情境
射出成型製程要優化,影響品質的因子有:料溫、模溫、射速、保壓壓力、冷卻時間。主管說要做 DOE,問你用全因子還是田口法。你兩個都聽過,但說不出哪個比較好。
先搞清楚 DOE 在問什麼
DOE(實驗設計)的目標:用最少的實驗次數,找出哪些因子對品質有最大影響,以及最佳的參數組合。
「最少次數」跟「找得最準」本來就有衝突,這就是全因子和田口法的本質差異。
全因子設計(Full Factorial)
做法: 所有因子的所有水準組合都跑一遍。
5 個因子、每個 2 水準 → 2⁵ = 32 次實驗
5 個因子、每個 3 水準 → 3⁵ = 243 次實驗
優點:
可以偵測到所有因子的交互作用(A 和 B 同時影響結果)
統計結論最嚴謹,沒有假設
缺點:
因子多、水準多時,實驗次數爆炸
工廠環境難以執行(時間、成本、物料)
適合場景:
因子少(2-4 個)
懷疑有交互作用
研發階段,精度比成本重要
田口法(Taguchi Method)
做法: 用直交表(如 L9)大幅減少實驗次數,犧牲部分交互作用資訊。
5 個因子、每個 3 水準 → 用 L18 只需要 18 次實驗
4 個因子、每個 3 水準 → 用 L9 只需要 9 次實驗
優點:
實驗次數少,工廠可執行
加入「訊雜比(S/N ratio)」概念,同時優化均值和變異
田口博士專為製造業設計
缺點:
無法完整估計交互作用
如果交互作用很強,結論可能有偏差
適合場景:
因子多(4 個以上)
製造現場,成本和時間有限制
主要關心哪些因子重要,不太在乎交互作用
選擇矩陣
| 情況 | 建議方法 |
| 因子 ≤ 3 個 | 全因子 |
| 因子 ≥ 4 個,懷疑交互作用重要 | 部分因子 + 後續追加 |
| 因子 ≥ 4 個,交互作用不重要 | 田口法 |
| 研發探索階段 | 全因子 |
| 製造現場優化 | 田口法 |
| 預算有限 | 田口法 |
實際建議流程
篩選階段:用田口法或 Plackett-Burman 找出重要因子(Vital Few)
優化階段:對重要因子做全因子或 Response Surface,找最佳值
確認階段:跑 3-5 次確認實驗驗證結論
金句
「全因子是最誠實的實驗,田口是最務實的選擇——工廠裡,務實通常贏。」