[教育学]田口 教材63342

1、1/169 u 教育目标 理解田口 品质工学，能够设计出与目的相符的实验. 对s/n 比和损失函数的理解. 实施直交排列 可以设定最佳运营条件. 通过事例实验分析利用mini tab熟知. 田口田口 品品质质工工学学 2/169 品品质质费费用用 田口田口 品品质质工工学学的基本哲的基本哲学学不是勉强管理妨碍我生不是勉强管理妨碍我生产产的制品性能使用者的不利的制品性能使用者的不利 条条件而是件而是寻寻找克服找克服这个这个的因的因数来数来使用。比找出活用在品使用。比找出活用在品质质和和费费用的均衡点用的均衡点 ，还还 不如活用不如活用给给工程工程师师才是最佳方法才是最佳方法. . 田口 品质工学

2、 田口品质工学的基本 concept? 3/169 定义 : 技术开发，制品及对工程 使用者（顾客）的无论在什么环境都能够安定机能，使 paramete的条件最优化，能够做到最经济化 tolerancedesign. 目的 : - 开发期间的缩短 - 制品，工程设计的最优化 - 使用者（顾客）环境的机能安定化 - 技术开发的 先行性, 汎用性, 再現性 确保 手段手段(how)(how)目的目的(what)(what) 机能及机能及评评价价 特性特性研研究究 杂杂音音(noise)(noise) 研研究究 直交排直交排热热表的表的 活用活用 snsn比及比及 感度感度s s的的 活用活用 hi

3、gh qualityhigh quality low costlow cost quick deliveryquick delivery 3水准4因子时 81情况的数时，2水准1因子及3水准7因子时4,374情况的数 小小规规模模 实实行行大大规规模效果模效果 春夏 秋冬 机能 不变 田口 品质工学 劝告方案 发表 改善方向 评价/设定 最少化 4/169 研究或设计的结果在生产现场会引起品质问题. 生产制品在使用者环境中 没有正确的发挥机能发生 claim. 研究或开发时 频繁发生实行有误(trials & error)，会延长期间. 现在很难受先进技术的支援，需自己开发新技术. 研究或开发

4、部署和生产部署 工程师间对品质问题的意见严重对立. 生产设备的条件设定 不正确引起不良. 经过tpm，仍发生不良. 品质损失费用过多而苦恼. 室内不良损失金额比率缩小，但室内 claim处理金额比率去增长 在buyer中很难受到品质认证. 一说起品质就想起统计，给人感觉很难. 一说起品质 . 假设不做robust design 田口 品质工学 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 5/169 l 强健性(robustness) ? 最小的单位制造费用来技术，制品或者工程的性能对引起robustness 散布的要因用最迟钝的 状态来做。即，做成对noise影响最小的状态. l 强健设计的

5、新的范例 高性能制品不一定一向需要高费用 没有必要一向把问题的原因消除 相互效果是可以最小化的 同目标值相似的所有情况发生损失 强健 设计实验运用 :需要工学知识 (不是数学或统计学的知识) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 6/169 q 田口 实验 田口 开发阶段 l 制品及工程开发阶段 第 1 阶段: system设计 (system design) 固有技术，专业知识,经验等为基础 在制品计划阶段拥有决定的机能的 proto type的开发 第 2 阶段 : 参数设计 (parameter design) 在noise的影响中 性能特性值的分散少，使平均接近

6、目标值而设定设计变数的条件 第 3 阶段 :公差设计 (tolerance design) 根据参数的设计而定的设计变数的条件中还不是满足特性值散布的状态时对散布有大影响的 制品或者选择工程变数，使公差缩小. 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 7/169 q 田口 实验 田口 开发阶段 l 第 1 阶段 : system 设计 最希望化的(或者顾客要求的)基本机能来开发制品(prototype)阶段来考虑顾客的要求，同制造 关联的全部环境要因 (例 : 研究，开发(r&d) 阶段) 新概念创出 :创意性，创造性及新idear 要求时 例) - 蒸汽 发动机 - 录音

7、机 -蓄电池 - 半导体 - video 带子 - 自动车 - 电脑 - 焊接 -铸熟 - ic 回路 强健 设计的重要阶段 使用的技法 : 品质质机能展开开 (qfd), triz (theory of the problem solving), pugh的概念选定实验，使创造性向上的各种方法 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 8/169 q 田口 实验 田口 开发阶段 l 第2 阶段 : 参数设计 为了品质和成本全部改善选择 被选择的system中设计变数 (参数)的行为，使system 对noise最迟钝，追求制约要因水准的最佳组合的阶段. 与对制品的机能变动

