|
パラメータ設計のための特性値 |
企業では、環境や劣化問題などさまざまなノイズに対して、機能のばらつきができるだけ少ない製品や生産工程を設計することが重要です。コストとは独立に、このような目的に対する最適設計の各制御因子の水準値を決めることをパラメータ設計といいます。
パラメータ設計においては機能品質を合理的に表現する特性値が必要です。いままでの実験計画法では、計測特性をそのまま解析の特性値にすることが多いのですが、パラメータ設計ではＳＮ比という信号とばらつきの比に変換して、変換した特性値で解析をおこないます。
すなわち、今までの実験計画法が平均値の解析（因果関係の研究）を中心にしていたのに対して、パラメータ設計では、ばらつきの改善と平均値の調整を行なうことができ、安定性の良い製品設計が行えることになります。
例題で、以前の実験計画法とパラメ−タ設計の違いを説明しましょう。
 |
例題１ |
スピンドルモ−タのスペ−サの接着を行うため、接着剤を選びたい。
接着強度の規格は５０Kg以上である。３種類の接着剤でヒートサイクルの前後で接着強度を測定した。
|
ヒートサイクル 接着剤 |
ヒートサイクル前
Ｂ１ |
ヒートサイクル後
Ｂ２ | 計 |
|---|---|---|---|
| 接着剤 Ａ１ | ７５ | ７０ | １４５ |
| 接着剤 Ａ２ | １３４ | ５１ | １８５ |
| 接着剤 Ａ３ | ８３ | ７９ | １６２ |
| 計 | ２９２ | １９３ | ４８５ |
このような場合、今までの実験計画では接着剤Ａの主効果の要因効果図からＡ２の接着剤を選ぶことになります。
しかし生データを見てもわかるようにＡ２は他の接着剤に比べて、ヒートサイクル前後でばらつきが大きく、安定性という面からよい接着剤ではありません。
我々は、接着強度が大きい接着剤を選ぶことと同時に、機能のばらつきを小さくするような条件を選ぶべきです。
パラメータ設計の場合はヒートサイクル前後のデータからＳＮ比を求め、そのＳＮ比を特性値とした解析を行います。
（この場合、望大特性のＳＮ比に変換をおこないます）
接着剤Ａ１のＳＮ比
η= -10log{1/2(1/75２+1/70２)} = 37.19
接着剤Ａ２のＳＮ比
η= -10log{1/2(1/134２+1/51２)}= 36.57
接着剤Ａ３のＳＮ比
η= -10log{1/2(1/75２+1/70２)} = 38.16
|
ヒートサイクル 接着剤 |
ヒートサイクル前
Ｂ１ |
ヒートサイクル後
Ｂ２ | ＳＮ比 |
|---|---|---|---|
| 接着剤 Ａ１ | ７５ | ７０ | ３７．１９ |
| 接着剤 Ａ２ | １３４ | ５１ | ３６．５７ |
| 接着剤 Ａ３ | ８３ | ７９ | ３８．１６ |
望大特性のＳＮ比は、平均値とばらつきを総合した特性値であり、平均値が大きく、ばらつきが少ないほど高くなります。
この場合、要因効果図より、ＳＮ比の高いＡ３の接着剤を選ぶことになります。
もちろん従来の実験計画法でも機能のばらつきを評価できないことはありません。
ＡとＢ（接着剤とヒートサイクル）の交互作用を求めて、そのグラフから最適条件を選択したり劣化条件ごとに強度を比較すれ
ば良いのですが、これは効率の悪い方法であり、安定性の評価特性であるＳＮ比を求めることが、損失関数にも直結していて合
理的な方法であるといえます。
一定の目標値が最適の場合も基本的な考え方は同じです。
|
例題２ |
ある製品はゴムローラにエアスプレーでウレタン塗料を付着させ、成膜を行なう。膜厚の目標値は３０μｍである。最適な塗布圧力（Ａ）と塗布距離（ｂ）を求めるため、２元配置で実験を行なった。 それぞれの実験条件で圧送タンクの液量をかえて２本成膜を行ない、ローラ軸方向に３箇所の膜厚を測定した。圧送タンクの液量は生産設備上一定にすることはできない。
