六西格玛综述

1、书中范例说明1、测量阶段（M）：第三章 测量系统分析 测量系统分析（测量阶段） 例:3-1 量具的重复性和再现性研究(交叉的)-X-R方法 例:3-2 量具的重复性和再现性研究(交叉的)-ANOVA 例:3-3 量具的重复性和再现性研究(嵌套的)2、分析阶段（A）：第四章 过程数据的收集与分析 过程数据的收集与分析（过程数据收集与分析阶段） 引导范例1、MINITAB 基础 引导范例2、简单分析 引导范例3、高级分析 第五章 从分析到改进3、改进阶段（I）： 第六章 实验设计法 实验设计（改进阶段） 例：6-1 静态的田口设计 例：6-2 动态的田口设计 第七章 从改进到控制4、控制阶段（C）

2、：第八章 统计过程控制 统计过程控制（控制阶段） 引导范例、质量控制与改进1测量阶段段第3章测测量系系统分析析确认测量量系统评估过程程绩效及及收集数数据波动性变量之间间的相互互关系稳定性与与过程能能力过程波动动降低(过程最最佳化)(DOC)统计过程程管理(SPC)过程稳定定性过程能力力批量生产产改进测量量系统排除可指指出原因因分析阶段段第4章过过程数数据的收收集与分分析第5章从从分析析到改进进改进阶段段第6章实实验设设计法第7章从从改进进到控制制控制阶段段第8章统统计过过程控制制YesNoNoNoYesYes过程开发发与MAIC2评估现行行过程绩绩效（五五个阶段段）一、计划划1、明确确的流程程

3、及目的的（过程变变量、相相应过程程、输出出质量特特性控制制表）使用工具具：（因果图图、检查查表）二、收集集数据使用工具具：分层法三、分析析数据（1、决决定稳定定性及过过程能力力 2、找出数数据彼此此间的关关联性3、区区分出过过程中的的波动种种类）使用工具具：稳定定性：链图、控控制图过程能力力：（1）正态态分析的的检验：（正态态概率图图、对称称图）（2）一一维分析析（点图图、箱形形图、直直方图）（3）三维分分析（3D图）（4）过程能能力指数数四、结论论五、过程程绩效报报告3数据分析析稳定性与过程能力力评估1、稳定定性分析析工具：趋势图图、控制制图2、过程程能力分分析工具具：1）、正正态分布布检验

4、：正态概概率图、对称图图2）、一一维分析析：（过过程能力力分析）点图、箱形图图、直方方图、3）、三三维分析析：（找出数据据中的异异常点）3D图图4）、过过程能力力指数：Cpk（Cpk越大大，过程程能力越越好，目目标：Cpk1.33）过程稳定定性分析析主要工具具：趋势势图、控控制图 在顾客设设定的界界限内，有多少少%和PPM不不会超出出此界限限随着时间间推移，可预测测过程在在一定的的范围变变动4测量系统统分析测量数值值的度量量指标主主要有偏差1=Bias(指偏离离标准值的程度)波动=Variation(指数数据的分布离散散的程度)总波动=测量波波动2(人与量量具)+产品3(过程)波动测量系统统分

5、析目目的：1、确认测量系统统能满足过程使用需求求2、分辨辨出统计计过程控控制中，过程的的特殊原因因5总波动零件间的的波动测量系统统的波动动来自量具具的波动动来自操作作者的波波动重复性再现性操作者操作者与与零件的的交互作作用量具的重重复性和和再现性性研究（交叉的的）每个个零件可可以由多多位操作作者重复复测量（嵌套的的）每个个零件只只能由一一位操作作者测量量一次MINITAB：1、X-R方法法2、ANOVA方方法交互作用用分解6实 验设设计计 基础础7实验设计计（DOE）DesignofExperiment为什么要要进行试试验设计计？=让我们先先看两个个例子8例1、这里有有27个球，其其中有有且只

