1、第一章質(zhì)量設(shè)定修訂的實驗修訂法1.1所謂實驗設(shè)定修訂，是指研究實驗的進(jìn)行方式及其實驗觀測值解析法，提高信息獲得效率，使實驗成本最低的學(xué)問。 這個利用事前的修訂計劃性周密的數(shù)據(jù)收集過程是1920年代由英國人Ronald A. Fisher創(chuàng)立的。 實驗設(shè)計傳到美國后，大部分用于農(nóng)業(yè)和生物實驗。 在第二次世界大戰(zhàn)發(fā)生前工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量管理開始受到重視后，實驗設(shè)施修訂成為質(zhì)量管理上的重要方法。 后來，實驗設(shè)計傳到日本后，日本工業(yè)雖然遵循萩質(zhì)量管理的實施，但工業(yè)方面的實驗比農(nóng)業(yè)、生物實驗方面的內(nèi)容更為復(fù)雜，如有很多控制因子和時間限制等。 20世紀(jì)50年代田口玄一博士倡導(dǎo)用正交表修訂實驗設(shè)施，率領(lǐng)一批研究

2、人員研制出各種正交表、虛線圖、應(yīng)用技術(shù)及分析方法。 該方法由于對實驗結(jié)果的再現(xiàn)性高、配置實驗的伸縮性大、實驗次數(shù)少、實驗配置容易、分析方法簡便等理由和優(yōu)點，在日本迅速普及。 日本人把田口博士的學(xué)問稱為質(zhì)量工程(Quality Engineering )，歐美各國在1980年代開始接受這種方法稱為田口方法(Taguchis Method )。 為什么要學(xué)實驗設(shè)計？ 根據(jù)以下的調(diào)查圖表，可以知道在將來的品質(zhì)改善中實驗設(shè)施訂正的應(yīng)用程度。 (來源： Keki R. Bhote的World Class Quality一書)，質(zhì)量管理對質(zhì)量改善的貢獻(xiàn)率實驗設(shè)施對質(zhì)量改善的貢獻(xiàn)率，內(nèi)容： (1)統(tǒng)一特性值

3、的合理化改良目的的特性。 (2)因素的配置法利用正交表和其他的修正配置的方法。 (3)實驗數(shù)據(jù)的分析法SN比(信噪比) (a )與工序平均t之差，只能夠糾正大約一半的主要因素。 (b )根據(jù)折扣系數(shù)法。 (c )進(jìn)行變異數(shù)分析，僅使變異比為2以上。 (d )進(jìn)行變異數(shù)分析，f檢驗后，只考慮估計的有意義，1.2質(zhì)量功能的變異和我們?nèi)粘Ｙ徺I的產(chǎn)品丟失，當(dāng)然想購買好的產(chǎn)品，但是對于好的產(chǎn)品，無視價格問題，只考慮質(zhì)量方面：第一，想購買的產(chǎn)品，其性能如說明書所示第三，產(chǎn)品之間的波動很小，即產(chǎn)品之間的質(zhì)量特性必須是均勻的。 其他人會使用某個產(chǎn)品來通知我們非常好。 你買的時候當(dāng)然希望和別人買的一樣好。 但是

4、，為了實現(xiàn)上述三個好產(chǎn)品應(yīng)具備的條件，必須克服影響產(chǎn)品性能的三種噪聲(外部噪聲、內(nèi)部噪聲、產(chǎn)品間噪聲)。 我們在修訂新產(chǎn)品和新的制造工藝時，最重要的是如何進(jìn)行修訂，不影響各種雜音，而且價格便宜。 無論是最終產(chǎn)品還是零件和材料，其目標(biāo)特性都有目標(biāo)值，也有萩子決定合格、不合格的允許范圍。 但是，制定規(guī)格會導(dǎo)致非規(guī)格的產(chǎn)品被廢棄或修理而造成損失，因此如果產(chǎn)生非規(guī)格的產(chǎn)品，會導(dǎo)致成本增加的問題。 什么是損失？ 誰來負(fù)擔(dān)？ 質(zhì)量管理的最終目的是確保所有產(chǎn)品不受環(huán)境、人員等外部因素的影響，其功能特性能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)值。 因為如果產(chǎn)品的特性值與目標(biāo)值不同，就很可能發(fā)生損失。 損失通常被視為產(chǎn)品出廠前的附加

