参数设计的基本思想
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解决思路： 不是去改变环境（重新设计和建造新窑），而是改变产品生产的某些参数，这些参数的改变 可使产品更具抗干扰的能力，从而减少环境温度差异对产品质量的影响。 稳健设计不是去控制波动源，而是设法降低波动源的影响；
参数设计的基本思想：例子
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生产管制
生产线上 品质工程
田口方法的应用
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1979年4月17日，日本《朝日新闻》报道：对日本索尼工厂生产 的彩色电视机与美国加州索尼工厂生产的彩色电视机进行报导， 美国索尼工厂生产线全由日本引进，产品检验、上市都是合格品，而日本 产品有0.3%不合格。然而，美国制造的索尼电视机并不受美国人欢迎。因为 美国生产的电视机虽然检验严格，然而只是保证了个个产品应通过合格的下限， 质量平平；而日本生产的电视机则增加了稳健设计的关键的参数容差设计思想， 使产品从色彩、清晰度、抗干扰能力等诸多指标上保证有99.7%的产品是令顾客满 意的高质量产品。
X
控制因子（输入变量）
信号因子 M
设计/产品/制程
U
品质特性（响应值） Y
噪声因子（不可控因子）
设计、产品或制程的图解
田口方法的基本概念-01
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正交试验法是研究与处理多因素试验的一种科学方法，它是在 实践经验与理论认识的基础上，利用正交表来科学、合理安排 和分析众多因素的试验方法。 选择三个或两个不同的水平 影响因素 全面试验次数 正交试验次数 4 34 9 10 310= 59049 7 27=128 9
美国研究日本战后强盛的原因后，认为日本制胜的法宝有两项： QFD(质量机能展开，自顾客要求一直策划到相应的制造管理要求) 田口方法(简单易学，沒有复杂的统计原理)
田口实验设计与田口方法的产生背景
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田口方法是日本质量管理专家田口玄一博士创立的一门崭新的 质量管理技术,它立足于工程技术,着眼于经济效益,开辟了质量管 理的新天地。与传统的质量管理相比,有以下特色: (1)工程特色 用工程的方法来研究产品质量,把产品设计当成工程设计,把产品设计质量的好 坏看成是工程设计质量,用产品给社会造成的经济损失来衡量产品的质量。 (2)“源流”管理理论 “源流”管理的思想把质量管理向前推进了一步。认为开发设计阶段是源流、 是上游,制造和检验阶段是下游。质量管理中,“抓好上游管理,下游管理就很容易。” 若设计质量水平不高,生产制造中很难造出高质量的产品,即所谓“先天不足,后患无 穷”。 (3)产品开发的三次设计法 产品开发设计(包括生产工艺设计)可以分为三个阶段进行,即系统设计—参数设 计—容差设计。
使用 Minitab 之前，需要确定最适合您试验的田口设计 。 在田口设计中，是以所选控制因子水平组合来测量响应的。每个 控制因子水平组合称为一个运行，每个度量称为一个观测值。田口设计 提供每个试验检验运行的规范。 田口设计也称为正交表，是一个部分因子矩阵，可确保对任一因子的各个水平进 行平衡比较。在田口设计分析中，每个因子 可以独立于其他所有因子进行评估。 选择设计时，需要 确定相关控制因子 的数量 确定每个因子的水平数 确定可以执行的运行 数 确定其他因素（如成本、时间或设施可用性）对设计选择的影响
20世纪40年代，田口玄一博士使用设计好的正交表安排实验
1. 正交试验设计就是使用正交表（Orthogonal Array）来安排实验的方法。 2. 正交表是按正交性排列好的用于安排多因素实验的表格
3.稳健性参数设计使用田口设计（正交表），使您可以通过很少几次运行 便可分 析许多因子。田口设计是平衡的，也就是说，试验中不对因子进行或多或少的加 权，因此，可以相互独立地对因子进行分析。
例2：加工某装配件共20件，其尺寸与目标尺寸的偏差（mm）为 0.3 0.6 -0.5 -0.2 0 1 1.2 0.8 -0.6 0.90 0.2 0.8 1.1 -0.5 -0.2 0 0.3 0.8 1.3 用户使用的容许范围（相当于功能界限）为△0 = 3mm, 否则将装配不上，此造成 的损失为A0 = 180 元，求这批产品的平均质量损失。
产品设计的三个阶段
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产品质量特性y是随机变量，所以损失函数L(y)也是随机的； 对随机变量评定的最好方法是用其平均值（数学期望）。 损失函数L(y)的均值EL = E[L(y)]称为平均损失
E(L) = E( y – m )2 = E[(y – Ey) + ( Ey – m )]2=E(y – Ey)2 + ( Ey – m )2 = σ2+ δ2 σ2 =E(y – Ey)2 ，它是y与自己均值的偏差的平方，y的方差； δ2 = ( Ey – m )2 ，它是y的均值对目标值的偏差的平方； 减少平均损失的两步法 1.减少波动，把y的标准差σ 降低 2.减少偏差，使y的均值向目标值靠拢
试验设计定义
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在质量管理中所遇到的，不论是设计新产品， 还是改革旧工艺、提高产品质量、减低成本， 大都需要做试验。
如何安排试验，有一个方法问题
不好的试验设计方法，即使做了大量的试验，也未必能 达到预期的目的； 一个好的试验设计方法，既可以减少试验次数，缩短试验时间和 避免盲目性，又能迅速得到有效的结果 相同原料 更便宜的原料 相同制程 相同产品 相同功能
为什么良品率不一样？ 为什么可以做出低成本 高质量的产品？
试验设计的效果
