1、田口方法,田口(Taguchi)參數(shù)設(shè)計(jì),目標(biāo): 了解Taguchi參數(shù)設(shè)計(jì)方法、掌握如何在具體實(shí)踐中應(yīng)用 主要內(nèi)容: Sony的故事 田口設(shè)計(jì)有關(guān)概念 田口設(shè)計(jì)的步驟,SONY電視機(jī) 70年代的故事,電視機(jī)的性能指標(biāo)之一： 電視機(jī)的彩色濃度：y 目標(biāo)值：m，允許偏差為5 公差范圍：m-5,m+5 由此判定該機(jī)的彩色濃度合格， 否則判為不合格 兩地的產(chǎn)品都是合格產(chǎn)品 70年代末美國(guó)消費(fèi)者更愿意購(gòu)買日產(chǎn)SONY 為什么出現(xiàn)此種差異？,日本制造,美國(guó)制造,SONY電視機(jī) 70年代的故事,日本制造,美國(guó)制造,全部合格,0.3%不合格,但美國(guó)的家庭更喜歡日本制造的電視機(jī)？,顧客為什么喜歡日產(chǎn)SONY？

2、,1、優(yōu)良品比率高 2、在向目標(biāo)值m靠近的同時(shí)，方差減小 3、關(guān)注信號(hào)、減少噪音 此時(shí)如何設(shè)計(jì)？,田口（Taguchi）方法是什么?,田口方法在技術(shù)上被稱作 “質(zhì)量工程學(xué)” 田口認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量就是該產(chǎn)品給用戶帶來(lái)的損失，損失愈小，質(zhì)量愈高,田口（Taguchi）方法的基本思想,設(shè)質(zhì)量指標(biāo)為y，目標(biāo)值為m，則用戶損失即產(chǎn)品質(zhì)量度量為,高質(zhì)量的產(chǎn)品應(yīng)該使偏離 和標(biāo)準(zhǔn)差 都小。,田口方法的兩種形式,離線 田口方法 (上游),田口方法,在線 田口方法 (下游),參數(shù)設(shè)計(jì) 公差設(shè)計(jì),反饋控制,前饋控制,硬件,軟件,產(chǎn)品/流程優(yōu)化,流程控制,田口產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三個(gè)階段,1、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行整體的系統(tǒng)和整個(gè)結(jié)

3、構(gòu)的設(shè)計(jì)， 主要由專業(yè)技術(shù)人員完成。 2、參數(shù)設(shè)計(jì) 決定系統(tǒng)中各參數(shù)的選擇，使產(chǎn)品的性能就既能達(dá)到目標(biāo) 值，又使它在各種條件下波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。 3、公差設(shè)計(jì) 要使產(chǎn)品性能接近目標(biāo)值，元件的公差應(yīng)是多少為宜。,參數(shù)設(shè)計(jì),尋找穩(wěn)定性區(qū)域 確定不受噪音影響的優(yōu)化參數(shù)設(shè)置 確定參數(shù)的重要性 設(shè)計(jì)尋求避免噪音“影響” 而非 “控制” 噪音本身 尋找信噪比較小的地段，而非減小噪音,參數(shù)設(shè)計(jì)的益處,克服缺乏產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性衡量指標(biāo)的缺點(diǎn) 確定影響品質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)，制定優(yōu)化參數(shù)的戰(zhàn)略 不增加成本的情況下提高品質(zhì)穩(wěn)定性,公差設(shè)計(jì),對(duì)公差、原料和部件等參數(shù)的合理操作 一般在參數(shù)設(shè)計(jì)完畢以后進(jìn)行 確定何種公差應(yīng)

4、該嚴(yán)格控制、何種應(yīng)該適當(dāng)寬松 權(quán)衡質(zhì)量和成本,參數(shù)設(shè)計(jì)和公差設(shè)計(jì)的比較,在參數(shù)設(shè)計(jì)中: 優(yōu)化無(wú)需增加成本支出 在公差設(shè)計(jì)中: 優(yōu)化經(jīng)常需要增加成本支出,參數(shù)設(shè)計(jì)模型,1、建模策略 過(guò)程輸入變量有兩類：可控因子、噪聲因子； 選擇可控因子水平組合來(lái)減少系統(tǒng)對(duì)噪聲變化的敏感性，從而 減少系統(tǒng)的波動(dòng)； 可控因子的設(shè)置按照響應(yīng)變量目標(biāo)優(yōu)化的望目、望大、望小特性 選出最佳設(shè)置。,2、噪聲因子分析,環(huán)境 (制造商/用戶/溫度),惡化 老化,部件間差異 (加工),噪音 = 偏差度 噪音因子 :引發(fā)系統(tǒng)差異的因子，我們既無(wú)法控制，或因?yàn)槌杀具^(guò)高不去控制,設(shè)計(jì)內(nèi)表 根據(jù)可控因子的個(gè)數(shù)和水平數(shù)，選擇合適的 正交表，

