏度度大大過過于于對對變變異異數(shù)數(shù)的的靈靈敏敏度度。。)(1log102∑-=iyn望小S/N望大大特特性性S／／N值的的特特性性S/N值是是量量測平均均值值與變變異異程度度的的指指標。S/N對平均均值值的的靈敏敏度大過于于對變變異異數(shù)數(shù)的靈敏敏度。。)1(1log102∑-=iynS/N望大望目目特特性性(X±±Y)的S/N比:信號號強強度度:實實驗驗結(jié)結(jié)果果平平均均值值的的平平方方m2群體體變變異異:V=[(y1-m)2+(y2-m)2+……+(yn-m)2