田口方法及Minitab應用

1、田口DOE及MINITAB應用朱克龍2013年8月18日a1Taguchi Design of Experiments and Minitab Application田口DOE及MINITAB應用第 2 頁n產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術的特點產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術的特點n田口方法的產(chǎn)生背景田口方法的產(chǎn)生背景n田口方法的特點、基本概念及其應用田口方法的特點、基本概念及其應用n田口的產(chǎn)品設計的三個階段田口的產(chǎn)品設計的三個階段n正交試驗法的概念和基本方法正交試驗法的概念和基本方法n田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義n田口方法與傳統(tǒng)設計的區(qū)別田口方法與傳統(tǒng)設計的區(qū)別nMinit

2、ab Minitab 中的田口設計試驗中的田口設計試驗n靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例n插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化示例示例n小結(jié)小結(jié)MinitabMinitab中田口方法的優(yōu)點中田口方法的優(yōu)點主要內(nèi)容主要內(nèi)容田口DOE及MINITAB應用第 3 頁產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術的特點產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術的特點田口DOE及MINITAB應用第 4 頁產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術的特點產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術的特點田口DOE及MINITAB應用第 5 頁DOE對企業(yè)的積極影響：雷達圖對企業(yè)的積極影響：雷達圖田口DOE及MINITAB應用第 6 頁試驗設計定義試驗設

3、計定義實驗設計是對實驗方案進行最優(yōu)設計，實驗設計是對實驗方案進行最優(yōu)設計，以降低實驗誤差和生產(chǎn)費用，減少實驗工作量，以降低實驗誤差和生產(chǎn)費用，減少實驗工作量，并對實驗結(jié)果進行科學分析的一種并對實驗結(jié)果進行科學分析的一種方法方法。（廣義）。（廣義）當需要當需要探尋或驗證探尋或驗證產(chǎn)品質(zhì)量或工藝或資源利用是否為產(chǎn)品質(zhì)量或工藝或資源利用是否為最佳狀態(tài)最佳狀態(tài)時，實驗設時，實驗設計（計（Design of ExperimentsDesign of Experiments）是最科學、最經(jīng)濟的方法。（狹義）是最科學、最經(jīng)濟的方法。（狹義）對試驗設計的需求迫切性對試驗設計的需求迫切性n 20世紀90年代前，

4、美國工廠中90不知道如何解決長期性質(zhì)量問題不知道如何解決長期性質(zhì)量問題n公司利用的是工人的體力而不是智慧n 90的技術規(guī)范和容差是錯的的技術規(guī)范和容差是錯的n不知道對產(chǎn)品/工藝參數(shù)進行優(yōu)化工藝參數(shù)進行優(yōu)化n認為缺陷和偏差是不可避免的認為缺陷和偏差是不可避免的田口DOE及MINITAB應用第 7 頁試驗設計的效果試驗設計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設計新產(chǎn)品，在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設計新產(chǎn)品，還是改革舊工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本，大都需要做試驗還是改革舊工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本，大都需要做試驗。一個好的試驗設計方法一個好的試驗設計方法，既可以減少試驗次數(shù)減少試驗次數(shù)，縮短試驗時

5、間縮短試驗時間和避免盲目性避免盲目性，又能迅速得到有效的結(jié)果迅速得到有效的結(jié)果如何安排試驗，有一個方法問題如何安排試驗，有一個方法問題不好的試驗設計方法不好的試驗設計方法，即使做了大量的試驗，也未必能達到預期的目的即使做了大量的試驗，也未必能達到預期的目的；相同原料相同原料更便宜的原料更便宜的原料相同制程相同制程相同產(chǎn)品相同產(chǎn)品相同功能相同功能為什么良品率不一樣為什么良品率不一樣？為什么可以做出低成本為什么可以做出低成本高質(zhì)量的產(chǎn)品高質(zhì)量的產(chǎn)品？田口DOE及MINITAB應用第 8 頁田口實驗設計與田口方法的產(chǎn)生背景田口實驗設計與田口方法的產(chǎn)生背景田口實驗設計田口實驗設計田口設計 或正交表是一

6、種設計試驗的方法，這種設計通常只需要全因子組合的一部分。是一個部分因子矩陣是一個部分因子矩陣，可確保對任一因子的各個水平進行平衡比較。在田口設計分析中，每個因子 可以獨立于其他所有因子進行評估。田口方法的產(chǎn)生背景田口方法的產(chǎn)生背景n正交設計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于50年代初;它是一種高效益的試驗設計與最優(yōu)化技術。在60年代，日本應用正交設計就已超過百萬次。n田口玄一博士介紹：“日本人學質(zhì)量管理，用一半時間學習正交設計”。n在日本，據(jù)說一個工程師如果不懂這方面知識，只能算半個工程師。n二次大戰(zhàn)后日本經(jīng)濟高速增長并超過美國的一個決定性日本經(jīng)濟高速增長并超過美國的一個決定性(技術技術)因素因素是

