Sie sind hier
E-Book

Versuchsplanung

Produkte und Prozesse optimieren

AutorWilhelm Kleppmann
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl364 Seiten
ISBN9783446447172
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis27,99 EUR
Jede Neu- oder Weiterentwicklung von Produkten und Fertigungsprozessen durchläuft eine Vielzahl von Versuchen. Aber Versuche kosten Zeit und Geld, und manche Ergebnisse sind nicht reproduzierbar. Versuchsplanung (auch DOE = Design of Experiments genannt) hilft dabei, mit möglichst geringem Aufwand reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten.
Dieses Buch zeigt Praktikern in Entwicklung, Konstruktion und Fertigung, sowie Studenten, wie mit Versuchsplanung Produkte und Prozesse optimiert werden können. Versuchsplanung ist ein wesentlicher Bestandteil der Six-Sigma-Strategie. Anhand von vielen Beispielen wird beschrieben, wie man
- durch systematische Beobachtung Informationen sammeln,
- durch einfache Versuche einfache Probleme lösen,
- mit wenigen Einzelversuchen die Bedeutung vieler Faktoren gleichzeitig beurteilen und so die wichtigen von den unwichtigen trennen,
- robuste Produkte und Prozesse entwickeln,
- die Abhängigkeit mehrerer Zielgrößen von mehreren Faktoren gleichzeitig erfassen und ein gemeinsames Optimum suchen, und
- schrittweise Fertigungsprozesse und Produkte verbessern kann.
Ziel des Buches ist, einen anwendungsorientierten Überblick zu geben. Es verbindet die Methoden der klassischen Statistischen Versuchsplanung mit Ideen von D. Shainin, G. Taguchi und vielen anderen zu einer neuen Kombination. So können die Vorteile aller Methoden genutzt werden.
Visualisierungen in Java bzw. JavaScript erlauben es, statistische Grundlagen spielerisch zu erleben und besser zu verstehen.
In der 9. Auflage wurden die Versuchspläne und Optimierungsansätze erweitert, andere Kapitel wurden aktualisiert. Für die beiliegende DVD haben zahlreiche Hersteller die aktuellsten Demos ihrer Versuchsplanungs- bzw. Statistiksoftware zur Verfügung gestellt. Mit den Beispieldaten auf der DVD kann der Anwender die Programme anhand bekannter Beispiele selbst testen und das für seine Bedürfnisse am besten geeignete auswählen.

Prof. Dr. Wilhelm Kleppmann war von 1986 bis 1991 Betreuer von Versuchsplanungsprojekten bei Siemens. Seither lehrt er an der Hochschule Aalen in den Studiengängen Elektronik, Informatik, Maschinenbau/Fertigungstechnik und Kunststofftechnik. Für Firmen und für die DGQ (Deutsche Gesellschaft für Qualität e.V.) führt er Lehrgänge und Pilotprojekte zur Versuchsplanung durch.
Prof. Dr. Wilhelm Kleppmann, Hochschule Aalen, Beethovenstrasse 1, 73430 Aalen
email: wilhelm.kleppmann@hs-aalen.de
Internet: https://www.hs-aalen.de/de/users/76

Kaufen Sie hier:

