田口方法的適用性研究

徐明釗，唐 昭，王 君，張 翔，林 楊，汪冰鳳

（1 北京宇航系統工程研究所，北京 100076；2 北京航空航天大學經濟管理學院，北京 100191）

1 研究背景

田口方法是一種通過設計過程和試驗技術來增強產品穩健性、同時降低產品研發成本的質量工程方法，這與現代經濟所追求的低成本和高效益的目標相契合。田口方法應用于產品的設計優化和工藝的參數優化提升質量的效果可觀，證明田口方法具有高度適用性和優越性，在經濟實踐中具有廣泛的應用前景。

“田口方法”首先由田口玄一博士提出，田口方法結合了工程技術和經濟管理的優勢特征，使用實驗設計法和矩陣統計分析法，應用于質量管理的實踐并加以創新［1］。田口方法的核心在于包括系統設計、參數設計、容差設計的3 階段設計，可以同時進行質量和成本的控制，這使田口方法成為一種憑借低成本成就高效益的用于質量設計的實用性方法,區別于傳統提高產品質量的方法，田口方法將著眼點由檢驗環節轉移至設計環節，強調質量的提高在于設計而非檢驗。其原理是將產品的穩健性納入產品和工藝制造過程，根據參數間的非線性關系和參數與環境及其他干擾因素之間的相互關系，以對源頭的質量控制降低下游生產和使用等不可控因素的干擾，使設計出的產品質量特性波動在預期范圍內，對外界白噪聲因素不敏感。

田口方法對產品質量與成本的平衡主要是通過引入質量損失函數來實現的，和大眾對于質量的認知不同，田口博士認為質量是產品避免對社會造成損失的特征。運用這一工具可以綜合考慮技術和經濟兩個層面，使產品在設計、制造、使用、報廢整個壽命周期內社會總損失達到最小。由此質量損失可以對產品質量進行定量描述，簡單來說，產品的質量特性與目標設定值偏差越大，損失就會越大，即質量越差。田口方法提高產品的質量沒有使用更高級的原材料或零部件，盡量選用低等級零件來完成優質、廉價、性能穩定和抗干擾性強的產品，最終設計出的產品能夠在具有穩定性的同時縮減成本。田口方法提出的質量損失函數對于設計優化和工藝優化大有裨益，成本與質量的兼顧，高可靠性和短開發周期使其已經成為企業生產和工程項目的重要方式［2］。

2 田口方法的發展

2.1 田口方法的淵源

田口方法在二戰后日本經濟的恢復和崛起中扮演了重要的角色，日本對田口方法的推廣使其經濟在短期內快速發展實現騰飛，并將產品深入美國市場打開全球的銷路。

田口方法由日本質量工程學會名譽會長田口玄一博士提出，田口方法自建立及實施以來，共經歷了3 個發展階段，如圖1 所示：

圖1 田口方法發展的三個階段

第一階段是田口方法建立階段。早在20 世紀50至70 年代，田口博士提出正交試驗設計和信噪比建立了田口理論，成功地對豐田、松下等知名企業進行了近百萬個項目的試驗；美國三大汽車巨頭通用、福特和克萊斯勒公司使用田口方法作為操作指南。除此之外，日本重工業和IT 業企業集中地如名古屋、九州等分別成立了專門研究和推廣田口方法的小組，美國上千家知名企業如杜邦、柯達、IBM 等以及國防部等政府部門也廣泛對田口方法加以運用。田口方法在當時的實際中已經頗有建樹，對工程領域的影響也越來越巨大，眾多研究學者逐漸認識到田口方法在質量計算方面的重要貢獻，紛紛對田口方法進行了科研研究，使得田口方法不斷得到理論的支持和方法的改進，應用的產品領域也逐漸拓寬，從而推動了新產品的研發進程。

