MiniTab DOE操作說明課件

1、MiniTab DOE操作說明、MiniTab DOE操作說明田口試設(shè)計(Taguchi Method )、MiniTab DOE操作說明、 Catalogue Unit-1 .田口品質(zhì)工程概要Unit-2 .品質(zhì)損失書Unit-3 .正交表Unit-4 .參數(shù)設(shè)計Unit-5 .靜態(tài)設(shè)計和Minitab操作Unit-6 .動態(tài)設(shè)計和Minitab操作、MiniTab DOE操作說明， 根據(jù)Unit-1:田口品質(zhì)工程概要MiniTab DOE的操作說明，品質(zhì)工程學(xué)的發(fā)展史：二戰(zhàn)后日本戰(zhàn)后建設(shè)時，缺乏面高品質(zhì)的原、生產(chǎn)設(shè)備和有技術(shù)的技術(shù)人員等。 在這種條件下，生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品和改善質(zhì)量已經(jīng)成為挑

2、戰(zhàn)性的、必須盡快解決的問題。 1947年，日本為了解決通信質(zhì)量低的問題，成為電信研究所(electroniccommunicationlaboratory )，初期規(guī)模和預(yù)算像美國貝爾研究所。 在資源充足、高質(zhì)量機(jī)器不足的舞臺上，只需調(diào)整床的設(shè)置就能提高交換機(jī)生產(chǎn)的質(zhì)量。 1949年，田口玄一博士在日本電信實驗室工作時，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的實驗設(shè)計方法實際應(yīng)用，發(fā)展了質(zhì)量工程的基本原理。 用這種方法生產(chǎn)高質(zhì)量的開關(guān)。 田口發(fā)展的是通過實驗推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的方法，重視實際應(yīng)用，而不是依靠困難的統(tǒng)計，田口方法是改善質(zhì)量的工程方法，在日本被稱為質(zhì)量工程。 田口法自發(fā)明以來，受到世界(工業(yè)界和學(xué)界)的肯定和尊敬

3、。 Unit-1:田口質(zhì)量工程概要、MiniTab DOE操作說明、基本概念：穩(wěn)健設(shè)計是通過工程優(yōu)化推進(jìn)質(zhì)量改善的方法，穩(wěn)健是指所設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量受周圍環(huán)境影響的敏感性最小。 田口法(Taguchi methods )是一種堅固的設(shè)計實驗方法。 質(zhì)量管理活動分為在線(on-line )質(zhì)量管理和離線(off-line )質(zhì)量管理，田口對在線和在線質(zhì)量管理有著獨特的看法，但由于后者最有名，所以質(zhì)量工序是在線質(zhì)量管理。 Unit-1:田口質(zhì)量工程的概要、MiniTab DOE的操作說明、基本概念：田口方法降低原因的影響，消除原因，改善質(zhì)量的田口法使各種變化最小化，產(chǎn)品對變化的來源最敏感。 Ex:m表示

4、電視的顏色濃度目標(biāo)值，m5是可接受的過程偏差。 日本工廠產(chǎn)品的質(zhì)量特性幾乎正常分配，平均值在目標(biāo)值。 美國工廠的產(chǎn)品質(zhì)量特性在m5內(nèi)大致均勻地分配。 日本工廠的產(chǎn)品大部分集中在目標(biāo)值附近，即接近m (變小，性能好)的產(chǎn)品，美國工廠的產(chǎn)品離m遠(yuǎn)(變大，性能差)，超過產(chǎn)品規(guī)格的機(jī)會很大。Unit-1:田口品質(zhì)工程的概要、MiniTab DOE的操作說明、產(chǎn)品/工序的參數(shù)：對于任何產(chǎn)品和工序，都能畫圖。 如圖3所示，y表示要研究的質(zhì)量特性和響應(yīng)值。 影響y的有信號因子(m )、控制因子(z )和噪聲因子(x )三種。Unit-1:田口質(zhì)量工程概要、MiniTab DOE的操作說明、產(chǎn)品/工藝路線參數(shù)

