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田口方法实战培训主讲:李联伟目录实验设计概述;直交表介绍;S/N比基础;田口方法的实施步骤;田口方法中的数据解析;田口方法中的两阶段实验策略。为什么需要实验设计同样在生产同规格的产品,为什么有些厂商的良品率就是比较高。同样是在生产同类型的产品,为什么有些人的产品性能以及寿命就是比较好,而成本又比较低呢?相同原料相同制程为什么良品率不一样?相同产品相同功能更便宜的原料为什么可以做出低成本高质量的产品?什么是实验设计一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法;试验设计主要对试验进行合理安排,以较小的试验规模(试验次数)、较短的试验周期和较低的试验成本,获得理想的试验结果和正确的结论实验设计的意义实验设计的目的是用昀少的试验次数实现下述期望:Z提高产量;Z改进质量;Z降低成本;Z缩短研究开发的时间;Z建立指标与因素的关系;Z选择工艺参数或配方;Z…….实验设计的发展历程20世纪20年代由英国学者费舍尔(R.A.Fisher)率先提出;昀初在农田试验方面取得重要成果;欧美各国将此法用于生物学、医学等领域的科学研究;二战后试验设计法在工业中得到推广和应用;日本学者田口玄一首先将试验设计成功得应用于新产品的开发。对于一些复杂的制程和产品,利用实验设计法合理的选择适当的参数,可以大大改善产品功能目标值的稳定性,即所谓稳健性设计;20世纪70年代初期,我国著名数学家华罗庚带头在我国推广实验设计法。实验设计进行的时机要为产品选择昀合理的配方时(原料及其含量);要对生产过程选择昀合理的工艺参数时;要寻找昀佳的生产条件时;要研制开发新产品时;要提高老产品的产量和质量时;……实验设计中的几个概念品质特性:实验中的应变量,是反映试验结果好坏的标准,是试验结果比较的依据。试验的指标有定量和定性之分,也有单指标、多指标之分。因子:试验中的自变量,是影响试验指标的有关因子与条件。影响实验指标的因素有单因素和多因素的情况。水准:每个因素所取的用量或所处的状态,简称为因素的水准。从专业知识、实践经验、生产技术等方面考虑,对试验指标有重要影响的因素都有其试验范围,一般从中选取一个或多个水准做试验实验设计法介绍试误法一次一因子实验法全因子实验法田口方法试误法经验挂帅,凭个人经验或直觉设计参数;机会性实验,不断尝试;没有系统化,没有任何资料分析;不能传承;有时浪费人力物力资源。一次一因子实验法定义:每次实验与前次相比,只改变一个实验因子的水准!实例:塑胶射出成型机的制程设计制程参数:射出温度(A)模具温度(B)射出压力(C)保压压力(D)保压时间(E)材料厂商(F)机器型号(G)品质特性:翘曲量(mm)一次一因子实验法 0.1-0.60.40.7-0.90.50.3Effect1.7222222281.6122222272.2112222261.8111222251.1111122242.0111112231.5111111221.211111111yGFEDCBAExp全因子实验计划法全因子实验计划法定义:实验计划当中,考虑全部实验因子所有水准的全部不同组合举例解析:有四个因子(ABCD),每个因子有两个水准,则共需24=16组实验全因子实验计划法 0.09-0.410.040.31Effect 1.691.441.661.80Level2 1.601.851.631.49Level11.32222161.51222152.02122141.81122131.72212121.61212112.22112102.3111291.1222181.5122172.1212162.0112151.8221141.0121131.3211121.111111yDCBAExp.全因子实验计划法所有可能的组合都必须加以深究,信息全面,但相当耗费时间、金钱,例如:7因子,2水准共须做128次实验。13因子,3水准就必须做了1,594,323次实验,如果每个实验花3分钟,每天8小时,一年250个工作天,共须做40年的时间。田口方法田口玄一博士是著名的质量专家,他以预防为主、正本清源的哲学方法运思,把数理统计、经济学应用到质量管理工程中,发展出独特的质量控制技术--田口方法(Taguchi Methods),从而形成自己的质量哲学,即:质量不是靠检验得来的,也不是靠控制生产过程得来的;质量,就是把顾客的质量要求分解转化成设计参数、形成预期目标值,昀终生产出来低成本且性能稳定可靠的物美价廉的产品。簡單的說,也就是在产品昀初的开发设计阶段,通过围绕所设置的目标值选择设计参数,并经过实验昀低限度减少变异从而把质量构建到产品中,使所生产的全部产品具有相同的、稳定的质量,极大地减少损失和成本。把质量设计的产品中去田口方法由田口玄一博士所提出的一套实验方法,它在工业上较具有实际应用性,是以生产力和成本效益,而非困难的统计为依归。厂商必须致力于在生产前就使复杂的产品达到高品质。减少变异亦即要有较大的再现性和可靠性,而昀终目的就是要为制造商和消费者节省更多的成本。田口方法田口玄一的质量观涉及整个生产职能,共有以下5个要点:在竞争性市场环境下,不断提高产品质量、削减成本是企业的生存之道;衡量成品质量的一个重要标准是产品对社会造成的一切损失;改变产前实验的程序从一次改变一个因素到同时变化多个因素,提高产品和流程的质量;改变质量定义。由“达到产品规格”改为“达到目标要求和尽量减少产品变异”;通过检查各种因素,或参数因素,对产品性能特色的非线性影响,可以减少产品性能(或服务质量)的变化。任何对目标要求的偏离都会导致质量的下降。田口方法运用的经典案例:瓷砖工厂的实验在1953年,日本一个中等规模的瓷砖制造公司,花了200万元,从西德买来一座新的隧道,窑本身有80公尺长,窑内有一部搬运平台车,上面堆着几层瓷砖,沿着轨道缓慢移动,让瓷砖承受烧烤。问题是,这些瓷砖尺寸大小变异,他们发现外层瓷砖,有50%以上超出规格,内层则正好符合规格。引起瓷砖尺寸的变异,很明显地在制程中存在一个杂音因素。