第二階段是田口理論完善階段。在該階段，田口方法得到了拓展并與其他理論結合使用，使得最優值更加精確也更接近預期值。首先，田口玄一博士在20 世紀末期提出的一種研究多維系統的方法——馬田系統（MTS），該方法在田口方法中加入了馬氏距離，并被廣泛應用于疾病診斷、數據分類、模式識別以及樣本的診斷和預測分析。馬氏距離由印度統計學家P.C.Mahalanobis 于1936 年提出，用來表示數據之間的協方差距離。馬氏距離具體是由原始數據與均值的差值計算得出，與歐式距離不同，兩點之間的馬氏距離與原始數據的測量單位無關，這也為田口方法的理解和運用提供了方便。其次，雙曲面響應（DRSM）法是20 世紀90 年代初興起的結合田口參數設計思想和統計回歸模型發展起來的實驗統計方法。李昭陽等［3］在2000 年通過正交旋轉設計和計算機模擬噪聲因子變化的方法提高了雙曲面響應法的精度，同時將田口方法和雙重曲面響應（DRSM）法的優缺點進行了比較，得出在實踐環境下依然有可能選擇田口參數方法的結論。在之后的研究中，很多學者通過將田口方法與其他方法相結合，對田口方法進行改進和創新，企圖獲得更加精確的結果，如結合神經網絡法和遺傳算法、響應面法、二叉蟻群優化算法、有限元算法、基于嶺估計、多變量控制圖、FCM 聚類算法等對馬田系統進行進一步的優化研究，并將其應用于數據挖掘、航空航天系統、經濟管理、材料工藝等各個領域，實踐的發展使得田口理論不斷改進和完善，為田口方法在更廣泛的領域應用提供了可靠的理論支持。

第三階段是田口方法應用階段。近年來，隨著田口理論的不斷發展和完善，田口方法的應用也在同步擴展。復雜產品、工藝加工、數據挖掘等高新制造業領域的許多問題都利用改進的田口方法并得到了很好的解決。例如，Ikuo 等［4］對田口方法進行創新，首先對所有參數的所有杠桿進行初步調查，然后利用軟件畫出線形圖表示出每個參數不同水平下的均值和偏差，從而對重要的控制因素和無意義的控制因素進行評估并排序。此外，Pankaj 等［5］結合田口方法與神經網絡，研究出了兩步驟研究策略，由田口方法中正交陣列的離散性質和神經網絡法即可從僅有的已知參數條件下獲得真正的最佳條件。該兩步驟研究策略為田口方法的應用提供了一種新思路，眾多研究學者紛紛效仿兩步驟研究策略的得出方法，考慮將田口方法與其他方法相結合，逐漸拓寬了田口方法在諸多產品領域中的應用。

由于馬田系統在理論完善方面優于田口方法，為使其更好地應用于制造業領域，對馬田系統的改進與優化研究也層出不窮。牛俊磊等［6-7］提出了一種改進的馬田系統優化模型，該方法的提出旨在解決馬田系統信噪比和正交表分析結果的有效性問題，用模型的求解方式取代正交表和信噪比關鍵變量的篩選，以達到降低維度、提高數據分類精確度的目的。Huang 等［8］認為馬田系統（MTS）算法在數據挖掘方面是成功和有效的，而人工神經網絡（ANN）算法又可以解決動態條件問題，因此在綜合MTS 和ANN 算法的基礎上，創建了解決模式識別問題的新穎（MTS-ANN）算法，可用于構建動態環境下的制造檢驗模型，并以實例證明了MTS-ANN 算法可以成功應用于數據挖掘問題的動態環境。Avishek 等［9］使用“健康”和“不健康”條件的馬氏距離（MD）計算錯誤分類，并通過二進制粒子群優化（PSO）來解決特征選擇問題。而Edgar 等［10］將基于概率矩陣的二進制蟻群優化算法應用到了解決馬田系統變量選擇的組合優化問題中，并通過汽車實例將二進制粒子群算法與二進制蟻群算法的結果進行了對比分析。常志朋等［11］則將馬田系統中的實數集改進成了區間，并提出了基于區間數據的模糊測度計算方法，成功地拓寬了馬田系統在模糊積分多屬性決策領域中的應用。