5、：信號因子(signal factor )根據(jù)設(shè)計工程師開發(fā)的產(chǎn)品的工程知識進(jìn)行選擇，并表達(dá)希望的響應(yīng)值。 如果y的目標(biāo)值發(fā)生變化，調(diào)整信號因子，使y的平均值與目標(biāo)值一致。 例如，1 .電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速的設(shè)定是信號因子，薯可以根據(jù)轉(zhuǎn)速的設(shè)定來改變風(fēng)的大小。 2 .注射成型時，由于薯由壓的增加，可以使產(chǎn)品尺寸接近模具尺寸。 3 .汽車方向盤的轉(zhuǎn)向角可以表示汽車的旋轉(zhuǎn)半徑。 通常，信號因子和響應(yīng)值之間有輸入和輸出的關(guān)系，例如汽車駕駛時踩油門的大小影響汽車的速度。 控制因子：系的水平可以由設(shè)計者掌握并確定。 實際上，設(shè)計者必須決定因子的水平，使y的損失最小化。 例如，在單晶硅的沉積過程中，質(zhì)量特性是晶片

6、表面缺陷，影響該質(zhì)量特性的控制因素有沉積溫度、沉積壓力、氮和硅等。設(shè)計者可以指定所需的設(shè)定值，例如沉積溫度為100或200 (或300 )。 如果控制因子的等級發(fā)生變化，可以認(rèn)為制造成本會增加。 噪聲因子(noise factor ) :設(shè)計者無法控制的稱為噪聲因子(noise factor )。 因為噪聲因子的水平取決于環(huán)境而變化，所以它不能知道特定情況下噪聲因子的值。 例如，表面的干濕影響蒸汽的節(jié)流，但表面的干濕是噪聲因子，因為表面的干濕無法控制。 通常只掌握噪聲因子的一些特性，如平均值和變化。 噪聲因子導(dǎo)致響應(yīng)值y偏離目標(biāo)值而損失。 必須在所有水平的容量控制和高成本控制的東西可以被看作是

7、噪聲因子。Unit-1:田口質(zhì)量工程概要、MiniTab DOE操作說明、田口質(zhì)量工程：質(zhì)量工程主要研究的領(lǐng)域是國外質(zhì)量管理活動，也就是低噪聲因子對產(chǎn)品質(zhì)量特性的影響。 田口進(jìn)一步將線外質(zhì)量管理分為系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)計和允許設(shè)計三個階段。Unit-1:田口質(zhì)量工程概要、MiniTab DOE操作說明、田口質(zhì)量工程：系統(tǒng)設(shè)計(system design ) :概念設(shè)計(concept design 例如，此活動的子項是選擇系統(tǒng)所需的材料、零件，或選擇適當(dāng)?shù)睦L圖或適當(dāng)?shù)闹圃旃に嚒?參數(shù)設(shè)計(parameter design ) :確定系統(tǒng)設(shè)計的級別。 在該階段，主要優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，利用實驗確定控制因子水平

8、的組合，使系統(tǒng)對噪聲因子的靈敏度最低，提高系統(tǒng)的魯棒性。 公差設(shè)計(tolerance design ) :以平衡成本和質(zhì)量的方式考慮公差設(shè)計。 在允許范圍設(shè)計階段，主要是調(diào)整允許范圍來優(yōu)化設(shè)計。 如果產(chǎn)品質(zhì)量不滿足顧客的要求，我們需要增加制造成本來抑制產(chǎn)品變化，減少質(zhì)量損失。 如果我們能根據(jù)零件和材料的成本效率的順序，選擇幾個要素來調(diào)整公差，提高質(zhì)量。 Unit-1:田口質(zhì)量工程概述，MiniTab DOE操作說明，田口質(zhì)量工程：設(shè)計對工藝路線和產(chǎn)品外部環(huán)境敏感性最低，穩(wěn)定性最高，最小，損失最小(成本最小)。 在實際的產(chǎn)品中，為了使平均值接近目標(biāo)值，首先需要低性能的變化。 一旦確定了影響變化

