Taschenbuch Versuchsplanung - Produkte und Prozesse optimieren
von: Wilhelm Kleppmann
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2008
ISBN: 9783446416703
Sprache: Deutsch
336 Seiten, Download: 2955 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
Vorwort | 6 | ||
Inhalt | 8 | ||
1 Einführung | 13 | ||
1.1 Warum Versuche? | 13 | ||
1.2 Warum Statistik? | 13 | ||
1.3 Warum Versuchsplanung? | 16 | ||
1.4 Welche Art von Ergebnissen kann man erwarten? | 18 | ||
1.5 Versuche oder systematische Beobachtung? | 20 | ||
1.6 Versuchsplanung und Six-Sigma-Strategie | 20 | ||
2 Ausgewählte Begriffe | 22 | ||
2.1 Zielgrößen | 22 | ||
2.2 Einflussgrößen | 23 | ||
2.3 Steuergrößen | 23 | ||
2.4 Störgrößen | 24 | ||
2.5 Faktoren | 24 | ||
2.6 Faktorstufen | 25 | ||
3 Vorgehensweise im Überblick | 26 | ||
3.1 Ausgangssituation beschreiben | 26 | ||
3.2 Untersuchungsziel festlegen | 28 | ||
3.2.1 Optimale Lage des Mittelwerts | 28 | ||
3.2.2 Reduzierung der Streuung/Robustheit | 29 | ||
3.2.3 Erkennen der wichtigsten Störgrößen in der Fertigung | 30 | ||
3.2.4 Gleichzeitig fertigen und lernen | 30 | ||
3.2.5 Funktion und Zuverlässigkeit nachweisen | 31 | ||
3.3 Zielgrößen und Faktoren festlegen | 31 | ||
3.3.1 Auswahl der Zielgrößen | 31 | ||
3.3.2 Sammlung der Einflussgrößen | 32 | ||
3.3.3 Auswahl der Faktoren | 34 | ||
3.3.4 Festlegung der Faktorstufen | 35 | ||
3.3.5 Einflussgrößen, die nicht untersucht werden | 37 | ||
3.4 Versuchsplan aufstellen | 38 | ||
3.4.1 Festlegung der Faktorstufenkombinationen | 38 | ||
3.4.2 Anzahl der Realisierungen | 38 | ||
3.4.3 Blockbildung | 39 | ||
3.4.4 Randomisierung | 40 | ||
3.4.5 Aufwandsabschätzung | 41 | ||
3.5 Versuche durchführen | 43 | ||
3.5.1 Vorbereitung | 43 | ||
3.5.2 Durchführung | 44 | ||
3.6 Versuchsergebnisse auswerten | 45 | ||
3.7 Ergebnisse interpretieren und Maßnahmen ableiten | 48 | ||
3.7.1 Interpretation | 48 | ||
3.7.2 Maßnahmen | 49 | ||
3.8 Absicherung, Dokumentation, weiteres Vorgehen | 50 | ||
3.8.1 Absicherung der Verbesserungen | 50 | ||
3.8.2 Dokumentation | 50 | ||
3.8.3 Weiteres Vorgehen | 51 | ||
4 Systematische Beobachtung | 52 | ||
4.1 Multi-Vari-Bild | 52 | ||
4.2 Darstellung der örtlichen Verteilung von Fehlern | 56 | ||
4.3 Prozessvergleich | 59 | ||
4.4 Paarweiser Vergleich von Produkten | 61 | ||
5 Einfache Versuche | 63 | ||
5.1 Variablenvergleich zur Prozessverbesserung | 63 | ||
5.2 Komponententausch zur Produktverbesserung | 67 | ||
5.3 Überblick über die Methoden nach D. Shainin | 70 | ||
6 Statistische Grundlagen | 71 | ||
6.1 Verteilung | 71 | ||
6.1.1 Häufigkeitsverteilung von Versuchsergebnissen | 71 | ||
6.1.2 Verteilungsdichte und Verteilungsfunktion | 74 | ||
6.1.3 Normalverteilung | 76 | ||
6.2 Auswertung einer Stichprobe | 77 | ||
6.2.1 Repräsentative Stichprobe | 77 | ||
6.2.2 Eintragung ins Wahrscheinlichkeitsnetz | 79 | ||
6.2.3 Schätzwerte für Mittelwert und Varianz | 82 | ||
6.2.4 Vertrauensbereiche | 84 | ||
6.3 Vergleich von zwei Mittelwerten | 88 | ||
