實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法田口式實(shí)驗(yàn)法

1、QE FULL TRAINING COURSECourse Number:QEA9917Course NameDOE - TAGUCHI METHOD( I )實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法-田口式實(shí)驗(yàn)法田口式實(shí)驗(yàn)法( I )DOE - TAGUCHI METHOD(I)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介在在DOE(Design of Experiments)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法的領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)計(jì)劃法的領(lǐng)域是由是由Ronald Fisher於於1920年引進(jìn)年引進(jìn).是以是以ANOVA(Analysis of Variance)為基礎(chǔ)為基礎(chǔ),用此一用此一方法來(lái)改良農(nóng)產(chǎn)品之收成方法來(lái)改良農(nóng)產(chǎn)品之收成.我們稱之為我們稱之為Full DOE或或Frac

2、tional Factorial Designs.在在1950年代年代,由由Taguchi以以O(shè)rthogonal Arrays為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)發(fā)展一套實(shí)驗(yàn)方法用於電話電報(bào)公司以很有效的提高發(fā)展一套實(shí)驗(yàn)方法用於電話電報(bào)公司以很有效的提高該公司的效率該公司的效率.Taguchi Techniques(田口方法田口方法)是從是從Statistical Experimental Design所改良而成所改良而成,可節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本和可節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本和便於應(yīng)用便於應(yīng)用.田口實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介田口實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介DOE - TAGUCHI METHOD(I)基本觀念基本觀念在一個(gè)制程里在一個(gè)制程里,發(fā)和不良的原因很多發(fā)和不

3、良的原因很多,如果我們能如果我們能把不良原因杜絕把不良原因杜絕,我們可防止不良產(chǎn)生我們可防止不良產(chǎn)生.但在現(xiàn)實(shí)但在現(xiàn)實(shí)的世界里的世界里,很多時(shí)候我們知道那些不良原因很多時(shí)候我們知道那些不良原因,但完但完成去杜絕卻有困難成去杜絕卻有困難.可能涉及成本或技術(shù)可能涉及成本或技術(shù).但我們但我們卻可透過(guò)制程參數(shù)最佳化可控制不良原因之變異卻可透過(guò)制程參數(shù)最佳化可控制不良原因之變異.田口式實(shí)驗(yàn)方法就是協(xié)助我們找出主要的因子和田口式實(shí)驗(yàn)方法就是協(xié)助我們找出主要的因子和最有利的制程參數(shù)最有利的制程參數(shù).田口實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介田口實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介DOE - TAGUCHI METHOD(I)有關(guān)田口實(shí)驗(yàn)的案例有關(guān)田口實(shí)驗(yàn)的

4、案例 日本某一地磚制造廠日本某一地磚制造廠Ina Tile Company JapanIna Tile Company 所做出來(lái)的成品所做出來(lái)的成品(地磚地磚),其其尺寸大小差異很大尺寸大小差異很大.問(wèn)題問(wèn)題工程分析結(jié)果工程分析結(jié)果建議解決方案建議解決方案結(jié)果結(jié)果因爐子溫度不均而發(fā)生問(wèn)題因爐子溫度不均而發(fā)生問(wèn)題也是說(shuō)也是說(shuō),爐子溫度是做成問(wèn)題的主因爐子溫度是做成問(wèn)題的主因.田口實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介田口實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介增加某原物料之增加某原物料之Lime Content(石灰含量石灰含量)由由1%至至5%,發(fā)現(xiàn)有效的減少地磚尺寸的變異發(fā)現(xiàn)有效的減少地磚尺寸的變異.(1)重新設(shè)計(jì)及改造爐子重新設(shè)計(jì)及改造爐子(