8、最小的因数选择 参数 设计的目的 稳定性设计 再现性确保 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 参数设计 公差设计 trade-off (品质 vs费用) 田口 品质工学 9/169 q 田口 实验 田口 开发阶段 l 第 3 阶段 : 公差设计 公差设计？ :参数设计后部品，材料等选择等级的行为，和技能界限水准不符合时从损失开始 求出近似损失函数来决定，使散布进一部减少对决定的控制要因向中心移，使公差调整更加细密. 决定哪个控制要因的公差值减少到哪个程度，哪个原资材及部品向上到哪个程度的品质. 公差 设计目的 为了更加减少散布，主要是能否找出哪个控制要因的公差管理需做到哪种严密程度

9、. 在参数设计中 先设定最佳条件以后，对制品/工程的许可尽量决定变动. 公差设计战略 初期使用公差范围宽，低价的原资材部品 使用控制要因的最佳水准，决定输出反应的全盘变动 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 10/169 参数设计参数设计 目的目的 1. 参数设计参数设计的目的的目的 : 1-1. 稳定稳定性性设计设计 : 制品的技能无制品的技能无论论在什在什么环么环境都能一境都能一贯贯的的维维持在目持在目标值标值的，的，这这才能最大化的才能最大化的满满足消足消费费者者. : 在消在消费费者使用者使用环环境中把制品的技能境中把制品的技能变动经济变动经济化的化的缩缩小的

10、方法小的方法 sn比比 使用使用 1-2. 再再现现性确保性确保 在在研研究室究室实验实验中分析中分析为为最佳的最佳的内内容在制造工程和消容在制造工程和消费费者者环环境中也能境中也能够够保障最佳的方法保障最佳的方法. 直交排列使直交排列使 用用 taguchi method是把是把 过过去去statistical experimental design的的概概念近念近来来出出发发在以上在以上两个两个新新概概念接目念接目 中中 最佳化方向最佳化方向 1. 能能够设够设定出更好的定出更好的评评价价system(mechanism)的技能的的技能的测测定定项项目目, 测测定，分析。通定，分析。通过这

11、过这些可以些可以导导出最小的散布和目出最小的散布和目标标平均平均 值值 的的条条件件 2. 实验实验中中导导出的最佳出的最佳条条件也在件也在实绩实绩情情况况中保中保证证做出做出稳定稳定化品化品质质特性的制品特性的制品条条件件. 田口 品质工学 参数设计 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 11/169 田口 品质工学 2阶段设计法 1阶阶段段 : 散布散布控制控制因子因子(可以可以变动变动特性和散布但特性的大小是不特性和散布但特性的大小是不变变化的化的设计变数设计变数)找出最佳找出最佳稳定稳定化的化的条条件件 (sn比比 大的大的条条件件) 2阶阶段段 :特性的平均特性的平均值调值调

12、整整为为目目标值标值(调调整因子整因子) 现象(现在条件)平均值的调整noise的影响最小化 1阶段2阶段 频率频率频率 目标 目标 输出特性 输出特性 输出特性 差异 调整 (sn比 利用) (散布控制因子) (监督s 利用) (调整因子) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 12/169 q田口 实验 田口 实验的特性 持续的品质改善和费用节俭 制品的性能特性目标值向中心变动的缩小. 根据制品的性能变动的消费者损失比例为性能特性值和目标差异的自乘 生产的制品最终品质和费用是大部分依据设计和工程来决定. 制品/process的性能变动是对性能特性值有影响的参数非线性效果分析后可以缩

13、小. 性能变动缩小的制品/为了求工程的参数值使用统计化实验计划. 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 13/169 品质工学特性 推进战略 使制品性能变动对干扰迟钝，导出设计变数的最佳条件 对干扰受最小影响的生产及工程条件的设计图谋品质的 稳定性 用散布的特性值来使用损失函数或信号台干扰比. 选择对平均值给予有益影响的设计变数使平均值接近目 标值的设计变数条件计算及设定. 使散布最小化的设计变数的条件和使平均值节俭目标值 的设计变数条件不一致时，使散布最小化条件为优先 1, 2阶段中没有决定最佳水准的因子水准是悬着费用少的 水准 低等级或最小费用的构成部品，材料，或工

14、程条件来试 图工程设计 1, 2, 3阶段中取得的设计变数的条件应有实验的再现性 通过确认实验，确认再现性 1. 品质特性值的散布缩小 (reduce variablility) 2. 平均值移动接近目标值 (approach to target value) 3. 使费用最小化 (least cost) 4. 确认是否有再现性结果 (confirm reproducibility) 田口 品质工学 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 14/169 1. 目的的确目的的确认认 - 不要量目的本身，要量技能不要量目的本身，要量技能 - 调查调查目的的目的的实验实验不在品不在品质质工工学

