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Compl. Prob & Stat, a.a. 04/05 -Progettazione robusta
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Progettazione RobustaPerdita Consumatore
Costi di garanziaper il produttore
Insoddisfazionedel consumatore
Perdite di reputazionee quote di mercato
)perdita(1qualità
f=
“ La qualità di un prodotto è la(minima) perdita impartita allasocietà dal momento che ilprodotto lascia la fabbrica”
dr. Genichi Taguch (1990)
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ZERO DIFETTI TAGUCHI
Un prodotto è difettoso quando il valore di una sua caratte-ristica esce dalle tolleranze
I fattori non controllabilinell’utilizzo di un prodotto
sono maggiori di quelli controllabili
Definizione di robustezza: un prodotto è tanto più robusto quanto più riesce a mantenere la prestazione nominale al variare di fattori non controllabili.
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Significato di Robust Design
Per progettazione robusta si intende una tecnica finalizzata all’individuazionedella combinazione dei parametri del progetto, fattori di controllo, che renda le prestazioni di un sistema (prodotto o processo) quanto più insensibili all’effetto dei fattori di disturbo (che tendono ad ampliare la variabilità delle pre-stazioni oltre a deviare la media dal valore obiettivo).
Progetto di sistema: Selezione materiali, Componenti, macchineattrezzatureProgettazione parametrica: Test per individuare la migliore com-binazione di parametri in modo da minimizzare i fattori di distur-boProgettazione delle tolleranze: Vengono ridotte le tolleranzedei parametri con maggiore impatto sulle variazioni delle pre-stazioni
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PRESTAZIONI DI PRODOTTO
FATTORI CONTROLLABILI FATTORI CASUALI
• temperatura• vibrazioni• umidità• usura• abilità dell’operatore• disallineamenti• difetti processo fabbricazione
Selezionare i fattori controllabili cherendono il prodotto/processo menosensibile ai cambiamenti dei fattoricasuali
PIANO DEGLI ESPERIMENTI
• EVITARE FATTORI DI DISTURBO• EVITARE DI PERDERE L’INDIPEN-DENZA DELLE PROVE A CAUSA DIEFFETTI DISTORSIVI• ISOLARE FATTORI INFLUENZANTI
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FUNZIONE DI PERDITA
x la prestazione effettiva del prodottola prestazione nominale del prodotto
L(x) funzione di perdita che dipende dallo scostamento
...)(!3
)(''')(
2)(''
))((')()( 30
020
0000 +−+−+−+= xx
xLxx
xLxxxLxLxL
0)(',0)( :Ipotesi 00 == xLxL
(parabola) )()(2
)('')( 2
02
00 xxKxx
xLxL −=−≈
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superato è valore talequando sopportato costo
a rispetto per tolleratooscostament massimo
C/∆KCxx
=⇒
∆
0x0xx −
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Azioni on-line (controllo statistico di qualità), off-line (progettazione)riduzione della variabilità
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),0( 2σµ NZZXx ≈+=→
[ ]( )[ ]( )
( )
+∞=
+=+−−≠
≥
42
220
2220
220
200
0
3110
)(0)()(0
µσ
µ
σµσµ
KxKx
KKxxxKxxKx
xLExLx
Controllo statistico diqualità - in produzione
Progettazione robusta
impurezze
potenza
Negli ultimi due casi, lo studio delle interazioni tra fattori riveste una minoreimportanza perché il loro effetto è inferiore a quello semplice dei vari fattoriin esame.
Medie
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Per individuare la combinazione più robusta dei livelli di fattori di controllo,viene analizzata la funzione monotona rapporto segnale/rumore che evi-denzia gli effetti dei fattori sulla variabilità della prestazione x. Il rapportosegnale/rumore è inversamente proporzionale al costo valutato con lafunzione perdita.
( )
=
⇒∞=
=
⇒==
⇒≠
∑
∑
nx
x
nx
xSx
x
i i
ii
/1log01- SN di massimo
se
/log01- SN di massimo
0 se/log10S/N di massimo
0 se
210
0
210
0
10
0
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Gli scostamenti dal valore ideale della prestazione di un sistema infliggonosempre una perdita economica. Ne consegue che qualsiasi sforzo per ri-durre tale variabilità costituisce sempre un buon investimento.
Per ridurre gli effetti della variabilità dei fattori secondari, questi ultimi vengono inclusi nella lista dei fattori da esaminare con una progetta-zione fattoriale.
In laboratorio si tenta di riprodurre le cause di variabilità esterne in modo da rappresentare le effettive condizioni in cui evolve il sistema o si verifica il processo produttivo.
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Esempio: La prestazione principale di un utensile di lavoro è la sua vita utile x, alla cui lunghezza possono contribuire due fattori controllabili: il trattamento termico (A) e il tipo di metallo (B). I fattori ambientali che influenzano la vita di questo utensile sono la durezza del materiale da lavorare Ce la velocità da taglio (D).
C1 C2-1 -1 C
A B 1 -1 DT1 -1 -1 TC11 TC12T2 -1 1 TC21 TC22T3 1 -1 TC32 TC33T4 1 1 TC43 TC44
A B C DTC11 -1 -1 -1 1TC12 -1 -1 -1 -1TC21 -1 1 -1 1TC22 -1 1 -1 -1TC32 1 -1 -1 1TC33 1 -1 -1 -1TC43 1 1 -1 1TC44 1 1 -1 -1
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COSTRUZIONE AEREOPLANO DI CARTA
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IL PROGETTO
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TABELLA DEI FATTORI CONTROLLABILI
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TABELLA DEI FATTORI DISTURBO
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RISULTATI
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FATTORI DI CONTROLLO
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FATTORI DI DISTURBO
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FUNZIONE PERDITA