Taschenbuch Versuchsplanung

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1 Wilhelm Kleppmann 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Taschenbuch Versuchsplanung Produkte und Prozesse optimieren 3., überarbeitete Auflage, mit 121 Abbildungen und 93 Tabellen Praxisreihe Qualitätswissen Herausgegeben von Franz J. Brunner HANSER

2 VII Inhalt 1 Einführung Warum Versuche? Warum Statistik? Warum Versuchsplanung? Welche Art von Ergebnissen kann man erwarten? Versuche oder systematische Beobachtung? Versuchsplanung und Six-Sigma-Strategie 8 2 Ausgewählte Begriffe Zielgrößen Einflussgrößen Steuergrößen Störgrößen Faktoren Faktorstufen 13 3 Vorgehensweise im Überblick Ausgangssituation beschreiben Untersuchungsziel festlegen Optimale Lage des Mittelwerts Reduzierung der Streuung/Robustheit Erkennen der wichtigsten Störgrößen in der Fertigung Gleichzeitig fertigen und lernen Funktion und Zuverlässigkeit nachweisen Zielgrößen und Faktoren festlegen : Auswahl der Zielgrößen \ Auswahl der Faktoren Festlegung der Faktorstufen Einflussgrößen, die nicht untersucht werden Versuchsplan aufstellen Festlegung der Faktorstufenkombinationen Anzahl der Realisierungen Blockbildung Randomisierung Aufwandsabschätzung Versuche durchführen Vorbereitung.' Durchführung.: Versuchsergebnisse auswerten Ergebnisse interpretieren und Maßnahmen ableiten Interpretation Maßnahmen 36

3 VIII Inhalt 3.8 Absicherung, Dokumentation, weiteres Vorgehen Absicherung der Verbesserungen Dokumentation Weiteres Vorgehen 38 4 Systematische Beobachtung Multi-Vari-Bild Darstellung der örtlichen Verteilung von Fehlern Prozessvergleich Paarweiser Vergleich von Produkten 48 5 Einfache Versuche Variablenvergleich zur Prozessverbesserung i Komponententausch zur Produktverbesserung Überblick über die Methoden nach D. Shainin : 57 6 Statistische Grundlagen Verteilung Häufigkeitsverteilung von Versuchsergebnissen Verteilungsdichte und Verteilungsfunktion Normalverteilung Auswertung einer Stichprobe ' Repräsentative Stichprobe 64 '6.2.2 Eintragung ins Wahrscheinlichkeitsnetz : Schätzwerte für Mittelwert [i und Varianz a Vertrauensbereiche Vergleich von zwei Mittelwerten Auswertung von Versuchsergebnissen Festlegung des Stichproben- bzw. Versuchsumfangs Voraussetzungen Transformation von Messwerten : Logarithmische Normalverteilung * Poisson-Verteilung * Box-Cox-Transformation * 91 7 Vollständige faktorielle Versuchspläne - Grundlage der Versuchsplanung Zwei Faktoren auf je zwei Stufen : Versuchsplan und Effekte Auswerteformalismus und Beurteilung der Signifikanz Interpretation von Wechselwirkungen Randomisierung und Blockbildung k Faktoren auf je zwei Stufen..-...' Versuchsplan Auswertung Versuchsumfang 112

4 Inhalt IX 7.3 Auswertung von Versuchsplänen mit n = 1, Wahrscheinlichkeitsdarstellung der Effekte Schätzung der Zufallsstreuung durch Pooling" Risiken Screening-Versuchspläne Hintergrund Fraktionelle faktorielle Versuchspläne Der fraktionelle faktorielle 2 4 " 1 -Plan als Beispiel Anwendung des 2 4 ~ 1 -Plans zur Blockbildung Fraktioneller faktorieller 2 k " p -Plan Was bedeutet Vermengung? Auflösung Überblick über 2 k " p -Pläne Praxisbeispiel Reflowlöten Plackett-Burman-Versuchspläne * Plackett-Burman-Versuchspläne der Auflösung III * Plackett-Burman-Versuchspläne der Auflösung IV * Funktionstest * : Einsatzempfehlungen Robuste Produkte/Prozesse Ziel und Strategie von G. Taguchi Qualitätsziel: Streuung minimieren Entwicklungsstrategie: Robuste Produkte/Prozesse Taguchis Versuchspläne und ihre Auswertung Alternative Ansätze Aus der Differenz von Messwerten abgeleitete Zielgrößen Wechselwirkung zwischen Steuer- und Rauschfaktoren Anmerkungen zu den Orthogonalen Feldern" u.a. * Orthogonale Felder * Lineare Graphen und Dreieckstabellen * Dummy Levels, Pseudo Factor Designs, Idle Columns * ' Regressionsanalyse Einfache lineare Regression Methode der kleinsten Quadrate Bestimmtheitsmaß und Korrelationskoeffizient Grafische Beurteilung der Residuen Vertrauensbereiche und Signifikanz : Zusammenhang lineare Regression - Mittelwertvergleich Quasilineare Regression.../ Mehrfache Regression.: Zweifache lineare Regression Transformierte Einflussgrößen : 190 Für das Verständnis der folgenden Kapitel nicht erforderlich

5 X Inhalt Prinzip der schrittweisen Regression Beurteilung des Regressionsmodells Versuchspläne für nichtlineare Zusammenhänge Zentral zusammengesetzte Versuchspläne Orthogonaler Versuchsplan Technisch bedingte Abweichungen vom Versuchsplan Bekannte nichtlineare Abhängigkeiten Varianten von zentral zusammengesetzten Plänen Praxisbeispiel Laserschneiden Alternative Pläne * k - und 3 M -Pläne Box-Behnken-Pläne Kleine zusammengesetzte Pläne Optimale Pläne Grenzen des quadratischen Modells Einsatzempfehlungen Varianzanalyse Einfache balancierte Varianzanalyse Mehrfache Varianzanalyse Screening für mehrstufige Faktoren * Versuchspläne Auswertung ' Einsatzempfehlungen Versuchspläne für Mischungen *...; Mischungspläne ohne Begrenzungen Auswertung von Mischungsplänen Mischungspläne mit Begrenzungen Kombinierte Versuchspläne Spezielle Zielgrößen * Gut-Schlecht-Ergebnisse Möglichkeiten zur Vermeidung Auswertung Anzahl Fehler Mehrere Zielgrößen Sequentielle Optimierungsverfahren *...: Evolutionär/ Op_erations (EVOP) Methode des steilsten Anstiegs Simplexverfahren Neuere Entwicklungen 258

6 Inhalt ; Xl_ 17 Erweiterung von Versuchsplänen * Trennung vermengter Wechselwirkungen Zentrumspunkt Zuordnung quadratischer Effekte Nicht realisierbare Faktorstufenkombinationen Software Allgemeine Hinweise Beschreibung ausgewählter Programme Beispiele Literaturbeispiele Übungsbeispiele Papier-Rotor Nürnberger Trichter 284 Anhang A - Abkürzungen und Formelzeichen 286 Anhang B - Statistische Tabellen 287 Anhang C - Wegweiser durch die Verfahren 289 Anhang D - CD-ROM mit Software/Beispielen 291 Anhang E - Software/Demos im Internet 294 Index.' 296 Für das Verständnis der folgenden Kapitel nicht erforderlich