15、学做做. 2.决决定定评评价价(计计量量) 特性特性. - 希望希望测测定能力定能力转换转换的基本机能的基本机能. 3. 信信号号的的选择选择 - 信信号号因子是因子是 制制约约因子的一因子的一种种，要挑，要挑选选抄作性好的因子抄作性好的因子 - 考考虑临虑临近的未近的未来来，选择宽选择宽一点，特一点，特别别是是选择选择接近接近 zero位置位置 - 信信号号因子因子应当输应当输入因子入因子 4. noise因子的因子的选选定定 - 想想对对什什么么做安定化？做安定化？ - 单纯单纯反反复误复误差不但差不但实验实验效果不好，自身效果不好，自身质质量也不好量也不好. - 控制控制因子之一，但不能

16、因子之一，但不能控制控制或不想或不想控制控制的因子的因子 - 如有明如有明显显的的组组合合误误差，即使是一差，即使是一个组个组合因子也可以合因子也可以. - 如信如信号号因子采取很因子采取很宽时宽时，误误差因子可以不放差因子可以不放. 5. 求求sn比的方法比的方法 - 根据特性的性格，求出的方法也不一根据特性的性格，求出的方法也不一样样，需注意，需注意. 6. 选选定定控制控制因子因子 - 考考虑虑提高提高sn比的比的伦伦理理来选择来选择.从从不不对条对条件件 有要求有要求. - 经过经过多次多次检讨检讨后后对贡献对贡献率高的因子率高的因子7个个到到8个来实验个来实验. 7. 直交表直交表

17、- 内侧内侧根据原根据原则则 利用利用l18. - 外外侧侧是根据信是根据信号号因子和因子和误误差因子的差因子的组组合合. 8. 实验实验 - 因因调查调查技能，所以技能，所以 sample不需要是制品不需要是制品. - 最最难难成立的成立的实验实验先先实实行行. - 如不成立，如不成立，换换水准后水准后变变更范更范围围. 9. 解解释释 - computer中中传递传递 data之前之前 raw data( data)要充分要充分进进行行检讨检讨. 10. 最佳最佳条条件的件的决决定定 - 技能性第一技能性第一(sn比比优优先先),然后在然后在调调整感度整感度. - 求出最佳化求出最佳化 b

18、ench mark的利的利. 11. 确确认实验认实验 - 最佳化最佳化 benchmark变变形形实验实验后后 确确认认利利 - 最佳最佳条条件中确件中确认认散布的大小散布的大小 田口 品质工学的概要 品质工学 flow chart 田口 品质工学 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 15/169 因子及水准决定 实验 matrix决定 因子分配 实验实施/data测定 课题选定 sn比 计算s(或平均)计算 anovaanovagraph 分析graph 分析 散布制约因子决定中心调整因子决定 评价特性决定 主要因子决定 sn比计算 anovagraph 分析 技术研究试验计划实

19、施 data 分析 最佳化 望小, 望大特性望目, 动特性 要因分析 最佳条件导出 预测(推定) 再现性确认 改善效果分析(损失函数) 标准化 *anova:必要必要时时 对对raw data的分析的分析实实施施 田口 品质工学 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 16/169 市场情报调查要求品质机能展开 销售制品计划 生产制品设计 试用制品 初期流动管理 工程设计 设计审查说明书和图面制作 试用制品生产生产工程的管理方法决定 统计化工程管理 system设计 参数设计 公差设计 system设计 参数设计 公差设计 新制品开发的 田口 品质工学活用 : 品质工学, , 田口 品质

20、工学 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 17/169 q 田口 实验 传统化实验和 田口 实验比较 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 区分传统化实验田口 实验 交点通过model理解process要因的强健设计 最佳化实验 分散分析 回归分析 2阶段最佳化 - s/n比最大化 - 平均/感度最佳化 特性 信号和noise的分离 模型设定 接近统计学的实验 完全要因/部分要因实验 阶段性最佳化 s/n 比 noise (干扰)战略 (noise要因积极活用) 工学化接近实验 直交排列使用 再现性(确认)实验 田口 品质工学 18/169 q 田口 实验 传统化实验和田口实

21、验比较 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 传统化实验 :调查对输出 y中各种变数(控制要因,信号要因,误差要因等包含)的影响方法. 问题是如何才能求出最佳正确的答案？ 田口 实验 : 维持信号要因的效果对误差要因中和影响最小来做品质设计的问题. 特别是 为了求sn比信号要因和误差要因分配后 做分散分析的理由不是为了 求出正确的因果关系，而是为了全输出信号要因的效果和剩余效果分解后， 对两个效果的比，利用在设计评价中. 传统的实验计划和田口实验的最大差异是基准实验计划是在实验室中固定干扰要因后进行实验. 这样的结果在实验室中虽正确，但在现实中使用的时候因干扰条件有变，性能受影响. 田