解决问题,使得温度分布均匀,需要重新设计整个窑,需要额外再花50万元,投资相当大。內部磁砖外层磁砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前改善前外部磁砖內部磁砖原材料粉碎及混合成型烧成上釉烧成5%0%G:长石量4%0%F:浪费料回收量1200公斤1300公斤E:原材料加料量现行组合新案组合D:蜡石种类53%43%C:蜡石量粗细B:某添加物粗细度1%5%A:石灰石量水准二(现行)水准一(新案)控制因素26501300现43粗12112122842041200新43粗11221122768041300现53细1121221266501200新53细1212121256001200现53粗51122221412541300新53粗52211221317541200现43细52222111216001300新43细51111111176543217654321GFEDCBA每百件尺寸缺陷数G长石量F浪費回收E加料量D蜡石种类C蜡石量B粗细度A石灰石量L8直交表29.25117D224.12193合计19.0076D115.2561G223.0092C233.00132G125.25101C134.75139F221.586B213.5054F126.75107B117.7571E235.5142A230.50122E112.7551/400A1不良百分比不良总数要素不良百分比不良总数要素回应表(ResponseTable)昀佳条件确认由于缺陷是愈小愈好,所以依此选出的昀佳条件为:A1B2C2D1E2F1G2。确认实验:将预期的缺陷数和“确认实验”的结果做比较。但事实上厂商选得是A1B2C1D1F1G2,主要原因是C(蜡石)要因的价格很贵,但改善的效果又不大,所以选C1(蜡石含量为43%)內部瓷砖外层瓷砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前外部瓷砖內部瓷砖改善后实验设计方法一次一因子法:误差大,偏见下的产物。消除偏见───直交表全因子实验法:实验次数多,没有效率,附和直交表特性。田口实验设计法:方便有效的实验方法。直交表(OrthogonalArray)直交表(正交表)直交表用于实验计划,它的建构,允许每一个因素的效果,可以在数学上,独立予以评估。可以有效降低实验次数,进而节省时间、金钱而且又可以得到相当好的结果。直交表实验的优点:(1)消除偏见(2)简化资料分析;直交表特性对于任意一个直交表都应当具备下列两个特性:每一列都是自我平衡的(self-balanced),在每一列中因子的各水准出现的频率是相同的;每两列间都是平衡的(mutual-balanced),也就是在某一列中出现某一水准的所有实验组,与在另一列中,出现此水准的频率是相同的上述两个特性同时存在,就可以称为直交。直交表1.7250.25-0.05-0.050.450.250.35-0.15EffectAVER.1.851.701.701.951.851.901.65Level2 1.601.751.751.501.601.551.80Level12.1211212281.3122112271.7121221261.5212121252.2112222142.0221122131.8222211121.211111111yGFEDCBAExp直交表表示方法行数相当于实验总数水准数La(bc)表示直交表(Latinsquares)列数相当于可配置多少因子有a组实验,昀多可容纳b个水准的因子c个直交表(二水准)表示直交表)2(78L行数相当于实验总数水准数列数相当于可配置多少因子有8组实验,昀多可容纳2个水准的因子7个直交表(三水准))3(49L表示直交表行数相当于实验总数水准数列数相当于可配置多少因子有9组实验,昀多可容纳3个水准的因子4个直交表直交表为基本型。Z2系:L4、L8、L16、L32、L64…Z3系:L9、L27、L81…Z混合系:L12、L18、L36Z常用直交表()()()()LLLL4387161532312222,,,()()()LLL121118173631322323,,××()()()LLL9427138140333,,直交表直交表表示方式解释:Z2水准系列:例:L4(23)表示做4次实验、3因子(因子指控制因素,其因子数=n-1,n为实验次数)、2水准。Z3水准系列:例:L9(34)表示9次实验、4因子(因子指控制因素,其因子数=(n-1)/2,n为实验次数)、3水准。Z混合型:例:L18(21×37)表示18次实验、2水准1因子、3水准7因子。直交表的证明L4(23)直交表1224212322121111ColumnABCExptNo.直交表的证明000000——+—+++——+—+—+—++—+++———C×A之和B×C之和A×B之和CBA直交表证明L8(27)221121221221122121221221212121122221221122122221111111111GFEDCBA直交表证明L8(27)00000000000000+—+———++——+—++——+—+—+—++——++————+———+—++—++——————+—+—+—+++—+++———++++——+—+—+—++——++——+++—++++++———+++++++———————G×AF×GE×FD×EC×DB×CA×BGFEDCBA直交表证明L9(34)123393123823137213261322532124333132221211111DCBANO.直交表证明L9(34)OOOOOOOO小计—00+—O++9+—00+—O+800——O+—+700—0O—+O60—00—+OO50000+O—O4—++—+++—30000OOO—2++++————1D×AC×DB×CA×BDCBANO.田口方法中的名词概念因子名称
本文标题:田口方法实战培训
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