田口实验方法ppt课件

田口方法,田口方法概述田口实验设计法田口方法的实验步骤与实施田口实验最佳条件确认田口实验案例分析,1,田口方法的起源,50年代田口玄一(TaguchiGenichi)博士倡导使用直交表的实验设计，并领导一群人开发各种直交表，点线图，应用技巧和解析方法。欧美各国在1980年代开始接受此方法而称之为田口方法(TaguchisMethod)。,2,在日本，据说一个工程师如果不懂这方面知识，只能算半个工程师。美国研究日本战后强盛的原因后，认为日本制胜的法宝有两项：QFD(质量机能展开，自顾客要求一直策划到相应的制造管理要求)田口方法(简单易学，沒有复杂的统计原理),3,田口方法的定义,田口方法是一种低成本、高效益的质量工程方法，它强调产品质量的提高不是通过检验，而是通过实验设计。优势是以最少的试验次数获得最理想的实验效果。,4,田口方法是日本质量管理专家田口玄一博士创立的一门崭新的质量管理技术,它立足于工程技术,着眼于经济效益,开辟了质量管理的新天地。与传统的质量管理相比,有以下特色:(1)工程特色用工程的方法来研究产品质量,把产品设计当成工程设计,把产品设计质量的好坏看成是工程设计质量,用产品给社会造成的经济损失来衡量产品的质量。(2)“源流”管理理论“源流”管理的思想把质量管理向前推进了一步。认为开发设计阶段是源流、是上游,制造和检验阶段是下游。质量管理中,“抓好上游管理,下游管理就很容易。”(3)产品开发的三次设计法产品开发设计(包括生产工艺设计)可以分为三个阶段进行,即系统设计参数设计容差设计。,5,品质工程模型图,6,7,田口方法的应用,为产品选择最合理的配方（原料及其含量）；对生产过程选择最合理的工艺参数；寻找最佳的生产条件；研制开发新产品；提高老产品的产量和质量,8,田口方法的意义,提高产量；改进质量；降低成本；建立指标与因素的关系；缩短研究开发的时间,9,为什么田口实验设计能以最少的实验次數，获取最好的效果？,10,实验设计,一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；实验设计主要对实验进行合理安排，以较小的实验规模（实验次数）、较短的实验周期和较低的实验成本，获得理想的实验结果和正确的结论,11,实验设计相关名词解释,品質特性：用來決定实验成品好坏的測量值，如热压的粒子数。因子（要因或因素）：试验中的自变量，是影响试验指标的有关因子与条件，如影响热压粒子数的压力、温度。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，如压力取400,450就是两个水准，温度取200,220,240就是三个水准。,12,配方：各種因子設定在某水準之下所組成的操作條件，如溫度定200,220,240三水準，壓力定400,450二水準，則配方數就有3*2=6個，而溫度200且壓力400就是一個配方交互作用：許多案例告訴我們，往往A因子的最佳條件，加上B因子的最佳條件，未必就能獲得最佳的品質，這種因子間所產生相生相剋的影響就叫交互作用（Interaction）符號表示AxB,13,实验设计法介绍,试误法一次一因子法全因子实验法田口实验法,14,试误法定义：凭个人的经验和直觉，选择一组设计参数，直接尝试；如果结果不接受，则尝试另外一组参数；如果结果可以接受，则这组设计参数将被采用。特点：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。,15,一次一因子法,定义：每次实验与前次相比，只改变一个实验因子的水准。特点：试验次数少，节约成本。误差大，偏见下的产物。,16,一次一因子实验法,例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220）,17,全因子实验法,定义：把所有可能的组合都实验出来，从而选取最优结果。特点：实验结果较精确，不用后续的任何分析。试验次数多，相当耗时耗力,18,全因子实验法,例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220）,19,全因子实验法,3因子，2水准共须做8（23）次实验。7因子，2水准共须做128(27)次实验。13因子，3水准就必须做1,594,323(313)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。,20,田口实验法,定义：根据直交表设计实验因子和水准的组合来得到最优配方特点实验次数少，节约时间和成本实验结果客观，不存在偏见试验方法可以传承,21,田口实验法,例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220）,22,田口实验的相关名词,控制因子：在制程中，会影响产品品质特性之参数，其参数可自由控制的参数称为控制因子。例：材料种类。信号因子：是由产品使用人或操作人设定的参数，用以表示产品反应所应有的值。举例来说，一台电扇的转速，即为使用人期望应有风量的信号因子。汽车前轮的操纵的角度，即为使用人期望该车行车转弯半径的信号因子。,23,噪音因子：是指內乱、外乱等所有造成变异的原因。