5、制造成本。 產(chǎn)品交易后，如果其特性值超過制造商或顧客的規(guī)格，當(dāng)然會有退貨的損失，所以出貨后的損失或品質(zhì)成本如果社會、顧客負(fù)擔(dān)的顧客停止負(fù)擔(dān)，制造商就無法生意。即使產(chǎn)品特性值未在規(guī)格范圍內(nèi)退貨，保修期內(nèi)的維修費用也由制造商承擔(dān)。 但是，如果故障頻繁，使用者會給這個產(chǎn)品和品牌留下不好的印象，制造商不可避免地間接地給顧客的負(fù)面反應(yīng)結(jié)果負(fù)擔(dān)費用，通知朋友和親屬，導(dǎo)致商譽的損失和長期市場占有率的減少。 以下所示的一些成本難以掌握和訂正： (1)退貨(2)保證成本(3)顧客的投訴和不滿(4)顧客花費的時間和金錢(5)市場占有率的可能性。 最后的觀點是市場占有率和增長。 生產(chǎn)的目的是追求持續(xù)的增長，真正的增

6、長來自市場和整個社會。 增長的關(guān)聯(lián)是質(zhì)量、成本和顧客是否滿意。 客戶購買你的產(chǎn)品花費的錢和由于品質(zhì)不良造成的損失，最后會對制造商做出反應(yīng)。 如果客戶肯定你的產(chǎn)品質(zhì)量，你獲得的利潤將是無數(shù)倍。 在田口式質(zhì)量工程領(lǐng)域，現(xiàn)在的企業(yè)間一般“制作符合規(guī)格的產(chǎn)品就可以”的想法沒有被認(rèn)可，從損失函數(shù)的觀點出發(fā)，強調(diào)制作接近規(guī)格中心的產(chǎn)品的重要性。 由于目標(biāo)特性的損失函數(shù)，田口玄一博士定義質(zhì)量是指產(chǎn)品出廠后給社會帶來的損失，但不包括功能造成的損失。 功能損失：關(guān)于功能本身，無論社會有多少損失，減少其損失不是質(zhì)量管理的問題。 比如酒有香氣和醉酒的功能，但是喝醉了酒會引起事故和吵架的受害不在少數(shù)。 但是，不能為了

7、喝醉酒會弄錯而改變喝醉酒的機能。 社會允許具有什么樣功能的產(chǎn)品不是技術(shù)問題，而是法律和文化問題。 其他還有毒品、電視等。 (1)對于質(zhì)量損失的定義，可以限制功能變異造成的損失。 例如，機械故障、產(chǎn)品功能不良導(dǎo)致的維護損失。 功能變異的原因有： (a )外部噪聲(Outer Noise ) (環(huán)境差異):環(huán)境條件影響產(chǎn)品性能的因素，如使用時不同溫度、濕度、塵埃、輸入電壓等環(huán)境條件的變異導(dǎo)致產(chǎn)品功能的變異。 例如產(chǎn)品在正常的環(huán)境下發(fā)揮功能，但在高溫和高濕的環(huán)境下不能正常發(fā)揮功能，這就是環(huán)境的變異。 (b )內(nèi)部干擾(Inner Noise ) (劣化):根據(jù)使用的構(gòu)成部件、部件的不同，在有初期變異

8、的使用期間中，由于部件的部件劣化等導(dǎo)致的變異，產(chǎn)品偏離了原本要求的特性值。 這種由于部件的不同或產(chǎn)品老化、劣化而引起的產(chǎn)品功能的變異稱為內(nèi)部噪聲。 例如，有的產(chǎn)品一開始功能很好，但是使用一段時間就會發(fā)生漏電現(xiàn)象，這就是產(chǎn)品老化引起的功能變異。 (c )產(chǎn)品之間的噪音：由于制造工序的變異而產(chǎn)品的變異，即產(chǎn)品與產(chǎn)品之間的質(zhì)量變異。 關(guān)于冰箱和冰箱內(nèi)溫度控制器的噪音因素，用幾個例子詳細(xì)說明冰箱的門打開的次數(shù)、食物的放入量、食物的放入溫度等影響使用的噪音因素。 內(nèi)部噪音：制冷劑量、制冷劑外泄、機械零件磨損。 汽車和汽車制動距離的噪音主要原因是水泥路面、瀝青路面、路面干燥、潮濕、車內(nèi)人數(shù)。 內(nèi)部噪聲：剎