6、有有一个球球质量为为9克,其它26个都为10克。给你你一架天天平，请请找出重重为9克的那个个球。请问，你你至少要要称几次次？例2、这里有有9框球(每框100个)， 其中中有且只只有一框框里的球球质量全全为9克,其它8框里的球球都为10克。给你你一架天天平，请请找出里里面的球球重为9克的那个个框。请问，你你至少要要称几次次？9为什么要要进行正正交试验验:在实际生生产中，影响试试验的因因素往往往是多方方面的，我们要要考察各各因素对对试验影影响的情情况。在在多因素素、多水水平试验验中，如如果对每每个因素素的每个水水平都互互相搭配配进行全全面试验验，需要要做的试试验次数数就会很很多。比如对3因素7水平

7、的试试验，如如果3因素的各各个水平平都互相相搭配进进行全面面试验，就要做做73=343次试验，对6因素7水平，进进行全面面试验要要做76=117649次试验。这显然然是不经经济的。应当在在不影响响试验效效果的前前提下，尽可能能地减少少试验次次数。正正交设计计就是解解决这个个问题的的有效方方法。正正交设计计的主要要工具是是正交表表。10实验设计计是指以以概率论论、数理理统计和和线性代代数等为为理论基基础，科科学地安安排实验验方案，正确地地分析实实验结果果，尽快快获得优优化方案案的一种种数学方方法。在企业研研发和管管理实践践中，为为了开发发设计研研制新产产品、更更新或改改进老产产品，优优化生产产工

8、艺方方法或流流程，或或者降低低原材料料、动力力等资源源消耗，都需要要深入研研究质量特性性与影响响因素的关系。一般情况况下，质质量特性性和影响响因素之之间的关关系式并并不能根根据工程程知识直直接建立立，需要要使用DOE进行实验验与分析析来找出它它们的关关系，进进一步确确定设计计/工艺参数数的优化化组合。在设计过过程中，DOE是至关重重要的改改善技术术。早在1988年，美国国摩托罗罗拉公司司的设计计师就认认为：“如果质质量是带带动公司司前进的的火车头头，那么么试验设设计就是是燃料。它能在在一、二二年内，不是以以百分之之五十或或百分之之百，而而是成十十倍甚至至成百倍倍地提高高产品质质量。”一个标准准

9、设计/生产过程程都要受受到可控因素素X1，X2Xn以及不可控因因素Z1，Z2Zm的共同作作用。11实验设计计的意义义:应用数理理统计学学的基本本知识，讨论如如何合理理地安排排试验、取得数数据，然然后进行行综合科科学分析析，从而而尽快获获得最优优组合方方案。在在工程学学领域是是改进制制造过程程性能的的非常重重要的手手段。在在开发新新工序中中亦有着着广泛的的应用。在工序开开发的早早期应用用实验设设计方法法能得出出以下成成果：1.提高产量量；2.减少变异异性，与与额定值值或目标标值更为为一致；3.减少开发发时间；4.减少总成成本；实验设计计的意义义及其发发展过程程12实验设计计在生產/制造過過程中的

10、的位置：生產/制制造過過程可控制因因素不可控制制因素資產13統計技術術在生生產/制造過過程中中的的應用是是對過過程中輸輸入的的變變量(人,机机,料,法,環環)進進行有有目的地地优化,使使輸出的的結果更更加理想想.实驗設計計是其中較較為有效效的一种种工程工工具.通過實驗驗進行优化化設計通過實驗驗,控制制其不良良的影響程程度14右图是一個比比较典型的正交表表.“L”表示此为正交表,“8”表示試驗驗次數,“2”表示兩水水平,“7”表示試驗驗最多可可以有7個個因素(包包單個因素及及其交互互作用).第二节：正交试试验、正正交表及及其用法法正交表:15正交表的的表示方方法:一般的正正交表记记为Ln(mk)

11、，n是是表的行行数，也也就是是要安排排的试验验数;k 是表表中的列列数，表表示因素素的个数数；m是是各因因素的水水平数；常见的正正交表:2水平的有有L4(23),L8(27),L12(211),L16(215)等；3水平的的有L9(34),L27(313)等；4水平的的有L15(45);5水平的的有L25(56);16正交表的的两条重重要性质质:1)每列中不不同数字字出现的的次数是是相等的的，如L9(34)中，每每列中不不同的数字是1，2，3，它它们各出出现3次次；第二节：正交试试验、正正交表及及其用法法2)在任意两两列中，将同一一行的两两个数字看成成一个有有序数对对，则每每一数对对出现的的次

