● 摘要
20世纪50年代至70年代，日本质量管理专家田口玄一博士创立了著名的田口方法。该方法包括线上质量管理模型和线下质量管理模型两部分。田口质量管理模型是一种低成本、高效益、易操作的质量工程管理方法，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和工艺中，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。
在田口方法的帮助下，日本经济在二战以后迅速发展，产品打进美国市场，畅销世界各国，一跃成为世界经济市场最强劲的竞争者，实现了现代日本经济的腾飞。自20世纪90年代以来，美国供应商协会(ASI)一直致力于把田口方法推荐给世界500强企业。
在田口方法的应用过程中，质量特性选择、变量指标选择、指标水平设置和交互作用处理，是决定成败的关键。针对这些重要环节，田口博士指出，需要工作团队进行充分的预先研究，要把80%的时间和精力用于实验规划，20%用于后续的其他环节。田口方法中设立了验证试验环节，可以对实验规划中的各种影响因素进行检验，但对被遗漏在实验规划之外的重要影响因素，不具备重新发现的能力。
为解决这个问题，本研究提出将PLS方法引入田口质量管理模型，建立PLS-田口改进模型。
PLS是多元数据分析工具，经过多年的发展和完善，已经成为功能强大的软建模技术。PLS不假设观测量之间的独立性，不受多重共线性的影响，在处理非正态分布样本和小样本数据等方面的表现突出。由于计算和使用简单便捷，在分析现实世界数据和理解数据内在关系时，PLS经常被优先考虑使用。PLS方法将初始数据投影到一个更为紧凑的隐性变量空间，能够分析每个观测变量的重要性，最终去除掉不重要的变量。在实验设计中引入PLS，可以帮助实验者进行更为紧凑的设计，可以大幅度降低成本，同时不用过多担心潜在的重要变量被遗漏，从而实现硬建模与软建模的相互补充和完美结合。
PLS-田口改进模型的运行机制，仍然以实验规划、实验设计、实验执行和实验分析为主体，在实验执行结束后和进行实验分析之前，增加PLS检验环节，通过每次去一法进行预测模型构建检验。如果模型具有良好的数据拟合能力和预测能力，检验通过。当发现模型的数据拟合能力和预测能力都很差或者模型的数据拟合能力良好但预测能力很差或者模型性能指标反映数据存在严重的内部偏差等情况时，检验不通过。 此时需要返回至实验规划阶段，分析质量特性、指标选择、水平设置和交互作用处理等环节可能存在的问题，重新制定实验规划。
通过以上分析建立的PLS检验机制，可以赋予田口方法重新发现被遗漏的重要因素的预警能力，使田口方法得到进一步的发展和完善，可以实现更稳定可靠的产品和工艺优化效果。
为检验PLS-田口改进模型的效果，构建了包含了285份实验数据的田口方法应用数据库。通过PLS检验分析，发现：（1）28%的田口方法应用案例是成功的，实验结果可以有效用于产品和工艺优化改进；（2）16%的案例需要进一步采集更多数据才能得出更具信服力的优化结论；（3）56%的案例，所得的优化结论不具信服力，需要重新进行实验规划。
PLS-田口改进模型，能够对田口实验进行更有价值的解析。PLS在判定模型质量方面的贡献，为PLS-田口改进模型在产业界和学术界的应用奠定了良好的基础。PLS-田口改进模型，通过增加很少的工作量，对产业领域和学术领域的现有实验方法进行了重要的改进，具有重要的应用价值。