《NEW田口教程》PPT课件.ppt

1,田口方法與品質工程,2,目录,1.田口質量哲學.32.田口方法使用範疇.73.田口方法的基本概念.84.品質損失函數與S/N比.165.交互作用336.直交表357.田口方法中的手算法418.8.田口方法应用步骤5119.資料分析.5710.华映光电股份有限公司模拟考试试题.7011.华映光电股份有限公司模拟试题解答.77,3,田口玄一博士是著名的質量專家，他以預防為主、正本清源的哲學方法運思，把數理統計、經濟學應用到品質管制工程中，發展出獨特的質量控制技術田口方法(TaguchiMethods)，從而形成自己的質量哲學-田口質量哲學,田口質量哲學,4,田口質量哲學,田口質量哲學,質量不是靠檢驗得來的，也不是靠控制生產過程得來的；質量，就是把顧客的質量要求分解轉化成設計參數、形成預期目標值，最終生產出來低成本且性能穩定可靠的物美價廉的產品。簡單的說，也就是在產品最初的開發設計階段，通過圍繞所設置的目標值選擇設計參數，並經過實驗最低限度減少變異從而把質量構建到產品中，使所生產的全部產品具有相同的、穩定的質量，極大地減少損失和降低成本。,5,田口質量哲學,田口玄一的質量觀涉及整個生產職能，共有以下5個要點：,1、在競爭性市場環境下，不斷提高產品質量、削減成本是企業的生存之道;,3、改變產前實驗的程式從一次改變一個因素到同時變化多個因素，提高產品和流程的質量;,2、衡量成品質量的一個重要標準是產品對社會造成的一切損失;,6,田口質量哲學,4、改變質量定義。由“達到產品規格”改為“達到目標要求和儘量減少產品變異”;通過檢查各種因素，或參數因素,對產品性能特色的非線性影響，可以減少產品性能（或服務質量）的變化。,5、任何對目標要求的偏離都會導致質量的下降。,7,OFFLINE技術開發產品設計製程設計上述之任一項目皆包括系統選擇參數設計決定參數之中心值允差設計決定參數之公差ONLINE生產製造,田口方法使用範疇,8,分類(特性值Output),以數值形式作分類：計數值：量測數值不為連續量，一般用“個”代表。單純計數值：將一個特性區分為良品或不良品，常用在外觀等，例如：不良個數、故障台數.多重計數值：將一個特性區分為優、良、中、可、劣，例如：外觀可分為好、有一些瑕疵、有很多瑕疵。計量值：量測數值為連續量。訂定規格時常用它。單一目標之特性。Ex:某一規定的尺寸或電壓或顏色.多重目標之特性，依據不同的需求，只要改變某一要因即可達成不同產品。Ex:經由三原色加入量的不同即可做出不同的顏色，此時對顏色而言是有無限多的目標。至於單一特性或者多個特性只在於最後找出最佳組合時會有影響，因此留在最適條件選取時再談。,田口方法的基本概念,9,对于一个产品或者制程,我们可以其参数图来表示,如图所示，其中y表示此过程输出的产品或制程的品质特性（回应值）。影响y的参数可分为信号因子（M）、控制因子（Z）和杂音因子（X）三类。下面将对这三类参数详细探讨。,参数的分类,田口方法的基本概念,10,要因Factor分類,要因：會影響特性值的因子(配方)。控制因子：可由設計者或主事者變更之要因，用以得到最安定(最佳)之產品輸出值(特性值)。例如:製程條件、構成元件等。誤差因子：不可由設計者或主事者變更之要因，或者變更時所需成本相當高。例如；環境溫度對於產品的影響等。它適用來評估設計者找出的配方能否接受考驗的重要要因。信號要因：和特性值有一已知之函數關係，此要因只存在於多重目標特性中，藉由改變此一要因達成不同目的特性的需求。如前例中的三原色的添加量即為信號要因。,田口方法的基本概念,11,田口方法的基本概念,靜態特性分析：望小特性：量測結果越小越好。例如:不良率、表面粗度、噪音.望大特性：量測結果越大越好。例如:強度、壽命.望目特性：量測結果有一特定目標，越接近目標越好。例如:輸出電流、輸出電壓、硬度、濃度零點望目特性：量測結果有其正負之值，其以越接近零越好。例如:彎曲、位置的偏移.,12,田口方法的基本概念,動態特性：對於一個系統而言，希望通過調整設計參數來改善系統的效率()及此效率()的穩定性。效率()可定義為此系統所產生的輸出(y)與輸入的信號因子(M)之比，理想上，我們希望此效率越大越好，而且維持定值，換句話說，也就是y與M成正比，而且其中效率()越大越好。因此此品質特性的理想值不是一個固定值，是動態的，故此稱為動態特性。動態特性的種類：零點比例式：y=M；基准點比例式：y-ys=(M-Ms)；一次式：y=+M,13,動態特性分析：零點比例式：量測值在信號因子為零時，其量測值亦為零。即此線性關係會通過原點之特性。