9、車皮摩擦系數(shù)的變化和剎車油量的變化，剎車油的外泄。 照片沖洗過程中的重要噪聲因素是外部噪聲：沖洗同時進(jìn)行的照片張數(shù)和暗室的照明情況。 內(nèi)部噪聲：隨著沖洗時間的變化和葉片沖洗張數(shù)的累積增加，化學(xué)物反應(yīng)的程度發(fā)生變化。 影響工藝路線變異的雜音因素外部雜音：制造環(huán)境、工藝路線負(fù)荷、原料變異與作業(yè)員的不匹配。內(nèi)部干擾：過程的不整合，如過程的生產(chǎn)條件控制的變異，生產(chǎn)條件的劣化，如油的質(zhì)量隨生產(chǎn)數(shù)量的不同而逐漸劣化。 (2)弊病項目(包括使用成本)造成的損失。 例如以手機為例，無論在什么環(huán)境下，經(jīng)過什么沖突和干擾都能清楚地接收信息，可以說是功能完美的手機。 但是，如果這個手機非常消耗電力，對于與功能無關(guān)的

10、弊端項目來說，是質(zhì)量差的手機。 因此，所謂品質(zhì)良好的產(chǎn)品，應(yīng)該意味著本來應(yīng)有的功能沒有變異，而且包括使用成本等弊端在內(nèi)的項目的損失很少。 我們在修訂新產(chǎn)品和新的制造工藝時，最重要的是如何進(jìn)行修訂，不影響各種雜音，而且價格便宜。 為了應(yīng)對變異，品質(zhì)工程有Off-Line和On-Line兩種對策。 離線對策包括殘奧指標(biāo)設(shè)計和容許范圍設(shè)計，采用了實驗修正法。 殘奧儀表設(shè)定修正是研究通過決定設(shè)定修正的方法、使用的部件或系統(tǒng)要素等的殘奧儀表電平值，是否能夠降低外部噪聲或內(nèi)部噪聲的影響的方法。 換句話說，即使存在各種噪聲的原因，也需要減小其影響，即，為了獲得穩(wěn)健的質(zhì)量，必須有效地確定設(shè)定校正上的殘奧儀表。

11、 生產(chǎn)線上的質(zhì)量管理在每天的生產(chǎn)工作中做好質(zhì)量管理工作，以期將產(chǎn)品的變動最小化，其管理方法與生產(chǎn)線外的質(zhì)量管理方法不同，包括過程診斷定和調(diào)整(diagnosisandadjustmentofprocess )、預(yù)測和修正(forecastinganng ) 生產(chǎn)線以外的質(zhì)量管理是用實驗修訂法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)定修訂和制造過程的設(shè)定修訂。 田口質(zhì)量工程與以往實驗修訂法的最大區(qū)別在于，(1)變異數(shù)分析中主要利用SN比的修訂法。 (2)明確區(qū)分品質(zhì)設(shè)定修訂不可缺少的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的配置。 (3)不是對直接取得的特性值的平均值進(jìn)行比較，而是以測量用于比較的不同SN比為中心。 (4)正交表的使用說明中，通過1因子實

12、驗、2因子實驗，使因子數(shù)逐漸增加，不采用正交表配置的方法。 因此，從一開始就采用正交表的配置，省略二維配置等多元配置的說明。 (5)原則上使用混合型的直交表，只有在不能配置混合型的直交表的情況下，才利用點圖的直交表。 如果存在質(zhì)量問題，應(yīng)采取什么措施解決(1)；如果存在質(zhì)量問題，原因在哪里，發(fā)現(xiàn)了原因，然后消除原因，以后就不會再發(fā)生了。 但是，這有時很困難，因為消除原因需要很多錢。 (二)存在移除原因影響的原因，以移除對質(zhì)量的影響。 比如，我們從供應(yīng)商那里購買低級原料來節(jié)省成本，但是低級原料會降低產(chǎn)品的質(zhì)量，我們知道產(chǎn)品質(zhì)量差的原因主要是原料差的原因，但是除去原因必須使用高級原料。 田口方法的