9、的最佳控制因子，就把平均值調(diào)整到目標(biāo)值，滿足顧客對產(chǎn)品的期待的過程稱為階段優(yōu)化過程。Unit-1:田口品質(zhì)工程概要、MiniTab DOE的操作說明、Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)、MiniTab DOE的操作說明、品質(zhì)損失：產(chǎn)品品質(zhì)的情況會給生產(chǎn)者造成損失。 品質(zhì)是產(chǎn)品發(fā)貨后給社會帶來的損失，也包括功能本身造成的損失。 田口博士表示，某產(chǎn)品的品質(zhì)是該產(chǎn)品沒能充分發(fā)揮本來的功能所引起的損失，功能本身引起的損失除外。 質(zhì)量特性有以下三種：希望小質(zhì)量函數(shù)：使目標(biāo)接近0，如周期時間、不良率、成本； 期待大品質(zhì)函數(shù)：持續(xù)提高目標(biāo)，如參數(shù)、利益、強(qiáng)度期待品質(zhì)函數(shù)。以小的變異取得目標(biāo)值，如產(chǎn)品尺寸、電源電壓、

10、焊接溫度的非對稱型期望目標(biāo)品質(zhì)函數(shù)：期望目標(biāo)品質(zhì)函數(shù)，Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明，品質(zhì)損失：期望小品質(zhì)損失函數(shù)，Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明， 質(zhì)量損失：期望小質(zhì)量損失函數(shù)，Unit-2:質(zhì)量損失函數(shù)MiniTab DOE操作說明，質(zhì)量損失：期望質(zhì)量損失函數(shù)，Unit-2:質(zhì)量損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明，質(zhì)量損失：期望質(zhì)量損失函數(shù)，Unit-2:質(zhì)量損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明品質(zhì)損失：期待品質(zhì)損失函數(shù)，Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)MiniTab DOE操作說明，品質(zhì)損失：期待品質(zhì)損失函數(shù)，Unit-2:品質(zhì)

11、損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明，品質(zhì)損失：期待品質(zhì)損失函數(shù)，Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明， 品質(zhì)損失：非對稱型期待品質(zhì)損失函數(shù)Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明，品質(zhì)損失：非對稱型期待品質(zhì)損失函數(shù)，Unit-2:品質(zhì)損失函數(shù)，MiniTab DOE操作說明，Unit-3:正交表設(shè)計，MiniTab DOE操作說明，全因子在全因子設(shè)計中，因子的眼睛增加，實驗次數(shù)增加的一些因子設(shè)計會增加實驗方法的復(fù)雜性。 田口法用正交表(Orthogonal Array； OA )通過籌集資金，可以用較少的實驗得到可靠的因子效果估計。 使用正交表的實

12、驗是穩(wěn)健設(shè)計的重要技術(shù)。Unit-3:正交表設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、正交表結(jié)構(gòu)：Unit-3:正交表設(shè)計，該表執(zhí)行7個要素、2個等級、8次正交表，具有以下特征： 1、8行，顯示8種試驗運(yùn)行的不同要素等級的組合。 有2、7列，表示最多可以允許7個要素。 3、表中心的“1”、“2”表示各要素的兩個級別。 4、各要素各水平各出現(xiàn)4次，出現(xiàn)機(jī)會完全均等。 5、表中任意兩行之間組合的數(shù)字分別出現(xiàn)兩次，該組合均衡。 根據(jù)MiniTab DOE的操作說明，正交試驗表的性質(zhì)： 1，整齊的比較性：在同一正交表中，各要素的各級別的出現(xiàn)次數(shù)完全相同。 由于測試中各要素的各級別參加測試的頻率相同，所以確

13、保了各級別在測試時最大限度地排除其他要素級別的干擾，有利于找到最佳的測試條件。 2、均衡分散性：在同一正交試驗表中，任意兩行水平對完全相同，這使試驗具有很強(qiáng)的代表性。 容易找到好的試驗條件，下圖顯示了3要素2水平的均衡分散性。Unit-3:正交表設(shè)計、MiniTab DOE的操作說明、正交表的性質(zhì)：正交試驗中，選擇4個角代替全面試驗的8個角。Unit-3:正交鐘表設(shè)計，PS:長方體的6個面分別選擇了2個角，12邊各有1個點，8個角中僅選擇了4個，但對AB、AC、BC的任兩個要素都是全面測試。 因此，這四點有很強(qiáng)的代表。 假定求出的最佳組合用鄰近該點的較好組合來表示，例如4個正交測試點111，這