,S/N,M,田口方法的基本概念,14,動態特性分析：基準點比例式：量測值在信號因子為某一特性值(Ms)時，其量測值輸出亦為某一特性值(Ys)為理想。即此Ms為校正之基準。,S/N,M,田口方法的基本概念,15,動態特性分析：一次式：其量測值非零點比例式、基準點比例式時，使用此一特性。,S/N,M,田口方法的基本概念,16,信号杂音比（signaltonoiseratio）,S/N=10log10(),杂音,S/N比的理解可概括为：其为分析实验结果之共通语言。其为子数与对数之关系。101=10102=100103=1000其单位为分贝(db)。其值越大越好。安定性（稳健性）的评价标准,品質損失函數與S/N比,17,品質損失函數,分段損失函數,L(y)=,D,-,其他情况,设,O,O,A,m,y,O,品質損失函數與S/N比,18,m,LSL,USL,品質損失函數,分段損失函數,品質損失函數與S/N比,19,品質損失函數,L(y)=k(ym)2,二次方程式损失函数,k是損失係數,kA0/0,品質損失函數與S/N比,20,品質損失函數,m,A0,LSL,USL,-D0,D0,品質損失函數與S/N比,21,舉例電源電路,一台音響系統使用的電源電路，其目標輸出電壓應為110V；倘輸出電壓降至11020V時，設該音響系統將有半數失效，應予送修。設修理費用為￥100；則其在輸出電壓為100V時，其平均品質損失應為L(y)=k(y-110)2k=A0/0=100/202=0.25L(y)=0.25(y-110)2當y=100V時L(y)=0.25(100-110)2=￥25,品質損失函數與S/N比,22,二次方程式損失函數的變化,望小特性”（smaller-the-bettertypecharacteristic）,當品質特性的理想值为0時，即m=0L(y)=ky2,k是損失係數,kA0/0,品質損失函數與S/N比,23,二次方程式損失函數的變化,望大特性（Larger-the-bettertypecharacteristic）,L（y）k1/y2,當品質特性的理想值为時，即m=,k是損失係數,kA00,品質損失函數與S/N比,24,非对称型品质损失函数,品質損失函數,L（y）,k1(y-m)2ym,k2(y-m)2ym,k1、k2是損失係數,品質損失函數與S/N比,25,品質損失函數,非对称型品质损失函数,m,A0,LSL,USL,品質損失函數與S/N比,26,平均品質損失,縂品質損失=L（y1）+L（y2）+.+L（yn）=k(y1-m)2+k(y2-m)2+.+k(yn-m)2平均品質損失Q(AverageQualityLoss)Q1/nL（y1）+L（y2）+.+L（yn）=1/nk(y1-m)2+k(y2-m)2+.+k(yn-m)2=k/n(y1-m)2+(y2-m)2+.+(yn-m)2,品質損失函數與S/N比,27,品質損失函數與S/N比,MSD(均方偏差）MeanSquareDeviationMSD=1/n(y1-m)2+(y2-m)2+.+(yn-m)2=1/n(yi-m)2MSD=1/n(yi-m)2=S2+（y-m)2证明如下:,平均品質損失Q,Qk/n(y1-m)2+(y2-m)2+.+(yn-m)2=k1/n(yi-m)2,28,品質損失函數與S/N比,MSD(均方偏差）MSD=1/n(y1-m)2+(y2-m)2+.+(yn-m)2=1/n(yi-m)2=1/n(yi2-2myi+m2)=1/nyi2-1/n2myi+1/nm2=1/nyi2-2my+m2=1/nyi2-2y2+y2+y2-2my+m2=1/nyi2-1/n2yi+1/ny2+(y2-2my+m2)=1/n(yi-y)2+(y-m)2=S2+（y-m)2,29,品質損失函數與S/N比,S/N公式：S/N=-10Log(MSD),對望目特性而言:MSD=1/n(yi-m)2=S2+（y-m)2對望小特性而言:MSD=1/nyi2=S2+y2對望大特性而言:MSD=1/n1/yi2,30,望小特性之S/N比（Smaller-the-bettertypecharacteristic）,品質損失函數與S/N比,S/N=-10Log(MSD)=-10Log1/nyi2,i=1,n,當品質特性的理想值为0時，即m=0,此种特性稱爲望小特性，S/N比公式如下：,31,品質損失函數與S/N比,望大特性之S/N比（Larger-the-bettertypecharacteristic）,S/N=-10Log(MSD)=-10Log1/n(1/yi2),當品質特性的理想值为時，即m=,此种特性稱爲望大特性，S/N比公式如下：,32,品質損失函數與S/N比,望目特性之S/N比,S/N=-10Log(MSD)=-10Log1/n(yi-m)2,i=1,n,當品質特性的理想值为某一目標值時，即m唯一定值,此种特性稱爲望目特性，S/N比公式如下：,33,交互作用,用以下2個因子A,B其分別有兩個水準可以設定為Low,High。