7、在于推廣應用正交設計推廣應用正交設計。其原因是:美國對專業(yè)技術(系統(tǒng)設計)投入很多，日本則較少，主要是向美國照搬照學；對通用技術(參數(shù)設計和容差設計)美國缺少和落后，日本則大大領先。美美國研究日本戰(zhàn)后強盛的原因后，認為國研究日本戰(zhàn)后強盛的原因后，認為日本制勝的法寶日本制勝的法寶有兩項有兩項：nQFD(質(zhì)量機能展開，自顧客要求一直策劃到相應的制造管理要求)n田口方法(簡單易學，沒有復雜的統(tǒng)計原理)田口DOE及MINITAB應用第 9 頁田口方法的特點田口方法的特點田口方法田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立的一門嶄新的質(zhì)量管理技術質(zhì)量管理技術,它立足于工程技術工程技術,著眼于經(jīng)濟效益經(jīng)濟效

8、益,開辟了質(zhì)量管理的新天地質(zhì)量管理的新天地。與傳統(tǒng)的質(zhì)量管理相比,有以下特色有以下特色：(1)工程特色 用工程的方法來研究產(chǎn)品質(zhì)量,把產(chǎn)品設計當成工程設計,把產(chǎn)品設計質(zhì)量的好壞看成是工程設計質(zhì)量,用產(chǎn)品給社會造成的經(jīng)濟損失來衡量產(chǎn)品的質(zhì)量。(2)“源流源流”管理理論管理理論 “源流”管理的思想把質(zhì)量管理向前推進了一步。認為開發(fā)設計階段是源流、是上游開發(fā)設計階段是源流、是上游,制造和檢驗制造和檢驗階段是下游階段是下游。質(zhì)量管理中,“抓好上游管理抓好上游管理,下游管理就很容易下游管理就很容易?！比粼O計質(zhì)量水平不高,生產(chǎn)制造中很難造出高質(zhì)量的產(chǎn)品,即所謂“先天不足,后患無窮”。(3)產(chǎn)品開發(fā)的三次設

9、計法產(chǎn)品開發(fā)的三次設計法 產(chǎn)品開發(fā)設計(包括生產(chǎn)工藝設計)可以分為三個階段進行,即系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計參數(shù)設計參數(shù)設計容差設計容差設計。田口DOE及MINITAB應用第 10 頁田口方法的基本概念田口方法的基本概念-01設計/產(chǎn)品/制程品質(zhì)特性（響應值）品質(zhì)特性（響應值）控制因子（輸入變量）控制因子（輸入變量）噪聲因子（不可控因子）噪聲因子（不可控因子）信號因子信號因子XYUM對于一個設計、產(chǎn)品或者制程，我們可用其參數(shù)圖來表示。如圖所示，其中對于一個設計、產(chǎn)品或者制程，我們可用其參數(shù)圖來表示。如圖所示，其中y y表示此過程輸出的產(chǎn)品或表示此過程輸出的產(chǎn)品或制程的品質(zhì)特性制程的品質(zhì)特性( (響應值響

10、應值) )。影響。影響y y的參數(shù)可分為信號因子的參數(shù)可分為信號因子(M)(M)、控制因子、控制因子(X)(X)和噪音因子和噪音因子(u)(u)三類。下面將三類。下面將對這三類參數(shù)詳細探討對這三類參數(shù)詳細探討。信號因子信號因子(M)(M)，是由產(chǎn)品使用人或操作人設定的參數(shù)，用以表示產(chǎn)品反應所應有的值。舉例來說，一臺電扇的轉(zhuǎn)速，即為使用人期望應有風量的信號因子。汽車前輪的操縱的角度，即為使用人期望該車行車轉(zhuǎn)彎半徑的信號因子。又例如數(shù)字通訊系統(tǒng)中發(fā)送的0與1，復印機影印時的原始文件等，也皆為信號因子。設計、產(chǎn)品或制程的圖解設計、產(chǎn)品或制程的圖解田口DOE及MINITAB應用第 11 頁正交試驗法正

11、交試驗法是研究與處理多因素試驗的一種科學方法，它是在實踐經(jīng)驗與理論認識的基礎上，利用正利用正交表交表來科學、合理安排和分析眾多因素的試驗方法。選擇三個或兩個不同的水平選擇三個或兩個不同的水平影響因素 全面試驗次數(shù) 正交試驗次數(shù)4 34 9 310= 590497 27=128 920世紀世紀40年代，田口玄一博士使用設計好的正交表安排實驗年代，田口玄一博士使用設計好的正交表安排實驗2. 正交表是按正交性排列好的用于安排多因素實驗的表格1. 正交試驗設計就是使用正交表（Orthogonal Array）來安排實驗的方法。3. 穩(wěn)健性參數(shù)設計使用田口設計（正交表），使您可以通過很少幾次運行通過很少

