田口实验方法

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
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？
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
η =10㏒ (1/n) „(Sm－ Ve )/Ve‟
簡化公式 η =10㏒ (Yave /σ)2
S =10㏒ (1/n) „ (Sm － Ve ‟
本车间有哪些望目特性
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 … … yn σ2 =1/n (Σyi 2) η =－10㏒ σ2 S=1/n(y1+ y2+ y3+ y4 +… … yn)
源自文库
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 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
例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220） 温度 1 2 1 1 压力 1 2 时间 1 2 粒子数（品质） Y1 Y2
• 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)
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。
計算一般的望目特性
y1 y2 19.4 376.36 y3 32.0 1024 y4 11.0 121 y5 23.0 529 y6 4.0 16
yi yi2 Avg y Σy ST Sm Se Ve σ η
S
10.8 116.64 16.7 100.2 2183 1673.34 509.66 101.932 10.1 4.1 24.18138
pº ­ â 0¥ ؼ б æ¥ Ø¯ S© Ê yi yi
2 2
y1 0.01 0.0001 0.0002 36.9854 -0.0002
y2 0.02
y3 -0.001
y4 -0.02
y5 -0.01 0.0001
0.0004 0.000001 0.0004
m £ b £ S
本车间有哪些0望目特性
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
• 50年代田口玄一(Taguchi Genichi)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(Taguchi’s Method)。
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
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: y1 y2 y3 y4 … … yn YT=Σy =y1 +y2+ y3+ y4 +…..yn ST = (Σyi 2) Se = ST － Sm Sm=YT2/n Ve =Se/(n-1)
时间 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 1 2 2 2 温度 1 1 2 2 1 1 2 压力 1 2 1 2 1 2 1 粒子数（品质） Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
8
2
2
2
Y8
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。
σ2 =1/n (Σyi
2)
0.0009 0.0064 0.0049 0.0025 0.000049 0.0036
η =－10㏒ σ2
本车间有哪些望小特性
望大型S/N公式
• yi 期望越大越好(損失少) ， ­ pº â± æ¤ j¯ S© Ê
• 例如:抗拉強度 壽命 黏著 力 • 望大特性公式: • y 1 y2 y3 y4 … … yn • σ2 =1/n (Σ1/yi
1 2 1 2 1 2 1 2
1.5 1.95 0.45
1 2 1 2 2 1 2 1
1.75 1.7 -0.05
1 2 2 1 1 2 2 1
1.75 1.7 -0.05
1 2 2 1 2 1 1 2
1.6 1.85 0.25
1.2 1.8 2 2.2 1.5 1.7 1.3 2.1
AVER. 1.725
望小型S/N公式
• yi 期望越小越好(損失少)，
望小特性公式:
pº ­ â± æ¤ p¯ S© Ê yi yi m £ b £
2 2
• 例如:磨耗 噪音 溫昇 振動
•
y1 0.03 0.003058 25.1454
y2 0.08
y3 0.07
y4 0.05
y5 0.007
0.06
•
• •
y 1 y2 y3 y4 … … yn
3
4
2
2
1
2
2
1
Y3
Y4
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。
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) 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 製程設計 (製程改善)
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
18個較常用的標準直交表整理如下：
直交表名 實驗 最多之因 稱 數 子數
L4 L8 4 8 3 7
不同水準下之因子數 2L
3 7
3L
4L
5L
L9
L12 L16
• 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。
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。
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
例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220） 时间
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） 因個別產品間之變異引起的偏差。（产品 的一致性）
3. 單位間變異 (Unit-to-Unit Variation) ：
• 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
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
• 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）
2)
yi 1/yi m £ b £
2 2
y1 1000
y2 1000
y3 1000
y4 1000
y5 1000
1000
0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 60
• η = － 10㏒ σ2
本车间有哪些望大特性
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-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。
– 符號表示
AxB
• 试误法 • 一次一因子法 • 全因子实验法 • 田口实验法
实验设计法介绍
试误法
• 定义：凭个人的经验和直觉，选择一组设计参数， • 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。
直交表L8(27)
Exp A B C D E F G y
1 2 3 4 5 6 7 8
Level 1 Level 2 Effect
1 1 1 1 2 2 2 2
1.8 1.65 -0.15
1 1 2 2 1 1 2 2
1.55 1.9 0.35
1 1 2 2 2 2 1 1
1.6 1.85 0.25
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。
温度 压力 粒子数(品质)
1
1
1
1
Y1
2
2
1
1
Y2
3
2
2
1
Y3
4
2
2
2
Y4
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. 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
例如，热压实验：时间（12s、15s）、压力（400,450）、温度（200,220）