假使會有以下情形則稱為沒有交互作用，亦即2者相互獨立。,A-Low,A-High,B-Low,B-High,平行沒有交互作用,34,交互作用,假使會有以下情形則稱為具有交互作用，亦即2者相互依存。,A-Low,A-High,B-Low,B-High,存在交互作用,35,直交表,水準行數（因數個數）列數（實驗次數）表示直交表（L:LatinSquare的第一個字母）,直交表表示方式典型的一个直交表是用La(bc)来表示，它代表共有a组实验、最多可以容纳b个水准的因子c个，也就是代表一个a行c列的直交表。,36,直交表的基本型的表示方法：2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表示水准数。3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表示水准数混合型：例：L18(2137)表示18次实验、2水准1因子、3水准7因子,直交表的基本型的表示方法,37,直交表,直交原理,直交是指“垂直相交”，意思是說兩個方向成90，代表方向的東西，在數學上叫做向量。意思說，有方向(及大小)的量，例如(-1,+1)是一個向量，用座標畫出來，相當於自原點到(-1,+1)(這一點的一端是箭頭)。同樣的(+1,+1)也可如此表示，如此一來這兩個方向互成90，因此直交。,38,(-1,+1)(+1,+1)m2m1m1m21*(-1)-1900,m2斜率a/b1/-1-1m1斜率a/b1/11,a=1,a=1,b=-1,b=1,直交表,39,直交表,任意一個直交表都應當具備兩個特性:每一列都是自我平衡的（self-balanced）,在每一列中因數的各水準出現的頻率是相同的；每兩列間都是平衡的（mutual-balanced）,也就是在某一列中出現某一水準的所有實驗組，與在另一列中，出現此水準的頻率是相同的,直交表的直交性,40,直交表,證明L8(27)是正確的直交表,41,田口方法中的手算法,舉例説明：假设某一制程参数及其水准数如下：A参数：温度A1水准：100C；A2水准：120CB参数：材质B1水准：甲公司材质；B2水准：乙公司材质C参数：机器C1水准：美国制机器；C2水准：日本制机器,42,实验次數、直交表安排說明,田口方法中的手算法,43,計算A因子的效應值：,以紅色為基準線，第、次實驗相加與第、實驗相加相比較，可得知：B水準及C水準會相抵消。,(+)/2=(10+18)/2=14.A1(+)/2=(6+4)/2=5.A2A2好,A2,田口方法中的手算法,44,計算B因子的效應值：,以紅色為基準線，第、次實驗相加與第、實驗相加後相比較，可得知：A水準及C水準會相抵消。,(+)/2=(10+6)/2=8.B1(+)/2=(18+4)/2=11.B2B1好,B1,田口方法中的手算法,45,田口方法中的手算法,計算C因子的效應值：,以紅色為基準線，第、次實驗相加與第、實驗相加後相比較，可得知：A水準及B水準會相抵消。,(+)/2=(10+4)/2=7.C1(+)/2=(6+18)/2=12.C2C1好,C1,46,田口方法中的手算法,可計算出最佳組合為：A因子為A2好(溫度120C)B因子為B1好(甲公司材質)C因子為C1好(美國機器),47,田口方法中的手算法,望小特性S/N比公式：S/N10log（1/nYi2）,通过计算S/N比来求最佳组合,48,田口方法中的手算法,S/N110log(1/nYi2)10log(1/1*102)10log10010*220.0000S/N210log(1/nYi2)10log(1/1*182)10log32410*2.5105425.1055S/N310log(1/nYi2)10log(1/1*62)10log3610*1.5563015.5630S/N410log(1/nYi2)10log(1/1*42)10log1610*1.2041212.0412,49,田口方法中的手算法,A效应计算A1S/N(S/N1+S/N2)/222.5527A2S/N(S/N3+S/N4)/213.8021A因子Maxmin8.750A2好,因子S/N比效应值计算,50,田口方法中的手算法,B因子S/N比效应计算B1S/N(S/N1+S/N3)/217.7815B2S/N(S/N2+S/N4)/218.5733B因子MaxMin0.7918,C效应计算C1S/N(S/N1+S/N4)/216.0206C2S/N(S/N2+S/N3)/220.3342C因子MaxMin4.3136C1好,B1好,51,田口方法应用步骤,田口方法的步骤如下：(静态特性),1、選定品質特性（Qualitycharacteristics）。