Taschenbuch Versuchsplanung - Produkte und Prozesse optimieren

Taschenbuch Versuchsplanung - Produkte und Prozesse optimieren

 

 

 

von: Wilhelm Kleppmann

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2008

ISBN: 9783446416703

Sprache: Deutsch

336 Seiten, Download: 2955 KB

 
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Taschenbuch Versuchsplanung - Produkte und Prozesse optimieren



  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  
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