田口方法案例分享

1 田口方法案例分享 DFSS系列课程 2015. 10. 25 田口试验设计 2 经典DOE Model Taguchi Model Process Yi Control Factor X1 Control Factor Xn Process Yi Control Factor X1 Control Factor Xn Noise Factor N1 Nm 2 阶段一:筛选试验 决定y 把有可能影响到y的x都要考虑并做实验，以 挑选出关键x 阶段二:最佳条件 决定y 针对已挑出的关键x，进行最佳条件的试验， 以决定最佳的x值。 控制阶段 决定y 针对关键少数的x参数，进行持续的控制， 以spc监控其稳定性。 田口试验的阶段设计 3 二阶段的试验步骤 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， 上面堆栈着几层瓷砖，沿着轨道缓慢移动，让瓷砖承受烧烤。 问题是，这些瓷砖尺寸大小的变异，他们发现外层瓷砖，有50%以上 超出规格，则正好符合规格。 引起瓷砖尺寸的变异，很明显地在制程中，是一个杂音因素。 解决问题，使得温度分布更均匀，只要重新设计整个窑就可以了，但 需要额外再花50万元，投资相当大。 田口试验案例 4 一个瓷砖工厂的实验（经典案例） 3 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 改善前 外部瓷砖 内部瓷砖 田口试验案例 5 因子符号 控制因子 原设计值 A 石灰石含量 2% B 寿山石含量 55% C 寿山石种类 原来配方 D 烧粉含量 1.5% E 添加物颗粒大小 原颗粒 F 烧成次数 二次烧成 G 长石含量 3% H 粘土种类 K-Type与J-Type各一半 田口试验案例 6 瓷砖烧制过程问题陈述 瓷砖烧制参数原设定 瓷砖工厂生产出的瓷砖厚度不均 瓷砖厚度为望目特性，客户规格为10+/-0.15mm 4 符号 控制因子 Level-1 Level-2 Level-3 备注 A 石灰石含量 2% 2.5% 2水平 B 寿山石含量 53% 55% 57% 3水平 C 寿山石种类 新配方 原来配方 无添加 3水平 D 烧粉含量 1.0% 1.5% 2% 3水平 E 添加物颗粒 小一些 原颗粒 大一些 3水平 F 烧成次数 一次烧成 二次烧成 三次烧成 3水平 G 长石含量 2.7% 3% 3.3% 3水平 H 粘土种类 K-Type K-Type与J- Type各一半 J-Type 3水平 田口试验案例 7 瓷砖烧制参数试验设置 田口试验案例 8 创建田口试验 Mtb路径：统计DOE 田口创建田口设计 5 田口试验案例 9 创建田口试验 Mtb路径：统计DOE 田口创建田口设计 在“设计类型”部分选 取“混合水平设计”项 在“因子数”下拉选项 点取“8” 按下“设计”、“因子” 等设定按钮 田口试验案例 10 创建田口试验 “L18”选项中“18” 表示实验总运行数为18 其中“2*1”表示有1个 2水平因子，“3*7”表 示有7个3水平因子. 按下“确定”按钮 在“田口设计 设计”回话框下点选“L18” 6 田口试验案例 11 创建田口试验 在该回话框下可以进行 因子的命名和水平值的 设定. 为了方便，可直接选择 其代码化的预设名称和 水平值 按下“确定”按钮 在“田口设计 因子”回话框下默认其“分配因子”选项 田口试验案例 12 创建“内直交表” 建立“L18”直交表 7 直交表 13 直交表（Orthogonal array）为参数设计的实验数 据收集方式 使用直交表可使田口实验次数降至最低，以减少大 量的实验与检测成本 直交表可有效分析可控因子、噪音因子的单独影响 及其交互作用 可控因子置于“内直交表” 噪音因子置于“外直交表” 田口试验案例 14 台车不同位置(P1-P7)摆放的瓷砖烧制厚度测量. 上图：瓷砖烧制用的台车及不同位置瓷砖厚度测量 8 田口试验案例 15 创建外直交表 “外直交表”，每个运行测量7个不同位置的厚度数据。 田口试验案例 16 运行试验，收集数据 瓷砖制程实验数据：(数据已储存在“课程数据文件夹”) 9 田口试验案例 17 分析田口试验 Mtb路径：统计DOE 田口分析田口设计 田口试验案例 18 分析田口试验 Mtb路径：统计DOE 田口分析田口设计 在“响应数据位于” 栏选取P1-P7，按下 “选择”按钮 按下“图形”、“分 析”、“选项”、 “项”等设定按钮 10 田口试验案例 19 分析田口试验 打开“分析田口设计 图形”会话框 在“图形复选栏”点 选信噪比和均值 其它项保持默认状况 按下“确定”按钮 田口试验案例 20 分析田口试验 打开“分析田口设计 分析”会话框 在“复选栏”点选信 噪比和均值 按下“确定”按钮 11 田口试验案例 21 分析田口试验 打开“分析田口设计 选项”会话框 在“信噪比公式”栏 点选默认望目设定 (因为瓷砖厚度为望 目特性) 按下“确定”按钮 田口试验案例 22 分析田口试验 打开“分析田口设计 分析项”会话框 在“所选分析项”栏， 将 A、B、C、D、E、F、 G、H八项选入 按下“确定”按钮 12 田口试验案例 23 试验解析 (1/4) 线性模型分析线性模型分析: :信噪比信噪比 与与 A, B, C, D, E, F, G, H