品質特性也就是我們本次專案所要改善的產品（或者制程）機能（如不良率、良率、浪板的厚度等）。品質特性的選擇最好選用可以測量的實數（連續值，非整數）參數，也就是說最好是計量值參數；品質特性的選擇往往是整個專案改善的成敗。,52,2、判定品質特性之理想機能（idealfunction）,也就是我們專案所要達到的理想值。如：不良率的理想機能是越小越好（即望小特性）；對於浪板的厚度，我們希望是趨近於目標值（即望目特性）。,田口方法应用步骤,3、尋找所有影響品質特性的因數（factors）。在公司內一般都採用頭腦風暴（brainstorming）的方法（需要各部門的專業人員來完成）來確定影響品質特性的因數。並且以特性要因圖（魚骨圖）來呈現。,53,田口方法应用步骤,4、從所有因數中決定控制因數（controlfactors）並定出它們的水準。因而通過特性要因圖（魚骨圖）來呈現的所有因數並不一定都作為控制因數來考量。要考慮到實驗的成本和再現性來確定控制因數。,1、5、根據控制因數及其水準的數目來選定適當的直交表，並安排完整的實驗計畫。,54,田口方法应用步骤,6、執行實驗，收集資料。,7、資料分析。資料分析的主要工作集中在兩個方面：（1）計算每個控制因數的變動（水準變動）對品質特性的效應（effects）;(2)計算每個控制因數的變動（水準變動）對品質特性變異的效應。根據前兩項的諮詢調整控制因數，使品質特性最接近理想機能。,55,8、对新的设计值做确认工作。根据资料分析确定控制因子间的最适组合，并预测在新的设计值下的品质特性值及变异。通过进行确认实验，将实验的实际值与预测值做比较，如果很接近，则新的设计值（最适组合）可以推广之生产线上量产用，否则，就要对整个专案的实施步骤，进行检讨改进。,田口方法应用步骤,56,田口方法应用步骤,在動態特性時會有所不同，主要區別在於：動態特性要考慮信號因數（signalfactors）和干擾因數(noisefactors)。因而動態特性時的專案進行步驟，需要增加兩個步驟。首先，在步驟3後增加一個定出信號因數的水準步驟。信號因數由產品使用者自行調整的因數；再次，在上述靜態特性中步驟4後增加一個定出干擾因數及其水準的步驟。,57,TSS=-CF,資料分析（變異數分析）,總平方和（TotalSumofSquares）總平方和為所有量測值的平方和減去校正數，即,(yj2),總平方和所對應的總自由度為N-1（N為所有量測的數目）,校正數（correctionfactor）CF為,CF=(yj)2/N,58,主效果的平方和對於一因數A有p水準，且每一水準有m個測量值。那麼此因數的平方和為：,SSA=(A1)2+(A2)2+(A3)2+(Ap)2/m-CF,對於一個具有p水準的因數，其自由度為p-1,資料分析（變異數分析）,59,資料分析（變異數分析）,交互作用效果的平方和,假設A因數有p水準，B因數有k水準,那麼A和B的交互作用AB的平方和,SSAB=(A1B1)2+(A1B2)2+(A2B1)2+(ApBk)2SSA-SSB-CF,自由度為(p-1)(k-1),60,資料分析（變異數分析）,誤差平方和（SSE）,誤差平方和（SSE）為總平方和減去主效果平方和及所有交互作用的效果平方和,實際範例設有一實驗，共有5個因數，採用2水準直交表，每次實驗收集4個資料共有6個因數，採用L8直交表進行實驗計畫。,61,資料分析（變異數分析）,62,資料分析（變異數分析）,計算CF為：,CF=(yj)2/N=(381+381+384+384)2/32=467532,計算總平方和,TSS=(yj2)-CF=(3812+3812+3842+3842)467532.0=852.0,63,資料分析（變異數分析）,計算A的平方和SSA=（A12+A22）/（44）-CF=(381+381+383+384)2+(388+388+384+384)2/16-467532.0=78.125,64,資料分析（變異數分析）,同理，我們可以計算SSB、SSC、SSDSSB=45.125SSC=15.125SSD=162.000SSE=288