12、幾次運行 便可分析許多因子便可分析許多因子。田口田口設計是平衡的設計是平衡的，也就是說，試驗中不對因子進行或多或少的加權，因此，可以相互獨立地對因子進行可以相互獨立地對因子進行分析分析。 田口方法的基本概念田口方法的基本概念-02田口DOE及MINITAB應用第 12 頁正交表意味著設計是平衡的，即各個因子水平被賦予相等的權重正交表意味著設計是平衡的，即各個因子水平被賦予相等的權重。田口方法的基本概念田口方法的基本概念-03田口DOE及MINITAB應用第 13 頁田口方法的應用田口方法的應用技術開發(fā)技術開發(fā)產(chǎn)品設計產(chǎn)品設計制程設計制程設計生產(chǎn)管制生產(chǎn)管制生產(chǎn)生產(chǎn)線外線外品質(zhì)工程品質(zhì)工程系統(tǒng)設

13、計系統(tǒng)設計參數(shù)設計參數(shù)設計允差設計允差設計測量器具的系統(tǒng)校正測量器具的系統(tǒng)校正生產(chǎn)生產(chǎn)線上線上品質(zhì)工程品質(zhì)工程利用計量值的控制利用計量值的控制制程的診斷與調(diào)節(jié)制程的診斷與調(diào)節(jié)反饋系統(tǒng)的設計與管制反饋系統(tǒng)的設計與管制預防保養(yǎng)預防保養(yǎng)規(guī)格、安全與檢查設計規(guī)格、安全與檢查設計田口DOE及MINITAB應用第 14 頁一則發(fā)人深省的新聞報道一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本朝日新聞報道：對日本索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機與美國加州索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機進行報導，美國索尼工廠生產(chǎn)線全由日本引進，產(chǎn)品檢驗、上市檢驗、上市都是合格品，而日本產(chǎn)品有0.3%不合格。然而，美國制造的索尼電視機并不受美

14、國人歡迎。因為美國生產(chǎn)的電視機雖然檢驗嚴格，然而只是保證了個個產(chǎn)品應通過合格的下限，質(zhì)量平平；而日本生產(chǎn)的電視機則增加了穩(wěn)健設計的關鍵的參數(shù)容差設計思想增加了穩(wěn)健設計的關鍵的參數(shù)容差設計思想，使產(chǎn)品從色彩、清晰度、抗干擾能力等諸多指標上保證有99.7%的產(chǎn)品是令顧客滿意的高質(zhì)量產(chǎn)品。田口DOE及MINITAB應用第 15 頁田口方法是最常應用在參數(shù)設計和允差設計，以使制造出田口方法是最常應用在參數(shù)設計和允差設計，以使制造出來的產(chǎn)品成本最低、變異最小。來的產(chǎn)品成本最低、變異最小。一則發(fā)人深省的新聞報道一則發(fā)人深省的新聞報道田口DOE及MINITAB應用第 16 頁田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義田口

15、對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義損損失失函函數(shù)數(shù)損失函數(shù)系數(shù)超出容差的質(zhì)量成本損失A0 消費者允許容差(產(chǎn)品容差、功能界限）0已知某損失A，求允許容差公式所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給與社會的損失，但是由于功能本身所產(chǎn)生的損失除外所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給與社會的損失，但是由于功能本身所產(chǎn)生的損失除外；1、定義中的定義中的“社會社會”系指生產(chǎn)者以外的所有人，即使用者以及其他第三者；系指生產(chǎn)者以外的所有人，即使用者以及其他第三者；2、定義中定義中“給與社會的損失給與社會的損失”系包括：系包括： 由于產(chǎn)品功能波動所造成的損失 由于產(chǎn)品弊害項目所造成的損失3、定義中定義中“給與社會的損失給與社會的損失”，不包括功能

16、本身所產(chǎn)生的損失。，不包括功能本身所產(chǎn)生的損失。 關于功能本身給社會以怎樣的損失，以及如何減少其損失，這不是質(zhì)量管理的問題。關于功能本身給社會以怎樣的損失，以及如何減少其損失，這不是質(zhì)量管理的問題。田口DOE及MINITAB應用第 17 頁質(zhì)量損失函數(shù)示例質(zhì)量損失函數(shù)示例平均質(zhì)量損失：平均質(zhì)量損失：K K的決定方法：的決定方法：1 1、根據(jù)功能界限、根據(jù)功能界限 0和相應的損失和相應的損失A A0 0確定確定k k2 2、根據(jù)容差、根據(jù)容差和相應的損失和相應的損失A A確定確定k k 例例1 1：某電視機電源電路的直流輸出電壓：某電視機電源電路的直流輸出電壓Y Y的目標值的目標值m = 115

17、V , m = 115V , 功能界功能界限0 = 25V = 25V ， 喪失功能的喪失功能的損失損失A A0 0 = 300 = 300 元。元。1 1、求損失函數(shù)中的系數(shù)、求損失函數(shù)中的系數(shù)k ;k ;2 2、已知不合格時的損失、已知不合格時的損失A = 1 A = 1 元，求容差元，求容差；3 3、若某產(chǎn)品的直流輸出電壓、若某產(chǎn)品的直流輸出電壓y = 112 V, y = 112 V, 問此產(chǎn)品該不該上市；問此產(chǎn)品該不該上市；例例2：加工某裝配件共：加工某裝配件共20件，其尺寸與目標尺寸的偏差（件，其尺寸與目標尺寸的偏差（mm）為）為0.3 0.6 -0.5 -0.2 0 1 1.2