6.3.1 Auswertung von Versuchsergebnissen | 89 | ||
6.3.2 Festlegung des Stichproben- bzw. Versuchsumfangs | 95 | ||
6.3.3 Voraussetzungen | 97 | ||
6.4 Transformation von Messwerten | 101 | ||
6.4.1 Logarithmische Normalverteilung | 101 | ||
6.4.2 Poisson-Verteilung | 102 | ||
6.4.3 Box-Cox-Transformation | 104 | ||
7 Vollständige faktorielle Versuchspläne - Grundlage der Versuchsplanung | 106 | ||
7.1 Zwei Faktoren auf je zwei Stufen | 106 | ||
7.1.1 Versuchsplan und Effekte | 106 | ||
7.1.2 Auswerteformalismus und Beurteilung der Signifikanz | 109 | ||
7.1.3 Interpretation von Wechselwirkungen | 111 | ||
7.1.4 Randomisierung und Blockbildung | 113 | ||
7.2 k Faktoren auf je zwei Stufen | 118 | ||
7.2.1 Versuchsplan | 118 | ||
7.2.2 Auswertung | 119 | ||
7.2.3 Versuchsumfang | 125 | ||
7.3 Auswertung von Versuchsplänen mit n = 1 | 126 | ||
7.3.1 Wahrscheinlichkeitsdarstellung der Effekte | 126 | ||
7.3.2 Schätzung der Zufallsstreuung durch „Pooling“ | 130 | ||
7.3.3 Risiken | 132 | ||
8 Screening-Versuchspläne | 133 | ||
8.1 Hintergrund | 133 | ||
8.2 Fraktionelle faktorielle Versuchspläne | 134 | ||
8.2.1 Der fraktionelle faktorielle 2 4–1-Plan als Beispiel | 134 | ||
8.2.2 Anwendung des 2 4–1-Plans zur Blockbildung | 138 | ||
8.2.3 Fraktioneller faktorieller 2 k–p-Plan | 141 | ||
8.2.4 Was bedeutet Vermengung? | 144 | ||
8.2.5 Auflösung | 148 | ||
8.2.6 Überblick über 2 k–p-Pläne | 149 | ||
8.2.7 Praxisbeispiel Reflowlöten | 151 | ||
8.3 Plackett-Burman-Versuchspläne | 160 | ||
8.3.1 Plackett-Burman-Versuchspläne der Auflösung III | 161 | ||
8.3.2 Plackett-Burman-Versuchspläne der Auflösung IV | 163 | ||
8.3.3 Übersättigte Pläne | 164 | ||
8.4 Weitere Screening-Versuchspläne | 164 | ||
8.5 Funktionstest | 165 | ||
8.6 Einsatzempfehlungen | 167 | ||
9 Robuste Produkte/Prozesse | 169 | ||
9.1 Ziel und Strategie von G. Taguchi | 169 | ||
9.1.1 Qualitätsziel: Streuung minimieren | 170 | ||
9.1.2 Entwicklungsstrategie: Robuste Produkte/Prozesse | 170 | ||
9.2 Taguchis Versuchspläne und ihre Auswertung | 172 | ||
9.3 Alternative Ansätze | 180 | ||
9.3.1 Aus der Differenz von Messwerten abgeleitete Zielgrößen | 180 | ||
9.3.2 Wechselwirkung zwischen Steuer- und Rauschfaktoren | 181 | ||
9.4 Anmerkungen zu den „Orthogonalen Feldern“ u.ä. | 182 | ||
9.4.1 Orthogonale Felder | 182 | ||
9.4.2 Lineare Graphen und Dreieckstabellen | 183 | ||
9.4.3 Dummy Levels, Pseudo Factor Designs, Idle Columns | 184 | ||
10 Regressionsanalyse | 186 | ||
10.1 Einfache lineare Regression | 186 | ||
10.1.1 Methode der kleinsten Quadrate | 187 | ||
10.1.2 Bestimmtheitsmaß und Korrelationskoeffizient | 189 | ||
10.1.3 Grafische Beurteilung der Residuen | 192 | ||
10.1.4 Vertrauensbereiche und Signifikanz | 194 | ||
10.1.5 Zusammenhang lineare Regression – Mittelwertvergleich | 199 | ||
10.1.6 Quasilineare Regression | 200 | ||
10.2 Mehrfache Regression | 200 | ||
10.2.1 Zweifache lineare Regression | 201 | ||
10.2.2 Transformierte Einflussgrößen | 204 | ||