22、口 实验中 实验中的条件与现实干扰条件交换着实验后，找出最佳条件. 田口 品质工学 19/169 q 田口 实验 田口 实验的展开方法摘要 l 控制要因分配在直交表中 l 2 阶段最佳化 ( 2 - step optimization ) 1 阶段 :平均值周围的散布减少 (s/n比 利用) 2 阶段 : 调整为目标值 (利用平均值) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 system y = 反应 ( response ) 控制要因 noise要因 田口 品质工学 20/169 q 田口 实验 品质的定义 l 制品从出荷时点起对社会照成损失 因技能偏差(散布)的损失 因使用费用的损失

23、 因破坏项目的损失 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 品质的 定义 符合制品规格. (生产者中心) 消费者应满意. (消费者中心) 社会中损失应小. (社会中心) 社会损失要少 副作用少 技能偏差少 使用费用少 根据使用条件，技能偏差 应少 根据热化技能偏差应少 制品间，个体间技能偏差 应少 田口 品质工学 21/169 q 田口 实验 跟传统损失概念之差 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 传统损失解释 合格/不合格 y 不良不良 lsl m usl 损失 良好 损失 usl = upper spec limit lsl = lower spec limit 田口 博士

24、对损失的解释 不良 不良 目标值 普通 普通 良好 良好 最高 m 损失, $ 田口 品质工学 22/169 q 田口 实验 田口 损失函数 l 损失函数的 定义 因性能特性值 y从目标值 m开始摆脱，消费者承担的损失以货币单位为表示 l 损失函数的使用理由 客气充足有否评价是因品质及品质不良引起的损失为尺度是不适合 因品质不良的损失导致顾客不满 品质不良为根本原因的损失导致财政化损失 损失函数是制品/工程开发在开发初期阶段，对品质不良的损失能够评价的很好手段 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 23/169 q 田口 实验 sony的 color tv 例 推荐方案

25、 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 sony-japan(东京) : 正规分布 sony-usa(圣地亚哥) : 均等分布 损失函数 规格下限 规格下限 生产地 东京工厂 分布 正规分布 平均 m 标准偏差 1.67 不良率(%) 0.26 工程能力指数(cp) 1 期待损失 1.11 圣地亚哥工厂 均等分布m2.89 00.583.33 田口 品质工学 24/169 q 田口 实验 美国sony和日本sony的品质评价(工程能力指数 cp,期待损失费用) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 东京工厂 圣地亚哥 t d t t m t d t t mm d td t c ssmm

26、m m m m m m m m m m p ul 1020 1030 25 3 5 3 2 000 6 55 6 5 3 1 3 0 2 5 5 5 5 2 5 5 2 3 5 5 222 5 5 .89 ()() .58 ().4.33lkm 22 0 25 3 0 10 3 3 m xp zx c ssmm lkm p ul 5 3 1 67 23 02 0 00130 00260 26 6 33 6 6 6 1 0 4 5 3 0 10 9 1 11 22 2 . (. ).% () () (). k a 0 0 22 10 5 0 4 .m 0中消费者损失 a0假设为 $10 消费者允

27、许界限点 田口 品质工学 25/169 q 田口 实验 特性的分类 l 正特性 :无论在什么条件都维持输出日程 望目 特性 : 长度，重量 望小特性: 磨损, 振动,不良率 望大特性: 强度,寿命,效率 l 动特性: 对输入的信号对应后输出值变化 损失函数的应用 公差设计 公差选定(tolerancing) 为了生产工程管理的 田口 技法(on-line 品质工学) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 26/169 q 田口 实验 异常可能 l 输入能力的100%转换为所要求的输出能力 l 异常可能 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 能力转换 输入能力 s

28、ystem 输出能力 y = 输出反应(output response) m = 输入信号(input signal) y = m system 输入信号 输出反应 冰箱 电动机 盖章 工程 压力 电力 盖章时间 冷藏能力 扭矩 x rpm 盖章 厚度 田口 品质工学 27/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 为了达成实验的目的，最为重要左右实验效率的阶段是理解制品及工程的基本机能，才能决定很 好的表现这个的测定项目及方法. 1) system 定义 system 橡皮打包材质质,厚度, . (水龙头设计 諸元) 输入信号 m输出特性 y noise 水龙头龙

29、头 回转转角 包装劣化包装劣化 物量(水量) 水龙头龙头 异常状态 回转角 水 量 图. system的例 无论什么制品，工程图都同样可以分解，定义. 品质评价 特性 28/169 特性 看 独特性 正特性 时间经过输入信号 m设定值 2设定值 1 noise 影响 异常输出(日定值) 异常输出关系 noise 影响 输出特性 输出特性 yy 目标值 1 目标值 2 有输，出力. 输出特性的目标值根据信号更换. 利用输入，输出关系，把输出同目标值相合 测试机,复印机 想对准一定的输出. 没有使用者抓输入信号. 电池 2) system 区分 田口 品质工学 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定

