田口设计方法基本知识

田口设计方法在质量管理中的应用

稳健设计(田口方法)简介

稳健设计(田口方法)由小日本质量工程学家田口玄一博士于20世纪70年代创立的新的优化设计技术,主要用于技术开发,产品开发,工艺开发.

一:基本概念

望目特性:

存在固定目标值,希望质量特性围绕目标值波动,且波动越小越好,这样的质量特性称为望目特性

望小特性:

不取负值,希望质量特性越小越好(理想值为0),且波动越小越好,这样饿质量特性称为望小特性

望大特性:

不取负值,希望质量特性越大越好(理想值为∞),且波动越小越好,这样的质量特性称为望大特性

动态特性:

目标值可变的特性,称为动态特性,与之相对的,望目特性,望小特性,望大特性统称为静态特性

外干扰(外噪声):

由于使用条件及环境条件(如温度,湿度,位置,操作者等)的波动或变化,引起产品质量特性值的波动,称之为外干扰,也称为外噪声.请注意,外噪声并非常说的噪音

内干扰(内噪声):

产品在储存或使用过程中,随着时间的推移,发生材料变质等老化,劣化现象,从而引起产品质量特性值的波动,称之为内干扰,也叫内噪声.

产品间干扰(产品间噪声):

在相同生产条件下,生产制造出来的一批产品,由于机器,材料,加工方法,操作者,测量误差和生产环境(简称5M1E)等生产条件的微笑变化,引起产品质量特性值的波动,称为产品间干扰,也称为产品间噪声.

可控因素:

在试验中水平可以人为加以控制的因素,称为可控因素

标示因素:

在试验中水平可以指定,但使用时不能加以挑选和控制的因素称为标示因素.

误差因素:

引起产品质量特性值拨动的外干扰,内干扰,产品间干扰统称为误差干扰.

稳定因素:

对信噪比有显著影响的可控因素,称为稳定因素.

调整因素:

对信噪比无显著影响,但对灵敏度有显著影响的可控因素,称为调整因素.

次要因素:

对信噪比及灵敏度均无显著影响的可控因素称为次要因素.

信号因素:

在动态特性的稳健设计中,为实现人变动着的意志或赋予不同目标值而选取的因素,称为信号因素.

稳健性:

指质量特性的波动小,抗干扰能力强

信噪比:

稳健设计中用以度量产品质量特性的稳健程度的指标

灵敏度:

稳健设计中用以表征质量特性可调整性的指标

稳健设计:

以信噪比为指标,以优化稳健性为目的的设计方法体系.

内设计:

在稳健设计中,可控因素与标示因素安排在同一正交表内,进行试验方案的设计.相应的正交表称为内表(内侧正交表),所对应的设计称为内设计.

外设计:

在稳健设计中,将误差因素和信号因素安排在一张正交表内,进行试验方案的设计,相应的正交表称为外表(外侧正交表),所对应的设计称为外设计.

稳健设计又叫动静参数设计，是日本著名质量管理专家田口玄一博士在七十年代初从工程观点、技术观点和经济观点对质量管理的理论与方法进行创新研究，创立了"田口方法(Taguchi Methods)。田口方法可应用于产品设计、工艺设计和技术开发阶段，从而可提高产品设计质量，降低成本，缩短研制开发周期。

田口方法可应用于汽车、机械、航空航天、化工、冶金、电子、光学、医药、生化、农业等领域。

现在有专门的软件进行，叫：“均匀设计ＵＤ４.０”，主要功能如下：

1 静态特性试验型参数设计

辅助用户进行内设计与外设计，外设计又分内外表直积法、综合误差因素法和重复试验法，并安排试验，为用户提供试验方案表，根据试验数据计算望目特性、望小特性、望大特性或望零特性的信噪比与灵敏度，并对信噪比与灵敏度进行方差分析，绘制趋势图，得到最优参数组合方案。可以打印正交表、试验方案表、试验数据、信噪比与灵敏度、方差分析表、趋势图、参数优化方案表；输入数据和输出数据可导入Word；正交表与试验数据可以文本文件形式导入导出。

2静态特性计算型参数设计

根据用户提供的产品数学模型，辅助用户进行内设计与外设计，外设计又分内外表直积法和综合误差因素法并安排试验，提供用户数学模型输入窗口与接口规范，对于简单数学模型用户可直接输入，复杂数学模型提供用户接口和多种程序语言编程样例。根据数学模型计算数据计算望目特性、望小特性、望大特性或望零特性的信噪比与灵敏度，并对信噪比与灵敏度进行方差分析，绘制趋势图，得到最优参数组合方案。可以打印正交表、试验方案表、试验数据、信噪比与灵敏度、方差分析表、趋势图、参数优化方案表；输入数据和输出数据可导入Word；正交表可以文本文件形式导入导出。

3数字系统参数设计

辅助用户进行内设计，安排试验，为用户提供试验方案表，根据试验数据计算单一动作系统和两种动作系统时的信噪比与标准信噪比，并对信噪比或标准信噪比进行方差分析，绘制趋势图，得到最优参数组合方案。可以打印正交表、试验方案表、试验数据、信噪比与标准信噪比、方差分析表、趋势图、参数优化方案表；输入数据和输出数据可导入Word；正交表与试验数据可以文本文件形式导入导出。

4动态特性产品开发参数设计

辅助用户进行内设计与外设计，外设计又分内外表直积法、综合误差因素法和重复试验法，并安排试验，为用户提供试验方案表，对单信号因素时的信号因素已知时零点比例式、基准点比例式和线性式，信号因素未知时的信号水平等差线性式、信号水平等比零点比例式、信号水平等比线性式和信号真值不明确的几种状况计算信噪比，并对信噪比与灵敏度进行方差分析，绘制趋势图，得到最优参数组合方案。可以打印正交表、试验方案表、试验数据、信噪比与灵敏度、方差分析表、趋势图、参数优化方案表；输入数据和输出数据可导入Word；正交表与试验数据可以文本文件形式导入导出。