田口方法培训教材课件

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2、的行业平台。交流QQ群：106868193田口方法培训教材课件田口方法簡介張明毅宜蘭大學生機系2003.10.24田口方法培训教材课件田口式品質工程 田口玄一博士於1950年代所開發倡導 利用直交表實驗設計與變異數分析，以少量的實驗數據進行分析，有效提昇產品品質 於1962年獲得品質應用戴明(Deming)獎 1980年代後，美國ATT、Ford、Xerox、Motorola、Kodak等公司陸續採用 Quality Engineering、Taguchi Method田口方法培训教材课件田口方法特點 在於以較少的實驗組合，取得有用的資訊。雖不如全因子法真正找出確切的最佳化位置，但能以少數實驗

3、便能指出最佳化趨勢，可行性遠大於全因子法。田口方法有以下特點：(1)基於品質損失函數之品質特性、(2)實驗因子的定義與選擇、(3)S/N比、(4)田口直交表。田口方法培训教材课件田口方法 田口方法是以實驗的手段來決定設計參數 為了減少實驗的次數，依控制因子及其水準的數目選用適當的實驗直交表 設計的目標是尋求最佳的產品（或製程）機能（性能），並且維持此一機能的穩健性，亦即受干擾因子的影響減至最少 田口方法培训教材课件田口方法步驟(1/2)選定品質特性 判定品質特性之理想機能 列出所有影響此品質特性的因子 定出信號因子的水準 決定控制因子並定出它們的水準 決定干擾因子並定出它們的水準，必要的話，可

4、以進行干擾實驗 田口方法培训教材课件田口方法步驟(2/2)選定適當的直交表，並安排完整的實驗計劃 執行實驗，記錄實驗數據 資料分析 確認實驗 若有必要，可以重覆以上步驟，直到達到最佳的品質及性能為止田口方法培训教材课件以實驗的方法來決定設計參數 試誤法(trial-and-error)一次一因子實驗法(one-factor-at-a-time experiments)全因子實驗法(full-factorial experiments)田口式直交表實驗法(Taguchis orthogonal arrays)田口方法培训教材课件試誤法Trial-and-error 無需任何資料分析 不是一種有系

5、統性的方法，太過依賴個人經驗 有時候很有效率，但大部份的時候是沒有效率的 所累積的經驗常常是沒有系統的 田口方法培训教材课件一次一因子實驗法ExpABCDEFGy111111111.2221111111.5322111112.0422211111.1522221111.8622222112.2722222211.6822222221.7Effect0.30.5-0.90.70.4-0.60.1A1 B1 C2 D1 E1 F2 G1 田口方法培训教材课件一次一因子實驗法 因子效應是在特定的條件下的計算值 換句話說，因子效應是在某種偏見（bias）下評估出來的 直交表的使用，可以消除這種偏見 田

6、口方法培训教材课件全因子實驗法 考慮所有可能的因子排列組合 沒有效率，需要太多組實驗 前例中有七個因子，每個因子有兩個變動水準，共需要128（27）組實驗 田口方法培训教材课件直交表Orthogonal Arrays 每一行都是自我平衡的(self-balanced)即每一行中各水準出現的頻率是相同的 每兩行間都是互相平衡的(mutual-balanced)即在某一行中，出現某水準的所有實驗組，在另外一行中，出現各水準的頻率是相同的 有這兩個特性的實驗計劃表稱為直交表(orthogonal arrays)田口方法培训教材课件全因子實驗法Full-factorial ExperimentsExp

7、.ABCDy111111.1211121.3311211.0411221.8512112.0612122.1712211.5812221.1921112.31021122.21121211.61221221.71322111.81422122.01522211.51622221.3Level 11.491.631.851.60Level 21.801.661.441.69Effect0.310.04-0.410.09田口方法培训教材课件因子反應表與因子反應圖ABCDLevel 11.491.631.851.60Level 21.801.661.441.69Effect0.310.04-0.41

8、0.091.21.41.61.82.0A1A2B1B2C1C2D1D2A1 B1 C2 D1 田口方法培训教材课件全因子實驗法Full-factorial Experiments 因為實驗已經考慮到所有可能的排列組合，事實上可以不需做因子反應分析，而直接從實驗組中挑出一組最佳設計 但是一般田口式直交表所預測的最佳設計組合通常並不在實驗組中 田口方法培训教材课件田口式直交表La(bc)La(bc de)田口方法培训教材课件直交表 二水準的直交表L4(23)、L8(27)、L12(211)、L16(215)、L32(231)三水準的直交表L9(34)、L18(2137)、L27(313)、L36(