.000SSF=10.125SSAB=(A1B1)2+(A1B2)2+(A2B1)2+(ApBk)2SSA-SSB-CF=(381+379)2+(365+384)2+(381+384)2-78.125-45.125-467532.0=18.000,65,總自由度DOFtotal=32-1=31DOFA=2-1=1;DOFB=2-1=1;DOFC=2-1=1;DOFD=2-1=1;DOFE=2-1=1;DOFF=2-1=1;DOFAB=(2-1)(2-1)=1;DOFError=31-7=24,自由度的計算：,資料分析（變異數分析）,66,S=SSError/DOFError=113.7/34=1.83,實驗誤差：,從而，得到的變異數分析表如下：,表中Confidence是指信心水準(Confidencelevel)；,資料分析（變異數分析）,67,資料分析（變異數分析）,68,資料分析（變異數分析）,由上面的ANOVA表可知，因數A、D、E是顯著的！通過變異數分析，我們可以確認每個因子的可信度；以及每個因子的貢獻度，從而有助於我們找出顯著因子，和對實驗做出評價。,69,田口方法的魅力在其简单易用，据称，日本80%的质量改进收益是由田口法带来的。而日本的质量改进使美国的许多行业叹服不已，所以田口法绝不可小觑。田口玄一3次荣获戴明品質奖，他的一整套设计决策工具以及他简单易懂的产品开发观得到了系统而广泛的应用，因而为许多企业迅速生产低成本、高质量的世界一流产品做出了巨大贡献。世界各地采用田口玄一发展的技术和质量哲学的為企业帶來的經濟效益也顯而易見。,70,華映光電股份有限公司實驗設計、田口方法、參數設計模擬考試試題一、.根據下列直交表，運用S/N比方法，計算L18(2137)直交表靜態望小特性實驗之各項數據。,71,1-1：計算第1次實驗、第10次實驗與第18次實驗之S/N比及計算過程。(24%)註：L18(2137)靜態望小特性公式為：【S/N=-10log1/n(Yi2)】,72,1-2：計算下列D因子與H因子之水準1、水準2以及水準3的S/N比效應值，並計算各因子的MaxMin效應值(16%),73,1-3：描繪下列S/N比圖形(16%),74,1-4：規劃A、B、C、D、E、F、G、H各因子的最佳組合、S/N比及平均數(RAW)。(16%),75,1-5：請列表比較原始設計規格與合理合理工程規格的差異處.(8%),76,1-6：預測下列最適組合條件的品質特性S/N及平均值(RAW)(20%)注:下表是以平均值計算,77,華映光電股份有限公司實驗設計、田口方法、參數設計模擬試題解答工作單位：姓名：_職稱：_1-1：計算第1次實驗、第10次實驗與第18次實驗之S/N比。(24%),計算過程：第1次實驗S/N=-10log1/n(Yi2)=-10log(1/1*312)=-10log961=-10*2.98272=-29.8272第10次實驗S/N=-10log1/n(Yi2)=-10log(1/1*252)=-10log625=-10*2.79588=-27.9588第18次實驗S/N=-10log1/n(Yi2)=-10log(1/1*452)=-10log2025=-10*3.30643=-33.0643,78,1-2：計算下列D因子與H因子之水準1、水準2以及水準3的S/N比效應值，並計算各因子的MaxMin效應值(22%),D因子計算過程：Max-min=0.7806D1=-(29.8272+24.0824+33.4420+25.1055+24.6090+31.1261)/6=-28.0320D2=-(26.0206+33.8039+20.8279+30.3703+22.9226+33.0643)/6=-27.8349D3=-(32.4650+36.6502+28.2995+27.9588+19.0849+27.2346)/6=-28.6155H因子計算過程：Max-min=3.2677H1=-(29.8272+33.8039+28.2995+27.9588+24.6090+33.0643)/6=-29.5938H2=-(26.0206+36.6502+33.4420+25.1055+22.9226+27.2346)/6=-28.5626H3=-(32.4650+24.0824+20.8279+30.3703+19.0849+31.1261)/6=-26.3261,79,1-4：規劃A、B、C、D、E、F、G各因子的最佳組合。(16%),S/Nbar=-(29.827226.020632.465024.082433.803936