田口方法讲义

1品质管理系列教程主讲：李联伟Mail:[e-mail]田口方法实战技术田口方法实战技术品质管理系列教程目录◆实验设计概述；◆直交表介绍；◆田口方法中的名词概念；◆田口方法的运用；◆品质损失函数；◆田口方法中的数据解析；◆田口方法中的两阶段实验策略。2田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述□为什么需要实验设计同样在生产同规格的产品，为什么有些厂商的良品率就是比较高。同样是在生产同类型的产品，为什么有些人的产品质能以及寿命就是比较好，而成本又比较低呢？相同原料相同制程为什么良品率不一样？相同产品相同功能更便宜的原料为什么可以做出低成本高质量的产品？田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述□什么是实验设计一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；试验设计主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模（试验次数）、较短的试验周期和较低的试验成本，获得理想的试验结果和正确的结论□实验设计进行的时机◎要为产品选择昀合理的配方时（原料及其含量）；◎要对生产过程选择昀合理的工艺参数时；◎要寻找昀佳的生产条件时；◎要研制开发新产品时；◎要提高老产品的产量和质量时；◎……3田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述□实验设计的意义实验设计的目的是用昀少的试验次数实现下述期望：◎提高产量；◎改进质量；◎降低成本；◎缩短研究开发的时间；◎建立指标与因素的关系；◎选择合理的工艺参数或配方；◎…….田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述□实验设计的发展历程▲20世纪20年代由英国学者费舍尔（R.A.Fisher）率先提出；昀初在农田试验方面取得重要成果；欧美各国将此法用于生物学、医学等领域的科学研究；▲二战后实验设计法在工业中得到推广和应用；▲日本学者田口玄一首先将实验设计成功得应用于新产品的开发。对于一些复杂的制程和产品，利用实验设计法合理的选择适当的参数，可以大大改善产品功能目标值的稳定性，即所谓稳健性设计；▲20世纪70年代初期，我国着名数学家华罗庚带头在我国推广实验设计法。4田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述□实验设计中的几个概念◎品质特性实验中的应变量，是反映实验结果好坏的标准，是实验结果比较的依据。实验的特性有定量和定性之分，也有单指标、多指标之分。◎因子实验中的自变量，是影响实验指标的有关因子与条件。影响实验指标的因素有单因子和多因子的情况。◎水准每个因素所取的用量或所处的状态，简称为因子的水平。从专业知识、实践经验、生产技术等方面考虑，对实验指标有重要影响的因素都有其试验范围，一般从中选取一个或多个水准做试验田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述□实验设计法介绍◎试误法◎一次一因子实验法◎全因子实验法◎田口方法§经验挂帅，凭个人经验或直觉设计参数；§机会性实验，不断尝试；§没有系统化，没有任何资料分析；§不能传承；§有时浪费人力物力资源。◎试误法5田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述◎一次一因子实验法§定义:每次实验与前次相比,只改变一个实验因子的水准!§实例：塑胶射出成型机的制程设计【制程参数】射出温度（A）模具温度（B）射出压力（C）保压压力（D）保压时间（E）材料厂商（F）机器型号（G）【品质特性】翘曲量（mm）田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述0.1-0.60.40.7-0.90.50.3Effect1.7222222281.6122222272.2112222261.8111222251.1111122242.0111112231.5111111221.211111111yGFEDCBAExp§实验计划和结果6田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述§定义实验计划当中,考虑全部实验因子所有水准的全部不同组合。§举例解析有四个因子（ABCD），每个因子有两个水准，则共需24=16组实验◎全因子实验法§特点：所有可能的组合都必须加以深究，信息全面，但相当耗费时间、金钱例如:7因子，2水准共须做128次实验。13因子，3水准就必须做了1,594,323次实验，如果每个实验花3分钟，每天8小时，一年250个工作天，共须做40年的时间。田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述0.09-0.410.040.31Effect1.691.441.661.80Level21.601.851.631.49Level11.32222161.51222152.02122141.81122131.72212121.61212112.22112102.3111291.1222181.5122172.1212162.0112151.8221141.0121131.3211121.111111yDCBAExp.§实验计划和结果7田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述◎田口方法·预防为主、正本清源·质量，就是把顾客的质量要求分解转化成设计参数、形成预期目标值，昀终生产出来低成本且性能稳定可靠的物美价廉的产品。·衡量成品质量的一个重要标准是产品对社会造成的一切损失,任何对目标要求的偏离都会导致质量的下降。·改变质量定义。由“达到产品规格＂改为“达到目标要求和尽量减少产品变异＂。田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述在1953年，日本一个中等规模的瓷砖制造公司，花了200万元，从西德买来一座新的隧道，窑本身有80公尺长，窑内有一部搬运平台车，上面堆着几层瓷砖，沿着轨道缓慢移动，让瓷砖承受烧烤。问题是，这些瓷砖尺寸大小变异，他们发现外层瓷砖，有50%以上超出规格，内层则正好符合规格。引起瓷砖尺寸的变异，很明显地在制程中存在一个杂音因素。解决问题，使得温度分布均匀，需要重新设计整个窑，需要额外再花50万元，投资相当大。