30、 最佳化 29/169 田口 品质工学 为了达成目标机能 技术手段或原理叫做基本机能. - 意思 : 无论什么 system或制品必须掌握的特性，为了显示出来，而做的物理法则或技术手段. - 看 : (1)水龙头的手把的回转角和数量 (2) 弹簧中 hoke法则 (hookes law) (3) black matrix涂布工程的 mask现象的 (轉寫) - 找出基本机能的目的:最佳化 实验时的难点 (1) 什么样是最佳化全体的样子，难以限定. (2)很多品质项目间无法判断哪个优先做哪个项目. u 找出system的基本机能，定义输出力的关系，哪个制约因子怎样调整后，即使有noise，也能导

31、出符合设定值的目 标值。能否找出该目标值，应利用独特性sn比，来最佳化设计为好 - 独特性 system和输入信号，输出的 system的输出力关系无法定义时 利用 正特性（正特性）. 3) 基本机能 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 30/169 q 田口 实验 异常机能和 s/n比 l s/n 比 表示对noise的控制要因的程度，单位使用 分贝(db). 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 s/n = 必要的输出来转换能力 没必要的输出转换能力 = 有效能力 有害能力 例 ) am/fm 录音机 s/n = 可听信号的消费电力 noise的消费电力 田口 品质工学

32、31/169 q 田口 实验 以上机能和 s/n比 l 对s/n比 有影响的要因 输入信号 (input signal) 能力转换 (energy transformation) 输出反应 (output response) noise要因 (noise factors) l 工学化system构成 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 意图system noise要因 调整信号制约要因 信号输出应答结果 n1,n2 m*x1,x2 m y 田口 品质工学 32/169 q 田口 实验 异常机能和 s/n比 l 控制要因 设计者想决定那个水准的要因 l noise的要因 把设计单位下流

33、中的noise，在上流中预想，害对此树立对策 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 变更可能的控制要因 noise要因 r & d 先行 开发 制品 计划 制品设计 工程设计 生产顾客/recycle 要因数 田口 品质工学 33/169 q 田口 实验 正特性的损失函数和 s/n比 l望目 特性的损失函数 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 ) . l(y)是 品质损失函数 . k是常数 . y是品质特性值(例:长，宽，浓度，塑料厚度等) . (y-m)是从目标值的偏差. . 损失是从目标值的偏差乘上以后再比例. . l(y)是 y=m时最小, l(y)是 y在 m中越远越

34、增加 . l(y)是以金额表示. 2 0 0 a k 2 )()(mykyl y l(y), $ ao m-0 m+0 m 消费者许可界限 田口 品质工学 34/169 i2 改善方案评价/选定及最佳化 q 田口 实验 正特性的损失函数和 s/n比 l望目 特性的s/n比 有特定的目标值，哪个方向的散布都不像的特性.(例：输出电力, cd厚度, solder厚度) 望目 特性的 s/n比计算 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 ve y ns 2 log10/ 2 2 s y log10 s y log20 标准偏差 特定值的平均 35/169 q 田口 实验 正特性的损失函数和 s

35、/n比 l 望小 特性的损失函数 输出反应是 望小 特性的情况也能决定损失函数. 公式稍微不同，但过程是与望目特性情况是一样的 . 目标值是“0”的 望小特性的损失函数是 在这里 0 = 顾客允许的界限 a0 = 顾客损失 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 )( 2 msdkkyl 2 0 0 a k 2 2 2 i y n y msd y l(y), $ ao 0 顾客允许的界限 田口 品质工学 36/169 q 田口 实验 正特性的损失函数和 s/n比 l 望小 特性的 s/n比 是变数，所需的输出值是 “0” 特性值月接近“0”品质越好的特性 例: 磨损,污染不良率等 望小

36、特性 (smaller-the-better) msd(mean square deviation)是 异常值从 “0”开始的偏差，在乘后的平均. 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 n yyy msd n )( 22 2 2 1 msd 1 log10n/s 田口 品质工学 37/169 q 田口 实验 正特性的损失函数和 s/n比 l 望大 特性的损失函数 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 2 n 2 2 2 1 n 1i 2 i 2 00 2 y 1 y 1 y 1 n 1 y 1 n 1 msd)msd(k ak y 1 kl 在这里 0 = 顾客的允许界限 a0

37、 = 顾客的损失 y l(y), $ ao 0 顾客允许界限 田口 品质工学 38/169 q 田口 实验 正特性的损失函数和 s/n比 l 望大 特性的 s/n比 尽量把最大值定为目标. 特性值越大，是好情况的特性. 例：张力，拉力,信赖性(mttf, mtbf), 收益率(yield) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 n i i yn msd 1 2 11 msd ns 1 log10/ 田口 品质工学 39/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 为为了品质评质评价 sn比 system 根据区区分 评评价特性种类种类 品质工学的评价特性分类