18、0.8 -0.6 0.90 0.2 0.8 1.1 -0.5 -0.2 0 0.3 0.8 1.3用戶使用的容許范圍（相當于功能界限）為用戶使用的容許范圍（相當于功能界限）為0 = 3mm, 否則將裝配不上，此造成的損失為否則將裝配不上，此造成的損失為A A0 0 = 180 元，求這元，求這批產(chǎn)品的平均質(zhì)量損失。批產(chǎn)品的平均質(zhì)量損失。田口DOE及MINITAB應用第 18 頁技術規(guī)格限與目標值技術規(guī)格限與目標值田口提出的田口提出的“質(zhì)量損失函數(shù)質(zhì)量損失函數(shù)”的概念，是評價產(chǎn)品質(zhì)量的另一個重要方面。的概念，是評價產(chǎn)品質(zhì)量的另一個重要方面。田口DOE及MINITAB應用第 19 頁田口方法與傳統(tǒng)

19、設計的區(qū)別田口方法與傳統(tǒng)設計的區(qū)別田口DOE及MINITAB應用第 20 頁產(chǎn)品設計的三個階段產(chǎn)品設計的三個階段田口原一博士被認為是穩(wěn)健性參數(shù)設計穩(wěn)健性參數(shù)設計的最先提出者，該設計是用于產(chǎn)品或過程設計的工程方法，關注的是使變異性和關注的是使變異性和/或?qū)υ肼暤拿舾卸茸钚』驅(qū)υ肼暤拿舾卸茸钚』?。只要使用得當，田口設計只要使用得當，田口設計 可成為一種高效有力的方法可成為一種高效有力的方法，用于設計能在各種條件下以最優(yōu)狀態(tài)一致運行的產(chǎn)品。在穩(wěn)健性參數(shù)設計中，主要目標是在調(diào)整（或保持）目標過程的同時，找出使響應變異最小化的因子設置。確定影響變異的因子之后，可以嘗試找出將減小變異、使產(chǎn)品對不可控（噪

20、聲）因子 的變化不敏感或同時達到這兩種效果的可控制因子 的設置。田口DOE及MINITAB應用第 21 頁參數(shù)設計的基本思想?yún)?shù)設計的基本思想產(chǎn)品質(zhì)量特性產(chǎn)品質(zhì)量特性y是隨機變量，所以損失函數(shù)是隨機變量，所以損失函數(shù)L(y)也是隨機的；對隨機變量評定的最好方法是用其平均值也是隨機的；對隨機變量評定的最好方法是用其平均值（數(shù)學期望）。（數(shù)學期望）。損失函數(shù)損失函數(shù)L(y)的均值的均值EL = EL(y)稱為平均損失稱為平均損失E(L) = E( y m )2 = E(y Ey) + ( Ey m )2=E(y Ey)2 + ( Ey m )2 = 2+ 22 =E(y Ey)2 ，它是y與自己均

21、值的偏差的平方，y的方差；2 = ( Ey m )2 ，它是y的均值對目標值的偏差的平方；減少平均損失的兩步法減少平均損失的兩步法1.1.減少波動，把減少波動，把y y的標準差的標準差 降低降低2.2.減少偏差減少偏差，使使y y的均值向目標值靠攏的均值向目標值靠攏田口DOE及MINITAB應用第 22 頁參數(shù)設計的基本思想：例子參數(shù)設計的基本思想：例子解決思路：解決思路：不是去改變環(huán)境（重新設計和建造新窯），而是改變產(chǎn)品生產(chǎn)的某些參數(shù)，這些參數(shù)的改變可使產(chǎn)品更具抗干擾的不是去改變環(huán)境（重新設計和建造新窯），而是改變產(chǎn)品生產(chǎn)的某些參數(shù)，這些參數(shù)的改變可使產(chǎn)品更具抗干擾的能力，從而減少環(huán)境溫度差

22、異對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。能力，從而減少環(huán)境溫度差異對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。穩(wěn)健設計不是去控制波動源，而是設法降低波動源的影響；穩(wěn)健設計不是去控制波動源，而是設法降低波動源的影響；田口DOE及MINITAB應用第 23 頁Minitab 中的田口設計試驗中的田口設計試驗使用使用 Minitab 之前，需要確定最適合您試驗的田口設計之前，需要確定最適合您試驗的田口設計 。在田口設計中，是以所選控制因子水平組合來測量響應的。每個控制因子水平組合稱為一個運行每個控制因子水平組合稱為一個運行，每個度量稱為一個觀測值。田口設計提供每個試驗檢驗運行的規(guī)范。田口設計也稱為正交表，是一個部分因子矩陣，可確保對任一因子的各