以田口方法體系為指導，自誕生以來就在質量管控和工藝優化等方面都有了良好的表現和特有的優勢，在世界范圍內已經形成鋪開應用之勢。

2.2 田口方法與其他方法的交互

在田口方法與其他方法的比較和融合方面，何楨等［12］在考慮到響應曲面模型(Response Surface Modeling，RSM)與田口方法具有相同的試驗思想的基礎上，將二者進行了比較，具有涇渭分明的特點：田口方法重在實踐，產生于實際生產過程，而響應曲面模型重在理論，主要是嚴密的數學邏輯和推理。由此分析，何楨等指出如何將田口方法與響應曲面模型有效結合應用于產品的設計生產和工藝的參數優化值得進一步探究。Palanikumar［13］、Ansalam 等［14］于是在接下來的研究中進行了田口方法和響應面方法的結合應用。

鄭稱德等［15］將同樣應用在在產品研發設計中的田口方法和可靠性設計進行了比較。在產品研發領域，田口方法提出以前，占據主導地位的是可靠性設計，而到了70 年代田口方法提出以后，由于田口方法的簡單易操作和高效實用等特點，很快得到世界范圍內的普遍認同，因此作者認為田口方法與可靠性的結合使用可以發揮出更大的潛能。趙新軍等［16］在文中闡釋了田口方法和創造性問題解決理論（TRIZ）在產品研發生產過程中的異同，得出兩種理論的貫通融合在實踐中具有廣闊的發展前景。創造性問題解決理論與其他領域知識結合可以用于產品的創新設計，田口方法能夠在實現創新性的同時完成成本的控制，最終達到物美價廉，從而田口方法與創造性問題解決理論的綜合應用具備理論和實際中的價值。很多學者將田口方法與質量工程展開（QFD）聯系在一起，如周亮等［17］進行了田口方法與質量工程展開結合應用的可行性研究，金瑩等［18］集成質量工程展開、創造性問題解決理論、田口方法，探究其組合價值，三者分別針對于做什么、如何做和具體的參數設計的連貫問題。TRIZ 主要是解決設計中的如何做的問題，使產品從理論雛形變為現實。孫麗麗等［19］在此研究基礎上將該理論應用于汽車的設計開發。此外，張黎［20］整合研究統計過程控制(SPC)、工程過程控制(EPC)和田口方法，潘爾順等［21］、潘爾順等［22］將田口方法與有限元進行結合的應用研究，后有譚廣斌等［23］、金天雄等［24］、朱武等［25］、丁日顯等［26］繼續此研究。薛躍等［27］探究了測量系統分析（MSA）和田口方法結合使用的可行性，發現田口方法與傳統的測量系統分析存在互補關系，因此二者的結合使用有利于提高精準測量領域的質量管理水平。張斌等［28］及林琳等［29］分別進行了田口方法與休哈特控制圖理論和SEA 的結合應用問題。何楨等［30］將田口方法與和熵權理論結合，董小閔等［31］在傳統遺傳算法基礎上加入田口方法形成混合的田口遺傳算法。

在田口方法的改進方面，范大祥［32］在論文中指出可以通過使用仿真軟件來簡化田口方法外表優化功能參數的設計，鐘曉芳［33］在研究中提出了關于田口方法信噪比的改進方案，潘爾順等［34］則針對田口方法的質量損失函數進行深入剖析并加以改進和應用，邴韶妮等［35］將田口方法進行試驗設計的正交表和分析模型加以改進。此外，汪立國等［36］通過借助編程工具Matlab 編寫穩健性設計的有關程序，借此減少和消除由于人工統計計算中可能造成的錯誤，可以提高可靠性，也有利于田口方法應用的推廣。

3 田口方法特征

3.1 田口質量觀

田口博士將質量定義為產品避免對社會造成損失的特征。設社會損失為L，產品的特性為y，產品特性的最佳值（目標值），為m。則田口方法中定義的質量損失函數為：

其中，k為一個常數。由質量損失函數可知，產品的特性值離最佳值越遠，產品造成的社會總損失越大；反之，產品特性值離最佳值越接近，社會總損失越小。當時，社會損失達到最小值。一般而言，產品的特性很難達到最佳值，因此，設為產品可接受的誤差值，則區間即為產品特性y的合格范圍，超出該范圍視為產品不合格［37］。

