質(zhì)量管理學(xué)教學(xué)案例一：田口參數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-展示頁
2025-01-22 19:25本頁面
【正文】 ，嚴(yán)格來講，田口方法和DOE是不同的東西。但隨著在日本產(chǎn)業(yè)界應(yīng)用的普及，案例與經(jīng)驗(yàn)的累積，田口博士的理論和工具日漸完備，整個(gè)田口的這套方法在日本產(chǎn)業(yè)專家學(xué)者的努力之下，早已脫離其原始風(fēng)貌，展現(xiàn)出更新更好的體系化內(nèi)容。五十年代，田口玄一博士借鑒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法提出了信噪比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并逐步發(fā)展為以質(zhì)量損失函數(shù)、三次設(shè)計(jì)為基本思想的田口方法。今天，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)已成為日本企業(yè)界人士、工程技術(shù)人員、研究人員和管理人員必備的一種通用技術(shù)。二戰(zhàn)期間，英美等國在工業(yè)試驗(yàn)中采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法取得了顯著效果。他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，環(huán)境條件難于嚴(yán)格控制，隨機(jī)誤差不可忽視，故提出對(duì)實(shí)驗(yàn)方案必須作合理的安排，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有合適的數(shù)學(xué)模型，以減少隨機(jī)誤差的影響，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度和可靠度，這就是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思想。教學(xué)案例一：田口參數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1 田口方法源起實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)地、科學(xué)地制定實(shí)驗(yàn)方案以便對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)學(xué)理論和方法。其基本思想是英國統(tǒng)計(jì)學(xué)家R. A. Fisher在進(jìn)行農(nóng)田實(shí)驗(yàn)時(shí)提出的。在三十、四十年代，英、美、蘇等國對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行了進(jìn)一步研究，并將其逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，在冶金、建筑、紡織、機(jī)械、醫(yī)藥等行業(yè)都有所應(yīng)用。戰(zhàn)后，日本將其作為管理技術(shù)之一從英美引進(jìn)，對(duì)其經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇起了促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法最早是由日本田口玄一（G. Taguchi）博士將其應(yīng)用到工業(yè)界而一舉成名的。田口博士最早出書介紹他的理論時(shí)用的就是“實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法─DOE”，所以一般人慣以實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法或DOE來稱之。日本以質(zhì)量工程（Quality Enginerring）稱之。田口方法重視各產(chǎn)業(yè)的技術(shù)，著重快速找到在最低成本時(shí)的最佳質(zhì)量。雖然學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為田口方法缺少統(tǒng)計(jì)的嚴(yán)格性，但該方法還是以其簡單實(shí)用性廣為工業(yè)界所應(yīng)用和推廣。該方法廣泛應(yīng)用于研發(fā)、技術(shù)改善、質(zhì)量提升等部門。如今，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的工業(yè)過程改進(jìn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)范疇，廣泛地滲透到商業(yè)布局、商品陳列、廣告設(shè)計(jì)及產(chǎn)品包裝的應(yīng)用之中。但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為一種質(zhì)量改進(jìn)的有力武器，還尚未發(fā)揮它的全部威力。質(zhì)量損失是指產(chǎn)品出廠后“給社會(huì)帶來的損失”，包括：直接損失，如空氣污染、噪聲污染等；間接損失，如顧客對(duì)產(chǎn)品的不滿意以及由此而導(dǎo)致的市場損失、銷售損失等。對(duì)待偏差問題，傳統(tǒng)的方法是通過產(chǎn)品檢測剔除超差部分或嚴(yán)格控制材料、工藝以縮小偏差。田口方法是調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，使產(chǎn)品的功能、性能對(duì)偏差的起因不敏感，以提高產(chǎn)品自身的抗干擾能力。由此可見，田口方法是一種聚焦于最小化過程變異或使產(chǎn)品、過程對(duì)環(huán)境變異最不敏感的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。一般而言，任何一個(gè)質(zhì)量特性值在生產(chǎn)過程中均受很多因素的影響，田口玄一博士將影響質(zhì)量特性的因素分為輸入變量、可控變量和不可控變量，如圖1所示。不可控變量，顧名思義，即不可控制的變量，也稱為噪音因子（Noise Factors），就是使質(zhì)量特性偏離目標(biāo)值的因素。信號(hào)因子（可控）過程質(zhì)量特性值輸入變量噪音因子（不可控）圖1 影響質(zhì)量特性的關(guān)鍵因素解決的對(duì)策可由生產(chǎn)線外（Off line）質(zhì)量控制與線上（On Line）質(zhì)量控制兩種。線外質(zhì)量控制可以應(yīng)用正交表、信噪比（S/N）和損失函數(shù)來達(dá)成，強(qiáng)調(diào)有效率的實(shí)驗(yàn)和仿真，以減少變異。田口式質(zhì)量工程較關(guān)心線外質(zhì)量控制，以降低成本、提供最佳質(zhì)量為目標(biāo)；對(duì)于線上質(zhì)量控制則以穩(wěn)定制造過程為目標(biāo)。田口玄一提出的“三次設(shè)計(jì)法”，即分三個(gè)階段對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化：（1） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：應(yīng)用科學(xué)理論和工程知識(shí)對(duì)產(chǎn)品功能原型進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，這階段完成了產(chǎn)品的配置和功能屬性；（2） 參數(shù)設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)、容差設(shè)計(jì)等這三方面的內(nèi)容構(gòu)成田口方法的“線外質(zhì)量控制”，田口線外質(zhì)量控制、質(zhì)量損失函數(shù)和田口線上質(zhì)量控制就構(gòu)成了田口質(zhì)量工程，如圖2所示。在田口線外質(zhì)量控制中，參數(shù)設(shè)計(jì)是線外質(zhì)量控制的核心，它通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法確定系統(tǒng)各參數(shù)的最優(yōu)組合，使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境條件和其他噪聲因素的敏感性降低。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是線外質(zhì)量控制的基礎(chǔ)和前提，容差設(shè)計(jì)是對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)的完善與提高，質(zhì)量水平評(píng)價(jià)是對(duì)田口線外質(zhì)量控制
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