23、個水平進行平衡比較。在田口設計分析中，每個因子 可以獨立于其他所有因子進行評估。選擇設計時，需要：選擇設計時，需要：l確定相關控制因子 的數(shù)量l確定每個因子的水平數(shù)l確定可以執(zhí)行的運行 數(shù)l確定其他因素（如成本、時間或設施可用性）對設計選擇的影響 Minitab田口正交表田口正交表田口DOE及MINITAB應用第 24 頁執(zhí)行田口設計試驗執(zhí)行田口設計試驗 可能包括以下步驟可能包括以下步驟：1 開始使用 Minitab 之前，需要先完成所有預試驗計劃。例如，需要為內(nèi)側(cè)陣列內(nèi)側(cè)陣列選擇控制因子控制因子 ，為外側(cè)陣列外側(cè)陣列選擇噪聲因子噪聲因子?？刂埔蜃涌刂埔蜃邮强梢赃M行控制以優(yōu)化過程的因子。噪聲因

24、子噪聲因子 是可以影響系統(tǒng)性能但在預期的產(chǎn)品使用過程中不受控制的因子。請注意，雖然在過程或產(chǎn)品使用中不能控制噪聲因子，但是為了進行試驗必須能夠控制噪聲因子。2 使用創(chuàng)建田口設計生成田口設計（正交表）?；蛘呤褂米远x田口設計根據(jù)工作表中已有的數(shù)據(jù)創(chuàng)建設計。使用“自定義田口設計”，可以指定哪些列是因子和信號因子。然后，便可以輕松地分析設計并生成圖。 3 創(chuàng)建設計后，可以使用修改設計來重命名因子、更改因子水平、向靜態(tài)設計中添加信號因子、忽略現(xiàn)有信號因子（將設計作為靜態(tài)設計處理）以及為現(xiàn)有信號因子添加新水平。 4 創(chuàng)建設計后，可以使用顯示設計來更改 Minitab 在工作表中表示因子所用的單位（已編碼

25、或未編碼）。 5 執(zhí)行試驗并收集響應數(shù)據(jù)。然后在 Minitab 工作表中輸入數(shù)據(jù)。請參見收集和輸入數(shù)據(jù)。6 使用“分析田口設計”分析試驗數(shù)據(jù)。請參見分析田口設計。7 使用“預測結(jié)果”預測所選新因子設置的信噪比和響應特征。請參見預測結(jié)果 。 Minitab 中的田口設計試驗（續(xù)）中的田口設計試驗（續(xù)）田口DOE及MINITAB應用第 25 頁Minitab 中的田口設計試驗（續(xù)）中的田口設計試驗（續(xù)）田口DOE及MINITAB應用第 26 頁靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-01背景：背景：您是高爾夫球制造商，現(xiàn)在正在進行一項旨在使球的飛行距離最大化的新設計。您確定了四個控制因子四個控制因子，

26、每個因子有兩個水平：核心材料（液體與鎢） 核心直徑（118 與 156）波紋數(shù)（392 與 422） 表層厚度（0.03 與0.06）您還想檢驗核心材料與核心直徑之間的交互作用檢驗核心材料與核心直徑之間的交互作用 。 響應為球的飛行距離（以英尺計）。噪聲因子噪聲因子為兩種類型的高爾夫球棍：長打棒和 5 號鐵頭球棒。您測量每種球棍打出球的距離，在工作表中形成兩個噪聲因子列。由于您的目標是使飛行距離最大化，因此選擇望大信噪比望大信噪比 。p步驟步驟1: 陳述實際問題陳述實際問題 使球的飛行距離最大化的新設計。p步驟步驟2: 陳述重要的因子和水平陳述重要的因子和水平 控制因子：核心材料（液體與鎢）；

27、核心直徑（118 與 156）；波紋數(shù)（392 與 422）；表層厚度（0.03 與0.06） 噪聲因子：長打棒和 5 號鐵頭球棒 田口DOE及MINITAB應用第 27 頁p步驟步驟3: 設計試驗設計試驗田口正交表田口正交表 Minitab中: 統(tǒng)計DOE田口創(chuàng)建田口設計(步驟圖步驟圖） 最后點擊最后點擊確定確定，生成田口正交表生成田口正交表 靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-02田口DOE及MINITAB應用第 28 頁p步驟步驟3：試驗設計（續(xù)）：試驗設計（續(xù)）-Minitab輸出正交表輸出正交表 在在Minitab“田口設計田口設計”主主對話框?qū)υ捒蛏宵c擊上點擊“確定確定”，生成如生成