12、数是是相等的的，如L9(34)中有序数数对共有有9个:(1,1),(1,2), (1,3),(2,1),(2,2), (2,3),(3,1),(3,2), (3,3),它它们各各出现一一次。所以，用用正交表表来安排排试验时时，各因素的各各种水平平的搭配配是均衡衡的，这是正交交表的优优点。17单指标的的分析方方法某炼铁厂厂为提高高铁水温温度，需需要通过过试验选选择最好好的生产产方案经初步分分析，主主要有3个因素影影响铁水水温度，它们是是焦比、风压和底焦焦高度， 每个个因素都都 考虑虑3个水平，具体情情况见表表。问：对这这3个因素的的3个水平如如何安排排，才能能获得最最高的铁铁水温度度?18解：如

13、果果每个因因素的每每个水平平都互相相搭配着着进行全全面试验验，必须须做试验验33=27次。现在在我们使使用L9(34)正交表来来安排试试验。19我们按选选定的9个试验进进行试验验，并将将每次试试验测得得的铁水水温度记录下下来：为了便于于分析计计算，我我们把这这些温度度值和正正交表列列在一起起组成一个新表表。另外外，由于于铁水温温度数值值较大，我们把把每一个个铁水温度的值值都减去去1350，得到9个较小的的数，这这样使计计算简单单。20分析表21解释：K1这一行的的3个数分别别是因素素A,B,C的第1水平所在在的试验验中对应应的铁水水温度之之和;K2这一行的的3个数分别别是因素素A,B,C的第2

14、水平所在在的试验验中对应应的铁水水温度之之和;K3这一行的的3个数分别别是因素素A,B,C的第3水平所在在的试验验中对应应的铁水水温度之之和;k1,k2, k3这3行的3个数，分分别是K1,K2, K3这3行中的3个数的平平均值；极差是同同一列中中，k1,k2, k33个数中的的最大者者减去最最小者所所得的差差。极差差越大，说明这这个因素素的水平平改变时时对试验验指标的的影响越越大。极极差最大大的那一一列，就就是那个个因素的的水平改改变时对对试验指指标的影影响最大大，那个个因素就就是我们们要考虑虑的主要要因素.通过分析析可以得得出：各各因素对对试验指指标(铁水温度度)的影响按按大小次次序应当当

15、是C (底焦高度度)A (焦比) B(风压)；最好的的方案应应当是C2A3B2。与此结果果比较接接近的是是第9号试验。为了最终终确定上上面找出出的试验验方案是是不是最最好的，可以按按这个方方案再试试验一次次，并同同第9号试验相相比，取取效果最最佳的方方案。22什么是交交互作用用：在多因素素试验中中，各因因素不仅仅各自独独立地在在起作用用，而且且各因素素还经常常联合起起来起作作用。也也就是说说，不仅仅各个因因素的水水平改变变时对试试验指标标有影响响，而且且各因素素的联合合搭配对对试验指指标也有有影响。这后一一种影响响就叫做做因素的的交互作作用。因因素A和因素B的交互作作用记为为A XB.有交互作

16、作用的正正交试验验设计23单个因子的影响与其交互作用用的影响比較30m50Kg磷25m50Kg钾20kg磷30kg钾40m交互作用用 =总效果- (20kg磷的效果果 +30kg钾的效果)24交互作用用表（以正交表表L8(27)为例）：用正交表表安排有有交互作作用的试试验时，我们把把两个因因素的交交互作用用当成一一个新的的因素来来看，让让它占有有一列，叫交互互作用列列。有交互作作用的正正交试验验设计25例(水平数相相同)我们用一一个3因素2水平的有有交互作作用的例例子来说说明某产品的的产量取取决于3个因素A，B，C，每个因素素都有两两个水平平。每两两个因素素之间都都有交互互作用，试验指指标为产

17、产量，越越高越好好。具体体如下：有交互作作用的正正交试验验设计26解：这是是3因素2水平的试试验。3个因素A,B,C要占3列，它们们之间的交互互作用A xB,Bx C, AxC 又占占3列。可用正正交表L8(27).有交互作作用的正正交试验验设计27282930取方案为为C2、A1、B131A与B交交互作用用明显32实验设计计目的1、从多个个变量中中找出对对输出影影响最大大的因素素，也就就是显著因素素2、寻求最最能使输输出符合合目标值值的因素组合合3、调整可可控制因因素让输输出值的的波动最小小4、寻找可控制因因素之值值，使非控制制因素对对输出的的影响极小化33实验设计计的三个个阶段实验设计计对

