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Jürgen P. Bläsing (Herausgeber), Bernhard Lau
Workbook
DoE Design of Experiments nach G. Taguchi
Produkte und Prozesse robust
auslegen
Prof. Dr. Bernhard Lau lehrt an der
Fachhochschule Ulm im Fachbereich Feinwerktechnik
das Fach Technische Optik. Er leitet das Labor
für Technische Optik, Lasertechnik und
Optoelektronik, ist Referent und Projektleiter in
den Steinbeis-Transferzentren Qualität im
Unternehmen (TQU) der Steinbeis-Stiftung für
Wirtschaftsförderung Baden-Württemberg und
betreut Projekte unter Einsatz der Taguchi-Methode.
Prof. Lau hat als erster Fachmann die
Taguchi-Methoden in Deutschland eingeführt und
verbreitet.
In der Reihe der "Denker der
Qualitätswissenschaften" steht der Japaner
Genichi Taguchi neben Philip B. Crosby, Edwards D.
Deming oder Joseph M. Juran in erster Reihe. Sein
Verdienst ist es, die so schwierige Theorie der
statistisch fundierten Versuchsplanung in eine
Reihe praktikabler Methoden überführt zu haben.
So kann es heute Versuchsingenieuren,
Konstrukteuren oder Qualitätsfachleuten besser
gelingen, den Versuchsaufwand zu reduzieren und
die Versuchsergebnisse zu verbessern. Von Taguchi
haben wir gelernt, die Toleranzgrenzen in unseren
Zeichnungen und in den Spezifikationen mit dem
Wissen um die kontinuierliche Verlustfunktion
kritischer und gelassener zu sehen und zu
interpretieren. Von Taguchi haben wir gelernt, mit
orthogonalen Versuchsplänen zu arbeiten und
Wechselwirkungen zwischen mehreren Parametern zu
erkennen. Von Taguchi haben wir gelernt, dass
optimale Zielerfüllung nur dann wertvoll ist,
wenn es gelingt, diesen Zustand robust auszulegen.
Design of Experiments, die Versuchsplanung nach
Genichi Taguchi, ist für jeden Ingenieur wahrhaft
eine Quelle materieller und geistiger Potenziale.
Mit diesem Workbook kann es gelingen, diese
Quellen zum Sprudeln zu bringen. Trotz dieser Bedeutung gibt es weltweit nur
wenige wirkliche Fachleute, die die
Taguchi-Methoden nicht nur rezeptartig anwenden,
sondern damit auch Lösungen für die
unterschiedlichsten Praxisaufgaben entwickeln
können. Prof. Dr. Bernhard Lau, der die Methoden
bereits 1986 in Deutschland eingeführt hat,
gehört zu dieser kleinen Gruppe. Für seine
wissenschaftlichen Erfolge ist er in diesem Jahr
mit dem Wissenschaftspreis der Stadt Ulm
ausgezeichnet worden.
Inhaltsverzeichnis
Von Galileo bis Taguchi
Worum geht es?