9、211312)、L36(23313)、L54(21325)四水準的直交表L16(45)、L32(2149)五水準的直交表L25(56)、L50(21511)田口方法培训教材课件L18(2137)直交表 Exp.12345678111111111211222222311333333412112233512223311612331122713121323813232131913313212102113322111212113321221322113132212313214222312131522312321162313231217232131231823321231田口方法培训教材课件L8(27)

10、田口式直交表ExpABCDEFGy111111111.2211122221.8312211222.0412222112.2521212121.5621221211.7722112211.3822121122.1Ave.1.725田口方法培训教材课件因子反應表與因子反應圖Response Table&Response GraphABCDEFGLevel 11.801.551.601.501.751.751.60Level 21.651.901.851.951.701.701.85Effect-0.150.350.250.45-0.05-0.050.251.41.51.61.71.81.92.0A

11、1A2B1B2C1C2D1D2E1E2F1F2G1G2A2 B1 C1 D1 E2 F2 G1 田口方法培训教材课件最佳設計Optimal Design 假設每一個因子的效應是獨立的 或者我們說任何兩個因子間沒有交互作用(interaction)因此因子效應是可以疊加的(additive)田口方法培训教材课件預測Predictionmm 95.0)725.160.1()725.170.1()725.170.1()725.150.1()725.160.1()725.155.1()725.165.1(725.1)1()2()2()1()1()1()2(yGyFyEyDyCyByAyABCDEFGL

12、evel 11.801.551.601.501.751.751.60Level 21.651.901.851.951.701.701.85Effect-0.150.350.250.45-0.05-0.050.25田口方法培训教材课件確認實驗 Confirmation Experiments 要確認預測值的正確性唯一的方法是去做確認實驗 若實驗值和預測值夠接近，則我們可以認定假設是合理的因子效應是可疊加的，因子之間的交互作用是可忽略的，甚至我們可以認為因子效應的估計大致上是可靠的 田口方法培训教材课件田口博士的品質定義 產品在它的生命周期內，整個社會對它所付出的總代價 此總代價稱之為品質損失(q

13、uality loss)越少的品質損失代表越高的品質 田口方法培训教材课件品質損失 消費者購買產品時支付的費用,這包括了製造商的成本 產品對消費者造成的不便 產品對環境的侵害 維修或更換費用 田口方法培训教材课件 消費者會把對品質損失的滿意度反應在市場上品質差的產品或廠牌會漸漸失去市場,於是品質差的製造商最終還是要自食品質損失的後果 消費者是品質的最終決定者 田口方法培训教材课件下列對產品的描述可以視同義的 品質很高 社會對它所付出的代價很小 品質損失很小 消費者滿意度很高 消費者不滿意度很低 田口方法培训教材课件 當品質特性與消費者的期待值(目標值)一致時,消費者的不滿意度是最低的(品質損失

14、是最小的)當品質特性開始偏離目標值時,消費者的不滿意度也開始提高品質損失開始增加 田口方法培训教材课件品質損失函數 田口博士假設:當產品的品質特性y開始偏離目標值m時,品質損失L是以二次曲線的速度增加 2)()(mykyL（5.1）田口方法培训教材课件品質損失函數示意圖 m品質特性 y品質損失 L(y)2)()(mykyL田口方法培训教材课件望小品質特性 0 ,)(2ykyyL品質特性 y品質損失 L(y)田口方法培训教材课件望大品質特性 （5.5）0 ,)(2yykyL品質特性 y品質損失 L(y)田口方法培训教材课件整批產品的品質損失 niimyk12)(總品質損失nmyknmykQnii

15、nii1212)()(（5.6）田口方法培训教材课件均方偏差 MSD mean square deviation2212)(SmynmyMSDnii2212)(SmyknmykQnii（5.7）（5.8）田口方法培训教材课件望小品質特性 2212SyknykQnii田口方法培训教材课件望大品質特性 nykQnii121田口方法培训教材课件Summary （5.11）MSDkQ 2212)(SmynmyMSDnii2212SynyMSDniinyMSDnii121（5.12）（5.13）（5.14）望目特性 望小特性 望大特性 田口方法培训教材课件S/N比 平均品質損失可以直接做為一批產品的品質

