Die Versuchsplanung, insbesondere mit der Taguchi-Methode, ist ein mächtiger Ansatz im Bereich der Verfahrenstechnik und Prozessoptimierung. Genichi Taguchi, ein bekannter japanischer Statistiker, entwickelte diese Methode mit dem Ziel, robuste Experimente zu entwerfen, d. h. Experimente, die weniger anfällig für unerwünschte Variationen der Faktoren sind. Das ultimative Ziel ist es, die Leistung eines Produkts oder eines Prozesses zu optimieren und dabei die Auswirkungen von Variationsquellen zu minimieren.
Die Schlüsselschritte der Taguchi-Methode :
Identifikation von Faktoren und Ebenen :
Der erste entscheidende Schritt besteht darin, die Faktoren zu bestimmen, die das Ergebnis des Experiments beeinflussen können. Bei diesen Faktoren kann es sich um Designvariablen, Prozesseinstellungen oder andere relevante Parameter handeln. Es ist entscheidend, die Faktoren auszuwählen, die für das Ziel der Studie am bedeutsamsten sind.
Definition von Levels :
Jeder Faktor muss verschiedene Stufen haben, die die spezifischen Werte darstellen, die der Faktor annehmen kann. Die Variabilität der Stufen ermöglicht es, den Einfluss jedes Faktors auf die Reaktion des Systems zu erforschen.
Auswahl der Taguchi-Tabelle :
Mithilfe der "Taguchi-Tabelle" oder anderer vorgefertigter Versuchspläne werden für jeden Faktor spezifische Kombinationen von Stufen ausgewählt. Der Taguchi-Ansatz ist darauf ausgelegt, die experimentelle Effizienz mit einer minimalen Anzahl von Versuchen zu maximieren.
Replikation von Essays :
Um die Variabilität der Ergebnisse zu bewerten, werden Replikationen der Versuche durchgeführt. Dadurch können die tatsächlichen Effekte der Faktoren von zufälligen Variationen unterschieden werden.
Analyse der Ergebnisse :
Statistische Verfahren werden angewandt, um den Einfluss jedes Faktors auf die Reaktion des Systems zu bewerten. Das Ziel ist es, die einflussreichsten Faktoren zu identifizieren und die Reaktion in Abhängigkeit von diesen Faktoren zu modellieren, während die Empfindlichkeit gegenüber unerwünschten Variationen minimiert wird.
Optimierung und Validierung :
Nach der Analyse der Ergebnisse wird eine Einstellung gewählt, um die Leistung des Produkts oder des Prozesses zu optimieren. Diese Ergebnisse können ggf. durch weitere Tests validiert werden.
Die folgende Tabelle fasst die von Ellistat im Modul vorgeschlagenen Taguchi-Experimentierpläne zusammen Datenanalyse nach der Anzahl der untersuchten Faktoren :
Nehmen wir folgenden Fall an: Im Klebeprozess soll untersucht werden, wie sich die beiden Faktoren Temperatur und Druck auf die Klebekraft auswirken.
- Die Temperatur schwankt zwischen 20°C und 30°C
- Der Druck schwankt zwischen 5bar und 10bar
Der vorgeschlagene Versuchsplan ist eine L4-Tabelle, d. h. es werden vier Versuche durchgeführt, bei denen beide Faktoren (Temperatur und Drücke) gleichzeitig variiert werden.
Sie stellen fest, dass die beiden Faktoren nur den Minimal- oder Maximalwert haben können und dass die vier vorgeschlagenen Versuche die vier Ecken der Antwortfläche im Raum der Versuche 4 aufweisen.