Robuste Produkte und Prozesse durch Parameter
Design
Die Verlustfunktion
Qualität als kontinuierliche Größe
verstehen
Optimale Qualität entspricht dem Zielwert
Toleranzgrenzen verstehen
Zielabweichungen führen zu Verlusten
Entwickeln der Verlustfunktion
Den durchschnittlichen Verlust berechnen
Verluste in Fertigungsprozessen bestimmen
Beispiel: Qualitätsvergleich zwischen zwei
Herstellern
Beispiel: Kundenorientierte Bewertung von
Qualität
Nicht symmetrische Verlustfunktion
Minimierung eines Produktmerkmals ("smaller
the better"):
Maximierung eines Produktmerkmals ("larger
the better"):
Kundenorientierte Bestimmung der
Toleranzgrenzen
Aufgaben zum Abschnitt
Die Parameter
Optimierungsziel: Robustheit
Die Steuergrößen
Die Störgrößen
Die Wirkungen der Prozesskenngrößen
Die Versuchspläne
Prinzip der statistischen Versuchsplanung
Orthogonale Felder
Auswahl geeigneter Felder
Analyse der Wirkungen der Prozessgrößen
Orthogonalität
Statistische Freiheitsgrade
Signifikanz
Wechselwirkungen
Aufgabe zum Abschnitt
Die Wechselwirkungstabellen und die linearen
Graphen
Wechselwirkungstabellen
Lineare Graphen
Statistische Freiheitsgrade von
Wechselwirkungen
Auswerten von Wechselwirkungen
Auswählen des Feldes mit Spaltenzuweisung
Aufgabe zum Abschnitt
Die zugeschnittenen Versuchspläne
Orthogonale Felder der Problemstellung
anpassen
Vielstufige Spalten (multilevel design,
column merging)
Erzeugung einer vierstufigen Spalte in einem
zweistufigen Feld
Erzeugung einer achtstufigen Spalte in einem
zweistufigen Feld
Erzeugung einer neunstufigen Spalte in einem
dreistufigen Feld
Sonderfall: Das Feld L18
Wechselwirkungen
Blindspalten-Methode
(idle column method)
Erzeugung dreistufiger Spalten in einem
zweistufigen Feld
Erzeugung siebenstufiger Spalten im einem
dreistufigen Feld
Spalten-Mehrfachnutzungsmethode
(combination design)
Scheinstufen-Methode
(dummy level method)
Das Signal/Rausch-Verhältnis
Äußeres Feld und inneres Feld
Einfluss der Störgrößen
Zielkonflikte beherrschen
Das Signal/Rausch-Verhältnis als Kompromiss
Die wichtigsten Signal/Rausch-Verhältnisse
Maximierung des Produktmerkmals: ("larger
the better")
Minimierung des Produktmerkmals: ("smaller
the better")
Erreichen eines ganz bestimmten Zielwertes:
("nominal the best")
Das Signal/Rausch-Verhältnis und die
Verlustfunktion
Tipps für das Arbeiten mit Steuer- und
Störgrößen
Aufgaben zum Abschnitt
Der zufallsverteilte Versuchsplan und das
Bestätigungsexperiment
Zufallsverteilter Versuchsplan
Vorausberechnung und Bestätigungsexperiment
Die umfassende Taguchi-Fallstudie
Aufgabenstellung
Steuergrößen und Störgrößen
Inneres Feld der Steuergrößen
Äußeres Feld der Störgrößen
Versuchsplan (mit Ergebnissen)
Auswertung der Wirkungen auf den Mittelwert
Wirkungen der Steuergrößen
Wirkungstabelle für den Mittelwert
Wirkungsdiagramme für den Mittelwert
Auswertung der Wirkungen auf die Streuung
Wirkungstabelle für die Standardabweichung
Wirkungsdiagramme für die Standardabweichung
Mittelwert-Streuungs-Diagramme
Auswertung der Wirkungen auf das
Signal/Rausch-Verhältnis
Wirkungstabelle für das
Signal/Rausch-Verhältnis
Wirkungsdiagramme für das
Signal/Rausch-Verhältnis:
Wechselwirkungen
Zusammenfassung der Ergebnisse
Vorausberechnung und Bestätigungsexperiment
Alternative Versuchspläne
Aufgabe zum Abschnitt
Taguchi-Verbesserungsprojekte managen
Günstige Voraussetzungen schaffen
Anwendungsfelder und Ziele festlegen
Projektteams auswählen und trainieren
Istzustand analysieren
Experimente vorbereiten
Experimente durchführen
Experimente auswerten
Bestätigungsexperiment durchführen
Erfahrungen zusammenstellen
Versuchsberichte erstellen
Ergebnisse präsentieren
Verbesserungen umsetzen
Nützliches im Anhang
Tabellen zur Berechnung des
durchschnittlichen Verlustes
Formelzeichen
Ausgewählte Felder, Wechselwirkungstabellen
und lineare Graphen
Lösungen zu den Aufgaben
F-Tabellen
Literatur
Software und Programme
Taguchi-Lexikon
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