38、1) 动特性(動特性:dynamic characteristic) :对输入变化，输出比例的特性. (1) 能动性 动特性 : 有意图的给信号，想换输出的特性. 调换车方向时，把手的回转量. (2) 手动化 动特性 : 输入不是使用者意图，已知的情况，为了温度制约， on-off system的温度输入 2) 望目特性(望目特性:nominal-the-best) 取一定的目标值为，好的情况. 制品次数,重量 , cdt spot size 等 3) 望小特性(望小特性:smaller-the-better) 越小越好值，但不是 . 磨损程度, 非纯物,有害性分量等 4) 望大特性(望大特性

39、:larger-the-better) 越大越好值. 材料的强度， stray 开始电压等. 40/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 望目特性(望目特性: nominal-the-best) 望小(望小特性: smaller-the-better) 望大特性(望大特性: larger-the-better) (動特性: dynamic characteristic) 特性区分图表 对出入的变化 输出比例的特性 定义(意思)事例 有一定目标值的情况 越大越好值 长度，重量，制品次数， tv的 色相密度，电源供给回路的输出 电压 越小越好值 但，不是 磨损，震动

40、，杂音，发热,不良率 不纯物,有害成分 量，电子回路 漏电，从自动车开始公害 强渡，寿命，颜料效率, 粘贴剂的 能力 自动车的 ,复印机 影像, 体重机， sensor,水龙头 物量 41/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 为了品质评价的 sn比 计算事例 有以下5个data, 32, 38, 36, 40, 37 望目特性 望小特性 望大特性 y n y s n y ve n yy sn n sve ve i i mi i i i m 11 5 323836403736 6 11 5 32383640376697 8 1 1 1 4 3236 63736

41、68 8 10 1 1 5 1 5 2 2 1 5 222 (). (). ()(. )(. ). l og () 10 1 5 6697 88 8 8 8 21 82l og (. ) . .db sn n ydb i i 10 1 10 1 5 323731 2 1 5 22 l ogl og().29 db yn sn i i 20.31) 37 1 32 1 ( 5 1 log10 11 log10 22 5 1 2 42/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 品质工业上 sn比活用比活用 1) 在品质工业上在品质工业上sn比公式比公式log的真数的真数

42、(f(特性特性 data)根据特性变更完了，所以根据特性变更完了，所以sn比数值比数值 越高越好，解释为越高越好，解释为(散布稳定化条件散布稳定化条件.). 2) sn比做比做log的理由的理由 : 主效果的主效果的保障保障 cf. : 工业上音压大小，电压大小，提供的能源比例，这些效果破解时使用工业上音压大小，电压大小，提供的能源比例，这些效果破解时使用log的的 20倍倍 3) 一般跟误差分散的值一样从一般跟误差分散的值一样从 0到到 ，取任意的，取任意的data，在代数变化上（在代数变化上（ 10 db .） 4) 设计阶段在检讨部品参数时不仅仅检讨单纯目标技能达成与否，选择还要在满足技

43、能的条件下设计阶段在检讨部品参数时不仅仅检讨单纯目标技能达成与否，选择还要在满足技能的条件下 找出最稳定的设计，部品找出最稳定的设计，部品/材料的散布和热化，制造条件散布和变动，环境条件的差异和变化材料的散布和热化，制造条件散布和变动，环境条件的差异和变化 不同下也不会受到影响的强健不同下也不会受到影响的强健(robust)的设计才是重点，使用这些稳定性的尺度就是的设计才是重点，使用这些稳定性的尺度就是sb比比. 43/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 sn比和因子配置 因子分配有内侧分配部分为比较sn比的控制因子分配和外侧分配部分取sn比的信号因子，误差因

44、子的分配和标示因 子的分配，在这里关联稳定性找出最适当条件的控制因子和取sn比的因子分配是最重要的. 根据作用不同的分类 1) 取sn比的因子 (1) 信号因子 : 变化出力的输入信号，就是根据输入信号相应的特性值变化的信号 (sn比的信号 s评价用的因子) (2) 误差因子 : 影响散布的内/外部等所有因子 (引发散布的因子) 2) 比较sn比的优劣用的因子 (1) 控制因子 : 改善安定性的设计上，制造上的所有因子 (2) 标示因子 : 不能设定为控制因子，可以分类到误差因子，但不能被控制因子所克服的因子(ex. 运转速度) 从来的实验计划法之间差异 实验计划法实验计划法 : 对出力 y的