5、稱為內(nèi)表；（一般不考慮交互作用） 設(shè)計(jì)外表 根據(jù)躁聲因子的個(gè)數(shù)和水平數(shù)選擇合適的正 交表，稱為外表； 由內(nèi)、外表結(jié)合確定試驗(yàn)組合，進(jìn)行試驗(yàn)并記錄試驗(yàn)結(jié)果；,3、內(nèi)外表設(shè)計(jì),內(nèi)表,外表,內(nèi)、外表結(jié)合例（ 內(nèi)表 L18（2X37）,內(nèi)、外表結(jié)合例（ 內(nèi)表 ),內(nèi)表,外表,（2） 越小越好（望?。?磨損 收縮 變質(zhì),（1）指定目標(biāo)值（望目） 尺寸 間隙 粘度,（3） 越大越好（望大） 強(qiáng)度 生命 燃料功效,（4） 分類特征 外觀 味道 好/壞 級(jí)別 A/B/C/D,4、響應(yīng)變量目標(biāo)設(shè)置形式,5、信躁比計(jì)算 望目特性：,其中：,（ 注：信躁比越大則波動(dòng)越小 ）,望小特性：,望大特性：,由數(shù)據(jù)（信躁比）

6、的方差分析確定關(guān)于S/N的顯著因子和優(yōu)化的因子水平組合。,信躁比計(jì)算,確定項(xiàng)目范圍 確定因變量 制定噪音控制戰(zhàn)略 確定可控因子及其水平 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)/模擬并搜集數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化 進(jìn)行確認(rèn) 實(shí)施并記錄結(jié)果,參數(shù)設(shè)計(jì)的8個(gè)步驟,試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)分析,步驟 1: 確定項(xiàng)目范圍 步驟 2: 確定因變量,系統(tǒng): 多功能離合器系統(tǒng) 因變量: y = 扭矩 (目標(biāo)值40),該離合器系統(tǒng)是一個(gè)多功能整合系統(tǒng)，為了使這個(gè)離合器系統(tǒng)正常工作，扭矩必須保持穩(wěn)定。,參數(shù)設(shè)計(jì)范例（望目）,步驟 3: 制定噪音表（或稱外設(shè)計(jì)或外表） 1、乘積法：對(duì)于控制表中的每個(gè)因子都完成一個(gè)噪聲表的運(yùn)行，試驗(yàn)次數(shù)最多。 2、綜合

7、誤差法：在噪聲表中選擇少數(shù)幾點(diǎn)能使誤差達(dá)到最大的最具代表性的試驗(yàn)結(jié)果作為全部試驗(yàn)誤差的代表，大大節(jié)省試驗(yàn)次數(shù)。 3、最不利綜合誤差法：在噪聲表中只選擇2點(diǎn)最不利情況（一個(gè)正偏最大，一個(gè)負(fù)偏最大）作為全部試驗(yàn)誤差的代表，試驗(yàn)次數(shù)更少。,參數(shù)設(shè)計(jì),步驟 4: 確定可控因子及其水平,參數(shù)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,控制因子從 AH在 L18 中列出（內(nèi)表) 噪聲因子根據(jù)每個(gè)L18 設(shè)置而不同 (外表) y = 扭矩 (因變量) StatDOETaguchiCreate Taguchi Design,內(nèi)表,外表,因變量 y = 扭矩,前提是：所有的交互作用均忽略，如AB交互較大，則將A定為常值，觀察B 的影響

8、大小,L18的正交陣列表,正交性,正交性：均衡分散、整齊可比,計(jì)算 A1, A2, B1, B2, B3, C1, 等 （以此類推）與其他因子的不同水平組合的上復(fù)制數(shù)量, 確定它們是平衡的.,步驟 5: 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并搜集數(shù)據(jù),對(duì)于每一種 L18組合, 在低溫和高溫兩種情況下測(cè)出 y = 扭矩。同樣測(cè)出老化前和老化后的y值。所以每個(gè)L18組合都有4組測(cè)試值。,參數(shù)設(shè)計(jì),步驟 6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 (S/N 計(jì)算),對(duì)于每個(gè) L18組合，我們都可以從外層表格中獲得一系列的數(shù)據(jù)。因?yàn)槲覀兊呐d趣在于降低由噪音造成的差異, 所以計(jì)算出每組L18 數(shù)據(jù)的S/N 值。L18 的第一組數(shù)據(jù)的S/N 值計(jì)算方法如下