對於參數值不易控制或須花費高成本來控制的參數亦屬於雜音因子。S/N：又称信号噪音比，单位分贝，其值越大越好，是系统稳健性的评价标准，也就是说，S/N越大，噪音因子对我系统的影响越小。,24,田口品质对杂音的定义,25,外部雜音(ExternalNoise)：因環境條件的變異而引起的偏差。（环境的温度湿度）內部雜音(InternalNoise)：因產品劣化而引起變異的偏差。（设备的磨损度）單位間變異(Unit-to-UnitVariation)：因個別產品間之變異引起的偏差。（产品的一致性）,26,产品响应值图解,27,S/N比的计算,1.一般望目特性S/N2.0望目特性S/N3.望小特性S/N4.望大特性S/N,28,一般望目S/N公式,本车间有哪些望目特性,yi期望越越接近目標越好(損失少)例如:加工尺寸、電鍍厚度、發射頻率望目特性公式:y1y2y3y4ynYT=y=y1+y2+y3+y4+.ynST=(yi2)Sm=YT2/nSe=STSmVe=Se/(n-1)=10(1/n)(SmVe)/Ve簡化公式=10(Yave/)2S=10(1/n)(SmVe,29,0目標望目S/N公式,yi期望越越接近目標越好(損失少)例如:仿效加工、偏擺度、尺型加工望0特性公式:y1y2y3y4yn2=1/n(yi2)=102S=1/n(y1+y2+y3+y4+yn),本车间有哪些0望目特性,30,望小型S/N公式,yi期望越小越好(損失少)，例如:磨耗噪音溫昇振動望小特性公式:y1y2y3y4yn2=1/n(yi2)=102,本车间有哪些望小特性,31,望大型S/N公式,yi期望越大越好(損失少)，例如:抗拉強度壽命黏著力望大特性公式:y1y2y3y4yn2=1/n(1/yi2)=102,本车间有哪些望大特性,32,直交表的由来,直交表(orthogonalarray)是由勞博士(C.R.Rao)所提出田口博士引用，並提出一系列表格，希望以最少的實驗次數就能對因子主效果做不偏的估計,33,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。,34,直交表L8(27),35,直交表的表示方法,36,直交表的表示方法,37,直交表,直交表为基本型2系：L4、L8、L16、L32、L643系：L9、L27、L81混合系：L12、L18、L36常用直交表表示L4(23),L8(27),L16(215),L32(231)L9(34),L27(313),L81(340)L12(211),L18(2137),L36(23313),38,18個較常用的標準直交表整理如下：,39,18個較常用的標準直交表整理如下：,40,直交表的选择,計算所需直交表欄數DF因子數N水準數L(假設所有因子皆有相同水準）欲探討二因子間交互作用數PDF=N+P(L1),41,例一：A,B,C,D四因子，皆2水準，欲額外探討AxB,AxC二種交互作用DF=4+2(21)=6利用上兩表，配合因子之水準，找“最多因子數”欄大於或等於DF者該例選用L8例二：A,B,C,D,E五因子，皆3水準，欲額外探討AxB,AxC二種交互作用DF=5+2(3-1)=9利用上兩表，配合因子之水準，找“最多因子數”欄大於或等於DF者該例選用L27,42,直交表的使用,內表：配製可控制因子外表：配製噪音因子,43,如一個三個控制因子A,B,C，二個噪音因子T,U,V，全部都是2水準,內表,外表,44,接下來,使用範例，使大家了解各因子其水準平均值及水準平均S/N值怎么計算,45,三個控制因子A,B,C，二個噪音因子T,U，全部都是2水準,望大,測量值如下,46,A,B,C是可控因子，其水准效果，S/N是我們要探讨的，故制作下表,兩數相加除以,47,S/N表格,兩數相加除以,48,均值和S/N比的反应图,49,不管望什麼，S/N找最大的就是了，由上面表或圖來看，A1,B1,C1就是最耐堅配方了。,但該例S/N比的標準差為7.4，由|L1-L2|知,就看那一水準成本便宜就用C因子的值是小於標準差，故C因子兩水準的耐堅性應是不列入考慮才對，故A1,B1是一定的。C就看哪一水準成本便宜就用那一個那一個,50,最佳条件确认-再现性实验,51,52,田口实验的实施,实验设计(第一阶段)确定项目的范围确定要分析的品质特性和S/N特性收集影响品质特性的因子并决定其中可控因子建立可控因子和水平以及误差因子及其水平根据因子和水准选取合适的直交表,53,实验分析阶段(第二阶段)6、进行实验-收集数据7、数据分析与处理8、进行确认实验9、实施和记录结果,54,选定品质特性（Qualitycharacteristics）品质特性也就是我们本次专案所要改善的产品（或者制程）机能（如不良率、良率、厚度等）。品质特性的选择往往是整个专案改善的成败。最好能以数的形式表现出来。判定品质特性之理想机能（idealfunction）也就是我们专案所要达到的理想值。如：不良率的理想机能是越小越好（望小特性）。,55,寻找所有影响品质特性的因子（factors）在公司内一般都采用头脑风暴（brainstorming）的方法（需要各部门的专业人员来完成）来确定影响品质特性的因子。并且以特性要因图（鱼骨图）来呈现。从所有因子中决定控