实验设计─田口方法

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33
田口试验
A(64) B(32) C(16) D(8)
E(4)
F(2)
G(1) 结果
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
3
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4
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1
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2
5
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6
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1
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2
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7
1
1
1
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2
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8
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9
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12
1
1
1
2
1
2
2
13
1
1
1
2
2
23
田口试验
L8直交表
A B CDE
石 粗 蜡蜡加 A B C DE F G灰 细 石 石 料
石 度 量种量


FG 浪长 费石 回量 收
1 23 45671 2 3 4 5
67
1 1 1 1 1 1 1 1 5 粗 43 现 1300 0
0
2 1 1 1 2 2 2 2 5 粗 43 新 1200 4
非关键x:由于其影响较不大, 用其来降低成本
6
田口试验
二阶段的实验步骤
阶段一:筛选试验 决定y
把有可能影响到y的x都要考虑并做实验,以挑 选出关键x
阶段二:最佳条件 决定y
针对已挑出的关键x,进行最佳条件的试验, 以决定最佳的x值。
控制阶段 决定y
针对关键少数的x参数,进行持续的控制,以 spc监控其稳定性。
田口方法:由田口玄博士所提出,它删除许多 统计设计的工作,以一种可以直接、经济的方式 一次就可以做许多因素的实验,所以工业界上较 常用。
30
田口试验
单因素实验
所谓单因素实验方法,即实验过程中只 允许单一因素变动,其余因素必须保持固定 的实验方法,但单因素实验法可能之问题如 下:
将会漏失复合因素的讯息,当因素数很多时将较不真实 无法保证在实际的制造条件中,可获得实验结果的再现 性
见次页
31
田口试验
一次一因素的实验
A 实验次

B
C
D
E
F
G
实验结 果
1 A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 1
2 A2 B1 C1 D1 E1 F1 G1 2
3 A2 B2 C1 D1 E1 F1 G1 3
4 A2 B2 C2 D1 E1 F1 G1 4
5 A2 B2 C2 D2 E1 F1 G1 5
2 A2 B1 C1 D1 E1 F1
3 A2 B2 C1 D1 E1 F1
4 A2 B2 C2 D1 E1 F1
5 A2 B2 C2 D2 E1 F1
6 A2 B2 C2 D2 E2 F1
7 A2 B2 C2 D2 E2 F2
8 A2 B2 C2 D2 E2 F2
田口试验
G
实验结 果
G1 1
G1 2
21
田口试验
正交表(Orthogonal Array)
3.直交表(正交表)
直交表用于实验计划,它的建构,允许每一个因 素的效果,可以在数学上,独立予以评估。
可以有效降低实验次数,进而节省时间、金钱而 且又可以得到相当好的结果。
22
田口试验
次数 A B C D E F G 结果 1234567
1 1 1 1 1 1 1 1 Y1 2 1 1 1 2 2 2 2 Y2 3 1 2 2 1 1 2 2 Y3 4 1 2 2 2 2 1 1 Y4 5 2 1 2 1 2 1 2 Y5 6 2 1 2 2 1 2 1 Y6 7 2 2 1 1 2 2 1 Y7 8 2 2 1 2 1 1 2 Y8
0
8 2 2 1 2 1 1 2 1 细 43 新 1300 0
5
每百件尺寸 缺陷数
51
16
17
12 142
6
6
68
42
26
24
田口试验
回应表(Response Table)
要素 A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2
不良总数 不良百分比
51/400
12.75
142
35.5
107
26.75
问题是,这些瓷砖尺寸大小的变异,他们发现外层瓷砖, 有50%以上超出规格,另外50%则正好符合规格。
引起瓷砖尺寸的变异,很明显地在制程中,是一个杂音因
素解决问题,使得温度分布更均匀,只要重新设计整个窑就 可以了,但需要额外再花50万元,投资相当大。
16
内部瓷砖
田口试验
外层瓷砖 (尺寸大小有变异)
改善前
讨论题
从本案例中,你认为?
最能提供最完整的实验数据的是那一个方法
1.一次一个因子法 2.全因子法 3.正交实验法
正交实验法有何优点?
28
田口试验
正交实验配置
29
田口试验
直交表和线点图
传统的实验计划方法是由英国的R.A.Fisher在 本世纪初发出来的,该方法包含多种的统计设计 技巧,其需要使用比较繁复的统计技巧,所以较 少使用在工业界上。
1.外部杂音─产品使用时,因使用条件,如温度 、湿度、灰尘等而使机能发生变异,此类条件为外部 杂音因素。
2.内部杂音(劣化)─产品组件的劣化。 3.产品间杂音─在既定的制造条件下,因条件变 异而造成产品间发生差异。 所有质量管理活动的目标就是要生产经得起各种 杂音因素考验的产品。
11
田口试验
坚耐性
厂商现在必须致力于在生产前就使复杂的产 品能达到高质量。
减少变异亦即要有较大的再现性和可靠性, 而最终目的就是要为制造商和消费者节省更多的 成本。
9
田口试验
讨论题
实验设计的目的是为了什么? 实验设计是线上品管还是线外品管? 为什么线外品管要比线上品管早做呢?
10
田口试验
变异和杂音
杂音因素就是使机能特性,如燃料效率、换档压 力、磨耗和转向力等偏离目标值的因素。 杂音因素可分为三类:
5
3 1 2 2 1 1 2 2 5 细 53 现 1300 4
5
4 1 2 2 2 2 1 1 5 细 53 新 1200 0
0
5 2 1 2 1 2 1 2 1 粗 53 现 1200 0
5
6 2 1 2 2 1 2 1 1 粗 53 新 1300 4
0
7 2 2 1 1 2 2 1 1 细 43 现 1200 4
所有质量管理活动的最终目标就是要 生产经得起各种杂音因素考验的产品。
坚耐性(Robustness)就是产品的机能 特性对杂音因素的差异不敏感,不受影 响。
12
田口试验
坚耐性和杂音间的关系
可控因子X表示
X
X
INPUT
PROCESS
X
OUTPUT Y
CUSTOMER
Z
Z
不可控因子Z表示
Z
Z
坚耐性设计,利用X使得Y达目标值, 且不易受Z因子方影响,谓坚耐性设计
上限


