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1、产品稳健设计高级应用 田口 TaguchiMethod DOE 编制 阳红卫2015 6 10 2 什么是稳健设计 目录 稳健设计的基本步骤 稳健设计的综合噪声法 动态稳健设计 3 什么是稳健设计 稳健设计的基本步骤 稳健设计的综合噪声法 动态稳健设计 4 什么是稳健设计 DOE名字解释 DOEIsshortforDesignOfExperimentDOE中文实验设计田口DOE由日本的田口玄一发明的通过一系列实验策划 找出影响达到目标的主要因素 从而寻找最佳组合的优化方法 5 什么是稳健设计 创新与设计最有效工具 把质量设计到产品中 不掌握DOE的工程师只能算半个工程师 田口玄一 6 什么是稳
2、健设计 1 1日本一瓷砖公司案例引发的思考 问题 生产的瓷砖大小尺寸不一 波动很大 即标准差大 对策 1 筛选 将尺寸不合格的瓷砖挑选出来 增加很多成本 2 重新设计和建造一个窑 使窑内温度分布均匀 需投资50万美元 3 用稳健设计方法 找到一个原料配比 只要把粘土中灰石的比例1 提高5 就可大幅降低瓷砖尺寸的波动 而灰石是很便宜的原料 7 什么是稳健设计 1 2从质量损失函数看质量 案例 索尼牌电视机有两个产地 日本与美国 两地工厂生产的索尼电视机是使用同一设计方案和相同的生产线 连使用的产品说明书也一样 按设计方案规定 电视的彩色浓度Y的目标值为M 容差为5 当Y在公差范围 M 5 M 5
3、 内 判该机的彩色浓度合格 否则判为不合格 两地工厂都是这样检验产品的 可到七十年代后期 美国消费者购买日产索尼电视机的热情却高于美产索尼电视机 这是什么原因呢 8 什么是稳健设计 有什么启法呢 9 什么是稳健设计 门柱理论 10 什么是稳健设计 从门柱理论可以看出 产品损失有两种方式 门柱之外 门柱内但接近门柱 为什么会有质量损失 如何减少产品损失 11 什么是稳健设计 12 什么是稳健设计 13 什么是稳健设计 稳健性设计 灵敏性设计 确定可控因子X水平 减小波动 选择合适的调节因子 只影响Y的大小 而不影响波动 使Y接近目标值 14 什么是稳健设计 1 3一个简单的案例分析 要设计一个电
4、源电路 它能把交流110V变为直流电115V 工程中已有成熟的电路可使用 但其中有两个电子元器件的参数有待确定 一个是电阻 因子A 的阻值 单位 欧姆 另一个是晶体管的电流放大倍数 记为因子B 为了寻找合适的参数搭配 特对因子A与B各选五个水平 并安排11次试验 其因子水平与试验结果列于下表 因子A与B的水平与试验结果 15 什么是稳健设计 通过以上试验知道3组组合能达到要求 那到底选哪一组好呢 1 寻找波动源 引起输出电压Y波动的原因是什么 市场买到的标以200欧姆的电阻 常有10 的波动 即阻值常在180到220欧姆之间 晶体管的实际放大倍数围绕标称值有更大的波动 常有50 的波动 标以放
5、大倍数为500的晶体管 其实际放大倍数常在250 750倍之间 由于元器件参数的这种波动是人们难以控制的 又与元器件的标称值不是一回事 故称此种元器件参数的波动为噪声因子 分别记为A 和B 即 A 电阻标称值有10 的波动 B 晶体管放大倍数的标称值有50 的波动 16 什么是稳健设计 2 直观分析 17 什么是稳健设计 3 方案分析 在噪音A 和B 的干扰下 取其最大的干扰 形成如下的噪声因子水平表 并安排3个正交试验 结论 比较三个样本方差 以组别3最小 故此参数组合可使输出电压波动最小 18 稳健设计之中隐含的是什么 大创意 什么是稳健设计 稳健设计研究的是如何减小波动的问题 解决问题的
6、方式不是直接针对波动源 不易控制 采取措施 而是通过调整可控因素的水平达到抵抗波动源的影响 19 什么是稳健设计 稳健设计的基本步骤 稳健设计的基本步骤 稳健设计的综合噪声法 动态稳健设计 一个案例引发的思考 从质量损失函数看质量 一个简化的稳健设计案例 20 稳健设计的步骤 因子分类 可控吗 可控因子水平表 噪音因子水平表 内表设计 外表设计 进行试验 计算SN 信噪比 计算平均值 稳健 灵敏设计 确定最佳搭配 设计验证 第一步 因子分类 第二步 内外表设计 第三步 进行试验 第四步 计算统计指标 第五步 统计分析 第六步 确定最优搭配 21 稳健设计的步骤 2 1因子分类 因子 可控因子
7、噪音因子 外部噪音 零件间噪音 内部噪音 22 稳健设计的步骤 2 1因子分类 当你在读书时 外界有人在吵 有人在放音乐 请问这是信号还是噪音 什么是噪音 可否用比较简易的方式来表达 什么是稳健性 举例说明Motorola对讲机 美国洗发精 23 稳健设计的步骤 2 1因子分类 某家公司做了一部分的收音机 行销世界各国 在发达国家其反应收讯效果相当良好 但不发达国家其反应收讯效果不好 请问这是什么噪音 在进行产品测试时 发现一百台产品中 有些收讯效果好 有些收讯效果差 请问这是什么噪音 产品使用了一段时间后 收讯效果变差 发现是里面的某个零部件寿命匹配不佳造成的 请问这是什么噪音 24 稳健设
8、计的步骤 2 2内外表设计 内表设计 把诸可控因子放在一张正交表上 此表称为内表 内表一般为三水平 外表设计 把诸噪音因子放在另一张正交表上 此表称为外表 外表一般为两水平 25 稳健设计的步骤 2 3计算统计指标 双指标 描述波动 描述均值 信噪比 SN 均值 Ybar 26 稳健设计的步骤 2 5统计分析 统计分析 稳健性设计 灵敏性设计 分析信噪比 分析均值 分析方法 直观分析 方差分析 线性拟合 27 应用实例 我司现有研究空气净化器产品 此产品属于全新开发 无以往借鉴经验 现后装市场上产品种类繁多 外观 安装位置 风量大小及出风方向等也是多种多样 到底哪种好 应该如何开发 设计 28 应用实例 空气净化器 29 应用实例 空气净化器 30 应用实例 空气净化器 31 应用实例 空气净化器 空气净化器田口分析结论 1 空气净化器的效率影响因子权重排名 位置 37 7 出风方向 31 4 风量 31 2 空气净化器的最佳位置是 整车中部 3 空气净化器的最优出风方向是 前出风 4 空气净化器的风量与效率关系为 非线性正比例关系 THANKS