田口質量觀不僅極為重視產品的質量，也考慮到經濟成本。田口博士定義的質量損失包括由于空氣污染、雜訊污染等帶來的直接損失和由于顧客對產品不滿意帶來的市場損失等間接損失，這使田口質量觀追求產品在設計、制造、使用、報廢整個壽命周期內社會總損失達到最小，實現適用性與經濟性的統一(Logothetis 等［38］、Juang 等［39］)。

3.2 田口方法的線下質量控制

田口方法對質量的管理可以劃為線上和線下兩個部分。線下質量控制主要包括設計優化和工藝優化兩方面，通過質量的嚴格把控也可以實現產品和工藝的創新。設計優化重在符合市場的新產品的設計開發，工藝優化重在實現滿足新產品要求的規格參數。線下質量控制中的三次設計方法是田口方法的核心。建立在試驗設計技術基礎之上的三次設計方法將新產品的開發過程分為三個階段，包括系統設計（第一次設計）、參數設計（第二次設計）和容差設計（第三次設計）［40-41］。這是在產品設計階段就進行質量管理，在專業設計的基礎上用正交試驗法對零件的參數進行優選，以求減少各種內、外因素對產品功能穩定性的影響，進而決定零件最佳組合和最合理的容差范圍，并盡量選用低等級零件來完成優質、廉價、性能穩定和抗干擾性強的產品的一種優化設計的方法［40,42-43］。

系統設計與傳統設計一致，通過對元器件的篩選來減少質量波動追求目標值，是進行后續階段設計的基礎。但往往系統設計只根據專業知識推定出待考察的因素和水平，盡管多采用上乘的元器件，卻無法對產品的綜合性能和制造成本等進行考量，會出現產品參數配比不佳造成性能不穩或生產成本過高等問題，因此需要進一步研究產品的參數組合。

參數設計是在系統設計的基礎上確定各參數值的最佳組合，使參數組合的綜合效應最大。在產品設計的過程中，會產生各種復雜的波動現象，造成產品輸出的特性和參數組合呈現非線性相關，參數設計就往往需要在這種不確定的情況下來完成，通常使用一些數理統計方法如正交試驗、信噪比等，可以在將試驗次數控制在較小的情況下的同時選定合乎設計目標值并能夠保持高穩定性的參數組合，因此也稱為參數組合的中心值設計。

容差設計是用來確定各參數最合理的容差范圍，在確定參數組合的中心值后，從經濟角度進一步考慮允許這些因素質量特性值的波動范圍。盡管完成了系統設計，但仍會有一些輸出特性存在較大的波動范圍，要對波動進行更嚴格的控制，需要更換較好的元件，這也會導致成本的提高。在綜合考慮和平衡用戶體驗感受與制造質量費用的情況下，在容差設計的過程中，一方面要使參數設計階段后的產品質量損失減小，另一方面也要了解使某些元件容差減小將會增加成本，容差設計的目的在于通過質量損失函數這一工具使社會總損失達到最小。

3.3 小結

田口方法將產品的穩定性作為第一考量因素，分析產品的質量與各元部件之間的交互關系，確定使產品穩定性達到最優水平的組合，對產品質量不敏感的非控制因素可以使用低級品原件替代從而降低產品成本。三次設計方法兼顧了由內外干擾引起的產品質量波動，通過低成本的層次與質量水平的結合，可以滿足高質量低成本的設計要求，因此對于產品的開發設計和工藝參數優化非常有效。

