DOE（实验设计）概述与田口设计详解
实验设计（DOE）是建立在概率论与数理统计理论基础上的数学理论和方法，旨在经济、科学地制定实验方案，以便对实验数据进行有效的统计分析。其思想源于英国统计学家R. A. Fisher的农田实验理念。田口设计，作为DOE的一个重要分支，虽然在某些方面与其有所交集，但二者之间仍存在一定的差异。
那么，何为田口设计（Taguchi Design）呢？稳健参数设计（Robust Parameter Design）是其在工程实际问题研究中展现出的统计方法的精髓。通俗地说，它关注的不只是响应平均值的改善，更重视标准差的优化。日本的田口玄一（Genichi Taguchi）博士在这一领域作出了突出贡献，他提出了SN比（信噪比）的概念，作为评价参数组合优劣的重要标准。很多文献和软件都将稳健参数设计方法称为田口设计。此方法广泛应用于产品研发、技术改善、质量提升等部门，是一种新的优化设计技术。
田口设计追求的是操作环境中能更稳定运行的产品或过程的试验设计。它认识到，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被称为噪声因子。田口设计旨在找到那些能使噪声因子效应最小化的可控制因子（控制因子）。在试验中，通过操作噪声因子来强制产生变异，然后确定使过程或产品更稳健（即抵抗来自噪声因子的变异）的最优控制因子设置。通过这种方式设计的过程和产品将表现出更高的稳定性和一致性。
一个著名的田口设计的例子来自20世纪50年代的日本Ina Tile公司。这家公司生产了大量非指定尺寸的瓷砖，发现窑中温度的变化导致了瓷砖尺寸的不均匀。由于无法消除温度变异，温度成为了噪声因子。运用田口设计的试验后，团队发现通过调整粘土的石灰含量（一个控制因子），瓷砖对窑内温度变异更具抵抗力，从而能生产出更均匀的瓷砖。
田口设计采用正交表（也叫直交表）来估计因子对响应均值和变异的效应。正交表的设计是平衡的，意味着各个因子水平被赋予相等的权重。可以独立评估每个因子的效应而不受其他因子的影响，从而减少了试验的时间和成本。田口设计还关注主效应，并可以通过一些工具对选定的交互作用进行研究。
田口设计的程序步骤如下：
1. 了解问题：定义系统目标、范围及项目策略，确认主要功能、副作用和失效型态。
2. 选择因子和水平：决定信号因子的范围、重要的杂音因子及其水平，辨认所有的控制因子及其水平。
3. 选择适用的直交表：选定直交表并指派控制因子至表中。
4. 准备并执行实验：规划实验并收集数据。
5. 根据质量特性计算SN比及响应值y。
6. 解读各因子对SN比及y的影响图，并进行二阶段优化。
7. 确定控制因子的最佳水平组合并进行预估。
8. 执行确认实验：若结果吻合，则将最佳水平组合纳入系统。