45、各种变数(控制因子，信号因子，误差因子等)的影响调查方法. 如何作才能得到正确的应答曲面的单纯问题 品质工业品质工业 : 维持信号因子的效果，并且把误差因子的综合影响最少化进行品质设计的问题. 特别在取sn比把信号因子和误差因子分配后，分析分散的理由不是为了取正确的因果关系， 而是为了把全出力分解成信号因子和剩下的效果，把两个效果比利用在设计评价上 44/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 干扰因子 : 杂音因子同样使用 找出误差因子 是企业的 know-how 设计者无法控制，且能控制但费用很高的因子，可以成为品质散布原因的因子 1) 干扰noise 要因的

46、种类 l 外部干扰: 有必要考虑费用再设定值 环境变动，或者使用条件的散布等 自然环境 (温度，湿度，高度) 客户的使用条件 (使用频率，使用习惯，消耗品) 汽车的 digital 夏天和冬天的温度差 l 内部干扰(劣化) 部品或者材料的劣化, 更换特性的 腐蚀，疲劳，磨损 杂质污染， 挥发 水龙头内胶套的劣化 l 产品间的干扰 使用部品或者材料的散布，作东西时肯定会发生 制造工程的散布 部品的容许值部品的容许值 原材料的品质散布 bm工程上glass 位置不同关联的透光率的差 45/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 检讨哪些干扰会给产品带来影响是固有技术和

47、经验的领域 2)干扰因子条件 -干扰因子的条件 担当无法管理且费用很高的因子 但，在优先法实验时必须配置且能进行实验. 例 温湿度情况使用者无法控制，但是在实验时要能控制. 了解干扰因子给产品带来的情况是最好的. -干扰因子实验时考虑方法 了解现况的情况 : 正(+), 负(-)方向的一起组合并配置到直交排列表上进行实验后效率化 不了解现况的情况 : 通过预备实验了解现况，或者在外侧用另外的直交排列表配置实验 配置方法的例在直交排列表上说明. 46/169 q 田口实验 noise要因的种类 l 对应干扰 (surrogate noise) 位置 : 制品的位置，同一制品内的场所，作业者，机器

48、，工厂间散布 反复 : lot, batch间品质散布 时间 : 日时, shift, 周, 月间的散布 (练习题) 工厂的温度是否有是干扰 ? 空调干扰的要因是哪些 ? 空调机能散布所发生的症状有哪些? 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 47/169 q 田口实验 对干扰的对策 l 为了强健性要作干扰迟钝的设计. l 对散布原因干扰的对策可以有很多种. l 干扰的4个对策 无视 控制或者删除 对干扰影响的保证 干扰影响最小化干扰影响最小化 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 48/169 q 田口实验 对干扰的对策 l 无视 大部分的情况

49、，紧急对策树立(fire fighting)要求的状况招致 对不重要的干扰比过多的控制，不如无视掉，这样在综合评估时会减少费用 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 49/169 q 田口实验 对干扰的对策 l 控制或者删除: 干扰的影响征服或者删除 (例) - 标准化 - 公差最小化 - fool-proofing - 预防整顿 - 传统性品质保证活动 - 5 s l 控制或者删除的决定实验 要求费用和品质之间适当的妥协. 可以成为田口损失函数最重要的尺度. 耗费多少努力/时间/费用 ? 必须要实行吗 ? 删除干扰可能会消耗过多费用，所以在费用使用效果方面明显时再实行

50、. 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 50/169 q 田口实验 对干扰的对策 l 干扰影响的保证原文插入 feedback control 包含. 工程师要保证熟练掌握实验，这也是费用和品质适当的妥协的对策 (例) 注塑成型tube厚度的feedback 控制 钢铁厂的制铁品质管理钢铁厂的制铁品质管理 橙子饮料糖分的fid forward控制 输入电压调整回路 abs 刹车系统 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 51/169 q 田口实验 对干扰的对策 l 干扰影响最小化 参数设计 什么是参数设计 ? 控制系统使其对异音的影响最迟钝值的

51、最适当化. 控制要因值最适当化 强健设计中最廉价的实验，也是要最优先实行. 参数设计完了后，在容许差设计必要时也要为了费用最少化而实施 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 52/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 控制因子 1) 控制因子是 1-1) 定义 : “为了得到稳定的目标特性所设定的中心值因子” 1-2) 概要 : system(制品, 工程, 设备)是接收 input(信号, 动力)后变化 output(特性, 制品)的. 但是因为温度，湿度，电压变动等环境要因和时间经过的劣化要因的影响 system的技能无法准确的发挥

52、特性，制品的散布会发生变化. 所以要控制在那些导致散布因子(误差因子)的影响下也能很好的发挥 system的技能，尽量让散布最小化 之所以设定控制因子的中心值就是为了这些. 2) 找控制因子的方法 2-1) 构成system的项目尽量多的罗列出来. 2-2) 罗列因子时做成特性要因图，或者跟制造，使用者协议后不要局限在担当engineer自身的水准或者思维方式. 2-3) 假设能使用的直交排列表上最多配置可能个数选定(对散布稳定化用因子和平均值调整用因子的选择幅度扩大，才能作大 的改善.) 53/169 3) 控制要因的水准设定方法 l 可能的化设定为3水准. 最好设定为3水准更正确的破解倾向