A, B, C, D, E, F, G, H 信噪比 的模型系数估计 项 系数 系数标准误 T P 常量 41.2190 0.2082 197.987 0.000 A 1 1.8834 0.2082 9.046 0.012 B 1 -0.9599 0.2944 -3.260 0.083 B 2 0.0165 0.2944 0.056 0.960 C 1 -0.7675 0.2944 -2.607 0.121 C 2 -0.5166 0.2944 -1.755 0.221 D 1 -1.1556 0.2944 -3.925 0.059 D 2 -0.3428 0.2944 -1.164 0.364 E 1 3.0528 0.2944 10.369 0.009 E 2 -1.1028 0.2944 -3.746 0.064 F 1 -0.1107 0.2944 -0.376 0.743 F 2 0.1678 0.2944 0.570 0.626 G 1 -0.7836 0.2944 -2.661 0.117 G 2 0.2596 0.2944 0.882 0.471 H 1 -1.3097 0.2944 -4.448 0.047 H 2 1.3410 0.2944 4.555 0.045 S = 0.8833 R-Sq = 99.3% R-Sq（调整） = 94.1% 田口试验案例 24 试验解析 (2/4) 信噪比信噪比 的方差分析的方差分析 来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F P A 1 63.846 63.8462 63.8462 81.84 0.012 B 2 10.871 10.8708 5.4354 6.97 0.126 C 2 15.029 15.0286 7.5143 9.63 0.094 D 2 22.188 22.1876 11.0938 14.22 0.066 E 2 86.031 86.0312 43.0156 55.14 0.018 F 2 0.262 0.2620 0.1310 0.17 0.856 G 2 5.735 5.7355 2.8677 3.68 0.214 H 2 21.086 21.0864 10.5432 13.51 0.069 残差误差 2 1.560 1.5604 0.7802 合计 17 226.609 结论：对于S/N比而言，因子A、C、D、E、H在统计上是显著的. (以P-value值0.10做判断) 13 田口试验案例 25 试验解析 (3/4) 线性模型分析线性模型分析: :均值均值 与与 A, B, C, D, E, F, G, H A, B, C, D, E, F, G, H 均值 的模型系数估计 项 系数 系数标准误 T P 常量 9.98278 0.01084 920.580 0.000 A 1 0.03310 0.01084 3.052 0.093 B 1 -0.05325 0.01534 -3.473 0.074 B 2 0.01960 0.01534 1.278 0.329 C 1 0.00556 0.01534 0.362 0.752 C 2 0.00865 0.01534 0.564 0.630 D 1 0.00151 0.01534 0.098 0.931 D 2 -0.01325 0.01534 -0.864 0.479 E 1 0.01222 0.01534 0.797 0.509 E 2 0.03222 0.01534 2.101 0.170 F 1 0.09127 0.01534 5.951 0.027 F 2 -0.01040 0.01534 -0.678 0.568 G 1 -0.00492 0.01534 -0.321 0.779 G 2 -0.01540 0.01534 -1.004 0.421 H 1 0.04913 0.01534 3.203 0.085 H 2 0.03294 0.01534 2.148 0.165 S = 0.04601 R-Sq = 98.1% R-Sq（调整） = 84.2% 田口试验案例 26 试验解析 (4/4) 结论：对于均值而言，因子A、F、H在统计上是显著的. (以P-value值0.10做判断) 均值均值 的方差分析的方差分析 来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F P A 1 0.019715 0.019715 0.019715 9.31 0.093 B 2 0.026116 0.026116 0.013058 6.17 0.139 C 2 0.001845 0.001845 0.000923 0.44 0.696 D 2 0.001895 0.001895 0.000948 0.45 0.691 E 2 0.018978 0.018978 0.009489 4.48 0.182 F 2 0.089872 0.089872 0.044936 21.23 0.045 G 2 0.004044 0.004044 0.002022 0.96 0.511 H 2 0.061396 0.061396 0.030698 14.50 0.065 残差误差 2 0.004233 0.004233 0.002117 合计 17 0.228096 1