5、估計(jì)花費(fèi)約估計(jì)花費(fèi)約50萬(wàn)美元萬(wàn)美元)(2)利用田口式方法改變或改良制程參數(shù)利用田口式方法改變或改良制程參數(shù) (Parameters Design)Quality Loss Function觀念觀念一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)特性是以附合目標(biāo)值為革準(zhǔn)一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)特性是以附合目標(biāo)值為革準(zhǔn),我們可確信這些產(chǎn)品會(huì)有良好的品質(zhì)我們可確信這些產(chǎn)品會(huì)有良好的品質(zhì).Rule 1如果一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)特性是以附合規(guī)格為基如果一個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)特性是以附合規(guī)格為基準(zhǔn)我們相信這樣的產(chǎn)品是準(zhǔn)我們相信這樣的產(chǎn)品是“As good as bad”,好壞差異不大好壞差異不大.Rule 2 品品 質(zhì)質(zhì) 工工 程程 的的 概概 念念 DOE -

6、 TAGUCHI METHOD(I) 品品 質(zhì)質(zhì) 工工 程程 的的 概概 念念 Quality Loss Function案例案例 Sony美國(guó)廠美國(guó)廠Sony日本廠日本廠與與產(chǎn)品比較產(chǎn)品比較結(jié)論結(jié)論理由理由Distribution of color density in TV sets (1979 Data)Sony日本廠之日本廠之Grade A產(chǎn)品遠(yuǎn)產(chǎn)品遠(yuǎn)比比Sony美國(guó)廠美國(guó)廠為多為多.Meet Spec.與與Meet Target之差異之差異.DOE - TAGUCHI METHOD(I)Lowerspec.Limit DDColor.DensityUpperspec.LimitFre

7、q.Sony日本日本CBABCQuality Loss FunctionMake to SpecificationStep FunctionL(y) = Quality Lossk = coef. Of Quality Loss(cost)m = target value for yy = Quality charateristicsMake to Target Value(y-m) = Deviation from targetQuadratic Loss FunctionNomial the best ModelL(y) = k(y-m)2 L(y)L(y) = 0yAomm + om -

8、 oL(y)AoAcceptRejectRejectm + om - omy品質(zhì)特性品質(zhì)特性LSLUSLDOE - TAGUCHI METHOD(I)Quality Loss FunctionDOE - TAGUCHI METHOD(I)Nomial the bestMore than one pieceMSD = Mean Square Deviation L = Loss k = Proportionality Constant m = Nomial value of the Quality Characteristic y = Average Value of y 2 = Varianc

9、e of yMSD =2 + (y - m)2Target value因因 MSD = Average of (y - m) for n Sample MSD = (yi - m)2n1njI=1或?qū)懗苫驅(qū)懗? MSD =(y1 - m)2 +(y2 - m)2 +(y3 - m)2 +.(yj - m)2n又因又因 2 = (y1 - y)2 +(y2 - y)2 +(y3 - y)2 +.(yj - y)2Re-arrangementMSD =n(y1 - y)2 +(y2 - y)2 +(y3 - y)2 +.(yj - y)2+(y1-m)2 MSD = 2 + (y1 - m)2 S

10、ensitivity Signal to noiseQuality Loss FunctionDOE - TAGUCHI METHOD(I)Smaller the better而而 MSD = yi2 = y2 + 21njI=1例例L(y)Wave soldering之不良率之不良率L(y) = k y2Ao = 225Ao = 10023 y = 2 Ao = 100 k = = k = 25 L(y) = k y2 = 25y2如果如果 y = 3 L(y) = 25 X (3)2 = 25 X 9 = 225yo2Ao1004K (MSD) for n pcs samplesKy2,

11、K = for 1 pcs sampleL (y) =Ao yo2Quality Loss FunctionDOE - TAGUCHI METHOD(I)Bigger the betterL(y)Ao = 100yyo(例如例如:出貨量出貨量)MSD = = (1 + + )1y 2jI=1K (MSD) whereK( ) where k = Aogo2 for 1 pcs SampleL (y) =1n1yi21y 22y 2Quality Loss Function例題例題 假設(shè)波峰焊制程之假設(shè)波峰焊制程之Nomial value of y(焊接爐之溫度焊接爐之溫度)為為240,已知對(duì)某

