DOE实验设计与田口法介绍.ppt

April 24, 2006 NTHU Raymonds Presentation 實驗設計與田口法介紹DOE Taguchi Method Reporter: Raymond Chang Date: April 24, 2006 Professor: Agenda What is DOE Taguchi Method How to do DOE? How to use Taguchi Method? Summary 1. What is DOE Taguchi Method DOE: Design Of Experiment 在一個或連串的試驗中刻意地改變製程輸入參數值, 以便觀察並找出影響製程輸出變數之因素 提升製程良率、降低製程變異、改善產品品質、降低研發時間、降低總體成本、評估各種可行之設定值、評估各替代原料、確定影響產品特性之因素 Taguchi Method: 田口法 1950年代，G.Taguchi利用實驗設計方法，以規格化的直交表，進行直交實驗設計，使得工業界使用實驗設計的可行性增高 以工程觀念的產品研發過程；系統設計，參數設計及公差設計等所謂的『三次設計』，進行有系統的實驗設計。 1.1 DOE的專門術語 Response:實驗結果, Y 如純度, 濃度, 長度, 重量, 強度, 壽命, 磨耗率, 縮收率, 噪音, 硬度, 收率, 電壓, 電阻, 電流, 不良率, 缺點數 Factor: 因子, Xs 可控因子( Controllable) : Ex: 溫度、壓力、配方成份。 不可控因子(Uncontrollable) : Ex: 如環境溫度、濕度。 信號因子(Signal) : Ex:人的血壓隨年齡的不同而改變， Level：水準 考量某個 X所處之定量或定性的狀態或條件 Ex. 溫度(X1)：以 80℃、90℃、100℃, 人員(X2)：早、中、晚班 Treatment (實驗組數) 實驗中因素之間水準組合為一個可單獨進行實驗的觀測條件，稱之一個處置 1.1.1 Responses, Ys 1.1.2 Factors, Xs 對Y有影響的一系列原因中，稱為X 如品質問題中影響產品品質特性的原因，數學關係式的自變數(Independent Variables) X1,X2,…,Xk； Y=f(X1,X2,…,Xk) X可以是定性或定量 例如定量以 ℃ 來表示溫度，rpm表示轉速； 定性以 A、B、C表示不同供應商，以早、中、晚班表示不同班別的人員。 一個實驗中可以只考慮一個因素或同時考慮多個因素。 Y=f(X1,X2,…,Xk) 1.3 DOE 的進行方式 Try-and-error (試誤法) One Factor a time (一次一因子法) Full factorial experiment (全因子法) Taguchi’s orthogonal arrays(田口法) 1.3.1 One Factor a time 1.3.2 二因子實驗設計之模式 1.3.3 2k因子階層設計 k個因子，每個因子2個水準(+,-) ，共2k次實驗（當 n = 1 時） 在因子數不多的狀況下，常用於實驗初期，來了解因子對反應變數之可能影響。 1.4 Taguchi Method 發展縮小變異方法的新名稱，配合直交表使用 田口品質工程不以傳統實驗設計的概念為主軸。 S/N ratio處理資料與數據 田口法可在短期間產出最優值的實驗結果 田口品值觀點： 品質定義 損失函數 穩健設計的觀念 美國: 統計學基礎的DOE, 日本: 田口法的DOE 1.4.1 直交表 Ln(tk) L：拉丁方格(Latin Squares)的字頭。 n：直交表的列數，實驗的組數。 k：直交表的行數，實驗因子數。 t：直交表行可考慮的水準數，即配置因子的水準數。 較少實驗次數，研究更多的因子。 可以類似傅立葉分析進行統計分析。 直交表中任意兩行，所有的因子水準組合出現的次數相同。 1.4.2 品質定義 1.4.3 損失函數種類 1.4.4 S/N Ratio 平均品質損失可以直接做為一批產品的品質指標 田口博士將平均品質損失排除係數k後, 以對數轉換、乘以10、並取反號, 並將它們稱為S/N比, 做為品質的同義字 MSD: Mean Square deviation 1.4.5 干擾因子 1.5 實驗次數比較 1.6 資料分析方法 資料分析 數據檢定：t test, F test, pair t, ANOVA 圖形分析：Box plot, QC chart, etc 軟體應用 Minitab, SPSS, SAS等等 1.7 田口方法 直交表的使用 沒有討論干擾因子仍是傳統實驗設計，並非田口方法 損失函數 非線性關