田口方法开发产品的经济性初探，本文主要内容关键词为：方法论文,经济论文,产品论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
随着国内外市场竞争的日趋激烈，以及人们生活水平的不断提高和个性化追求，产品的生产批量逐渐减小，寿命周期日益缩短，而伴随着科技的飞速发展和产品复杂性的增强，产品的开发周期却逐渐延长，企业只有把握市场需求，在较短的时间内迅速而有效地开发出成本低、质量好的产品，才能使企业在竞争中立于不败之地。在众多的产品开发方法中，田口方法可满足这种需要。
田口方法是一种低成本、高效益的质量工程法，它强调产品质量的提高，不是通过检验，而是通过设计。其基本思想是把产品的稳健性设计到产品或过程中，以使他们能够抵御大量的下游生产或顾客使用中的噪声（或不可控）因素。这些因素包括环境温度、材料老化、制造误差、零件间的波动等。其目的是使所设计的产品质量特性值波动小、稳定性好，使系统对各种噪声不敏感，在产品设计过程中，利用质量、成本、效益的函数关系，在低成本的条件下开发出高质量的产品，其产品开发方法效益可由企业内部效益和社会损失来衡量。企业内部效益体现在功能相同条件下的低成本。社会效益则是以产品进入消费后给人们带来的影响作为衡量指标，假如由于一个产品功能波动偏离了理想目标，而给社会带来的损失，我们就认为它的稳健性设计不好。而田口式的稳健性设计恰能在降低成本、减少产品波动上发挥作用，其经济性体现在以下三方面。
（一）强调源游质量。田口方法认为，产品质量是在产品生产过程中逐步形成的，它分成四个阶段。源流质量、上游质量、中游质量、下游质量。这四个阶段的质量并不孤立，上游质量决定了下游质量，下游质量是上游质量的保证。要获得高质量的产品，就要从上游的源游开始，越是靠近上游的质量特性通常在产品的质量、费用上起更重要的作用。如，汽车发动机的噪音很可能是由于火塞或汽缸圆度的波动（制造质量误差）或发动机基本设计（上游质量）的问题。如果不去从中游或上游解决问题，而只研究下游噪音的消除问题，就会导致用购买消音设备等方法来消除噪音，从而增加额外费用，并且使得加工时间更长。
在源流开发阶段，人们可以比下游阶段更自由地控制或校正控制因素（图1），把稳健设计到图（1）所示的未来产品或工艺的设计中，人们可自由地选择适用方案，选择合适的材料、部件等，提高产品对各种噪音的稳健性。相比之下，越靠近下游，人们用于提高产品或过程稳健性的自由度就越小，原因是大多数可控因素已经在早期阶段确定下来，并且难以改变。其结果在这些下游阶段开发的有效性就较差。田口式稳健开发使得产品或过程技术稳健，使得产品在有噪音因素的条件下仍能实现其预计的功能，当产品或过程技术达到稳健之后，人们就可以利用一些可控因素开发一族新产品。这里的可控因素是指，影响输出的响应，而不影响系统的功能稳健性。由于产品的基本功能已经是自身稳健，所以不必更细的改进就可把这种技术应用到系列产品中去，从而减少开发费用并缩短开发时间。用同样的稳健设计方法开发出不同规格的系列产品以满足不同顾客的需求，所以田口式稳健方法同传统的设计方法不同之处就在于重视设计阶段的源流，从而可提高质量，降低成本。
（二）强调产品功能的稳健性，即为使产品对各种非控制因素不敏感而采用低级品元件。其效应准则是对特定的控制因素水平组合，并使一般的损失函数L（·）最小，其中L（·）被定义为：
L（X）=∫L（y（x,x））f（x）dx
其中y（X[,控]， X[,噪]）是在一组特殊的控制因素和噪声因素水平组合（X[,控]，X[,噪]）下的观察值。 F（x）是噪声因素X的联合概率密度函数。对于质量特性有一个理想值（或称目标值）T， 则损失函数L（y）=（y-T）[2]l（X[,控]），采用波动范围较宽的廉价的部件（通常是三级品）来进行设计使得产品在质量和成本两方面均得到改善。由于产品质量特性Y与某些元件参数的水平之间存在着非线性关系， 如某产品输出特性值y=m，某一组成元件采用三级品，其参数为x，其波动范围为△x，若参数x取水平x1，由于△x引起Y的波动范围为△y1（ 图2），若通过参数设计将水平x1移到水平x2，此时对于同样波动范围的△x，Y的波动范围缩小成△y2，可见△y2〈△y1，可以得出只要选择适当的参数水平，在参数的波动范围不变情况下，就可以大大减小质量特性值Y的波动范围，提高产品的稳定性。 然后寻找对质量特性呈线性关系的元件调节其参数，使产品质量特性达到目标值（图2）。 若按照传统设计方法，减少产品的功能波动，就是提高元件的质量，把三级品改为一级品， 把参数x的波动范围缩小为△x1，其输出质量特性波动范围为△y3， 另外， 在x1处产品的质量特性对噪音敏感，较小的误差就可能产生大的质量特性波动。利用损失函数确定参数的最佳组合，就可以使用价格低廉的原材料即波动大的元件和零件设计出可靠性高、稳定性好的产品，从而提高企业经济效益。
（三）正交试验和信噪比的评价指标使试验次数大为减少，节约大量试验费用。同时在试验中考虑了各种噪声因素的影响，从而保证研究结果在以后应用时的再现性。在文献“Offline Quality Control Paramerter Design,and the Taguehi Method”中， Kacker讲述在伊恩制瓦公司稳健性设计的经历。该公司要减少由于窖中不均匀的温度分布所造成的瓦片规格难以接受的波动，Kacker通过正交实验发现增加瓦片配方中的石灰成分就可以减少瓦片规格的变化，也就是说，通过改变配方使瓦片对不均匀的温度分布不敏感，而不是购买一个易于控制温度的价格昂贵的窑。所以通过少数实验和信噪比，就能确定最佳工艺条件，降低成本提高效益。
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