4 田口方法的適用性

田口方法的線下質量控制主要應用于開發設計和工藝優化。本文將搜集到的部分有關田口方法應用的研究文獻從設計優化和工藝優化兩方面進行了總結和歸納。

4.1 優化設計以提高質量

上世紀五六十年代，可靠性設計一直占據主導地位，70 年代以來，田口方法在以其高度的便捷性、實用性、高效性迅速在世界范圍內得到普遍認可并推廣至各領域，甚至被稱作“21 世紀的設計方法”，田口方法可以在產品獲得高性能穩定性的同時降低成本，并在應用上具有靈活實用的特點，這使其成為一門應用性很強的新技術。與可靠性設計方法相比，田口方法不具有很強的數據依賴性，對于誤差因素僅僅要知道它的波動水平，而不對其分布函數有要求，因此，田口方法的數據獲取相對便利。在新產品應用開發中，田口方法進行參數設計實驗不必對于新產品的特性及分布及其了解，得出最優解僅僅需要找出讓產品輸出的信噪比最大。

國際競爭中，產品的開發是提高產品競爭力的一個重要方面。我國正處于經濟中高速發展的創新驅動發展階段，在設計開發中使用田口方法，能夠在控制費用的前提下在短周期內開發出兼具高質量于低成本的產品，這對提高我國的綜合國力大有裨益。

在產品設計的質量層面進行創新愈發受到企業的重視，將其視為產品整個生命周期內的重要環節之一，將田口方法等新方法應用于產品的研發和設計階段,來實現產品設計質量的管理。我國制造業發展迅速，產品質量控制方面也日益精進,然而在設計開發上卻有所遲滯,這也使得我國企業的競爭力在日益激烈的全球競爭中不容樂觀。面對我國企業產品設計能力落于下乘的不利局勢,孫麗麗等［44］在文章中強調田口方法在產品質量設計中的重要作用。

林琳等［45］在文章中闡述了以田口方法的質量損失函數為基礎的SEA 模型設計方法,把質量損失函數及容差成本函數兩個模型結合起來。該方法能夠使質量系統更具穩定性，效率也得到優化，并以實例證明了該方法的有效性。邢天偉［46］利用田口方法實現了多工況下平順性參數的穩健設計,同時提出,多工況下汽車平順性評價的穩健方法可以圓滿解決了剛度不匹配問題。張軍等［47］基于田口方法構造多個目標的規劃模型，改良綜合質量特性和單個質量特性,以此在效果有所改進。

Singiresu［48］在設計階段使用田口方法，實現了渦輪機最大化的能量輸出，并考慮到公差的設計問題，能夠讓風力渦輪機的性能波動幅度在較小水平的同時兼顧經濟性。Benardos 等［49］依據田口方法的實驗設計原理在CNC 銑床上進行實驗得出的用于訓練和檢查網絡性能的數據，提出神經網絡建模方法。Somayeh 等［50］在田口方法的基礎上，提出了一種改進的系統識別算法，具有識別多輸入多輸出（MIMO）系統以及具有未知參數值范圍的系統的能力可以有效節省處理時間，并會導致更準確的估計。Mohammad 等［51］采用田口方法研究了隨機振動載荷作用下的電子汽車的疲勞壽命性能,提出用于最佳疲勞性能的最佳設計。Ying 等［52］基于MPPT 的光伏系統使用田口方法正交實驗進行穩健設計，日照和溫度分別被視為輸入和噪聲。Ikuo 等［53］對使用田口方法的創新工具軟件開發進行評估，發現該工具可用于短期且低成本的開發并可以快速準確地確定最佳冷卻條件。

在當前,我國的經濟發展還與發達經濟體有較大差距,企業在生產設計、制造管理、技術創造等方面仍不夠成熟，同類產品質量上居于下位,經濟效益低，回報與投入難以相稱。在一定程度上，田口方法的使用可以改善我國技術創新和質量改進方面的落后面貌,在優化設計實現質量提升方面具有廣泛的應用潛力。

4.2 優化工藝以提高質量

田口方法是通過正交試驗以及各種評價指標來有效地評定不同設計參數對相應指標單獨以及交互的影響作用，并給出最佳工藝參數組合［54］。該方法也被廣泛應用于提高產品質量的參數優化研究中。

