1 / 61

實驗計畫 – ( 實驗設計田口穩健 設計 ) 與六標準差簡介

實驗計畫 – ( 實驗設計田口穩健 設計 ) 與六標準差簡介. 綱要. 直交表 田口實驗計畫 田口實驗步驟六標準差簡介 案例. 一 、直交表範例. 一 、直交表範例. 二、直交表原理. 表三 . 直交表排列法. 直交表之好處 : (1) 實驗次數較少。 (2) 由直交表實驗所獲得之結論，在整個實驗範圍都是成立的。 (3) 具有良好再現性。 (4) 資料分析簡單。各因子的效果只要簡單地計算一些平均 值即可決定各因子的效果。. 三、點線圖. 圖一 :L 8 的二個標準點線圖.

lysa
Télécharger la présentation

實驗計畫 – ( 實驗設計田口穩健 設計 ) 與六標準差簡介

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 實驗計畫 – (實驗設計田口穩健設計) 與六標準差簡介

  2. 綱要 • 直交表 • 田口實驗計畫 • 田口實驗步驟六標準差簡介 • 案例 2010/5/27

  3. 一、直交表範例 2010/5/27

  4. 一、直交表範例 2010/5/27

  5. 二、直交表原理 表三.直交表排列法 直交表之好處: (1)實驗次數較少。 (2)由直交表實驗所獲得之結論，在整個實驗範圍都是成立的。 (3)具有良好再現性。 (4)資料分析簡單。各因子的效果只要簡單地計算一些平均 值即可決定各因子的效果。 2010/5/27

  6. 三、點線圖 圖一:L8的二個標準點線圖 例:某個案有四個2水準因子(A、B、C、D)，除主效果 之外，尚要估計AxB，BxC和BxD等三個交互作用。 所以實驗的總自由度為7，因此選用L8直交表。 2010/5/27

  7. 四、直交表之特殊設計 1.行合併法(column merging method) • 例3:將L8 ( 27 )變成L8(4x24) (1,1,1) → 1 (1,2,2) → 2 (2,1,2) → 3 (2,2,1) → 4 2010/5/27

  8. 四、直交表之特殊設計 1.行合併法(column merging method) 以同樣方法，可將L16 (215)(合併前七行)變成L16 ( 8x28) ， 且可將L27 (313)(合併前四行)成為L27(9x39) 。 2010/5/27

  9. 四、直交表之特殊設計 2.分枝設計 圖A、B、C、D、E因子各有2水準，那麼我們可選用L8直交表進行實驗。 2010/5/27

  10. 四、直交表之特殊設計 2.分枝設計 2010/5/27

  11. 四、直交表之特殊設計 3.虛設水準法 2水準因子(A)和三個3水準因子(B、C、D) A1或A2重複操作以因子中較重要的水準取代。 2010/5/27

  12. 四、直交表之特殊設計 4.合成因子法 二個2水準因子A和B(假設無顯著交互作用存在)，則二個 2水準因子(A和B)及三個3水準因子(C、D、E) ，其三水準為 (AB)1=A1B1,(AB)2=A1B2和(AB)3=A2B1 圖:合成因子法 2010/5/27

  13. 五、田口穩健設計簡介 (一)Taguchi Methods產品及製程設計三階段 • 系統設計(System Design) • 設計人員檢視各種可能達成產品想要機能之結構或是技術，其在降低產品靈敏度及製造成本上扮演重要角色 • 參數設計(Parameter Design) • 主要為最佳化”系統設計”，使系統對雜音因子所造成的敏感度最低，而提高系統的穩健性。降低對於雜音因子的影響，而非排除與控制雜音因子 • 允差設計(Tolerance Design) • 主要為調整公差範圍以最佳化設計參數 • 降低經產品性能變化所造成之產品損失，與製造成本間進行交換 • 公差因子(如材料)最適值的選擇 • 參數設計之後再執行 2010/5/27 (轉錄潘浙楠教授講義)