16、指標 田口博士將平均品質損失排除係數k後,以對數轉換、乘以10、並取反號,並將它們稱為S/N比,做為品質的同義字 MSDS/Nlog10（5.15）田口方法培训教材课件 產品或製造系統之輸入輸出示意圖 田口方法培训教材课件干擾因子的分類 例子使用階段的外部干擾因子使用環境（溫度、濕度）、使用者干擾因子內部干擾因子材料磨耗、材料老化製造階段的外部干擾因子製造環境（溫度、濕度）、製造者干擾因子內部干擾因子材料變異、製程參數變異品質特性量測時的量測干擾因子量測的位置、量測的時間干擾因子干擾因子類別田口方法培训教材课件穩健品質設計Robust Quality Design 決定控制因子的值,使得品質特

17、性達到理想的機能,且讓干擾所造成的品質特性變異減至最小田口方法培训教材课件穩健品質設計的原理 如何讓干擾所造成的品質特性變異減至最小?利用品質特性與控制因子間的非線性關係去降低內部干擾因子的影響 利用干擾因子與控制因子間的交互作用去降低外部干擾因子或量測干擾因子的影響 田口方法培训教材课件非線性的控制因子與品質特性關係 田口方法培训教材课件線性的控制因子與品質特性關係 田口方法培训教材课件調整因子Adjustment Factors 調整因子的變動只會影響品質特性本身的大小而不會影響品質特性變異的大小 調整因子與品質特性之間必然是線性關係田口方法培训教材课件三種常用的干擾策略 隨機試驗 內直交

18、表 干擾試驗田口方法培训教材课件隨機實驗:塑膠射出成型品融合強度實例 Exp.ABCDy1y2y3y4y51111169.772.455.065.368.72122278.675.367.270.372.33133374.670.265.371.668.94212383.290.275.488.191.35223193.693.4104.8101.397.86231298.3105.0115.0108.6110.373132124.0110.0122.9115.3117.883213117.0101.0113.0105.6114.693321114.0111.0109.3105.3田口方法培训

19、教材课件外直交表與內直交表的因子配置例子 p11112222q11221122r11222211s12121212t12122121u12211221v12212112Exp A B C D EF G H12345678111111111211222222311333333412112233512223311612331122713121323813232131913313212102113322111212113321221322113132212313214222312131522312321162313231217232131231823321231田口方法培训教材课件干擾實驗 進行一系

20、列的干擾實驗，將許多干擾因子複合（compound）成單一個干擾因子，如煞車系統設計實例中的N因子 N1=60F墊片溫度，潮濕的環境，及80%墊片磨耗N2=360F墊片溫度，乾燥的環境，及10%墊片磨耗田口方法培训教材课件複合干擾因子的觀念示意圖 品質特性概率密度田口方法培训教材课件複合干擾因子 N1是所有干擾因子使品質特性傾向降低的組合 N2是所有干擾因子使品質特性傾向增加的組合 故意讓黑線條左右兩部份越遠離越好，因為如果能對此複合干擾因子N足夠穩健，則必定也能對任何其他干擾足夠穩健 田口方法培训教材课件干擾實驗中干擾因子的反應圖例子 a1a2b1b2c1c2d1d2N1（使品質特性傾向降低

21、）=a2 b1 c2 d1N2（使品質特性傾向增加）=a1 b2 c1 d2 田口方法培训教材课件選擇品質特性以降低交互作用 最好是連續實數函數 最好是各控制因子的單調函數(monotonic functions)最好是與能量轉換有關田口方法培训教材课件適當及不適當的品質特性例子 適當的品質特性不適當的品質特性力良率或不良率距離通過或不通過速度可靠度加速度外觀壓力缺失數目時間氣泡數目田口方法培训教材课件 磁磚製程設計中各組實驗的S/N比Exp A B C D E F G HP1P2P3P4P5P6P7Ave.SS/N111111111 10.18 10.18 10.12 10.06 10.02

22、9.98 10.20 10.11 0.08741.3211222222 10.03 10.019.989.969.919.89 10.129.99 0.07842.23113333339.819.789.749.749.719.689.879.76 0.06443.6412112233 10.09 10.08 10.079.999.929.88 10.14 10.02 0.09640.3512223311 10.06 10.05 10.059.899.859.78 10.129.97 0.12937.7612331122 10.20 10.19 10.18 10.17 10.14 10.13

23、10.22 10.18 0.03250.07131213239.919.889.889.849.829.809.939.87 0.04846.3813232131 10.32 10.28 10.25 10.20 10.18 10.18 10.36 10.25 0.07143.2913313212 10.04 10.02 10.019.989.959.89 10.11 10.00 0.07043.11021133221 10.009.989.939.809.779.70 10.159.90 0.15636.011212113329.979.979.919.889.879.85 10.059.93

