Steuerfaktoren und Rauschfaktoren

Ein Taguchi-Versuchsplan enthält zwei Typen von Faktoren: Steuerfaktoren und Rauschfaktoren.
Steuerfaktoren
Steuerfaktoren sind Prozess- oder Versuchsplanparameter, die Sie steuern können.
Beispiele für Steuerfaktoren sind Maschineneinstellungen, die bei der Herstellung eines Produkts verwendeten Materialien oder Konstruktionsmerkmale eines Produkts.
Rauschfaktoren
Rauschfaktoren sind Prozess- oder Versuchsplanparameter, die während der Fertigung nur schwer oder unter großem Aufwand gesteuert werden können.
Beispiele für Rauschfaktoren sind die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit.
Angenommen, ein Hersteller von Kuchenbackmischungen möchten den Geschmack des Kuchens unter verschiedenen Bedingungen optimieren. Der Hersteller möchte die Steuerfaktoren ermitteln, die zur Reduzierung der Rauschfaktoren auf den Kuchengeschmack beitragen.
  • Zu den Steuerfaktoren, die vom Hersteller kontrolliert werden, zählen die Zutaten der Backmischung.
  • Zu den Rauschfaktoren, die außerhalb der Kontrolle des Herstellers liegen, zählen die Lufttemperatur und die Feuchtigkeit während der Zubereitung des Kuchens durch den Verbraucher.

Ermitteln von optimalen Einstellungen für Steuerfaktoren mit Hilfe von Rauschfaktoren

In Taguchi-Versuchsplänen sind Rauschfaktoren Faktoren, die eine Streuung in der Leistung eines Systems oder Produkts verursachen, aber während der Produktion bzw. der Verwendung des Produkts nicht gesteuert werden können. Sie können die Rauschfaktoren jedoch während der Experimente steuern oder simulieren. Sie sollten Rauschfaktorstufen auswählen, die den Bereich der Bedingungen darstellen, in dem die Antwortvariable robust bleiben soll.

Die häufigsten Arten von Rauschfaktoren sind:
Extern
Umweltfaktoren, Gebrauch durch den Nutzer usw.
Streuung in der Herstellung
Streuung zwischen den Teilen
Produktverschleiß
Zersetzung bzw. Abnutzung, die aufgrund von Gebrauch und Umwelteinflüssen entsteht

Während des Experiments können Sie Rauschfaktoren manipulieren, um eine Streuung zu erzwingen. Anhand der Ergebnisse können Sie die optimalen Einstellungen für die Steuerfaktoren identifizieren, mit denen der Prozess oder das Produkt widerstandsfähig bzw. gegenüber der Streuung aufgrund dieser Rauschfaktoren robust wird. Steuerfaktoren sind die Versuchsplan- und Prozessparameter, die gesteuert werden können.

Angenommen, ein Hersteller von Druckern möchte die Leistung der Drucker optimieren. Ein Rauschfaktor ist der unterschiedliche Papiertyp. Während des Experiments überprüft der Hersteller verschiedene Papiertypen, um Steuerfaktoren zu bestimmen, mit denen der Effekt des Papiers auf die Druckerleistung reduziert werden kann.

Das Verbinden unterschiedlicher Rauschfaktoren ist eine Strategie, bei der Rauschfaktorstufen zu Gruppen kombiniert werden, von denen Sie annehmen, dass diese extreme Werte der Antwortvariablen erzeugen werden. Da es nicht das vorrangige Ziel ist, die Effekte einzelner Rauschfaktoren zu schätzen, ist das Verbinden von Rauschfaktoren hilfreich, um den Testaufwand zu reduzieren. Wenn Sie beispielsweise über drei Rauschfaktoren mit jeweils zwei Stufen verfügen, könnten acht verschiedene zu testende Kombinationen von Einstellungen vorliegen. Stattdessen können Sie Rauschfaktoren in zwei Einstellungsgruppen zusammenfassen – eine Einstellung, in der die Stufen der Rauschfaktoren die Werte der Antwortvariablen vergrößern, und eine zweite Einstellung, in der die Stufen der Rauschfaktoren die Werte der Antwortvariablen verringern.

Was ist ein Signalfaktor?

Ein Signalfaktor ist ein Faktor mit einem Bereich von Einstellungen, der vom Benutzer während der Verwendung gesteuert wird. Signalfaktoren liegen in dynamischen Taguchi-Versuchsplänen, jedoch nicht in statischen Taguchi-Versuchsplänen vor. In einem Versuchsplan mit einer dynamischen Antwortvariablen nimmt das Qualitätsmerkmal einen Wert in einem Bereich an. Das Ziel besteht in der Verbesserung der Beziehung zwischen einem Signalfaktor und einer Antwortvariablen. In einem Versuchsplan mit einer statischen Antwortvariablen weist das zu untersuchende Qualitätsmerkmal eine feste Stufe auf.

Beispielsweise ist die Bremskraft ein Maß der Bremsleistung. Der Signalfaktor ist der Druck, der auf das Bremspedal ausgeübt wird. Mit stärkerem Druck auf das Bremspedal steigt auch die Bremskraft. Der auf das Bremspedal ausgeübte Druck wirkt sich signifikant auf die Bremskraft aus. Da keine optimale Einstellung für den Druck auf das Pedal vorhanden ist, ist es unlogisch, den Druck als Steuerfaktor zu untersuchen. Stattdessen möchten die Ingenieure ein Bremssystem entwickeln, bei dem sich die Bremskraft über den gesamten Bereich des Bremspedalwegs möglichst effizient entfaltet und möglichst wenig schwankt.

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