10.2.3 Prinzip der schrittweisen Regression | 207 | ||
10.2.4 Beurteilung des Regressionsmodells | 208 | ||
11 Versuchspläne für nichtlineare Zusammenhänge | 210 | ||
11.1 Zentral zusammengesetzte Versuchspläne | 210 | ||
11.1.1 Orthogonaler Versuchsplan | 211 | ||
11.1.2 Technisch bedingte Abweichungen vom Versuchsplan | 213 | ||
11.1.3 Bekannte nichtlineare Abhängigkeiten | 213 | ||
11.1.4 Varianten von zentral zusammengesetzten Plänen | 214 | ||
11.1.5 Praxisbeispiel Laserschneiden | 217 | ||
11.2 Alternative Pläne | 224 | ||
11.2.1 3k- und 3k–p-Pläne | 224 | ||
11.2.2 Box-Behnken-Pläne | 225 | ||
11.2.3 Kleine zusammengesetzte Pläne | 226 | ||
11.2.4 Optimale Pläne | 227 | ||
11.3 Grenzen des quadratischen Modells | 229 | ||
11.4 Einsatzempfehlungen | 231 | ||
12 Varianzanalyse | 233 | ||
12.1 Einfache balancierte Varianzanalyse | 233 | ||
12.2 Mehrfache Varianzanalyse | 239 | ||
12.3 Feste und zufällige Effekte | 242 | ||
12.4 Nicht vollständige Randomisierung | 244 | ||
12.4.1 Alle Realisierungen einer Kombination gemeinsam | 244 | ||
12.4.2 Split-Plot Versuche | 245 | ||
13 Screening für mehrstufige Faktoren | 247 | ||
13.1 Versuchspläne | 247 | ||
13.2 Auswertung | 248 | ||
13.3 Einsatzempfehlungen | 250 | ||
14 Versuchspläne für Mischungen | 251 | ||
14.1 Mischungspläne ohne Begrenzungen | 252 | ||
14.2 Auswertung von Mischungsplänen | 254 | ||
14.3 Mischungspläne mit Begrenzungen | 254 | ||
14.4 Kombinierte Versuchspläne | 255 | ||
15 Spezielle Zielgrößen | 257 | ||
15.1 Gut-Schlecht-Ergebnisse | 257 | ||
15.1.1 Möglichkeiten zur Vermeidung | 257 | ||
15.1.2 Auswertung | 259 | ||
15.2 Anzahl Fehler | 263 | ||
15.3 Mehrere Zielgrößen | 264 | ||
16 Sequentielle Optimierungsverfahren | 271 | ||
16.1 Evolutionary Operations (EVOP) | 272 | ||
16.2 Methode des steilsten Anstiegs | 274 | ||
16.3 Simplexverfahren | 275 | ||
16.4 Neuere Entwicklungen | 277 | ||
16.5 Alternative Modellansätze | 279 | ||
17 Erweiterung von Versuchsplänen | 281 | ||
17.1 Trennung vermengter Wechselwirkungen | 281 | ||
17.2 Zentrumspunkt | 283 | ||
17.3 Zuordnung quadratischer Effekte | 285 | ||
17.4 Nicht realisierbare Faktorstufenkombinationen | 287 | ||
18 Software | 290 | ||
18.1 Allgemeine Hinweise | 290 | ||
18.2 Beschreibung ausgewählter Programme | 291 | ||
18.3 Spezielle Anwendungsgebiete | 298 | ||
19 Beispiele | 300 | ||
19.1 Beispiel Motoroptimierung | 300 | ||
19.2 Literaturbeispiele | 305 | ||
19.3 Übungsbeispiele | 306 | ||
19.3.1 Papier-Rotor | 306 | ||
19.3.2 Nürnberger Trichter | 309 | ||
Anhang A – Abkürzungen und Formelzeichen | 311 | ||
Anhang B – Statistische Tabellen | 312 | ||
Anhang C – Wegweiser durch die Verfahren | 314 | ||
Anhang D – Ablauf einer Versuchsplanung | 316 | ||
Anhang E – Ablauf einer Datenauswertung | 317 | ||
Anhang F – JAVA-Applets auf der CD-ROM | 318 | ||
Anhang G – Software/Beispiele auf CD-ROM | 322 | ||
Anhang H – Software/Demos im Internet | 325 | ||
Index | 329 | ||
Mehr eBooks bei www.ciando.com | 0 |