田口方法创始人田口玄的理论观点

田口玄一(Genichi Taguchi,1924—),享誉全球的质量大师,田口方法的创始人。

田口玄一博士出生于1924年,于1942—1945年服务于日本海军水路部天文科,接着在公共卫生与福利部以及教育部的统计数学研究所工作。在1950年,他加入日本电话与电报公司新成立的电子通讯实验室,田口博士在该实验室待了超过12年的时间,于此期间他逐渐发展了他的方法。

田口博士在电子通讯实验室工作的期间,兼任许多日本企业的顾问,因此在1950年代的早期即有日本公司开始大规模应用田口方法,包括丰田公司及其附属的公司。

1962年,田口首次拜访美国,在普林斯顿担任访问教授,并到贝尔实验室拜访。同年,田口获得日本九州岛大学博士学位。

1964年,田口博士成为日本东京青山学院大学的教授,直到1982年。

在20世纪70年代早期,田口博士发展质量损失函数的概念,并再修订其《实验设计》一书。直到20世纪70年代晚期,田口博士于日本已是名声大噪,且已于1951年和1953年获得戴明品质文献奖(Deming Awards for Literature on Quality),1960年获得戴明个人奖。在讲究辈分的日本传统文化当中,田口博士能在36岁即获得如此崇高的质量大奖,堪称罕见,也愈见其发展之质量方法所受到的重视与肯定。

自1980年田口访问美国之后,越来越多的美国工厂实施了田口方法。

1982年,田口担任日本标准协会(Japanese Standards Association)的顾问。1983年田口担任美国供货商协会执行总裁。1984年田口再度获得戴明品质文献奖。

田口还曾获得国际技术协会的Willard F Rockwell Medal(1986);美国工程科学技术名人纪念馆(1988);日本政府的Ingigo Ribbon Award(1989);美国自动化名人纪念馆(1994)、美国质量学会的Shewart Award(1996);日本统计学会的JSS Award(1996);美国汽车名人纪念馆(1997)、美国制造工程师学会的Albert M Sargent Progress Award(1998)等,目前为美国质量学会和机械工程师学会的荣誉会员。

大师理论速读

田口方法是日本田口玄一博士创立的,其核心内容被日本视为“国宝”。田口的线内外质量管理方法在欧美统称为“田口方法”。

与传统的质量定义不同,田口玄一博士将产品的质量定义为:产品出厂后避免对社会造成损失的特性,可用“质量损失”来对产品质量进行定量描述。质量损失是指产品出厂后“给社会带来的损失”,包括直接损失(如空气污染、噪声污染等)和间接损失(如顾客对产品的不满意以及由此导致的市场损失、销售损失等)。

田口博士认为,产品质量首先是设计出来的,其次才是制造出来的。因此,质量控制的重点应放在设计阶段,从而将质量控制从制造阶段进一步提前到设计阶段。

田口玄一博士的质量保证理论自成体系,它的理论基础是田口质量观、质量损失函数等方法。它将产品质量控制分为线内质量控制和线外质量控制,线外质量控制就是采用三次设计法对产品进行质量设计,线内质量控制侧重于制造过程中对产品质量进行控制,分为工序诊断与调整、预测与校正、检验与处理。

在田口的理论体系中。核心是将质量和经济性紧密地联系在一起,这种联系用质量函数来表示。所以质量损失函数是田口质量理论的一个重要内容。他提出了产品质量与上市后给社会造成的损失联系起来,认为社会损失的大小就直接反映了质量的高低。因此,同为合格品,上市后给社会造成的损失小的产品,它的质量就高。

田口玄一认为:产品质量的好坏不能单纯看是否符合公差。公差只是认为决定的判断标准,并不表示产品内在质量的好坏,而内在质量的好坏主要有质量特性偏离设计中心制的大小来决定。

1.质量损失函数

田口玄一认为,即使是合格品(输出质量特性在用户要求的公差范围内),其输出特性的波动仍可给用户和社会造成损失,输出特性愈远离其目标值,造成的损失就愈大。因此,输出特性应尽量接近其目标值。田口建议用质量损失函数来度量合格品输出特性偏离目标值给用户造成的损失。