12、產(chǎn)品之平均成本已知對(duì)某產(chǎn)品之平均成本(每片每片)為為NT200而如果我們訂定而如果我們訂定y超出超出240之之 20時(shí)時(shí),材料就得報(bào)廢材料就得報(bào)廢.試求試求Quality Loss Function L(y)本例屬於本例屬於Nomial the best Model因此因此L(y) =k(y-m)2已知已知 當(dāng)當(dāng)y = 220 or 260 時(shí)時(shí)L(y) =200解解Tolerance = o = 20 o = 20Loss = Ao = L = 200 Ao = k(o)2 k = = k = 0.5/ L(y) = 0.5 (y - m)2IF y = 230 L(y) = 50(o)(o

13、)2200(20)2L (y) = k(y - m)2Ao=200y()50220240260230oDOE - TAGUCHI METHOD(I) Types of Experiments 實(shí)驗(yàn)的類別實(shí)驗(yàn)的類別Absolute Experiment是一種是一種Go-No-Go型之實(shí)驗(yàn)型之實(shí)驗(yàn).Absolute Experiment例例:我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)(試驗(yàn)試驗(yàn)),目的是了解有沒(méi)有靜電之存在目的是了解有沒(méi)有靜電之存在, 做一個(gè)試驗(yàn)做一個(gè)試驗(yàn)(如如Pilot Run在某種在某種Condition下下),測(cè)試良測(cè)試良率是否能達(dá)到率是否能達(dá)到90%或以上或以上.(只想証明這一點(diǎn)只想証明

14、這一點(diǎn))基本的統(tǒng)計(jì)方法與技巧將有利於實(shí)驗(yàn)者基本的統(tǒng)計(jì)方法與技巧將有利於實(shí)驗(yàn)者.應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法1.應(yīng)用最簡(jiǎn)便之方法應(yīng)用最簡(jiǎn)便之方法. 4.節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本.2.在復(fù)習(xí)的問(wèn)題中作有系統(tǒng)性之分析在復(fù)習(xí)的問(wèn)題中作有系統(tǒng)性之分析. 5.容易達(dá)成實(shí)驗(yàn)之積極性目標(biāo)容易達(dá)成實(shí)驗(yàn)之積極性目標(biāo).3.了解在何時(shí)何地需要支援了解在何時(shí)何地需要支援.DOE - TAGUCHI METHOD(I) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 計(jì)計(jì) 劃劃 法法 之之 概概 念念 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的目的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的目的在於以最少的時(shí)間與經(jīng)費(fèi)用在於以最少的時(shí)間與經(jīng)費(fèi)用(成本成本)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn),得最小之得最小之實(shí)驗(yàn)誤差的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差的數(shù)據(jù).作為進(jìn)一步的分析

15、作為進(jìn)一步的分析(盡管統(tǒng)計(jì)分盡管統(tǒng)計(jì)分析再?gòu)?qiáng)析再?gòu)?qiáng),如果沒(méi)有高品質(zhì)之實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如果沒(méi)有高品質(zhì)之實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),其結(jié)果可能其結(jié)果可能會(huì)有問(wèn)題會(huì)有問(wèn)題.)消極的目的消極的目的可分為消極目的和積極目的可分為消極目的和積極目的.積極的目的積極的目的在於尋求最小成本或適當(dāng)目標(biāo)值或最小不良率在於尋求最小成本或適當(dāng)目標(biāo)值或最小不良率或最大產(chǎn)量等的最佳生產(chǎn)條件或最大產(chǎn)量等的最佳生產(chǎn)條件(組合組合).DOE - TAGUCHI METHOD(I)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 計(jì)計(jì) 劃劃 法法 之之 概概 念念實(shí)驗(yàn)計(jì)劃用語(yǔ)及定義實(shí)驗(yàn)計(jì)劃用語(yǔ)及定義Considered course of action aimed at answeringo