Nalbant 等［55］、Der［56］、Sudhir［57］使用田口方法的正交陣列、信噪比和方差分析，以此優化車削表面粗糙度的3 個切削參數。Yu 等［58］將田口方法用于探索五個幾何參數的影響，從而獲得了PEC 的最優因子組合。Jinn 等［59］在研究中提出了一種混合的田口遺傳算法（HTGA）可以解決具有連續變量的全局數值優化問題。同時，Jinn 等［60］采用混合田口遺傳算法（HTGA），將田口方法的系統推理能力整合到交叉操作中，以選擇更好的基因來實現交叉，從而增強遺傳算法。Satish 等［61］將田口方法的正交陣列用于兩種操作模式的傳熱和信噪比的計算，憑借實用程序的概念與田口結果的組合能夠得到一組最佳的控制變量水平。Aidin 等［62］使用田口方法評估噪聲因素的影響，優化模擬軟件中的檢查次數，確定了當前的能耗模式并將其轉換為組件類型的優化選項。Ching 等［63］使用田口方法來計劃和進行實驗，以與PCB 和機械設計相關的參數作為控制因素，將與設備連接以進行操作的外圍設備當做噪聲因素,可以確定最佳參數組合。Abdullah［64］使用正交陣列研究加工參數的影響，使用信噪比確定最佳切割條件，闡釋了用田口方法來設計研究切削刀具涂層材料和切削速度對切削力和表面粗糙度的影響的實驗。

張啟明等［65］在獲得神州系列某型號5A06 鋁鎂合金過濾器產品電子束焊端面最佳焊接參數時，利用田口方法可以減少試驗次數，降低研發成本，并評定焊接因子及其交互作用對焊縫的影響，最終得出各焊接因子對焊縫質量影響的主次，為焊接工藝優化及熔池研究提供焊接工藝參數。田口方法可以通過對不同參數構成的產品實行功能性評價，選擇出最佳設計方案，從而使產品更穩健。朱武等［66］運用田口方法及有限元分析的方法控制汽車板料包邊的邊界縮進，通過對其參數進行穩健性設計的過程，選取出最優的一組設計參數，該方法可以為優化汽車板料包邊參數提供借鑒和參考。

孟志軍等［67］在文章中總結了部分關于Cu-Ag合金的研究，如文雪峰等［68］在田口試驗設計方法的基礎上，對 ADC12 鋁合金廢屑固相再生壓制(CSP)坯料質量的影響進行了研究，并對優化結果進行了試驗驗證。汪先送等［69］采用田口方法對 Al-Cu 合金擠壓鑄造工藝參數進行了優化，并最終獲得了能夠制備優良力學性能的最佳工藝參數。趙凱陽等［70］采用Magma 軟件對汽車發動機曲軸箱體低壓鑄造過程進行了仿真，并利用DOE 田口設計方法分析了該鑄件局部出現的孔隙缺陷及其產生的原因，依據模擬結果對鑄造工藝進行了優化，取得了非常明顯的效果，工藝改進使鑄件的缺陷率降低了98%。在發現目前關于Cu-Ag 合金的研究缺少對母材的鑄造過程和鑄件質量的研究，而Cu-Ag 合金鑄件或鑄坯的質量將會直接影響到后期再加工成形件的質量后，孟志軍在文章中采用田口方法以及數值模擬的方法對Cu-45Ag 合金金屬型鑄造工藝進行研究，獲得了工藝參數對Cu-45Ag 合金鑄件質量的影響，并對鑄造工藝參數進行優化。

