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ByStevenChou1教材名稱:•授課時間:1.5HOURS•文件編號:MD-010705-01-PA•版次:Orig.•初版日期:July5,2001•教材編輯:StevenChou•課程等級:專業/高階•適用對象:製程&專案工程師•先修課程:基礎統計學=BasicDOEforProcessEngineers=(基礎DOE教材)ByStevenChou2教材內容田口式實驗計劃法JMP之應用2n實驗之範例應用MoldingL9實例應用E-Chip簡介ByStevenChou3田口式實驗計畫法ByStevenChou4瓷磚工廠的實驗1953,日本….雜音(Noise)☆解決方案:法1--重改窯子,使溫度均勻.需再加50萬內部瓷磚外層瓷磚(尺寸大小有變異)西德80M隧道窯:200萬元變異的原因:窯內溫度的變異法2--改善製程因素,使不受溫度變動影響.ByStevenChou5外層瓷磚內層瓷磚改善前改善後改善前改善後上限下限尺寸大小原材料粉碎及混合成型燒成上釉燒成A,B,…,G,7個因素,各2個水準L8(27)找最佳條件消除雜音,降低成本瓷磚工廠的實驗ByStevenChou6Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)介紹:*傳統實驗計劃方法是由英國的R.A.FISHER在本世紀初發展出來的,該方法包含多種的統計設計技巧*田口先生則利用直交表及線點圖之應用以簡化實驗計劃的方式。其觀念為將交互作用視為雜音因素，只要交互作用在比例上不大，而此時，主效果分析將提供實驗最佳因素水準組合，及良好的實驗再現性。ByStevenChou7Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)單因素實驗法:實驗過程中，只允許單一因素變動，其餘因素必需保持固定的REMARK:(1)會漏失複合因素的訊息(2)當因素很多時，將較不真實(3)無法保證在實際的製造條件中，可獲得實驗結果的再現性FACTOR&LEVELCELLABCDEFGRESULTS1A1B1C1D1E1F1G1Y12A2B1C1D1E1F1G1Y23A2B2C1D1E1F1G1Y34A2B2C2D1E1F1G1Y45A2B2C2D2E1F1G1Y56A2B2C2D2E2F1G1Y67A2B2C2D2E2F2G1Y78A2B2C2D2E2F2G2Y8ByStevenChou8Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)全因素實驗法:*所有因素的複合水準都將被檢查例題1:4個變數為3水準因子的全因素實驗組合共需34=81次實驗*允許在同一時間內檢查多數因素的效果，且實驗次數可減少例題2:如例題1的條件，可以L9(34)，僅需作9次實驗,其中La(bc)a=實驗次數b=每個因素的水準數c=直交表上縱行數因素實驗計劃方法:ByStevenChou9Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)直交表:*減少實驗次數，並獲得每個因子相同的基本資料，但因素水準間必需為直交，每種水準的組合都需相等。假如我們的實驗計劃均為直交，則當我們在回應表中比較A1與A2時，我們可以確定A1中的B效果與A2中的B效果應為完全相同的，且當因素以直交的方式變動時，其他的效應將不會混合於各因素的水準內，這是一種在評估因素水準時相當重要的特性，利用直交性測驗，我們能進行多種條件的比較，而比在單因素實驗中，固定某些因素水準來進行實驗的狀況來的完全。利用直交表進行實驗，在實驗結果的可靠度及再現性上，都具有高效益。ByStevenChou10Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)外側直交表信號因素與誤差因素內側直交表(控制水準範圍廣)L4:2n系列中實驗規模最小者，一般使用於設計外側直交表L8、L9:適用於實驗成本高且費時者，但再現性較差。L12:無點線圖可用，無法將任何交互作用單獨分離出來，若必須考慮交互作用的影響，則不可使用此種直交表，故不需理會交絡作用會出現在那些縱行上，且其實驗結果的再現性非常地好。L18:特性與L12相似，且是一種特殊設計的直交表，在第一行與第二行之間存有一個『內含』的交互作用。直交表:ByStevenChou11Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)線點圖:*圓點代表配置要因的直行，而連接兩圓點的直線則供作為配置兩圓點上因子間的交互作用所在的行號例題3:L8直交表的線點圖exp4.(1)配置因素於圓點上。(2)考慮因素間的交互作用，若交互作用存在，則配置該交互作於連接該兩因素圓點的直線上。(3)若某兩因素間的交互作用並未確定存在，則該兩因素間的聯線上可配置其他的因素。1325674421210136511914137ByStevenChou12Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)例題4:有5個二水準的因素(A、B、C、D、E)，交互作用有B*C及C*D，請作直交表的因素配置交互作用B*C與C*D品質特性Y=推力控制因素水準1水準2A:原材料M-270M-90B:停留時間2.7SEC2.2SECC:焊鎗溫度410℉100℉D:拼裝壓力60lb80lbE:焊接方法音波法電阻法ByStevenChou13Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)直交表及結果C1B2B*C3D4C*D5A6E7YTOTAL111111113835732111222240468631221122575210941222211455510052121212414889621221212824527221122126255182212112354176ByStevenChou14Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