田口实验方法

1、田口方法田口方法 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 田口实验案例分析田口方法的起源田口方法的起源 50年代田口玄一田口玄一(Taguchi (Taguchi GenichiGenichi) )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(Taguchis Method)。 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

2、口方法(简单易学，沒有复杂的统计原理)田口方法的定义田口方法的定义 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，而是通过通过实验设计实验设计。 优势是以最少的试验次数获得最理想的实验效果。 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

3、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。品质工程模型图品质工程模型图品質工程生產線外品管產品設計(產品改良)製程設計(製程改善)系統設計(創新)參數設計(最佳化)允差設計(最佳化)線上品管製程管制田口方法的应用田口方法的应用 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田口方法的意义田口方法的意义 提高产量； 改进质量；

4、降低成本； 建立指标与因素的关系； 缩短研究开发的时间为什么田口实验设计能以最少少的实验次數，获取最好的效果？实验设计实验设计 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实验设计相关名词解释实验设计相关名词解释 品質特性品質特性： 因子（要因或因素）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：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200,22

5、0,240就是三个水准。 配方配方：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就是一個配方配方 交互作用交互作用：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实验设计法介绍实验设计法介绍 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

6、计参数将被采用。 特点：1.经验挂帅，凭个人经验或直觉设计参数2.机会性实验，不断尝试； 3.没有系统化，没有任何资料分析； 4.不能传承； 5.有时浪费人力物力资源。 一次一因子法一次一因子法 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： 1. 试验次数少，节约成本。2. 误差大，偏见下的产物。一次一因子实验法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）时间温度压力粒子数(品质)1111Y12211Y23221Y34222Y4全因子实验法全因子实验法 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：1.

7、实验结果较精确，不用后续的任何分析。2. 试验次数多，相当耗时耗力全因子实验法全因子实验法例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220）时间温度压力粒子数（品质）1111Y12112Y23121Y34122Y45211Y56212Y67221Y78222Y8全因子实验法全因子实验法 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。田口实验法田口实验法 定义：根据直交表设计实验因子和水

8、准的组合来得到最优配方 特点1. 实验次数少，节约时间和成本2. 实验结果客观，不存在偏见3. 试验方法可以传承田口实验法田口实验法温度压力时间粒子数（品质）1111Y12122Y23212Y34221Y4例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220）田口实验的相关名词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

9、望该车行车转弯半径的信号因子。 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。田口品质对杂音的定义田口品质对杂音的定义社會損失機能特性和目標值之間的差異造成差異的雜音因素外部雜音內部雜音產品間雜音1. 外部雜音(External Noise)：因環境條件的變異而引起的偏差。（环境的温度湿度）2. 內部雜音(Internal Noise)：因產品劣化而引起變異的偏差。（设备的磨损度）3. 單位間變異(Unit-to

10、-Unit Variation)：因個別產品間之變異引起的偏差。（产品的一致性）产品响应值图解产品响应值图解S/N比的计算 1.一般望目特性S/N 2. 0望目特性S/N 3.望小特性S/N 4.望大特性S/N一般望目S/N公式y1y2y3y4y5y6yi10.819.432.011.023.04.0yi2116.64376.36102412152916Avg y16.7y100.2ST2183Sm1673.34Se509.66Ve101.93210.14.1S S24.1813824.18138計算一般的望目特性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

11、式:y1 y2 y3 y4 ynYT=y =y1 +y2+ y3+ y4 +.ynST = (yi 2) Sm=YT2/nSe = ST Sm Ve =Se/(n-1) =10 (1/n) (Sm Ve )/Ve簡化公式 =10 (Yave /)2S =10 (1/n) (Sm Ve 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:y1 y2 y3 y4 yn2 =1/n (yi 2) =10 2 S=1/n(y1+ y2+ y3+ y4 + yn)計 算0 目標 望 目特 性y1y2y3y4y5yi0.010.02-0.001-0.02-

12、0.01yi20.00010.00040.0000010.00040.000120.0002 36.985436.9854S-0.0002-0.0002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:y1 y2 y3 y4 yn2 =1/n (yi 2) =10 2 計算望小特性y1y2y3y4y5yi0.030.080.070.050.0070.06yi20.00090.00640.00490.00250.0000490.003620.003058 25.145425.1454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

13、望大特性公式:y1 y2 y3 y4 yn2 =1/n (1/yi 2) = 10 2 計算望大特性y1y2y3y4y5yi1000100010001000100010001/yi20.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.00000120.000001 60 60直交表的由来 直交表(orthogonal array)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主效果做不偏的估計直交表特性 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-balan

14、ced）,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L8(27)ExpABCDEFGy111111111.2211122221.8312211222412222112.2521212121.5621221211.7722112211.3822121122.1Level 11.81.551.61.51.751.751.6Level 21.651.91.851.951.71.71.85AVER.Effect-0.

15、150.350.250.45-0.05-0.050.251.725直交表的表示方法直交表的表示方法直交表 直交表为基本型 2系：L4、L8、L16、L32、L64 3系：L9、L27、L81 混合系：L12、L18、L36 常用直交表表示 L4 ( 2 3 ), L8 (2 7 ), L16 (215 ), L32 (231 ) L9 ( 34 ), L27 (313),L81(340) L12 ( 211), L18 (21 37 ),L36(23 313)直交表名稱實驗數最多之因子數不同水準下之因子數2L3L4L5LL4433L8877L9944L12121111L16161515L161

16、655L1818817L252566L2727131318個較常用的標準直交表整理如下：直交表名稱實驗數最多之因子數不同水準下之因子數2L3L4L5LL32323131L32 321019L3636231112L36 3616313L505012111L545426125L64646363L64 642121L8181404018個較常用的標準直交表整理如下：直交表的选择直交表的选择 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 ( L 1 ) 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

17、 = 5 + 2 (3 - 1) = 9利用上兩表，配合因子之水準，找“最多因最多因子數子數”欄大於或等於DF者該例選用L27直交表的使用 內表：配製可控制因子 外表：配製噪音因子 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V1122T1212U1221ABCY1Y2Y3Y4111122212221內表外表接下來 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T1122U1212ABCY1Y2Y3Y4111189.7199.8199.6209.5122-65.6-48.0-6

18、1.3-43.321237.137.763.263.722115.843.135.662.1平均值199.6-54.550.439.2S/N46.034.433.228.5 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A 平均值1199.61-54.5兩數相加除以C 平均值2-54.5250.4 S/N表格AS/N146.0134.4CS/N234.4233.2兩數相加除以050100150L1L2平均值ABC0510L1L2S/NABC均值和S/N比的反应图不管望什麼，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 平移後ABCL19.3168.1293.501L20.0000.0000.000|L1-L2|9.3168.1293.501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最佳条件确认最佳条件确认-再现性实验再现性实验田口实验的实施田口实验的实施 实验设计( (第一阶段) )1. 确定项目的范围2. 确定要分析的品质特性和S/N特性3. 收集影响品质特性的因子并决