大 小
外部瓷砖
改善前
内部瓷砖
下限
17
田口试验
原材料粉碎及混合 成型 烧成 上釉 烧成
控制因素
水准一(新案)
水准二(现行)
A:石灰石量
5%
1%
B:某添加物粗细 度
C:蜡石量
细 53%
粗 43%
D:蜡石种类
新方案组合
现行组合
E:原材料加料量 1300公斤
1200公斤
F:浪费料回收量 0%
4%
G:长石量
G1 3
G1 4
G1 5
G1 6
G1 7
G2 8
20
全因子实验法
田口试验
2.全因子实验法:
这种实验方法,所有可能的组合都必须加以 深究。
但相当耗费时间、金钱,例如
7因子,2水平共须做:128次实验。 13因子,3水平就必须做了1,594,323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。
确认实验:将预期的缺陷数和“确认实验 ”的结果做比较。
但事实上厂商选得是A1B2C1D1E2F1G2, 主要的原因是C(蜡石)要因的价格很贵,但 改善的效果又不大,所以选C1(蜡石含量为 43%)
26
内部瓷砖
田口试验
外层瓷砖 (尺寸大小有变异)
改善前
改善后 上限


大 小
外部瓷砖
内部瓷砖
下限
27
田口试验
客户关心 什么,在 乎什么, 抱怨什么
4
Y=f(x)的思想
田口试验
供货商
原材料
过程
产品
客户
Supplier
Input CTI
x
Process CTP x
Output CTQ y
Custome r
VOC
5
田口试验
Y=f(x)
Y=F(x)
Y:优先关注客户重视的特性, 要能量化。 有时不只一个Y特性
关键x:利用其控制y的平均 值满足需求,标准差满足需 要
1
1
…..
127
2
2
2
2
2
2
1
128
2
2
2
2
2
2
2
34
田口试验
直交性
•在实验计划中最主要的一个特性,便是实验结果的再现 性;另外,当我们希望能在各种相异的条件,以最有效 的方式比较因素水平时,都只有在直交性实验计划方法 中才能达到 •利用直交表进行实验,在实验结果的可靠度及高再现性 上,都具有高效益。不管制程条件如何变化,在不同条 件下,获得好的再现性之效果是相同的。 •假如我们的实验计划均为直交,则我们在回应表中比较 A1和A2时,我们将可确定A1中B效果与A2中的B效果应为 相同,且当因素以直交方式变动时,其它的效应将不会 混合于各因素的水准内。
0%
5%
18
田口试验
实验方法
1.一次一个因素法:
每次只改变一个因子,而其它因子保持固定。 但它的缺点是不能保证结果的再现性,尤其是当有 交互作用时。
例如在进行A1和A2的比较时,必须考虑到 其它因子,但目前的方法无法达成。
19
一次一因素的实验
A 实验次