当产品质量特性y等于设计目标值m时,质量损失为零,只要y偏离m就会产生质量损失,而且偏离越大产生的质量损失越大。为了定量描述质量损失,田口提出了质量损失函数,基本表达式为L(y)=k(ym)2,其中y为质量特性值,k是一个不依赖于y的常数,称为损失函数系数,m为目标值。

通过对损失函数的分析,可以找出那些由于偏离目标值而引起的质量损失的主要可控因素,然后通过调整可控因素来实现损失相对于噪声因素的不敏感。田口先生第一次提出了稳健性设计思想,从而将不可控因素对系统的影响引入实验设计中,并通过实验设计寻找可控因素的最佳水平组合,以便降低不可控因素对系统质量波动的影响,这是质量改进思想的一次重大革命。

2.产品开发的三次设计法

三次设计理论是田口玄一于20世纪70年代创立的一种系统设计方法。其核心思想是在产品设计阶段就进行质量控制,力图用最低的制造成本生产出满足顾客要求的、对社会造成损失最小的产品。与传统的产品设计概念不同,田口将产品的设计过程分成三个阶段,即系统设计、参数设计和容差设计。三次设计的重点在参数设计,也称为健壮设计或鲁棒设计。

田口质量理论的三次设计紧密地把专业技术与数理统计方法结合起来,充分利用各设计参数与输出质量特性之间一般具有非线性关系的特点,采用系统设计、参数设计、容差设计的三阶段优化设计方法,从设计上控制输出质量特性值的波动,以提高产品固有质量水平。这是一种可以在原材料、零部件的质量参数波动较大,或出于经济性考虑,在不宜压缩原材料和零部件波动幅值的情况下,仍能保证产品最终输出特性的一种稳定性优化设计方法。

3.线内质量管理法

线内质量管理是田口玄一提出的,线内质量管理是指在生产现场内实施的质量管理。目的是使工序维持在稳定状态,降低不良品损失。在生产线内实施的质量管理即生产现场的质量管理,它的主要思想是使生产工序中生产出来的产品质量特性值稳定于目标值(中心值)使工序处于正常状态,它是一种降低不良品损失的有效技术。

线内质量管理法的内容内容包括:工序诊断和调节,预测和修正,检测和处理以及售后服务。前两项涉及的对象是工序本身;后两项的处理对象则是工序生产活动的结果——产品。线内管理的主要内容如下:

(1)工序的诊断和调节,也称工序管理。每隔一定时间就对工序进行检查诊断,如果工序正常可继续进行生产,如果工序异常,便要查找原因使其恢复正常,重新投入生产。若发现故障正在形成,则对工序进行调节,防患于未然。

(2)预测与修正,也称控制。即对某一计量特性值每隔一定时间进行测量,根据所测值预测产品的特性值的平均值。若与目标值偏离,则对工艺参数进行修正,也就是反馈控制,这在进行合理的系统设计中尤为重要。

(3)检测与处理。即对产品进行检查,若其值超出标准则进行返修或报废。

(4)售后服务。为用户开展技术服务工作,并处理产品使用过程中出现的质量问题。针对功能质量的波动,应采取相应的措施。

每种措施要以减少质量损失作为目标,进行管理方案的优化,例如最佳诊断与测量间隔,最佳修正值,最佳定期维护周期等。与SPC(Statistical Process Control,即统计过程控制)相比,线内质量管理更加精细,重视预测与修正,强调降低成本。

4.田口质量观的5个要点

田口玄一的质量观涉及整个生产职能,共有以下5个要点:

(1)在竞争性市场环境下,不断提高产品质量、削减成本是企业的生存之道;

(2)衡量成品质量的一个重要标准是产品对社会造成的一切损失;

(3)改变产前实验的程序。从一次改变一个因素到同时变化多个因素,提高产品和流程的质量;

(4)改变质量定义。由“达到产品规格”改为“达到目标要求和尽量减少产品变异”;

(5)通过检查各种因素,或参数素,对产品性能特色的非线性影响,可以减少产品性能(或服务质量)的变化。任何对目标要求的偏离都会导致质量的下降。

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