53、. l 技术上有意义的最大幅度上把水准间的间距设定，让好的结果和不好的结果更明确的比较，把改善的幅度扩大. l 不要受到相互作用的影响，设定要因的水准 田口实验中有无视相互作用的情况. 考虑相互作用后取最佳解，不如找出效果大的大要因并且进行改善，这样做更有效果 l 多配置第一次选定的要因. 要新开发的水准也要果断的设定. l 明确知道特性结果不好的可以排除. l 从来情况比较为目的时可以选定2水准. l 和energy有直接关联的因子设定相对水准，或者设定为 energy总量水准. l 把水准间设定为同等间距的化对直交性有好处 水准间距扩大就是田口的特点. 水准间距越大给出力的变化也就越大.

54、实验结果品质特性不可能的情况也有，这也是以技术性研究的很好的机会 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 54/169 q 田口实验 直交排列表 要因的分类 taguchi method 上找出对干扰迟钝的控制要因水准是目的. 所以要找出适当的控制要因及干扰要因进行实验. 实验是在直交排列表上配置控制要因及干扰要因进行实验. 动特性的情况下还要配置信号要因. taguchi method 上的干扰要因是能实验的要因才可. 无法实验的要因是误差要因. 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 , , , ( ) , . , 田口 品质工学 55/169 q 田口实验 直

55、交排列表 l 为何直交(orthogonal) 何种要因对何种水准对不同要因的水准相同次数上显示的状态是一致的 直交排列表(tables of orthogonal arrays) 各列以直交已经做成的表 l 直交排列表优点 不知道理论也可以作直交排列的实验. 要因变动的计算容易，分散分析表做成及分析容易 不需扩大实验可以做成很多要因，实验实施容易 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 56/169 q 田口实验 直交排列表 l 结构 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 l18(21 37) 要因的水准 总实验次数 latin square(orthogona

56、l array) 各水准相当的要因数 : 2水准因子1个，3水准因子7个为止配置， 做18次实验的直交排列表 田口 品质工学 57/169 q 田口实验 直交排列表分类 l 标准型 2水准直交排列表 : l4(23), l8(27), l16(215), . 3水准直交排列表 : l9(34), l27(313), l 扩大直交排列表 : 无视相互作用只配置很多要因的排列表 : l12(211), l27(222), l56(313) l 混合直交排列表 : 不同水准的列混合，只取主效果时使用. l18(2137), l32(21 49)等 l 应用直交排列表 : 标准直交排列表里把部分列合成

57、后以多水准做成法做成4水准，8水准，9水准的 直交排列表 : l8(41 24), l16(42 29) 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 58/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 实验规模和内容上适当的直交排列表选择，配置后实施实验，测试data l18 17 23() 凯12345678 no.abcdefgh 111111111 211222222 311333333 412112233 512223311 612331122 713121323 813232131 913313212 1021133221 112121133

58、2 1221322113 1322123132 1422231213 1522312321 1623132312 1723213123 1823321231 : 2水准因子1个，3水准因子7个为止配置， 做18次实验的直交排列表 : 实验号码 : 各因子配置的列 : 各因子的水准 a, b, c, . : 因子的记号 各水准相当的因子数 因子的水准 总实验次数 latin square(orthogonal array) 1) 直交排列表 59/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 2) 控制因子的配置(内侧排列) 1) 2水准的因子在1列，3水准的因子在2到9

59、的列里配置. 2) 2水准因子无的情况从2列开始配置. 3) 因子6个以下的从3列无特别顺序配置，剩下的列可以空. 从剩下的列可以破解出测定误差，实验时的误差程度. 4) 2水准因子和3水准因子一个之间有交互作用时在1.2列各个配置. 3) 误差因子及信号因子的配置(外侧排列) 1) 各实验号码相当的评价条件或者各因子工程散布配置. 2) 误差因子配置的方法 data 1) sample . data . , , 2) sample . sampling data . , , ceramics , 3) sample , . 2) sampling 1) data . , , glass 4)

60、 () (+) (-) , 5) jis, astm, mil,ks . , , n1 : astm n2 : jis n3 : , 6) computer (simulation) . 60/169 推荐方案 发表 改善方向 评价/设定 最佳化 田口 品质工学 组合误差的外侧排列使用组合误差的外侧排列使用 出力(正)方向移动的水准 (+), (負)方向移动的水准 (-) 进行 1) 各实验号码各3个 sample 在 n1, n2, n3上评价. 2) 为了减少实验数把标准条件(n2)可以省略掉 (負) 最恶条件最恶条件(n1) : t1h3c1 标准条件(n2) : t2h2c2 (正)