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田口实验设计 田口设计 或正交表是一种设计试验的方法，这种设计通常只 需要全因子组合的一部分。是一个部分因子矩阵，可确保对任一因子 的各个水平进行平衡比较。在田口设计分析中，每个因子 可以独立于其他 所有因子进行评估。 田口方法的产生背景 正交设计是田口方法的主要工具，创立于50年代初;它是一种高效益的试验设 计与最优化技术。在60年代，日本应用正交设计就已超过百万次。 田口玄一博士介绍：“日本人学质量管理，用一半时间学习正交设计”。 在日本，据说一个工程师如果不懂这方面知识，只能算半个工程师。 二次大战后日本经济高速增长并超过美国的一个决定性(技术)因素是在于推广 应用正交设计。其原因是:美国对专业技术(系统设计)投入很多，日本则较少，主 要是向美国照搬照学；对通用技术(参数设计和容差设计)美国缺少和落后，日本 则大大领先。
主要内容
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产品全生命周期质量保证技术的特点
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产品全生命周期质量保证技术的特点
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DOE对企业的积极影响：雷达图
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实验设计是对实验方案进行最优设计， 以降低实验误差和生产费用，减少实验工作量， 并对实验结果进行科学分析的一种方法。（广义）
当需要探寻或验证产品质量或工艺或资源利用是否为最佳状 态时，实验设计（ Design of Experiments ）是最科学、最 经济的方法。（狭义）
对试验设计的需求迫切性 20世纪90年代前，美国工厂中90％不知道如何解决长期性质量问题 公司利用的是工人的体力而不是智慧 90％的技术规范和容差是错的 不知道对产品/工艺参数进行优化 认为缺陷和偏差是不可避免的
质量损失函数示例
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田口提出的“质量损失函数”的概念，是评价产品质量的另 一个重要方面。
技术规格限与目标值
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田口方法与传统设计的区别
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田口原一博士被认为是稳健性参数设计的最先提出者，该设计是用于产品或过程设计的工程方法，关注的是使变异性 和/或对噪声的敏感度最小化。只要使用得当，田口设计 可成为一种高效有力的方法，用于设计能在各种条件下以最优状态 一致运行的产品。 在稳健性参数设计中，主要目标是在调整（或保持）目标过程的同时，找出使响应变异最小化的因子设置。确定影响 变异的因子之后，可以尝试找出将减小变异、使产品对不可控（噪声）因子 的变化不敏感或同时达到这两种效果的可控制 因子 的设置。
一则发人深省的新闻报道
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田口方法是最常应用在参数设计和允差设计， 以使制造出来的产品成本最低、变异最小。
一则发人深省的新闻报道
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所谓质量就是产品上市后给与社会的损失，但是由于功能本身所产生的损失除外；
1、定义中的“社会”系指生产者以外的所有人，即使用者以及其他第三者； 2、定义中“给与社会的损失”系包括： ●由于产品功能波动所造成的损失 ●由于产品弊害项目所造成的损失 3、定义中“给与社会的损失”，不包括功能本身所产生的损失。 关于功能本身给社会以怎样的损失，以及如何减少其损失，这不是质量管理的问题。
田口方法的基本概念-02
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正交表意味着设计是平衡的，即各个因子水平被赋予相等的权重。
田口方法的基本概念-03
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技术开发
生产线外 品质工程
★系统设计 ★参数设计 ★允差设计 ★测量器具的系统校正
产品设计
制程设计
★利用计量值的控制 ★制程的诊断与调节 ★反馈系统的设计与管制 ★预防保养 ★规格、安全与检查设计
Minitab田口正交表
Minitab 中的田口设计试验
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执行田口设计试验 可能包括以下步骤：
1 开始使用 Minitab 之前，需要先完成所有预试验计划。例如， 需要为内侧阵列选择控制因子 ，为外侧阵列选择噪声因子。控制因子是 可以进行控制以优化过程的因子。噪声因子 是可以影响系统性能但在预期的 产品使用过程中不受控制的因子。请注意，虽然在过程或产品使用中不能控制噪 声因子，但是为了进行试验必须能够控制噪声因子。 2 使用创建田口设计生成田口设计（正交表）。或者使用自定义田口设计根据工 作表中已有的数据创建设计。使用“自定义田口设计”，可以指定哪些列是因子 和信号因子。然后，便可以轻松地分析设计并生成图。 3 创建设计后，可以使用修改设计来重命名因子、更改因子水平、向静态设计中 添加信号因子、忽略现有信号因子（将设计作为静态设计处理）以及为现有信号 因子添加新水平。 4 创建设计后，可以使用显示设计来更改 Minitab 在工作表中表示因子所用的单 位（已编码或未编码）。 5 执行试验并收集响应数据。然后在 Minitab 工作表中输入数据。请参见收集和 输入数据。 6 使用“分析田口设计”分析试验数据。请参见分析田口设计。 7 使用“预测结果”预测所选新因子设置的信噪比和响应特征。请参见预测结 果。