|
塗布圧力 |
塗布距離 |
圧送タンク液量 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| １リットル | ５リットル | ||||||
| Ａ１ | Ｂ１ | １２ | １５ | １３ | １４ | １８ | １６ |
| Ｂ２ | ２２ | ２８ | ２５ | ２６ | ２９ | ２８ | |
| Ｂ３ | ３３ | ３５ | ３４ | ３６ | ３７ | ３５ | |
| Ａ２ | Ｂ１ | ２２ | ２２ | １８ | ２３ | ２６ | ２６ |
| Ｂ２ | ３０ | ３４ | ２９ | ３４ | ３６ | ３２ | |
| Ｂ３ | ４０ | ４２ | ３９ | ４２ | ４５ | ４３ | |
| Ａ３ | Ｂ１ | ２１ | ３０ | ２５ | ３１ | ３９ | ３６ |
| Ｂ２ | ３２ | ３７ | ３６ | ３７ | ３９ | ３６ | |
| Ｂ３ | ４２ | ４５ | ４４ | ４２ | ４６ | ４４ | |
設計定数を決定する際、目標値を合わせることは比較的簡単です。この例題の場合も目標値である３０μｍを得ることは容易にできます。通常に２元配置で解析をしてみましょう。
要因効果図より、塗布圧力と塗布距離の双方とも膜厚に影響を及ぼしていることがわかります。どちらの因子を用いても平均値を目標値３０μｍに調節することは容易です。
私達は今まで平均値のことしか考えていませんでした。また、ばらつきを少なくすることは許容差を狭くすること、すなわちコストが上がる事だと考えていました。しかし、そうではありません。このような場合は、望目特性というＳＮ比を特性値で解析を行うのがよい方法です。
望目特性は、目標値にこだわらないでＳＮ比を改善し、次にＳＮ比に関係がより少ない要因で平均値を目標値に調節します。
望目特性で解析を行なってみましょう。
望目特性のＳＮ比は、平均値と標準偏差の比の２乗で、ばらつきを相対的に表わしています。すなわち、ＳＮ比が高いほど安定した条件ということになります。
感度は平均値の２乗の推定値を表わしています。
要因効果図より、塗布圧力（Ａ）と塗布距離（ｂ）は双方とも平均値には同じ様な影響を与えていますが、ばらつきへの影響は違います。
この場合、塗布距離（ｂ）はＳＮ比の高い３水準に固定し、平均値の調整は塗布圧力（Ａ）で行なったほうが良い事がわかります。
ＳＮ比 望目特性《10*Log(m**2/Ve)》(db)
感度 望目特性《10*Log(m**2)》(db)
いままでの実験計画法が、制御因子も誤差因子も信号因子も区別なく、特性値に対する変数の影響を調べていたのに対して、パラメータ設計の場合は、信号因子に対する効果を維持しながら、誤差因子の総合的な影響を最小にするのが目的です。
ここではわかりやすいように、静特性を例にパラメータ設計の説明をしてきました。
しかし、開発設計で実際に研究を行なう場合は、寸法や品質項目に対する静特性を用いるより、動特性を用いて、その製品の機能が理想機能にどれだけ近いかを研究するほうが能率の良い方法です。接着強度の例では、接着面積を信号因子にして研究を行なうと良いでしょう。また成膜の実験の場合も、目標値が３０μｍ以外の他の製品の場合も考え、できる限り動特性を用いて研究を行なうことお薦めします。
通信の世界では、通信機器・回線の良さ・信号の質の良さを表す特性値の一つとして信号と雑音の比の値が、ＳＮ比という名前で使われていました。
パラメータ設計でのＳＮ比はこのＳＮ比の概念を発展させ、「機能の安定性を表す測度」として考案されたものです。
 |
ＳＮ比ができるまでは
 |
 |
| 第一回・・・パラメータ設計のための特性値
|
| 品質技術支援サイト ≪HOME≫ | ||||
| RDE | ||||