28、如 下實驗表格下實驗表格p步驟步驟4:做實驗做實驗/收集數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)在Minitab的 高爾夫.mtw文件中。在Minitab主界面，從從文件文件打開工作表打開工作表Minitab軟件所存放的路徑打開上表軟件所存放的路徑打開上表）以上為兩種不同的棒打出的結(jié)果，即噪聲因子1、2的值在工作表中對數(shù)據(jù)進行布局，以使每行都包含內(nèi)側(cè)陣列中的控制因子內(nèi)側(cè)陣列中的控制因子 以及外側(cè)陣列中噪聲因子外側(cè)陣列中噪聲因子 的一次完整運行所得到的響應值?？梢暂斎氲淖畲箜憫袛?shù)為 50。可以輸入的最小響應列數(shù)取決于您的設計。僅在以下條件下才能輸入一個響應列僅在以下條件下才能輸入一個響應列：在其他所有情況下，必須至

29、少在其他所有情況下，必須至少輸入輸入 2 個響應列個響應列設計中包含仿行 (在同一試驗條件下的多次執(zhí)行被視為單獨的運行，稱為仿行)。 在每次運行時測量多個噪聲因子然后再創(chuàng)建設計，以使其在每個因子設置組合中具有多個運行。然后，可以在單個響應列中輸入噪聲因子。（有關更多說明，請參見Minitab幫助中的內(nèi)容）您使用“望大”或“望小”信噪比并且不分析或存儲標準差。靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-03田口DOE及MINITAB應用第 29 頁1 打開工作表“高爾夫球.MTW”。已為您保存了設計和響應數(shù)據(jù)。（在Minitab主界面，從文件打開工作表Minitab軟件所存放的路徑打開上表）2 選擇統(tǒng)計統(tǒng)

30、計 DOE 田口田口 分析田口設計分析田口設計。3 在響應數(shù)據(jù)位于響應數(shù)據(jù)位于中，輸入長打棒 和鐵頭球棒。4 單擊分析分析。5 在顯示響應表為顯示響應表為與擬合線性模型為擬合線性模型為下，選中信噪比信噪比和均值均值。單擊確定確定。6 單擊項項。 7 使用箭頭按鈕或通過雙擊將項 AB 移至所選項中所選項中。單擊確定確定。8 單擊選項選項。 9 在信噪比下，選擇望大望大。在每個對話框中單擊確定確定。步驟步驟5:分析靜態(tài)田口設計分析靜態(tài)田口設計 靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-04田口DOE及MINITAB應用第 30 頁步驟步驟5:5:分析靜態(tài)田口設計（續(xù)）分析靜態(tài)田口設計（續(xù)） （步驟流程圖）

31、最后點擊最后點擊確定確定，生成田口分析結(jié)果圖、，生成田口分析結(jié)果圖、表表靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-05田口DOE及MINITAB應用第 31 頁步驟步驟5:分析靜態(tài)田口設計（續(xù)）分析靜態(tài)田口設計（續(xù)） （會話窗口的輸出）（會話窗口的輸出）解釋結(jié)果解釋結(jié)果每個線性模型分析都提供每個因子低水平的系數(shù)、其 p 值以及方差分析表。使用這些結(jié)使用這些結(jié)果可以確定因子是否與響應數(shù)據(jù)顯著相關以及每個因子在模型中的相對重要性果可以確定因子是否與響應數(shù)據(jù)顯著相關以及每個因子在模型中的相對重要性。按絕對值排列的系數(shù)順序系數(shù)順序表示每個因子對響應的相對重要性；系數(shù)最大的因子影響也最大。方差分析表中的連續(xù)平方

32、和和調(diào)整平方和也表示每個因子的相對重要性；平方和最方差分析表中的連續(xù)平方和和調(diào)整平方和也表示每個因子的相對重要性；平方和最大的因子影響也最大大的因子影響也最大。這些結(jié)果反映了響應表中的因子秩響應表中的因子秩。 在此示例中，為信噪比和均值生成了結(jié)果。對對于信噪比，所有因子和于信噪比，所有因子和交互作用項在交互作用項在 a 水平為水平為 0.10 時都是顯著時都是顯著 的的。對于均值，核心材料對于均值，核心材料 (p=0.045)、核心直徑、核心直徑 (p=0.024) 以及材料與以及材料與直徑的交互作用直徑的交互作用 (p=0.06) 的的 p 值小于值小于 0.10，因此它們都是顯，因此它們都

33、是顯著的著的。但由于交互作用中涉及兩個因子，因此需要先了解交互作用，然后才能分別考慮每個因子的效應。 靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-06田口DOE及MINITAB應用第 32 頁步驟步驟5:5:分析靜態(tài)田口設計（續(xù)）分析靜態(tài)田口設計（續(xù)） （圖形窗口的輸出（圖形窗口的輸出1）結(jié)果解釋結(jié)果解釋：Minitab 基于 Delta 值分配秩；將秩 1 分配給最大的 Delta 值，將秩 2 分配給第二大的 Delta 值，依此類推。使用響應表使用響應表中的水平平均值可以確定每個因子的哪個水平可提供最佳結(jié)果。中的水平平均值可以確定每個因子的哪個水平可提供最佳結(jié)果。 在此示例中，秩表明核心直徑對信噪