16、ne or more carefully framed questions.Experiment(實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn))Treatment處理處理Factors(因子因子)Qualitative FactorsLevel(水準(zhǔn)或水準(zhǔn)數(shù)水準(zhǔn)或水準(zhǔn)數(shù))Response因變數(shù)因變數(shù)Experiment MaterialExperiment Environment為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩岢鲋蚧驅(qū)嶒?yàn)變數(shù)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩岢鲋蚧驅(qū)嶒?yàn)變數(shù).(例如例如)不同之操作員不同之操作員,不同之機(jī)器不同之機(jī)器,材料或顏色等材料或顏色等.因子的狀態(tài)條件為水準(zhǔn)因子的狀態(tài)條件為水準(zhǔn),水準(zhǔn)的總數(shù)為水準(zhǔn)數(shù)水準(zhǔn)的總數(shù)為水準(zhǔn)數(shù).(例如例如)溫

17、度取為溫度取為100125150等三狀態(tài)條件等三狀態(tài)條件,水準(zhǔn)數(shù)為水準(zhǔn)數(shù)為3Any of serveral parameters measured to describethe output of a process.因子水準(zhǔn)的特定組合稱為處理因子水準(zhǔn)的特定組合稱為處理(例如例如) A因子有三個(gè)水準(zhǔn)因子有三個(gè)水準(zhǔn)A1 A2 A3 B因子有兩個(gè)水準(zhǔn)因子有兩個(gè)水準(zhǔn)B1 B2處理數(shù)處理數(shù) (# OF Treatment為為3*2 = 6)Objects to which treatments are being applied.周遭環(huán)境條件可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響周遭環(huán)境條件可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響

18、.DOE - TAGUCHI METHOD(I)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 計(jì)計(jì) 劃劃 法法 之之 概概 念念實(shí)驗(yàn)計(jì)劃用語(yǔ)及定義實(shí)驗(yàn)計(jì)劃用語(yǔ)及定義Is a portion of the experimental material or experimental environment which is likely tobe more homogeneous a in itself than aredifferent portions.Blocking集區(qū)原量集區(qū)原量Experiment DesignError錯(cuò)誤錯(cuò)誤Randomization隨機(jī)隨機(jī)Replication很正式的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃包括慎重的選擇因子很

19、正式的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃包括慎重的選擇因子,水準(zhǔn)和處理水準(zhǔn)和處理.同時(shí)應(yīng)用一些實(shí)驗(yàn)基本技巧同時(shí)應(yīng)用一些實(shí)驗(yàn)基本技巧,如隨機(jī)原理如隨機(jī)原理,集區(qū)原理和集區(qū)原理和平衡原理平衡原理,直交原理等直交原理等.在統(tǒng)計(jì)學(xué)原理之誤差是指當(dāng)我們收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)在統(tǒng)計(jì)學(xué)原理之誤差是指當(dāng)我們收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí),可能可能會(huì)遇到一些難以解釋的變異會(huì)遇到一些難以解釋的變異.Assignment of specimens (to treatments) ina pure chance manner唯有隨機(jī)實(shí)驗(yàn)而得之隨機(jī)唯有隨機(jī)實(shí)驗(yàn)而得之隨機(jī)樣本樣本,始能采用一般統(tǒng)計(jì)分析始能采用一般統(tǒng)計(jì)分析.The repetition of an observation or measurement主要主要是指增加實(shí)驗(yàn)之準(zhǔn)確性和提供一個(gè)方法來(lái)量測(cè)其準(zhǔn)確性是指增加實(shí)驗(yàn)之準(zhǔn)確性和提供一個(gè)方法來(lái)量測(cè)其準(zhǔn)確性.DOE - TAGUCHI METHOD(I)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 計(jì)計(jì) 劃劃 法法 之之 概概 念念