  14. (二)製程概念圖 五、田口穩健設計簡介 2010/5/27

  15. (三) 雜音(noise)因子的分類 五、田口穩健設計簡介 2010/5/27

  16. (四)參數設計 五、田口穩健設計簡介 找出一組可控因子的處理組合，使得品質特性達到理想的機能,使品質特性變異減至最小(敏感度為最低)，即此產品的穩定性最高、變異最小、損失最小(成本最小) • 決定控制因子的值 • 兩階段最佳化 Step 2:調整平均值至目標值 Step 1:降低變異 2010/5/27

  17. (五)穩健設計的原理 五、田口穩健設計簡介 • 利用品質特性與控制因子間的非線性關係去降低內部雜音因子的影響 • 利用雜音因子與控制因子間的交互作用去降低外部雜音因子或量測雜音因子的影響 • 利用信號雜音比(Signal to Noise ratio ,SN比)功能 (1)SN比可反應品質特性的變異。 (2)SN比與平均值的調整無關，亦即當目標值有改變時，仍可用來預測 品質。 (3)SN比衡量相對品質，因其目的是用來做比較的。 (4)SN比具簡單、加法性。 其中MSD為偏離目標值的均方差 2010/5/27

  18. 五、田口穩健設計簡介 (六)田口兩階段最佳化程序 步驟1：最大化SN比以降低對雜音的敏感性。在此階段，我們暫時不理會平 均值，而選擇能最大化SN比的控制因子水準。 步驟2：調整平均值到目標值上。在此階段，我們選擇適當的調整因子(對SN 比無影響但對平均值有顯著影響的因子)，將平均值移靠近目標值。 回應圖(response graph)的分析，可將控制因子分成以下四類: • 對SN比及平均值都有影響因子。我們選擇能最大化SN比的控制因子水準。 • 對SN比有影響，但對平均值沒有影響的因子。我們選擇能最大化SN比的控制因子水準。 • 對SN比沒有影響，但對平均值有影響的因子，稱為調整因子。調整使接近目標值。 • 對SN比及平均值都沒有影響因子。在這些因子中，我們可以從其他方面來考慮他們的最佳水準，譬如說操作是否容易或成本因素。 2010/5/27

  19. 五、田口穩健設計簡介 (六)田口兩階段最佳化程序 2010/5/27

  20. 五、田口穩健設計簡介 (七)外側直交表與內側直交表的配置 • 直交表的類型 • 內側直交表：配置可控因子 • 外側直交表：配置雜音因子 2010/5/27

  21. 六、田口實驗方法執行步驟 (一)八大步驟 1.定義問題 2. 選擇因子和水準 3. 選擇直交表 4. 實驗與收集資料 6.決定最佳參數水準組合 5. 計算S/N比 8.結論與建議 7.確認實驗 2010/5/27

  22. 六、田口實驗方法執行步驟 (二)步驟 1、2 • 1.問題之描述 • 決定要量測的品質特性(反應變數) • 2.因子決定 • 控制因子與雜音因子(以不超過3個為原則) • 魚骨圖 • 因子與水準的決定 • 採用2水準為主 2010/5/27

  23. 六、田口實驗方法執行步驟 (三)選擇品質特性以降低交互作用 • 最好是連續實數函數 • 最好是各控制因子的單調函數(monotonic functions) • 最好是與能量轉換有關 • 適當及不適當的品質特性例子,決定控制因子與雜因子及其水準 2010/5/27 • (轉錄呂金河教授講義)

  24. 六、田口實驗方法執行步驟 (四)步驟 3、4 • 田口建議採用的直交表: • L8(27), L12(211) , L18(21×311), L32(21×49), • L36(211×313), L54(21×325) 2010/5/27

  25. 六、田口實驗方法執行步驟 (五)直交表的選擇 Step 1：決定因子數與水準數 Step 2：考慮是否有交互作用 Step 3：計算總自由-確認收集的資料，足夠分析所 要探討的因子 Step 4：選擇最適直交表 2010/5/27

  26. 六、田口實驗方法執行步驟 (六)步驟 5資料分析 • 計算S/N Ratio • 繪製回應圖 • Main effect plot (mean, S/N Ratio) • Interaction plot • 變異數分析 2010/5/27

