Taguchi kísérleti terve

A Taguchi-féle kísérlettervezés egy statisztikai módszer, amelyet a termékek és gyártási folyamatok minőségének javítására használnak. A módszer kifejlesztője a Dr. Genichi Taguchi A terv célja, hogy a szükséges kísérletek számának minimalizálása mellett azonosítsa azokat a tényezőket, amelyek a legnagyobb hatással vannak egy termék vagy folyamat variációjára.

Ez a módszer szisztematikusan és hatékonyan szervezi a kísérleteket, lehetővé téve több változó hatásának egyidejű elemzését. A fő cél az, hogy a termék vagy folyamat robosztussá váljon a külső és belső változásokkal szemben, és ezáltal stabil, kiváló minőségű teljesítményt biztosítson.

Kísérleti terv készítése - Taguchi-módszer

Meghatározó tényezők és szintek

A tényezők meghatározása magában foglalja a vizsgálandó tényezők kiválasztását. A megfelelő tényezők kiválasztásához javasoljuk, hogy először is értse meg az érintett folyamatot vagy terméket, majd hajtsa végre a következő lépéseket:

1. Szervezzen ötletbörzét egy multidiszciplináris csoporttal a lehetséges tényezők kimerítő listájának összeállítása érdekében.
2. Értékelje az egyes tényezők fontosságát a végeredményre gyakorolt potenciális hatásuk szempontjából. Állítsa fel a valószínűsíthetően jelentős hatással bíró tényezőket.
3. Válassza ki a kísérleti terv szempontjából releváns tényezőket a tényező fontossága, az Ön által ellenőrizhető volta és a megbízható mérés egyszerűsége alapján.

Ezután minden egyes azonosított tényező esetében meg kell határozni a vizsgált szinteket. Fontos, hogy releváns szinteket válasszunk:

• Strand szélessége Válasszon olyan szinteket, amelyek kellően széles tartományt fednek le a tényezők hatásainak kimutatásához, de anélkül, hogy olyan irreális szélsőségekbe menne, amelyek szükségtelenek vagy veszélyesek lehetnek.
• Gyakorlati Annak biztosítása, hogy a kiválasztott szintek valós termelési környezetben is elérhetőek legyenek.

Asztal kiválasztása

Miután a tényezőket azonosítottuk, létre kell hoznunk a kísérleti tervet. Ehhez javasoljuk, hogy használjuk a következő módszert az Ellistat adatelemző modul amely egy exkluzív kísérleti tervezőmotorral rendelkezik. Képes megtalálni a lehető legjobb stratégiát tartalmazó tervet a kölcsönhatások adott struktúrája mellett. Az Ellistatban programozott táblázatok az L4, L8, L12, L16, L20 és L32. 

Az alábbiakban ismertetjük azokat az elemeket, amelyeket figyelembe kell vennie, amikor a Taguchi-módszertant alkalmazó kísérleti tervet készít:

A kölcsönhatás fogalma

Az A*B kölcsönhatás arra utal, hogy az A szintje befolyásolja a B hatását és fordítva.

Példa:

Az előző példában a bal oldali ábrán látható :

A B tényező szintjétől függetlenül A hatása az Y-ra ugyanaz, és A 1-es hatással van a válaszra. Nincs tehát kölcsönhatás A és B között.

A jobb oldali ábra mutatja :

Ha a B tényező szintje minimális, akkor A hatása az Y-ra 2. Ha a B tényező szintje maximális, akkor A hatása az Y-ra 1. A hatása a B szintjétől függően változik.

Ha van kölcsönhatás, a kölcsönhatás hatását az Y előrejelzési egyenletben egy multiplikatív kifejezéssel modellezzük, ebben az esetben A*B.

Az előrejelzési egyenlet formája a következő lenne :

Y=\alpha_0+\alpha_1*A+\alpha_2*B+\alpha_3*A*B

A kifejezés α₃ megfelel az A*B kölcsönhatásnak

Az álnév fogalma

A két tényező közötti alias kifejezés arra utal, hogy a faktorok szintje a kísérleti terv minden kísérletében azonos.