在現實的加工過程里，工藝參數不僅會影響到加工的質量與成本等指標，也會影響到能量效率，適合的工藝參數的選取可以實現能耗節約。Zhou等［71］在地面熱交換器（GHE）的兩個重要設計因素鉆孔熱阻和內部熱阻的研究中，使用田口方法來優化對鉆孔熱阻和內部熱阻值影響的八個參數（流速，管道尺寸，鉆孔直徑，管道距離，分層土壤，灌漿導熱率，管道導熱率和鉆孔深度），建立了L32 正交陣列，執行田口方法可以獲得參數組合的最佳方案。李聰波等［72］基于田口法規劃優化實驗，并基于響應面法建立工藝參數與比能和加工時間的回歸方程，構建了以銑削加工工藝參數為變量、以高能效和高效率為優化目標的多目標優化模型。鑒于國內外欠缺有關3D 打印能耗的相關研究，而FDM 成型打印技術不僅具有成本低的優勢，還能保持很高的可靠性，因此在實際中應用廣泛。楊少遠等［73］為研究工藝參數與FDM3D 打印機能效耦合的復雜機理，提出一種基于田口法的FDM3D 打印機工藝參數能效優化方法。運用田口方法來進行實驗設計，通過實驗數據的搜集和使用信噪比方法建模，可以得出工藝參數對FDM3D 打印機加工能耗的影響，并給出了面向最高能效和最高打印效率的優化工藝參數組合。對于帶鋸鋸切這種多影響因素的工序，賈寓真等［74］將田口方法引入到雙金屬帶鋸條鋸切調質軸承鋼的鋸切參數優化中，得到了在不同參數條件下對于鋸切面積和第一刀鋸切效率的影響規律。Aidin 等［62］在建筑物的設計和建造中旨在確定建筑圍護材料的最佳組合，為了優化模擬軟件中的檢查次數，使用田口方法評估噪聲因素的影響，確定了當前的能耗模式，并將其轉換為組件類型的優化選項。這種新穎方法的結果提供了有關改進的節能材料在建筑構件中的性能的適當信息，同時考慮了噪聲因素以實現更可靠的結果。

4.3 田口方法的局限性

沒有絕對完美的方法和理論，盡管田口方法具有簡單易操作、高效實用等諸多優勢，同時也要注意其有一定的適用性和局限性。田口方法的核心在于實驗設計方法和質量損失理論，其中對于因子的選擇、交互作用和質量特性的確定是實驗成敗的關鍵。茆詩松等［75］指出，田口方法對于因子和質量特性的考慮極為重視，這是田口方法中最為關鍵的環節，不當的因子和質量特性的選擇，極大可能會增加因子間的交互作用，從而使實驗歸于失敗。

田口方法為提高實驗的成功率提出了正交表和驗證試驗作為解決辦法，但通常難以彌補該缺陷，無法實現預期的樂觀效果，驗證試驗只能在實驗中已經考慮到的因子內進行最優水平的檢驗，而無法包括未被列入試驗的重要因子及其交互作用的考察［39］。

田口方法將因子劃分為可控因子和噪聲因子，可控因子的處理較為簡單，難點在于噪聲因子的控制。為使噪聲因子的波動穩定在一定范圍內，往往需要很大的花費從而增加了成本，不能達到應用田口方法減少成本的初衷。

5 總結

田口方法應用于產品的設計開發和工藝參數的優化實踐效果可觀，眾多田口方法的成功實例表明了低成本、高質量及短開發周期的設計優化和工藝優化是可能的和極有成效的，這也證明田口方法具有高度適用性和優越性。但田口方法仍有一定局限，需要與其他方法結合使用發揮其優勢特征，解決實際中出現的復雜問題。

但田口方法的理論和思想為更多領域設計和工藝和優化提供了思路。當前加速發展的國際競爭使得各國創新進程不斷加快，創新作為國家戰略的重要環節，掌握產品設計階段質量創新的先進技術成為在競爭中取得成功的關鍵。在產品研發過程中，由于其自身的復雜性和關聯性，研發出高可靠性的產品系統已相當困難，同時還要面臨低成本、需求多樣化等嚴苛要求。而選擇田口方法可以在設計階段進行優化，通過生產上游的管理實現成本和質量的有效控制；通過質量損失函數可以優化參數設計，解決產品系統數據處理問題，并且對于信噪比的控制還能夠幫助降低白噪聲，提高研發質量。在工程項目中田口方法可以優化參數組合，企業應用田口方法可以塑造良好口碑樹立品牌。同時，田口方法提倡應用更低價的原件組合設計和制造出高品質產品，并且以先進的試驗技術來降低設計實驗的費用，這也使得田口方法成為增加項目和企業收益的一個新方向。