34、比和均值的影響最大。對于信噪比，表層厚度的影響次之，然后是核心材料和波紋。對于均值，核心材料的影響次之，然后是波紋和表層厚度對于此示例，由于目標是增加球的飛行距離，因此您需要的是能產(chǎn)生最高均值的因子水平。在田口試驗中，始終都需要使信噪比最大化在田口試驗中，始終都需要使信噪比最大化。響應表中的水平平均值表明，當核心材料為液體、核心直徑為 118、有 392 個波紋以及表層厚度為 0.06 時，信噪比和均值達到最大。檢查主效應圖和交互作用圖可以確證這些結(jié)果。交互作用圖表明，球核使用液體時，飛行距離在核心直徑為 118 時達到最大。 靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-07田口DOE及MINITAB應

35、用第 33 頁步驟步驟5:分析靜態(tài)田口設計（續(xù)）分析靜態(tài)田口設計（續(xù)） （圖形窗口的輸出（圖形窗口的輸出2）靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-08田口DOE及MINITAB應用第 34 頁步驟步驟6:預測預測田口田口結(jié)果結(jié)果 材料液體直徑118波紋392厚度0.06然后，可能需要使用“預測結(jié)果”來查看這些因子設置的預測信噪比和均值。根據(jù)這些結(jié)果，應將因子設置為：假設您要預測高爾夫球試驗的結(jié)果。您確定了您認為會影響高爾夫球飛行距離的四個可控因子：核心材料、核心直徑、波紋數(shù)和表層厚度。由于您要使信噪比和均值最大化，因此選擇了以下因子設置：液體核心、核心直徑 118、392 個波紋以及表層厚度0 .

36、06。具體具體 操作步驟如下：操作步驟如下：1 打開工作表“高爾夫球 2.MTW”。已為您保存了設計和響應信息。2 選擇統(tǒng)計統(tǒng)計 DOE 田口田口 預測田口結(jié)果預測田口結(jié)果。3 取消選中標準差標準差和標準差的自然對數(shù)標準差的自然對數(shù)。4 單擊項項。確保項 A、B、C、D 和 AB 都位于所選項所選項框中。單擊確定確定。4 單擊水平。水平。5 在指定新因子水平的方法指定新因子水平的方法下，選擇從列表中選擇水平從列表中選擇水平。6 在水平水平下，單擊第一行并根據(jù)下表選擇因子水平。然后，使用 鍵沿該列下移并選擇其余的因子水平.7 在每個對話框中單擊確定確定。靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-09田口

37、DOE及MINITAB應用第 35 頁步驟步驟6:預測預測田口田口結(jié)果結(jié)果（續(xù)）（續(xù)）（步驟流程圖）（步驟流程圖） 最后點擊最后點擊確定確定，生成預測，生成預測結(jié)果結(jié)果靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-10田口DOE及MINITAB應用第 36 頁步驟步驟6:預測預測田口田口結(jié)果結(jié)果（續(xù)）（續(xù)） （會話窗口的輸出）（會話窗口的輸出）解釋結(jié)果解釋結(jié)果對于您選擇的因子設置，信噪比預測為信噪比預測為 53.6844，均值（球的平均飛行距離）預測為，均值（球的平均飛行距離）預測為 276 碼碼。然后，您可以使用這些因子設置來運行試驗，以檢驗模型的準確性。靜態(tài)田口設計示例靜態(tài)田口設計示例-11田口DOE

38、及MINITAB應用第 37 頁插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例項目背景項目背景：DVP3258/94在生產(chǎn)中靜噪三極管使用了粵晶高科供應的三極管， 此管的Vbe導通門限電壓較高, 未工作在深度飽和狀態(tài),，靜噪不徹底， 導致插撥電開關機爆音， 需對此問題進行分析改善。步驟二：選擇因子與水平（步驟二：選擇因子與水平（ 陳述重要的因子和水平）陳述重要的因子和水平）采用特性要因圖對因子進行分析找出有關因子14個步驟一：步驟一：陳述實際問題陳述實際問題 使插撥電開關機爆音降低。田口DOE及MINITAB應用第 38 頁步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）步驟二：選擇因子與水平

39、（續(xù)）采用QFD對因子進行分析，找出關鍵因子2個，分別是R107和Q15 的Vbe.質(zhì)量機能展開插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 39 頁步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）步驟二：選擇因子與水平（續(xù)）1）如下圖所示，R107 的下限范圍不宜太小，阻值太小會在開機的瞬間燒壞Q14，根據(jù)Q14 規(guī)格書得到流過R107 的電流不能大于80mA，Ib=5V-Ube/80mA=54 歐，系統(tǒng)中只有68 歐，因此下限定為68 歐；2)如下圖所示，實際測試中R104 中A 點的拔插電瞬間電壓約等于5.1V，按照產(chǎn)品規(guī)格要求，B 點的拔插電瞬間電壓不

40、允許超過100mV，因此Uab5.1-0.1=5V，Q15 的IcUab/R104=5/470=10.6mA,因此Q15 飽和導通Ic 最少需要10.6mA。IbIc/1mA(根據(jù)規(guī)格書得到)，所以得到R1075V-Ube/1mA4.3K，得到R107 的上限值, 系統(tǒng)中沒有此規(guī)格電阻, 因此上限定為3.9K；3）R107 的中間值采用1K.4) 聯(lián)系供應商得知Q15三極管Vbe的上下限規(guī)格及中間值為0.65V, 0.95V, 0.7VR107R107的三水平的三水平：6868、1K1K、3.9K3.9KQ15 VbeQ15 Vbe的三水平的三水平：0.65V0.65V、0.7V0.7V、0.

