质量管理学教学案例一：田口参数实验设计(编辑修改稿)

质量管理学教学案例一：田口参数实验设计(编辑修改稿)内容摘要：

为质量特性均值。 2. 望小特性的信噪比 信噪比计算公式为： 2111 0 lg ( )N N iiS N y  (8) 3. 望大特性的信噪比 信噪比计算公式为： 21111 0 lg ( )NNi iSN y  (9) 正交表是一些已经制作好的规格化的表，是正交试验设计的基本工具。 正交表的每一列等同于一个因素。 每一列中，各水平重复出现的次数是相等的，并且任意两列中，各水平在相同横向上的搭配也是均衡的。 这些特定保证正交表安排的试验，具有均衡分散性、整齐可比性。 举例来说，对于 3 因素 3 水平的试验，若全部做全需要 33＝ 27 次，而用正交表进行的试验值需要 9 次，这 9 次在全体 27 次试验中是均衡分散的，具有很强的代表性。 田口稳健设计中的参数设计一般都需要用到两个正交表，即用于安排可控因素的正交表，称为“内表”或“设计变量矩阵”；用于安排噪声因素的正交表称为“外表”或“不可控因素矩阵”。 示例如表 1 所示。 表中， A、 B、 C、 D、 E 和 F是可控因子， e是误差因子，所谓 误差因子，是田口方法提供的对未考虑到的系统可控因子的一个补充。 若该误差因子对系统性能影响较大，则说明还有为考虑到的其它的重要可控因子。 U、 V和 W 是噪音因子。 表 1 因子正交试验设计的基本结构 正交表类型 内表 L8(27) 外表 L4(23) 信噪比SN 试验因素 可控因子安排及行数 噪声因子安排和行数 试验次序 1 2 3 4 噪声因素安排 列号 试验次序 1 A 2 B 3 C 4 D 5 E 6 F 7 e 1 1 1 1 2 2 2 1 2 2 2 1 U V W 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2 y11 y21 y31 . . . . y81 y12 y22 y32 . . . . y82 y13 y23 y33 . . . . y83 y14 y24 y14 . . . . y84 SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN8 5 田口参数设计的流程 参数设计是田口稳健设计的重要内容，它的工具是前述的正交试验设计和信噪比。 参数设计的工作步骤可按图 6的框图进行。 建模 参数设计问题 对因子进行分类 制定可控因子水平表 构成内表 制定噪声因子水平表 构成外表 实验获得质量特性的值 计算信噪比（ SN 比） 内表的数据统计分析 确定满意的建模因子组合 图 6 田口参数设计流程图 6 田口参数设计案例 本案例选择了北美一家汽车零部件供应商生产的产品为，该零部件供应商主要向整车厂供应汽车面板，如图 7 所示，图中，实线部分表示铸型腔尺寸，虚线表示零件尺寸，该汽车面板采用模具注塑法工艺生产，待注塑并冷却后，存在大量零件收缩的 质量问题，所谓零件收缩，是指零件达到周围环境温度后的尺寸与铸模型腔尺寸之间的差异。 该质量特性参数受许多工艺参数和环境变量的影响。 该注塑装置如图 8 所示。 对收缩率的控制目标或规格（ %）： +/。 对当前状态的评估结果为（样本容量N=49）： Mean： %； StDev： %； Pp = Ppk = DPM = 250K Cp= Cpk= 由此可见，该注塑工序生产能力严重不足。 图 7 汽车面板轮廓 （ 1） 建立 p图。 通过分析，该注塑 工序受下列因素的影响：不同的供应商、冷却时间、融化温度、螺杆转速、填充时间、填充压力、喷嘴直径、模子壁的温度、小球尺寸的内在变异、小球的研磨度。 可以将上述工艺参数进行分类，根据田口参数设计基本思想，可以得到如下的分类： 输入变量（ W）： 小球供应商（ Supplier）（ A）； 信号因子（ X）： 冷却时间（ Cool time）（ B） 融化温度（ Melt Temp.）（ C）； 螺杆转速（ Screwspeed）（ D）； 填充时间（ Fill Time）（ E）； 填充压力（ Fill Press）（ F）； 汽车面板 喷嘴直径（ Nozzle Dia.）（ G）； 模子壁的温度（ H）； 噪音因子（ Z）： 小球的再研磨度（ Z1）； 小球尺寸的内在变异（ Z2）； 结果如。