)CBDAEC*BC*D水準14637.540.2542.2534.535.7538.75水準233.54239.2537.2545.043.7540.75水準1-水準212.54.51.05.010.58.02.0n=16T=y=636y=T/n=39.75C1=73+86+109+100=368C1=368/8=46建立回應表其中C*D沒有較強的平均效果ByStevenChou15Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)控制因素y繪製因素效果與交互作用的回應圖–‧只需繪製較強的主效果與交互作用–‧回應圖比回應表更能看出各因素的潛在效果–‧各因素回應圖的直線斜率愈大則其效果愈大–C*B由下法其中C1B1=38+35+40+46=39.754B1B2C139.7552.25C235.2531.75ByStevenChou16Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)最佳化條件選定因為推動力為望大特性，從C*B交互作用之回應圖知因素B與C之最佳水準為C1B2→最佳條件C1、B2、D1、A1、E2最佳水準回應值之估計u=y+(C1-y)+(E2-y)+[(C1B2-y)-(C1-y)-(B2-y)]確認實驗R=58R=54R=42R=30R=65ByStevenChou17Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)品質工程生產線外品質管制工程最佳化使用實驗計劃產品設計(產品改良)製程設計(製程改善)系統設計創新參數設計最佳化允差設計最佳化生產線上品質管制製程管制調整工程平均在規格中心保持工程能力滿意顧客最佳品質‧最低成本田口方法包括生產線上品質管制、生產線外品質管制ByStevenChou18Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)設計之階段(1)機能設計(系統設計)決定系統的架構(2)基本設計(參數設計)決定構成系統要素的中心值(3)詳細設計(允差設計)判定因構成系統要素產生的變異的大小標準化‧*使用者的情報、基本技術情報為基礎來創作系統‧對環境條件、使用條件、劣化等雜音(誤差因素)*等做TROUBLE的預測評價方法與他公司比較性能、品質、成本等*求會使機能變異接近零的設計常數(求能適應內、外部誤差因素的設計常數)‧*將變異減小後，再以調整性接近目標值‧*下游(市場、製造現場)的再現性確保評價方法利用SN比的品質評價‧*減少零件、製程條件的變異，藉以控制機能的變異(決定管理項目及其界限)‧*將不良及抱怨的品質損失與提高品質所需成本作適當的擇換，而控制總損失金額為最小‧*使特性值與因素間之關係明確化，並預測製程或零件變更時的特性值變動情形評價方法以損失金額做為經濟性評價最重要的是:在產品設計、製程設計時先使機能的變異成為零ByStevenChou19Taguchi’sDesignOfExperiment(田口式實驗計劃法)參數設計應注意事項第一點:列出所有因素(因子)；凡是可以改變條件的因素，都是參數的對象，外行人員也可以提出因素項目。第二點:把因素分為可控制因素與雜音因素(誤差因素)。第三點:把可控制因素配置於內側直交表。第四點:把誤差因素配置於外側直交表。第五點:因素水準數以三個水準為最佳，二個水準亦可(視時間、金錢因素而定)。第六點:可控制因素的水準間隔要大，但是應在可行範圍內。第七點:誤差因素的水準間隔也要大。第八點:縮小實驗規模的方法:(一)將因素水準數由三個水準改為二個水準。(二)將誤差因素複合。(三)將誤差因素複合為單一因素。第九點:根據不同場合，分別使用不同型的SN比公式。第十點:按最佳條件作確認實驗，並與現況比較。第十一點:使用損失函數比較利得(Gain)PS:品質特性值愈小愈好時，我們希望平均值在零，變異數愈小愈好，Mr田口建議S/N=η=-10Log101/n(Y12+Y22+........+YN2)品質特性值愈大愈好時，我們希望平均值為無限大，變異數愈小愈好，Mr田口建議S/N=η=-10Log101/n(1/Y12+1/Y22+........+1/YN2)ByStevenChou20JMP之應用ByStevenChou21ByStevenChou22ByStevenChou23ByStevenChou24ByStevenChou25ByStevenChou26ByStevenChou27ByStevenChou282n實驗之範例應用ByStevenChou29一.傳統作法例題:石油精製過程中,使用溶劑精製法,製造精製潤滑油,為提高收量,考慮下列實驗條件:因子水準A:溶劑中苯之量A1，A2B:原料油與溶劑之比率B1，B2C:調合槽之溫度C1，C2D:冷卻溫度D1，D2F:冷卻方法F1，F2G:離心分離機(台數)G1，G2ByStevenChou30行123456789101112131415配置ABA×BCA×CeeDA×DeGeFee且A×B,A×C,A×D不能忽視,茲所需之線點圖ABCDFGByStevenChou31ABA×BCA×CeeDA×DeGeFee因子行列123456789101112131415測定值1111111111111111152111111122222222-14311122221111222284111222222221111-25122112211221122226122112222112211-5712222111122221120812222112211112249212121212121212-510212121221212121-1011212212112122121312212212121211212-1813221122112211221514221122121122112-3152212112122121121216221211221121221-8T1482313571412802691113411418T=24T22447111917101256215131117106(T1-