Taguchi田口实验设计培训

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1、Introduction to Design of Experiments (DOE)-Taguchi实验设计介绍实验设计介绍田口方法田口方法适用于适用于Minitab 15中文版中文版杨海峰杨海峰浙江九洲药业股份有限公司浙江九洲药业股份有限公司2010.01.152实验设计实验设计 Design of Experiments (DOE)?试验设计是一种研究与处理多因子试验的科学方法。和传统的分试验设计是一种研究与处理多因子试验的科学方法。和传统的分析方法采用多次单因子试验相比，试验设计方法允许在同一试验析方法采用多次单因子试验相比，试验设计方法允许在同一试验中包含多个变量，大大提高试验效率并

2、降低成本。中包含多个变量，大大提高试验效率并降低成本。X1X2X3X4X5Y1Y2Process生产过程生产过程Inputs输入输入Process过程过程Outputs输出输出温度温度时间时间pHpH压力压力原料配比原料配比收率收率杂质杂质以上反应共有以上反应共有5个关键因子（变量），假定每个因子有两个水平个关键因子（变量），假定每个因子有两个水平（取值）。传统方法进行试验需要进行（取值）。传统方法进行试验需要进行2532次。而试验设计次。而试验设计方法只需要进行方法只需要进行8次试验就可以得出较高置信度的结论！次试验就可以得出较高置信度的结论！3传统试验析方法和试验设计比较传统试验析方法和试

3、验设计比较 传统试验方法：传统试验方法： 将应影响输出的众多输入变量（因子）在同一时间只允许有将应影响输出的众多输入变量（因子）在同一时间只允许有一个变量变化，其他相对固定。一个变量变化，其他相对固定。 试验周期长，浪费时间，可能导致试验成本大幅提高，并拖试验周期长，浪费时间，可能导致试验成本大幅提高，并拖延产品上市时间。延产品上市时间。 试验方法粗糙，因为无法考察因子间的交互影响，得到的结试验方法粗糙，因为无法考察因子间的交互影响，得到的结论可能和实际不符导致质次价高。论可能和实际不符导致质次价高。 试验设计：试验设计： 试验次数少，成本低，时间快。试验次数少，成本低，时间快。 能考察因子间

4、的交互影响。明确给出哪个因子是关键的，哪能考察因子间的交互影响。明确给出哪个因子是关键的，哪个是非关键的。个是非关键的。 让我们更了解自己的工艺和如何进行优化控制。让我们更了解自己的工艺和如何进行优化控制。 较高的置信度。较高的置信度。4传统试验方法传统试验方法多次单因子试验多次单因子试验(1) 以烤箱烤蛋糕为例：以烤箱烤蛋糕为例： 假定烤箱温度和烘烤时间是两个关键输入因子。假定烤箱温度和烘烤时间是两个关键输入因子。 烤好的蛋糕厚度作为关键输出结果来衡量。烤好的蛋糕厚度作为关键输出结果来衡量。 试验方案如下：试验方案如下： 先固定烘烤时间，试验不同烘烤温度的影响。先固定烘烤时间，试验不同烘烤温

5、度的影响。 再固定烘烤温度，试验不同烘烤时间的影响。再固定烘烤温度，试验不同烘烤时间的影响。 最终确定最佳烘烤时间和温度。最终确定最佳烘烤时间和温度。5传统试验方法传统试验方法多次单因子试验多次单因子试验(2)先固定烘烤时间为先固定烘烤时间为3030分钟，实验不同烘烤温度下的蛋糕厚度分钟，实验不同烘烤温度下的蛋糕厚度优化的温度为优化的温度为200实例实例: : 烤蛋糕烤蛋糕6实例实例: : 烤蛋糕烤蛋糕优化的时间为优化的时间为30 mins先固定烘烤温度为先固定烘烤温度为200200，实验不同烘烤时间下的蛋糕厚度，实验不同烘烤时间下的蛋糕厚度传统试验方法传统试验方法多次单因子试验多次单因子试验

6、(3)71501601701801902002102202302402507.51530601201084?结论最优化参数在这！结论最优化参数在这！最终看起来最佳烘烤温度为最终看起来最佳烘烤温度为200200，最佳烘烤时间为，最佳烘烤时间为3030分钟！分钟！实例实例: : 烤蛋糕烤蛋糕传统试验方法多次单因子试验传统试验方法多次单因子试验(4)81501601701801902002102202302402507.51530601201081214166“真正的真正的”最佳点在这！最佳点在这！为什么我们没能找到为什么我们没能找到“真正的真正的”最优化点最优化点? ?传统试验方法多次单因子试验传

7、统试验方法多次单因子试验(5)实际上：最佳烘烤温度和烘烤时间都和我们前面推测的不同！实际上：最佳烘烤温度和烘烤时间都和我们前面推测的不同！9为什么我们没能找到为什么我们没能找到“真正的真正的”最优化点最优化点? 因为传统试验方法因为传统试验方法没有考察各因子间的交互影响没有考察各因子间的交互影响，导，导致试验结果和实际存在偏差。致试验结果和实际存在偏差。 各因子间存在交互影响，日常实践中有很多例子：各因子间存在交互影响，日常实践中有很多例子： 众所周知：农产品施肥时，氮肥、磷肥、钾肥施用量之间就众所周知：农产品施肥时，氮肥、磷肥、钾肥施用量之间就有明显的交互影响。有明显的交互影响。 刚才提到的

8、烤蛋糕问题。刚才提到的烤蛋糕问题。 合金配方中多种元素含量配比导致的合金性能差别。合金配方中多种元素含量配比导致的合金性能差别。 合成反应中温度、压力、时间、物料配比、催化剂等等之间合成反应中温度、压力、时间、物料配比、催化剂等等之间也往往存在非常显著的交互影响。也往往存在非常显著的交互影响。 传统试验方法无法解决这一难题！传统试验方法无法解决这一难题！10常用的试验设计方法常用的试验设计方法 全因子试验设计全因子试验设计 分部试验设计分部试验设计 筛选试验设计筛选试验设计 中心复合试验设计中心复合试验设计 Box-Behnken试验设计试验设计 田口试验设计田口试验设计 事实上，每种试验设计