14、三個點都是測試中的點(112，221，121 )。 具有高效率的所有因子、田口正交、PS:所有因子測試，各點都被選中，共計需要8次測試，效率不佳。MiniTab DOE操作說明、正交表的選擇：Unit-3:正交表設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、相互作用、Unit-3:正交表設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、 虛線圖Unit-3:正交表設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、Unit-4:參數(shù)設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、設(shè)計的主要目的是決定產(chǎn)品和工序的設(shè)定值，使對噪音的敏感性最小化。田口認(rèn)為同水平的組合，產(chǎn)品的質(zhì)量特性的平均值和變化是一樣的。 薯由設(shè)計可以找到最佳水平的組合以確

15、保平均值與目標(biāo)值匹配并最小化。 田口法通過使用正交表籌集資金，可以用較少的實驗得到準(zhǔn)確的因子效果估計。 使用正交表的實驗是穩(wěn)健設(shè)計的重要技術(shù)。 設(shè)計實驗由外側(cè)正交表和內(nèi)側(cè)正交表構(gòu)成，通過正交表配置各因子水平的組合，進(jìn)行實驗，進(jìn)行Unit-4:參數(shù)設(shè)計，MiniTab DOE操作說明，L8正交表示例：Unit-4:參數(shù)設(shè)計，minitab do 其數(shù)學(xué)期望，方差為2，越接近目標(biāo)越好，2越小越好。 變動系數(shù)Y=/，那表示實際值偏離目標(biāo)值到什么程度，用=2/2表示產(chǎn)品的質(zhì)量特性的穩(wěn)定性，越大，產(chǎn)品的質(zhì)量變動就越小，將二值視為信號，將二值稱為信噪比，在實際使用時變化為分貝值(d )。 即取=10lg=

16、S/N對數(shù)的值比較接近正態(tài)分布，分析容易，Unit-4:參數(shù)設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、田口靜態(tài)設(shè)計和動態(tài)設(shè)計的差異：靜態(tài)設(shè)計，通過實驗和分析，發(fā)現(xiàn)信噪比最高的要素級設(shè)定也就是說，不對噪聲元素敏感的靜態(tài)設(shè)計的指標(biāo)(輸出變量)目標(biāo)的值通常為固定值，也就是說，質(zhì)量特性是固定目標(biāo)，動態(tài)設(shè)計是質(zhì)量特性可變的目標(biāo)值，受信號因子影響的動態(tài)設(shè)計通過增加信號元素而優(yōu)化輸出變量與信號元素之間的關(guān)系，輸出變量對噪聲元素不敏感， 對輸入信號實現(xiàn)最大靈敏度的設(shè)計差異在于是否存在信號要素，即，研究對象的設(shè)計目標(biāo)不僅是一個，例如在汽車制動設(shè)計中，質(zhì)量特性是制動力，而制動器容易受到環(huán)境溫度的影響，例如高溫(55度

17、)、常溫(25度)、低溫(-5度)。 研究人員在開發(fā)設(shè)計階段必須考慮到環(huán)境溫度的影響而進(jìn)行信號影。 Unit-4:參數(shù)設(shè)計、MiniTab DOE操作說明、參數(shù)設(shè)計步驟：步驟1 .問題解決： (1)系統(tǒng)目標(biāo)范圍的定義：定義系統(tǒng)的目標(biāo)、系統(tǒng)或子系統(tǒng)(subsystem )的范圍、項目負(fù)責(zé)人及其成員的選擇(2)選擇響應(yīng)值：該步驟主要確定主要的功能不良反應(yīng)故障類型，做出想要達(dá)到的結(jié)果，選擇響應(yīng)值和功能(想要成為信號因子和質(zhì)量特性的理想關(guān)系式)，決定測量方法。 步驟2 .因子和水平(1)選擇發(fā)展信號因子和噪聲策略：確定信號因子的范圍、重要噪聲因子及其水平、發(fā)展噪聲策略。 (2)認(rèn)識控制因子及其水平：認(rèn)識所有的控制因子，選擇重要的控制因子及其水平。 步驟3 .選擇適用的交叉表，選擇適用的交叉表，并將控制因子分配給交叉表。 步驟4 .準(zhǔn)備并執(zhí)行實驗，收集證據(jù)：準(zhǔn)備計劃實驗，執(zhí)行實驗，收集證據(jù)。 步驟5 .從質(zhì)量特性計算正交表中每個實驗的SN比和y。 步驟