田口设计是可以选择在操作环境中更加稳定运行的产品或过程的试验设计。田口设计认识到,并非所有引起变异的因子都可以得到控制。这些无法控制的因子称为噪声因子。田口设计尝试确认使噪声因子的效应最小化的可控制因子(控制因子)。在试验中,对噪声因子进行操作以强制产生变异,然后确定使过程或产品稳健(即对来自噪声因子的变异有抵抗力)的最优控制因子设置。以此目标设计的过程会产生更一致的输出。以此目标设计的产品可以提供更一致的性能,而无论使用该产品的环境如何。

田口设计的著名示例来自 20 世纪 50 年代日本的 Ina Tile 公司。该公司制造了大量非指定尺寸的瓷砖。质量小组发现,用于烧制瓷砖的窑中的温度发生了变化,从而导致了瓷砖的尺寸不均匀。由于建造新窑的成本很高,因此无法消除温度变异。这样,温度就成了噪声因子。使用田口设计的试验,小组发现通过增加粘土的石灰含量(一个控制因子),瓷砖对窑内温度变异更具抵抗力(即更稳健),使其可以生产出更均匀的瓷砖。

执行分析

完成以下步骤以指定设计。
请输入因子名称和设置
工作表包含具有此名称的列,您可以在其中输入实验中的数据。
水平数
选择具有 2 个水平的因子数和具有 3 个水平的因子数。水平是要在实验中研究的设置数。例如,营销专家进行了一项实验,该实验包括一个与网站上用于显示广告的内容类型相关的因素。专家决定在研究中包括一个篮球网站、一个国际新闻网站和一个名人新闻网站。这些类型的内容构成了 3 级因素。
因素表
在 下 名称,输入每个因子的描述性名称。
在表中,2 水平因子是第一个,3 个水平因子是第二个。在 下 水平值,输入每个因子的水平值。例如,工程师想要测试两个不同的温度并输入 150 300。如果您有文本因子,并且级别没有自然顺序,则可以按任意顺序指定级别。
游程数
添加游程有助于提高模型的精度,并提高检测效应的能力。要确定设计中要包含的运行数,请考虑可用资源和设计目的。例如,在早期设计阶段,您可以从最小运行数开始,然后在分析数据后考虑是否添加运行。

示例

一家高尔夫设备制造商的工程师想要设计一款具有更长飞行距离的新高尔夫球。该工程师确定了四个控制因子(核心材料、核心直径、波纹数和表层厚度)以及一个噪声因子(高尔夫球棍类型)。每个控制因子有 2 个水平。因为没有信号因子,所以工程师创建了静态田口设计。

  1. 选择 统计 > DOE > 快速设计
  2. 选择 选择五因子设计
  3. 选择 创建具有 5 个类别因子的试验。选择 确定
  4. 选择 找到最佳因子设置,以实现对不可控噪声的稳健性。选择 确定
  5. 在新对话框的 中 水平数,选择 五个 3 水平因子
  6. 使用以下设置完成表:
    名称 水平  
    核心材料 聚丁二烯 聚氨酯
    核心直径 40.6 41.9
    凹痕数量 300 500
    盖板厚度 1.6 2.1
    高尔夫球杆类型 铁头球棒 长打棒
  7. 在中游程数,选择 8。选择 确定

设计汇总表显示该设计有 8 个游程。工作表包含 8 个游程。