9、例所示： StatDOETaguchiAnalyze Taguchi DesignOption Nominal is Best,數(shù)據(jù): 42, 40, 33, 23 (n= # Data = 4),參數(shù)設(shè)計(jì),34.5,8.58,12.1,StatDOETaguchiAnalyse Taguchi DesignStorage Mean, S/N, Std Dev,參數(shù)設(shè)計(jì),S/N 通過(guò)計(jì)算偏離平均值的差異率（%）來(lái)測(cè)量 “偏差程度” s 通過(guò)計(jì)算偏離平均值的絕對(duì)值來(lái)測(cè)量“偏差程度” 在評(píng)估和能量有關(guān)的功能“偏差程度”時(shí)，最好采用 S/N S/N 增加 20 dB 相當(dāng)于將偏差程度降低了10倍 S

10、/N 增加 6 dB 相當(dāng)于將偏差程度減半,平均值,s,S/N,A1,9,10,11,10.0,1.0,20.0,A2,90,100,110,100.0,10.0,20.0,A3,99,100,101,100.0,1.0,40.0,A4,900,1000,1100,1000.0,100.0,20.0,A5,990,1000,1010,1000.0,10.0,40.0,A6,999,1000,1001,1000.0,1.0,60.0,A7,9.9,10.0,10.1,10.0,0.1,40.0,A8,99.9,100.0,100.1,100.0,0.1,60.0,A9,999.9,1000.0,

11、1000.1,1000.0,0.1,80.0,數(shù)據(jù),實(shí)例:,參數(shù)設(shè)計(jì),StatDOEAnalyse Taguchi Design Terms-AH StatDOEAnalyse Taguchi DesignAnalysis Mean, S/N StatDOEAnalyse Taguchi DesignGraphs Mean, S/N,參數(shù)設(shè)計(jì) 因變量數(shù)據(jù)表,平均值 (In-lbs),20.0,22.0,24.0,26.0,28.0,30.0,32.0,34.0,36.0,A1,A2,B1,B2,B3,C1,C2,C3,D1,D2,D3,E1,E2,E3,F1,F2,F3,G1,G2,G3,H1

12、,H2,H3,參數(shù)設(shè)計(jì) 因變量效應(yīng)圖,參數(shù)設(shè)計(jì) 指定最佳值優(yōu)化的兩個(gè)步驟,兩步優(yōu)化 步驟-1: 降低差異性 - 根據(jù)最高選擇S/N值，選定控制因子標(biāo)準(zhǔn) 步驟-2: 調(diào)整平均值 - 使用能夠調(diào)整平均值但又不影響差異性 的控制因子,步驟 -1: 降低差異性,使用類似 D的控制因子,步驟 -2: 調(diào)整平均值（目標(biāo)值為 40）,通過(guò)累加法來(lái)預(yù)測(cè),S/N預(yù)測(cè) StatDOETaguchiPredict Taguchi Resultsmean, S/NLevelcoded unit StatDOETaguchiPredict Taguchi Resultsmean, S/NLevelSelect leve

13、ls from list,平均值預(yù)測(cè),S/N,平均值,初始設(shè)計(jì),9.4,28.7,最佳設(shè)計(jì),25.4,47.5,成果,16.0,-,預(yù)計(jì)差異性可降低16.0 Db， 相當(dāng)于將差異范圍縮小了80%.,25.4dB,9.4dB,47.5,28.7,步驟 7: 進(jìn)行確認(rèn)實(shí)驗(yàn),T1,T2,T1,T2,Sigma,平均值,S/N,初始,32,29,21,15,7.719,24.25,9.9,最佳,42,40,38,35,2.986,38.75,22.3,N1 (New),N2 (Aged),預(yù)測(cè),確認(rèn),S/N,平均值,S/N,平均值,標(biāo)準(zhǔn)差,初始設(shè)計(jì),9.9,24.3,7.7,最佳設(shè)計(jì),22.3,38.

14、8,3.0,提高,-,12.4,-,確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,確定有12.4 dB 的提高 !,參數(shù)設(shè)計(jì),9.4,28.7,25.4,47.5,16.0,-,步驟 8: 記錄和實(shí)施,Confirmation with # Sample =33,參數(shù)設(shè)計(jì),參數(shù)設(shè)計(jì)范例 -越小越好（望?。?優(yōu)化鈦合金磨削工藝參數(shù)，降低表面粗糙度,鈦合金被譽(yù)為“未來(lái)的鋼鐵”，目前已廣泛應(yīng)用于航空、航天、造船、化工等工業(yè)部門。但是，鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)小、黏附性強(qiáng)、抗氧化能力低，致使磨削性能極差。即使采用特制的砂輪磨削鈦合金，其表面粗糙度也只能達(dá)到Ra0.6（微米）。 為了進(jìn)一步降低表面粗糙度，請(qǐng)用穩(wěn)健參數(shù)設(shè)計(jì)的方法優(yōu)化鈦合金的磨