Tegyük fel például, hogy a következő kísérleti tervet hajtottuk végre:

Az A és a B tényező egyszerre változik, így nem lehet megkülönböztetni az A és a B tényezőt, vagy megmondani, hogy a kettő közül melyik okozza, hogy az Y 5 és 10 között változik, amikor 1 és 2 között változik. Azt fogjuk mondani, hogy ez a két tényező alias.

Nyilvánvaló, hogy egy kísérleti terv megalkotásakor gondosan kell megválasztani a kísérleteket, hogy egyetlen tényezőt se lehessen egy másik tényezővel elidegeníteni. Lehetséges azonban, hogy egy tényezőt kölcsönhatással alizálnak. Vegyük a következő példát:

Ebben a példában egy háromtényezős tervet készítettünk az L4 táblázat segítségével. Az alias táblázatban a :

• Az a tényezőt a b*c kölcsönhatással aliasosítják.
• A b tényezőt az a*c kölcsönhatás alizálja.
• A c tényezőt az a*b kölcsönhatással aliasosítják.

Ugyanígy, ha két tényezőt alizálnak, akkor a kísérleti terv végén nem lehet megmondani, hogy a megfigyelt hatás az a faktornak, a b kölcsönhatásnak, vagy a bc vagy a kettő összege. Ezért feltételezzük, hogy a bc nulla, de ezt még kísérletileg ellenőrizni kell.

Az ilyen típusú problémák elkerülése érdekében általában olyan kísérleti terveket választunk, amelyekben egyik tényezőt sem alizálják kölcsönhatással. Az előző példában választhattunk volna egy L8-as elrendezést, amelyben egyik tényezőt sem alizálja kölcsönhatás.

Kísérleti terv megoldása

A kísérleti terv felbontása megfelel a terv aliaszintjének.

III. határozat

Egy kísérleti terv III. felbontású, ha legalább egy tényező (I. rend) A*B típusú kölcsönhatással (II. rend) aliasizálódik.

Ez a fajta terv jelentősen csökkenti a kísérletek számát, de feltételezi, hogy minden kölcsönhatás nulla. Az eredmények értelmezésekor óvatosan kell eljárni, és a nulla kölcsönhatás feltételezését további kísérletekkel kell igazolni.

Példa:

Az előző tervben az a tényezőt a b*c kölcsönhatással aliasosították. A terv a III. felbontás

IV. állásfoglalás

Egy kísérleti terv akkor IV. felbontású, ha :

• Egyetlen tényezőt sem alizálnak kölcsönhatással (II. sorrend).
• Legalább egy kölcsönhatás (II. rend) egy másik kölcsönhatással (II. rend) van aliasban.

Ez a fajta kialakítás korlátozza a vizsgálatok számát. Feltételezi, hogy a kölcsönhatások többsége nulla, kivéve néhány azonosíthatót. Ez általában így is van.

Mivel a faktorokat nem aliasítják más kölcsönhatások, az összes tényező hatása egyértelműen kiszámítható.

Ez a leggyakrabban használt tervtípus.

Példa:

Az előző tervben egyik tényezőt sem aliasították más interakcióval. A kölcsönhatások ab és cd alias, ezért a terv a IV.

V. felbontás

Egy kísérleti terv akkor IV. felbontású, ha :

• Egyetlen tényezőt sem alizálnak kölcsönhatással (II. sorrend).
• Nincs kölcsönhatás (II. rend) egy másik kölcsönhatással (II. rend) aliasizálva Ez a fajta terv korlátozza a kísérletek számát a teljes tervhez képest.

Mivel a faktorokat nem aliasítják más kölcsönhatások, az összes tényező hatása egyértelműen kiszámítható.

Mivel a kölcsönhatások nem aliasolódnak más kölcsönhatásokkal, az összes kölcsönhatás hatása egyértelműen kiszámítható.

Ez az ideális tervtípus, de sajnos csak egy van, amelyik kevesebb mint 20 kísérletet tartalmaz. Ez egy 5 faktoros terv, amely az L16 táblázatot használja.