  27. 六、田口實驗方法執行步驟 (七) Signal to Noise • 田口博士假設: 當產品的品質特性y開始偏離目標值m時, 品質損失L是以二次曲線的速度增加 • 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(信躁比), 做為品質的同義字 • 望小特性(Smaller is Better) • 望大特性(Larger is Better) 2010/5/27 • (轉錄呂金河教授講義)

  28. 六、田口實驗方法執行步驟 • 望目特性(Nominal is Better) • STATISTICA的望目特性，S/N其計算公式為 • 望目特性的S/N另一計算公式為

  29. 六、田口實驗方法執行步驟 (八) 不良之SN 計算出不良數，再透過不良率轉換公式計算S/N比 2010/5/27

  30. 六、田口實驗方法執行步驟 (九)貢獻度百分比 • 貢獻度百分比定義為指出一個因子降低變異的相對能力 • 計算方式 • 誤差的貢獻百分比 • 提供實驗充分性的訊息 • 若ρerror ≦15%：表示實驗並無忽略掉重要因子 • 若ρerror ≧15%：表示實驗有些重要因子被忽略，實驗狀況並非很好 2010/5/27 • (轉錄呂金河教授講義)

  31. 六、田口實驗方法執行步驟 (十)步驟 6、7 • 6. 利用S/N比建立預測方程式 • 7. 進行確認實驗 • 實驗結果差異性大時 • 增加可控因子 • 增加可控因子的水準間距離 • 控制因子之間可能有強烈交互作用 • 實驗結果差異性雖小但未達到所要求的品質 • 進行3水準的微調實驗 2010/5/27 • (轉錄呂金河教授講義)

  32. 六、田口實驗方法執行步驟 (十一) 確認實驗 (Confirmatory Runs) • 最佳水準組合重複實驗取得實驗值，計算實際值及與預測值之差距 • 非顯著因子之較佳水準進行重複實驗 2010/5/27

  33. Normal Distribution Centered LSL USL -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 -6s -5s -4s -3s -2s -1s 0s +1s +2s +3s +4s +5s +6s 七、六標準差簡介 六標準差的意義 平均數未偏移前之常態分配圖

  34. s Normal Distribution Shifted 1.5 LSL USL -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 平均數偏移1.5標準差之常態分配圖

  35. 資訊回饋 系統 組織使命 、願景 組織內外部環境 利害相關者焦點 組織成果 策略規劃子系統 策略發展及評估程序 經營策略會議 六標準差系統架構圖(張家富，2003 ) 目標設定 程序 組織策略及目標 績效管理 系統 關鍵績效指標項目 專案規劃子系統 高階領導人 專案規劃會議 專案分類系統 專案題庫 專案挑選系統 六標準差專案題庫 其他類別專案 六標準差專案活動 問題解決步驟 教育訓練系統 專案執行管理子系統 分級改善手法 人才選用系統 輔助工具 獎懲系統 量測分析系統 專案審查系統 專案溝通系統 流程管理系統 專案追溯系統 專案成果 專案成效 確認子系統 財務審查系統 知識管理系統 未來領導人 創造價值 組織文化變革

  36. 執行長 執行委員會 大黑帶 盟主 盟主 黑帶 黑帶 黑帶 綠帶 綠帶 綠帶 六標準差推行組織與人員角色 • 推行組織 六標準差推行組織圖

  37. 執行六標準差的步驟 • 「D-M-A-I-C」的五個步驟： • D即是「定義」(Define) • M即「評量」(Measure) • A即「分析」(Analyze) • I即「改善」(Improve) • C即「控制」(Control) • DMADV代表DFSS (Design For Six Sigma)手法即 「定義(Define)–量測(Measure)–分析(Analyze)–設計(Design)–驗證(Verify)」。

  38. 六標準差 – DMAIC 1/2 • 定義(Define)：鑑別顧客需求(包括內部與外部)並評估其影響、決定專案之目標及範圍等，以導正團隊處理問題的正確性。 • 衡量(Measure)：運用管理及統計工具，找出產品或服務特性 (CTQ ,Critical To Quality) ，掌握對應流程、評估量測系統，及製程能力。 • 分析(Analyze)：藉由圖形分析與假設檢定來評估與降低變異，並點出流程改善的關鍵少數因子。