B
C
D
E
F
1 A1 B1 C1 D1 E1 F1
13
田口试验
讨论题
当你在读书时,外界有人在吵,有人在放音 乐,请问这些是信号,还是杂音?
什么是杂音,可否用比较简易的方式来表达? 什么是坚耐性,如果以此题来表达时?
14
田口试验
正交实验法导入
15
一个瓷砖工厂的实验
田口试验
在1953年,日本一个中等规模的瓷砖制造公司,花了200 万元,从西德买来一座新的隧道,窑本身有80公尺长,窑内 有一部搬运平台车,上面堆栈着几层瓷砖,沿着轨道缓慢移 动,让瓷砖承受烧烤。
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田口试验
次数 A B C D E F G 结果 1234567
1 1 1 1 1 1 1 1 Y1 2 1 1 1 2 2 2 2 Y2 3 1 2 2 1 1 2 2 Y3 4 1 2 2 2 2 1 1 Y4 5 2 1 2 1 2 1 2 Y5 6 2 1 2 2 1 2 1 Y6 7 2 2 1 1 2 2 1 Y7 8 2 2 1 2 1 1 2 Y8
田口试验
实验设计─田口方法 实验设计简介
1
田口试验
为什么需要实验设计?
•同样在生产同规格的产品,为什么有些厂商的良品率就是比
较高。
•同样是在生产同类型的产品,为什么有些人的产品性能以及
寿命就是比较好,而成本又比较低呢?This is the Know how
相同原料 更便宜的原料
相同制程
相同产品 相同功能
6 A2 B2 C2 D2 E2 F1 G1 6
7 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G1 7
8 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 8
32
田口试验
全因素实验
全因素实验计划方法允许在同一时间内检查多 数因素的效果,而在做全因素实验时所有因素 的复合水平都将被检查。
有A, B, C, D, E, F , G七个因子 27 128次实验 28 256次实验 37 2187次实验 312 1,594,323次实验
86
21.5
101
25.25
92
23.00
76
19.00
117
29.25
要素 E1 E2 F1 F2 G1 G2 合计
不良总数 不良百分比
122
30.50
71
17.75
54
13.50
139
34.75
1Hale Waihona Puke Baidu2
33.00
61
15.25
193
24.12
25
田口试验
最佳条件确认
由于缺陷是愈小愈好,所以依此选出的最 佳条件为:A1B2C2D1E2F1G2。
3
田口试验
实验设计的想法
supplier input
process
output customer
对供应 商要提 出那些 的规格 要求, 尤其是
CTI
有那些的 输入因子 会影响到 y,从中 找出CTI
过程中有那些的过 程因子,其会影响 到y特性,那些可能 有相应的交互作用,
从中找出CTP
如何确定 成为量化 的产品特 性?Y特 性,CTQ
36
田口试验
•假设实验执行所需花费的成本相当高,在此情况下不 管任何理由,我们希望只做四次实验,以代替全因素 实验。请问下列二表,你会选择那一项
7
田口试验
双赢 供 伙伴 应 商
DOE的应用阶段
需求
产品
线外 品管
系统设计 参数设计 公差设计
设计
制程 设计
设计 品管
技术 品管
期望 顾
在线 诊断 品管 预测
测量
生产
制造 品管

服务
顾客 品管
满意
8
田口试验
田口工程简介
由田口玄一博士所提出的一套实验方法,它 在工业上较具有实际应用性,是以生产力和成本 效益,而非困难的统计为依归。
为什么良品率 不一样?
为什么可以做出 低成本高质量的产品?
2
田口试验
日本工业强盛的原因
日本人在多种制造业,如汽车、钢铁、电子和纺织方面, 居于领导地位,主要是因为他们能以具竞争力的价格, 生产高质量产品。 美国研究后认为而他们致胜的法宝主要有二项: 1.QFD(自顾客要求一直策划到相应的制造管理要求) 2.田口方法(实验设计方法之一,简单易用,没有复杂的 统计原理)
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