13、核心是消除原因的影響，改善質(zhì)量，節(jié)約成本。 所以質(zhì)量管理最重要的是價格，如何降價，這是我們的工作，我們可以使用多么便宜的材料，便宜的原料，制造出好的產(chǎn)品。 這是田口殘奧表設(shè)置修訂的最重要的一點，如何使用粗級的原、材料制作高級產(chǎn)品，并且價格便宜。 如何發(fā)現(xiàn)異常情況，與后述的第四、五位相同的On-Line QC。平時，我們在生產(chǎn)過程中，希望在異常時刻早日發(fā)現(xiàn)，早日解決，所以定期檢查，定期取樣檢查。 如果檢查結(jié)果不正常的話，把機器放下，修正之后開始作業(yè)，要多長時間？ 管制圖沒有告訴我們，管制圖告訴我們的是一次取幾個樣本，如何修正其平均值及其管制范圍，如何發(fā)現(xiàn)工序異常，經(jīng)濟方面的觀點模糊不清。 田口方

14、法的一個重要觀念是把質(zhì)量和錢結(jié)合起來。 生產(chǎn)線上的質(zhì)量管理體系，每天要做的檢查，多久要做一次，用金錢來訂正，這是很多因素的函數(shù)。 (四)、預(yù)測在生產(chǎn)線上提取樣品得到產(chǎn)品質(zhì)量水平，預(yù)測后續(xù)質(zhì)量如何，調(diào)整控制因子水平。 例如，在某個樣本中，品質(zhì)大多遠(yuǎn)離中心線(目標(biāo)值)，變多了要進(jìn)行調(diào)整、調(diào)整就要進(jìn)行多少調(diào)整，這些有限制界限，這些限制界限與限制圖的限制界限的求出方法不同，其限制界限是結(jié)合金錢來計算的。 (五)、檢驗后，壞的扔掉或修理，好的賣掉。 產(chǎn)品設(shè)定修訂包括3個階段： (1)系統(tǒng)設(shè)定修訂(System Design) (2)殘奧儀表設(shè)定修訂(Parameter Design) (3)公差設(shè)定修訂

15、(Tolerance Design )。 田口方法的精髓處于殘奧儀表設(shè)定修訂階段。 系統(tǒng)設(shè)定修訂是對產(chǎn)品設(shè)定修訂平時所考慮的內(nèi)容，例如，設(shè)定新輪胎、設(shè)定新引擎、設(shè)定新電路等，全部都是系統(tǒng)設(shè)定修訂。 系統(tǒng)設(shè)定修改完成后，也進(jìn)行殘奧儀表設(shè)定修改。 殘奧指標(biāo)設(shè)計(也稱為加固設(shè)計)是使用最廉價的素材，產(chǎn)品的性能在所有情況下都能保持均勻，并且能夠持久，消除其原因的影響的設(shè)計。 這是實驗修訂法最高級的應(yīng)用，也是田口方法的精粹。 公差設(shè)定修訂是指，當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)定修訂、殘奧儀表設(shè)定修訂，對產(chǎn)品的質(zhì)量不能滿足要求，需要進(jìn)一步改善其質(zhì)量時，可通過高級原、材料或更高級、更精密的機械設(shè)備完成，以達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量性能

16、能滿足需要的內(nèi)容，稱為公差設(shè)定修訂。 在設(shè)定修訂的過程中，殘奧儀表設(shè)定修訂是獲得穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品或過程的最重要階段，為了達(dá)到其目的，必須重復(fù)使用實驗修訂圖像來消除原因(噪聲)對產(chǎn)品功能的影響。 修正殘奧儀表設(shè)置是如何減少變異，調(diào)節(jié)平均值的問題。 修改殘奧儀表的時候要做兩件事。 一個是減少變動，另一個是將平均值調(diào)整為目標(biāo)值(如果有目標(biāo)值)。 但是，在沒有目標(biāo)值的情況下，質(zhì)量特性可以分為越小越好(Smaller the Better )和越大越好(Bigger the Better )這2種。 質(zhì)量特性越小越好(希望小特性)，此時的目標(biāo)值為零的質(zhì)量特性越大越好(希望大的特性)，此時的目標(biāo)值為無限大。 殘奧儀表設(shè)置校正可以計算信噪比(簡稱為SN比)，并且校正了最佳因子級組合。 SN比是同時考慮了平均值和變異數(shù)的評價指標(biāo)，SN比越大表示質(zhì)量特性值的變動越小的情況越好，在進(jìn)入田口式實驗設(shè)定修正法之前，首先介紹幾個名詞： (1)質(zhì)量特性值(Quality Characteristics ) :即(2) :也稱為自變量(Independent Variable )，是影響質(zhì)量特性值的幾個(工程修訂或工藝路線)殘奧儀表。 因子的分類：用于健壯性改善研