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品質管理之穩健性設計 應用田口方法

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品質管理之穩健性設計 應用田口方法. 工業工程與管理系教授 楊 烈 岱 98.11.10. 內容綱要. 工業工程的品質管理 (IE). 田口方法的需要性 模組 1— 系統設計法 . 模組 2— 參數設計法 . 模組 3— 公差設計法 . 常用的品質工具. 柏拉圖 魚骨圖 直方圖 管制圖 Run Chart etc. QC 工具可以用來發現產品缺點. Causes Can be: Operator, Material, CNC programming, Measurement, …….etc. 在產品或製程設計階段強調品質問題.

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Presentation Transcript
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品質管理之穩健性設計應用田口方法

工業工程與管理系教授

楊 烈 岱

98.11.10

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內容綱要

工業工程的品質管理 (IE).

田口方法的需要性

模組 1—系統設計法.

模組 2—參數設計法.

模組 3—公差設計法.

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常用的品質工具

柏拉圖

魚骨圖

直方圖

管制圖

Run Chart

etc.

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QC 工具可以用來發現產品缺點

Causes Can be:

Operator, Material, CNC programming,

Measurement,

…….etc.

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在產品或製程設計階段強調品質問題

Leads to a more robust and reliable product because quality is designed into the product instead of adding it in at a later stage.

方法:實驗設計、田口方法.

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實驗設計之策略

一次一因子.

因子設計.

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一次一因子設計

改變進刀率, 固定主軸轉速、切削深度、刀具半徑、材料、 … 等.

缺點:無法考慮因子交互作用

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因子設計

同時考量兩個以上因子

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實驗設計 小結

  • 全因子設計之成本過高,並非是一經濟的 好方法。(45=1280 runs)
plastics injection modeling using taguchi method

Plastics Injection Modeling Using Taguchi Method 塑膠射出成型應用田口方法

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Dr. James M. Cupello , President of Quality Engineering Associates, San Antonio, Texas, (1999) indicated that

任何世界級企業均需應用田口方法找出降低變異的因子.

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田口方法包括

模組 1--系統設計法

模組 2--參數設計法

模組 3--公差設計法

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模組 1—系統設計法.

目的:

設計一製程或產品系統可以產生一好產品符合顧客需求.

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系 統

衝模系統圖

雜音因子:原料硬度, 模具形狀, 溫度, 等等.

輸入: 原料,

能源

輸出: 產品

可控因子:衝模間隙,衝模力量,衝程距離, 潤滑油, etc.

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模組1 了解到

  • 輸入、可控、不可控等因子將會影響一個系統的功能表現。
  • 系統功能的量測包括目標值與變異數。
  • 系統可以正常工作,但它可以更好。

因此田口參數設計需要被介紹

to design processes or products so that they are robust to noise factors

田口參數設計

設計製程或產品使之對雜因因子不敏感

(To design processes or products so that they are robust to noise factors.)

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穩健性

(可控因子)

Feed rate,

speed,

depth of cut

產品具一致性功能與特性.

Ex. Length.

(without affected by noise factors)

原料

製程

不可控

雜因因子

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模組 2 -- 參數設計法

鋼板衝製田口參數設計

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1. 選擇品質特性

2.選擇可控與不可控因子

3.選擇直交表

4. 執行實驗

田口參數設計步驟

5. 分析結果與最佳參數組合

a b c d e response

衝模設計參數

獨立因子

(A) 衝模間隙

(B) 衝程距離

(C) 衝擊力量

(D) 材料厚度

(E) 材料硬度

相依因子(Response)

鋼板長度大小

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參數水準

衝模間隙 (A) 7.5 min 15 min 22.5 min

衝程距離(B) 0.5 in 1.0 in 1.5 in

衝擊力量(C) 100 lb 300 lb 500 lb

材料厚度(D) 1/16 in 1/8 in 3/16 in

材料硬度(E) HRc<30 HRc>=30

l 9 3 4
L9(34)

E1 E2

y1 y2 y3 y4

A B C D

1 7.5 0.5 100 1/16

2 7.5 1.0 300 2/16

3 7.5 1.5 500 3/16

4 15 0.5 300 3/16

5 15 1.0 500 1/16

6 15 1.5 100 2/16

7 22 0.5 500 2/16

8 22 1.0 100 3/16

9 22 1.5 300 1/16

response raw data
Response Raw Data

2.0035 in

E1 E2

A B C D y1 y2 y3 y4

1 7.5 0.5 100 1/16 35 38 30 37

2 7.5 1.0 300 2/16 56 57 60 55

3 7.5 1.5 500 3/16 64 66 63 68

4 15 0.5 300 3/16 78 79 84 83

5 15 1.0 500 1/16 58 63 66 72

6 15 1.5 100 2/16 67 75 69 73

7 22 0.5 500 2/16 83 95 87 90

8 22 1.0 100 3/16 98 105 92 107

9 22 1.5 300 1/16 113 120 116 108

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反應平均值與S/N比

y1 y2 y3 y4 AverageS/N Ratio

1 35 38 30 37 35 19.85

2 56 57 60 55 55 28.43

3 64 66 63 68 65 29.37

4 78 79 84 83 81 28.79

5 58 63 66 72 64 20.88

6 67 75 69 73 71 25.78

7 83 95 87 90 88.78 24.88

8 98 105 92 107 100.5 23.32

9 113 120 116 108 114.3 27.08

slide33

因子A於水準1之平均效應

因子A於水準2之平均效應

因子A於水準3之平均效應

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因子A於水準1之S/N比效應

因子A於水準2之S/N比效應

因子A於水準3之S/N比效應

a b c d e response1

衝模設計參數

獨立因子

(A) 衝模間隙

(B) 衝程距離

(C) 衝擊力量

(D) 材料厚度

(E) 材料硬度

相依因子(Response)

鋼板長度大小

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最佳化操作條件

A1:衝模間隙 7.5 μin.

B3:衝程距離 1.5 in.

C2:衝擊力量300 lbs.

D3:材料厚度 3/16 in.

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模組2 得知

如何確認製程之最佳參數。

了解干擾因子可能影響製程功能如材料之硬度變異。

要持續降低變異。

因此需要進行田口公差設計

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模組 3 –公差設計法

當參數設計法所產生之最佳化操作組合無法有效降低雜音效果時,則公差設計法就需要被應用。

田口公差設計

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決定材料硬度之差

Hole Plate (from sheet steel)

hrc hrc 7 in
孔板長度之尺寸受鋼板硬度(HRc)之影響

假如HRc變化一單位,則孔板長度之尺寸變化 7 in.

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田口損失函數

USL

LSL

Nominal

x x m
X 是硬度特性, 而是對孔板長度影響之效應,當 x 變化一單位時.

損失函數如下

其中m是孔板硬度之目標值.

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當硬度無法符合規格公差要求時

已損失A 取代 L

因此,

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鋼板硬度之公差

硬度之公差以 表示

module 3

Module 3 得知

如何設定材料公差, 根據品質損失

函數。 例如 30 1.07 (HRc).

須於設計階段將品質設計入產品內.

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結論

田口方法是企業提升品質之重要技術。

系統設計是不足以應付精密工業之要求。

參數設計是可達成產品品質最佳化之

經濟方法。

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