41、95V0.95V插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 40 頁步驟三：步驟三：設計試驗設計試驗田口正交表田口正交表根據(jù)2因子及3水平，決定采用L9的試驗Minitab中: 統(tǒng)計DOE田口創(chuàng)建田口設計(步驟圖步驟圖）最后點擊最后點擊確定確定，生成田口生成田口正交表正交表 插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 41 頁步驟三：步驟三：設計試驗設計試驗（續(xù)）（續(xù)）-Minitab輸出正交表輸出正交表 在在Minitab“田口設計田口設計”主主對話框?qū)υ捒蛏宵c擊上點擊“確定確定”

42、，生成如生成如 下實驗表格下實驗表格步驟四步驟四:做實驗做實驗/收集數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)按照試驗計劃實施, 測得測得B點在開機和關機時的輸出電壓點在開機和關機時的輸出電壓, 見上表見上表插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 42 頁1 選擇統(tǒng)計統(tǒng)計 DOE 田口田口 分析田口設計分析田口設計。2 在響應數(shù)據(jù)位于響應數(shù)據(jù)位于中，輸入開機（平均值）。3 單擊分析分析。4 在顯示響應表為顯示響應表為與擬合線性模型為擬合線性模型為下，選中信噪比信噪比和均值均值。單擊確定確定。5 單擊項項。 使用箭頭按鈕或通過雙擊將項 A、B 移至所選項中所選項中。

43、單擊確定確定。單擊分析圖形分析圖形，選擇四合一四合一。單擊確定確定。8 單擊選項選項。 9 在信噪比下，選擇望小望小。在每個對話框中單擊確定確定。步驟五步驟五:分析田口設計分析田口設計-開機（平均值） 備注：關機（平均值）的分析，只需在第2點中的輸入改為關機（平均值）2 在響應數(shù)據(jù)位于響應數(shù)據(jù)位于中，輸入關機（平均值）。插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 43 頁（步驟流程圖）步驟五步驟五:分析田口設計（續(xù)）分析田口設計（續(xù)）-開機（平均值） 最后點擊最后點擊確定確定，生，生成田口分析結(jié)果圖、表成田口分析結(jié)果圖、表插撥電開關機爆音

44、問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 44 頁步驟五步驟五:分析田口設計（續(xù)）分析田口設計（續(xù)）-開機（平均值） 從方差分析的主效應來看, P值 回歸回歸 回歸回歸 插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 45 頁步驟五步驟五:分析田口設計分析田口設計-開機（平均值） 模型有效性分析模型有效性分析從殘差圖分析從殘差圖分析, 數(shù)據(jù)沒有明顯的規(guī)律性數(shù)據(jù)沒有明顯的規(guī)律性,數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布,選定模型有效選定模型有效.（圖形窗口的輸出（圖形窗口的輸出四合一殘值圖）四合一殘值圖）插撥電開關

45、機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 46 頁步驟五步驟五:分析田口設計分析田口設計-開機（平均值）/關機（平均值） （圖形窗口的輸出（圖形窗口的輸出主效應圖）主效應圖）通過開機的主效應圖分析, R107的的斜率很大,對開機噪音的影響是顯對開機噪音的影響是顯著的, 1K時的輸出電壓最?。ㄐ旁霑r的輸出電壓最?。ㄐ旁氡茸畲螅┍茸畲螅? Q105Vbe對開機噪音的對開機噪音的影響不明顯影響不明顯.通過關機的主效應圖分析, R107和Q105 Vbe對關機噪音的影響均對關機噪音的影響均是顯著的, R107在在1K和和Q105 Vbe在0.65V時輸出電壓最小（信噪比最時輸出電壓最?。ㄐ旁氡茸畲螅┐螅?田口方法任何時候都是信噪比信噪比越大越好越大越好插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口DOE及MINITAB應用第 47 頁步驟五步驟五:分析田口設計分析田口設計-開機（平均值）/關機（平均值） （圖形窗口的輸出（圖形窗口的輸出交互作用圖）交互作用圖）從因子的交互作用圖來分析：R107與Q105對開機噪音開機噪音沒有明顯的交互作用,但對于關機噪音但對于關機噪音, 因子之間有明因子之間有明顯的交互作用顯的交互作用, 對響應變量有顯著影響.插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化插撥電開關機爆音問題參數(shù)優(yōu)化-示例示例田口D