15、削工藝參數(shù)。,步驟1: 確定項(xiàng)目范圍/重點(diǎn),優(yōu)化鈦合金磨削工藝參數(shù)，將表面粗糙度降至0.2 m以下。,步驟2：確定需要衡量的因變量 表面粗糙度y，望小特性,步驟3: 確定綜合誤差因子及其水平,本例質(zhì)量特性表面粗糙度y是不可計(jì)算的，只能通過(guò)試驗(yàn)測(cè)出其值。為了減少試驗(yàn)次數(shù)，外設(shè)計(jì)采用最不利綜合誤差因子法。 對(duì)于望小特性，綜合誤差因子N取如下兩種水平： N1：標(biāo)準(zhǔn)條件 N2: 正側(cè)最壞條件,步驟4: 建立可控因子和水平,選用三水平正交表進(jìn)行9次試驗(yàn)。,步驟5: 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) - 收集數(shù)據(jù),鈦合金磨削工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)表,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析-因變量數(shù)據(jù),信噪比用如下公式進(jìn)行計(jì)算：,一旦計(jì)算出信噪比，就可

16、以完成因變量表，然后進(jìn)行分析。,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 因變量效應(yīng)圖,均值主效應(yīng)圖,因變量圖以圖表形式來(lái)展示每個(gè)因子對(duì)表面粗糙度的主要影響。 最佳搭配選 A2 B1 C1 D3,信噪比主效應(yīng)圖,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 - 預(yù)測(cè),步驟7: 進(jìn)行確認(rèn)試驗(yàn),按工藝參數(shù)A2 B1 C1 D3作5次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)得其表面粗糙度為： 0.138 ,0.139 ,0.159, 0.145, 0.166, 粗糙度都在0.2 m以下,其平均值為0.149m,S/N值為16.49(dB),步驟8：記錄和實(shí)施結(jié)果,參數(shù)設(shè)計(jì)范例 -越大越好（望大） 開發(fā)微波電路板的焊接程序,步驟1: 確定項(xiàng)目范圍/重點(diǎn),一位微波電路板

17、的制造商試圖開發(fā)一個(gè)焊接程序，它能夠在 芯片焊接到電路板上之后，提供可接受的結(jié)合強(qiáng)度。,步驟2: 確定需要衡量的因變量,研究的目的是確定一個(gè)流程工藝參數(shù)，使焊接的拉強(qiáng)度最大，同時(shí)對(duì)噪音條件不敏感。,步驟3: 制定噪音戰(zhàn)略,噪音因子 1 2 N: 基板的類型 銅 黃金,水平,基于以往經(jīng)驗(yàn), 實(shí)驗(yàn)者決定把基板材料的類型按噪音因子處理,步驟4: 建立可控因子和水平,經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴會(huì)議，實(shí)驗(yàn)者把上述的可控因子確定為影響拉 強(qiáng)度的潛在因素,步驟5: 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) - 收集數(shù)據(jù),在每個(gè)試驗(yàn)組合/每種噪音條件下，對(duì)四個(gè)焊接線路進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)量,對(duì)于 L18 每個(gè)試驗(yàn)組合，可由下面的公式計(jì)算出信噪比:, = 10log

18、 MSD,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 - 計(jì)算信噪比,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 - 計(jì)算信噪比,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 因變量表,一旦計(jì)算出信噪比后，就可以確定每個(gè)因子對(duì)拉強(qiáng)度的影響，以及因子的最佳設(shè)置水平,步驟6: 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 預(yù)測(cè),為了核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的可再現(xiàn)性, 對(duì)最佳組合的和最初組合條件得到的 信噪比進(jìn)行進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算, 得到兩種組合間存在的差異。,步驟7: 進(jìn)行確認(rèn)試驗(yàn),按相同的噪音水平組合重新試驗(yàn)，測(cè)試最初組合的和最佳組合的結(jié)果,步驟8: 記錄結(jié)果并加以實(shí)施,拋射器練習(xí) 參數(shù)設(shè)計(jì)(TAGUCHI),參數(shù)設(shè)計(jì),使用的因素將限于: 因素(-1)(+1) 栓的位置 1 3 停止角 2 3 杯高 1 2 吊鉤位置 3 5 起始角150180,說(shuō)明 建立一個(gè) L8 2-水平的TAGUCHI實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 用下列5個(gè)因素/水平組合:,1) 噪音因子1 投射時(shí)間 立即發(fā)射 等三秒后發(fā)射 2) 噪音因子2 發(fā)射桿間