24、 0.07142.91221322113 10.069.949.909.889.809.72 10.129.92 0.13937.11322123132 10.15 10.08 10.049.989.919.90 10.22 10.04 0.12038.514222312139.919.879.869.879.859.80 10.029.88 0.06943.21522312321 10.02 10.009.959.929.789.71 10.069.92 0.12937.71623132312 10.08 10.009.999.959.929.85 10.149.99 0.09740.217

25、23213123 10.07 10.029.899.899.859.76 10.199.95 0.14736.61823321231 10.10 10.08 10.059.999.979.95 10.12 10.04 0.06743.5Ave=41.3田口方法培训教材课件重要性測試:一半準則 將大約一半的控制因子視為重要因子,另一半視為不重要因子 田口方法培训教材课件磁磚製程設計實例中因子對S/N比的反應表及反應圖 ABCDEFGHLevel 143.140.540.540.344.541.140.439.9Level 239.541.241.040.940.141.441.542.8Leve

26、l 342.242.542.739.341.442.041.2Effect3.61.62.12.45.30.31.62.9Rank2654187339404142434445A1A2B1B2B3C1C2C3D1D2D3E1E2E3F1F2F3G1G2G3H1H2H3S/N Ratio田口方法培训教材课件磁磚製程設計實例中因子對品質特性的反應表及反應圖 ABCDEFGHLevel 110.029.939.999.9910.0010.079.9810.03Level 29.9510.0010.009.9710.029.979.9710.02Level 310.029.979.999.949.911

27、0.019.90Effect0.060.080.030.030.080.170.040.13Rank537841629.859.909.9510.0010.0510.10A1A2B1B2B3C1C2C3D1D2D3E1E2E3F1F2F3G1G2G3H1H2H3品質特性田口方法培训教材课件磁磚製程設計實例中控制因子的分類 有影響有影響類別S/N？品質特性？控制因子用途1是是A、E、H用來縮小變異2否是B、F用來調整品質特性至目標值3是否C、D用來縮小變異4否否G用來降低成本田口方法培训教材课件兩階段最佳化 先調整那些對S/N有影響的因子,使得S/N變得最大 再調整那些對品質特性有影響但對S/N

28、沒有影響的因子,使得品質特性的平均值移至目標值但變異維持不變 田口方法培训教材课件兩階段最佳化示意圖 0510159.59.69.79.89.910.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5品質特性機率密度原始設計第一階段第二階段 田口方法培训教材课件Two-Step Optimization第一階段最佳化 第二階段最佳化 A1 B？C3 D3 E1 F？G？H2 A1 (B)C3 D3 E1 F2 G？H2 降低成本 A1 (B)C3 D3 E1 F2 G3 H2 田口方法培训教材课件預測(Prediction)預測最佳S/N=41.3+(43.1-41.3)+(42.5-41.

29、3)+(42.7-41.3)+(44.5-41.3)+(42.8-41.3)=41.3+1.8+1.2+1.4+3.2+1.5=50.4 預測原始S/N=41.3+(39.5-41.3)+(41.0-41.3)+(40.9-41.3)+(40.1-41.3)+(42.8-41.3)=41.3-1.8-0.3-0.4-1.2+1.5=39.1 田口方法培训教材课件磁磚製程設計確認實驗與預測值的比較 Calculated PredictedP1P2P3P4P5P6P7Ave.SS/NS/NOriginal 10.15 10.11 10.029.969.899.86 10.1810.020.1238

30、.639.110.14 10.12 10.019.949.919.88 10.17Optimal 10.08 10.06 10.03 10.02 10.03 10.01 10.0910.040.0350.150.410.07 10.05 10.04 10.02 10.029.99 10.09田口方法培训教材课件效益分析0510159.59.69.79.89.910.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5品質特性機率密度原始設計第一階段第二階段 田口方法培训教材课件田口方法以工程觀點看問題 80屬工程範疇 20屬於統計田口方法培训教材课件田口方法之髓 品質是產品出廠後對社會造成的損失；損失愈小，品質愈高 對干擾因子的不敏感性 品質特性的選取田口方法培训教材课件田口方法之骨 損失函數 非線性關係的利用 S/N比田口方法培训教材课件田口方法之皮 直交表的使用 沒有討論干擾因子仍是傳統實驗設計，並非田口方法田口方法培训教材课件 The end The end更多免费资料下载请进六西格玛品质网：更多免费资料下载请进六西格玛品质网：更多免费资料下载请进仪器信息网更多免费资料下载请进仪器信息网(计量论坛计量论坛)：