  39. 六標準差 – DMAIC 2/2 • 改善(Improve)：發掘出存在於少數關鍵因子中的變異關係，建立作業容許度，以及有效的衡量系統等。 • 控制(Control)：決定控制關鍵少數因子的能力，並導入流程控制系統。

  40. 六標準差設計(DFSS) – DMADV 1/2 • 定義(Define)：利用專案章程定義需要設計之新流程或重擬新設計之流程，找出迫切的改善主題與方案。 • 衡量(Measure)：將顧客需求轉換為可量測之關鍵品質特性(CTQ’s)，並定出其目標值、規格界限等。 • 分析(Analyze)：利用腦力激盪、標竿學習及TRIZ以獲得設計之概念，以選擇一個高階設計以達成所需要的CTQ’s 。

  41. 六標準差設計(DFSS) – DMADV 2/2 • 設計(Design)：由高階設計展開至更細部的設計（如穩健設計、允差設計、可靠度設計等），考量實際生產及使用時，可能存在的變異，徹底地消除或降低該變異。 • 驗證(Verify)：藉由測試及試產，證實最佳可行的設計方法與生產模式並發展管制計畫，滿足顧客期望。

  42. 六標準差 – DMAI2C • 加入了另外一個重要的步驟，那就是創新(Innovate)

  43. 八、舉例 以張百辰「利用六標準差與田口方法改善液晶顯示器配向膜印刷均勻度」 逢甲大學工業工程與系統管理研究所碩士論文為例: 2010/5/27 • (轉錄呂金河教授講義)

  44. 1、了解問題的敘述 • 液晶顯示器（Liquid Crystal Display, LCD）的配向膜（Atomic force microscopic）印刷製程，是利用樹脂版將配向膜液體均勻印刷在氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）玻璃板上，而在配向膜印刷製程中，普遍存在印刷膜厚變異過大的問題，使得LCD顯示時有殘留影像之品質異常，因此配向膜膜厚均勻度為關鍵品質特性 • 配向膜膜厚超出規格公差，會使顯示器之色彩飽和度不足，嚴重時甚至無法成像；配向膜膜厚低於規格時，會使色彩彩度不均，影響顯示品質，故為望目型之品質特性值

  45. 研究流程

  46. 樹脂版樹脂版為上述配向膜印刷塗佈法之印刷治具，利用樹脂版版材表面密佈細小凸點構成彼此間之含墨空間，藉由液體表面張力之原理吸附配向膜材料，印刷流程為將配向膜材料經稀釋回溫後再加入溶劑稀釋，經由滾筒塗佈程序，如圖所示，藉由樹脂版本身表面凸點之帶墨功能，將配向溶劑轉印至ITO 玻璃上，再經過短暫的預先烘烤可得到未固化之配向膜薄膜。

  47. 影響印刷膜厚均勻度不均之特性要因圖

  48. 2、選擇因子和水準 • (1) 凸點排列方式（因子 A）：指樹脂版表面凸點之排列方式，方形排列與正三角形排列， • (2) 凸點直徑（因子 B）：指樹脂版表面單點凸點成型之直徑， • (3) 曝光能量（因子 C）：指樹脂版表面，於曝光成型時，接收紫外光（Ultraviolet, UV）之能量。 • (4) 曝光時間（因子 D）：指樹脂版表面，於曝光成型時，接收紫外光之曝光時間。(劃底線為現行製程水準)

  49. 3、選擇適用之直交表 • 直交表選定與因子配置 • (1)本實驗有一個二水準因子和三個三水準因子，選用 L18 (21*37)直交表來進行實驗。 • (2)因子配置：因子 A 為二水準，放置於第一行，因子B、C、D 為三水準放置於第二至第四行，空行以e表示

  50. 4、根據直交表執行實驗收集資料 每組實驗取相同製程參數條件之4片氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）玻璃進行量測，每片ITO玻璃量測印刷區塊之上、下、左、右及中間，共5個量測點之膜厚數值，因此，每組實驗可得20個觀測值，18種實驗，共得到360筆配向膜印刷膜厚之觀測值

More Related