18、过程程绩效的的改进及及新过程程的开发发是一项项非常有有用的工工具。一般在过过程绩效效改进及及新过程程的开发发中应用用实验设设计的三三个阶段段：1、筛选选实验设计一个个实验可可以从多多个因素素中筛选选出质量量特性影影响较显显著的少数重要要因素。将因素素对响应应输出质质量特性性的影响响程度依序排列列（Pareto Chart)，并并估计因因素效应应的大小小及方向向(另一一个图）。（使用部分析因因设计fractional factorials或或田口实验验设计（Taguchimethod)中的二水平正正交表设设计2、过程程最佳化化（使用用响应曲面面法或田口实验验设计中中的三水水平正交交表设计)3、系

19、统统及零件件的容差差设计进行实验验来决定定哪些零零件或过过程的容容差是最最关键的的且这些些关键容容差必须须紧缩到到多少才才能让产产品达到到最小的的波动性性及正确确的平均均值。（当一个个系统中中的各过过程已分分别决定定最佳参参数，接接下来要要整合系统统中各过程程的操作作范围。）34当选用一一个设计计时，必必须考虑虑下列的的事项：1、制定可控制因因素的个个数2、制定可可控制因因素的设设定水平数3、确定执执行的实验次数数4、在实验验中除了了考虑质质量特性性，也必必须同时时考虑其他因素素所造成的的影响35MINITAB的田口设设计描述1、完成成所有的的事前实实验规划划内表控制制因素-可以控制制调整使过

20、过程最佳佳化的因因素外表噪声声因素-产品使使用时足足以影响响系统行行为却又又无法控制制的因素素2、菜单单Stat/DOE/Taguchi/CresteTaguchi Desige来建建立田口口设计3、使用用菜单Stat/DOE/ModifyDesign对因素素重新命命名修改改4、使用用菜单Stat/DOE/Display Design对因因素单位位修改5、执行行实验的的设计与与收集响响应数据据，将数数据输入入（要通通过实验验得到数数据后输输入）6、使用用菜单Stat/DOE/Taguchi/AnalyzeTaguchi Design来分分析实验验数据7、使用用菜单Stat/DOE/Taguch

21、i/PredictTaguchi Results来来预测S/N比比与对新新因素设计定组组合的响响应特性性36正交表的的设计主主要着重重在主效应上。MINITAB有一些正正交表允允许纳入入少量交互作用用的研究。在原来田田口设计计中加入一个信号号因素，就是一一个动态响应的实实验（动动态响应应的实验验，是用用来探讨讨输入信信号与输输出结果果之间的的功能关关系）。37步骤：1、生成一一个新的的Project2、生成一一个实验验设计3、查看生生成的数数据4、收集和和输入数数据5、筛选设设计6、找一个个精简模模式7、评估此此精简模模式8、结论做一个实实验来决决定三个个因子中中哪一个个真正的的影响者者38建

22、立田口口设计1、绘制田田口设计计P2332、对动态态响应实实验加入入信号因因素P2363、选择交交互作用用P2384、向正交交表的列列上配制制因素P2395、对因素素命名与与变更因因素的水水平P2426、分析田田口设计计P243显示主效效应图与与交互作作用图P247显示响应应表P24939例：评估估影响装装货用塑塑料袋密密合强度度的因素素。已有有三个可可控制因因素（Temperature、Pressure、Thickness），有两两个会影影响密合合强度的的噪声条条件（Noise1和和Noise2)，希希望密合合强度能能够达到到要求的的规格。密合强强度规格格定为18。（SEAL.MTW）静态的田田口设计计（例题6-1，P251）40Stat/DOE/Taguchi/AnalyzeTaguchiDesign41424344Delta统计计量是比比较效应应相对的的程度，将每个个因素最最高的平平均值减减去每个个因素最最低的平平均值。45比较好的的S/N（60、36、1.25），以后后预测要要用到田口博士士认为信信号/误误差比S/N（Signal-to-Noise)是稳稳健性唯唯一评估估标准S/N=有用的的输出/有害的的输出，S/N ratio