§田口方法运用的经典案例：磁砖工厂的实验8田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述内部磁砖外层磁砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前改善前外部磁砖内部磁砖田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述原材料粉碎及混合成型烧成上釉烧成5%0%长石量4%0%F:浪费料回收量1200公斤1300公斤E:原材料加料量现行组合新案组合D:蜡石种类53%43%C:蜡石量粗细B:某添加物粗细度1%5%A:石灰石量水准二(现行)水准一(新案)控制因子§工艺流程和工艺参数9田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述26501300现43粗12112122842041200新43粗11221122768041300现53细1121221266501200新53细1212121256001200现53粗51122221412541300新53粗52211221317541200现43细52222111216001300新43细51111111176543217654321GFEDCBA每百件尺寸缺陷数长石量F浪费回收E加料量D蜡石种类C蜡石量B粗细度A石灰石量L8直交表实验次数§实验计划和结果田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述29.25117D224.12193合计19.0076D115.2561G223.0092C233.00132G125.25101C134.75139F221.586B213.5054F126.75107B117.7571E235.5142A230.50122E112.7551/400A1不良百分比缺点总数因子不良百分比缺点总数因子§回应表(ResponseTable)10田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述§昀佳条件确认昀佳条件由于缺陷是愈小愈好，所以依此选出的昀佳条件为：A1B2C2D1E2F1G2。确认实验将预期的缺陷数和“确认实验＂的结果做比较。昀适组合但事实上厂商选得是A1B2C1D1F1G2主要原因是C(蜡石)要因的价格很贵，但改善的效果又不大，所以选C1(蜡石含量为43%）田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述内部瓷砖外层瓷砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前外部瓷砖内部瓷砖改善后11田口方法实战技术品质管理系列教程实验设计概述§实验设计方法比较·一次一因子法误差大，偏见下的产物。消除偏见───直交表·全因子实验法实验次数多，没有效率，附和直交表特性。·田口实验设计法方便有效的实验方法。田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍□直交表(OrthogonalArray)§直交表(正交表)·直交表用于实验计划，它的建构，允许每一个因子的效应，可以在数学上，独立予以评估。·可以有效降低实验次数，进而节省时间、金钱而且又可以得到相当好的结果。§直交表实验的优点消除偏见简化资料分析§直交表特性·每一列都是自我平衡的（self-balanced）·每两列间都是平衡的（mutual-balanced）上述两个特性同时存在，就可以称为直交。12田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍□认识直交表1.7250.25-0.05-0.050.450.250.35-0.15EffectAVER.1.851.701.701.951.851.901.65Level21.601.751.751.501.601.551.80Level12.1211212281.3122112271.7121221261.5212121252.2112222142.0221122131.8222211121.211111111yGFEDCBAExp田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍□直交表表示方法行数相当于实验总数水准数La(bc)表示直交表(Latinsquares)列数相当于可配置多少因子有a组实验，昀多可容纳个水准的因子c个13田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§直交表(二水准)表示直交表行数相当于实验总数水准数列数相当于可配置多少因子有8组实验，昀多可容纳个水准的因子7个L8(27)田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§直交表(三水准)表示直交表行数相当于实验总数水准数列数相当于可配置多少因子有9组实验，昀多可容纳个水准的因子4个L9(34)14田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§直交表表示方式解释·2水准系列例：L4(23)表示做4次实验、3因子(因子指控制因子，其因子数=n-1，n为实验次数)、2水准。·3水准系列例：L9(34)表示9次实验、4因子(因子指控制因子，其因子数=(n-1)/2，n为实验次数)、3水准。·混合型例：L18(21×37)表示18次实验、2水准1因子、3水准7因子。田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍□直交表基本型2系：L4、L8、L16、L32、L64…3系：L9、L27、L81…混合系：L12、L18、L36常用直交表()()()()LLLL4387161532312222,,,()()()LLL121118173631322323,,××()()()LLL9427138140333,,15田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍□直交表的证明§L4（23）直交表1224212322121111ColumnABCExptNo.田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§L4（23）直交表的证明000000——+—+++——+—+—+—++—+++———C×A之和B×C之和A×B之和CBA16田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§L8(27)直交表证明221121221221122121221221212121122221221122122221111111111GFEDCBA田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§L8(27)直交表证明00000000000000+—+———++——+—++——+—+—+—++——++————+———+—++—++——————+—+—+—+++—+++———++++——+—+—+—++——++——+++—++++++———+++++++———————G×AF×GE×FD×EC×DB×CA×BGFEDCBA17田口方法实战技术品质管理系列教程直交表介绍§L9（34）直交表证明12339312382313721326132253