Horizontale Tabs

Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
1 Einführung14
1.1 Warum Versuche?14
1.2 Warum Statistik?14
1.3 Warum Versuchsplanung?17
1.4 Welche Art von Ergebnissen kann man erwarten?19
1.5 Versuche oder systematische Beobachtung?20
1.6 Versuchsplanung und Six-Sigma-Strategie21
2 Ausgewählte Begriffe24
2.1 Zielgrößen25
2.2 Einflussgrößen25
2.3 Steuergrößen26
2.4 Störgrößen26
2.5 Faktoren27
2.6 Faktorstufen27
2.7 Quantitative und qualitative Faktoren28
3 Vorgehensweise im Überblick30
3.1 Ausgangssituation beschreiben30
3.2 Untersuchungsziel festlegen32
3.2.1 Optimale Lage des Mittelwerts32
3.2.2 Reduzierung der Streuung/Robustheit33
3.2.3 Erkennen der wichtigsten Störgrößen in der Fertigung34
3.2.4 Gleichzeitig fertigen und lernen35
3.2.5 Funktion und Zuverlässigkeit nachweisen35
3.3 Zielgrößen und Faktoren festlegen35
3.3.1 Auswahl der Zielgrößen35
3.3.2 Sammlung der Einflussgrößen37
3.3.3 Auswahl der Faktoren38
3.3.4 Festlegung der Faktorstufen39
3.3.5 Einflussgrößen, die nicht untersucht werden41
3.4 Versuchsplan aufstellen42
3.4.1 Festlegung der Faktorstufenkombinationen42
3.4.2 Anzahl der Realisierungen43
3.4.3 Blockbildung44
3.4.4 Randomisierung44
3.4.5 Aufwandsabschätzung46
3.5 Versuche durchführen48
3.5.1 Vorbereitung48
3.5.2 Durchführung49
3.6 Versuchsergebnisse auswerten50
3.7 Ergebnisse interpretieren und Maßnahmen ableiten53
3.7.1 Interpretation53
3.7.2 Maßnahmen54
3.8 Absicherung, Dokumentation, weiteres Vorgehen55
3.8.1 Absicherung der Verbesserungen55
3.8.2 Dokumentation55
3.8.3 Weiteres Vorgehen56
4 Systematische Beobachtung58
4.1 Multi-Vari-Bild58
4.2 Darstellung der örtlichen Verteilung von Fehlern62
4.3 Prozessvergleich65
4.4 Paarweiser Vergleich von Produkten67
5 Einfache Versuche70
5.1 Variablenvergleich zur Prozessverbesserung70
5.2 Komponententausch zur Produktverbesserung74
5.3 Überblick über die Methoden nach D.?Shainin77
6 Statistische Grundlagen78
6.1 Verteilung78
6.1.1 Häufigkeitsverteilung von Versuchsergebnissen78
6.1.2 Verteilungsdichte und Verteilungsfunktion81
6.1.3 Normalverteilung83
6.2 Auswertung einer Stichprobe84
6.2.1 Repräsentative Stichprobe84
6.2.2 Eintragung ins Wahrscheinlichkeitsnetz86
6.2.3 Schätzwerte für Mittelwert ? und Varianz ?289
6.2.4 Vertrauensbereiche90
6.3 Vergleich von zwei Mittelwerten95
6.3.1 Auswertung von Versuchsergebnissen96
6.3.2 Festlegung des Stichproben- bzw. Versuchsumfangs102
6.3.3 Voraussetzungen104
6.4 Transformation von Messwerten108
6.4.1 Logarithmische Normalverteilung108
6.4.2 Poisson-Verteilung109
6.4.3 Box-Cox-Transformation111
7 Vollständige faktorielle Versuchspläne114
7.1 Zwei Faktoren auf je zwei Stufen114
7.1.1 Versuchsplan und Effekte114
7.1.2 Auswerteformalismus und Beurteilung der Signifikanz117
7.1.3 Interpretation von Wechselwirkungen119
7.1.4 Randomisierung und Blockbildung121
7.2 k Faktoren auf je zwei Stufen126
7.2.1 Versuchsplan126
7.2.2 Auswertung128
7.2.3 Versuchsumfang133
7.3 Auswertung von Versuchsplänen mit n?=?1134
7.3.1 Wahrscheinlichkeitsdarstellung der Effekte134
7.3.2 Schätzung der Zufallsstreuung durch „Pooling“138
7.3.3 Risiken140
8 Screening-Versuchspläne142
8.1 Hintergrund142
8.2 Fraktionelle faktorielle Versuchspläne143
8.2.1 Der fraktionelle faktorielle 24?–1-Plan als Beispiel143
8.2.2 Anwendung des 24?–?1-Plans zur Blockbildung147
8.2.3 Fraktioneller faktorieller 2k?–?p-Plan150
8.2.4 Was bedeutet Vermengung?153
8.2.5 Auflösung156
8.2.6 Überblick über 2k?–?p-Pläne157
8.2.7 Praxisbeispiel Reflowlöten160
8.3 Plackett-Burman-Versuchspläne*169
8.3.1 Plackett-Burman-Versuchspläne der Auflösung III170
8.3.2 Plackett-Burman-Versuchspläne der Auflösung IV172
8.3.3 Übersättigte Pläne173
8.4 Definitive Screening Pläne*173
8.5 Funktionstest*174
8.6 Einsatzempfehlungen176
9 Robuste Produkte/Prozesse178
9.1 Ziel und Strategie von G. Taguchi179
9.1.1 Qualitätsziel: Streuung minimieren179
9.1.2 Entwicklungsstrategie: Robuste Produkte/Prozesse179
9.2 Taguchis Versuchspläne und ihre Auswertung181
9.3 Alternative Ansätze189
9.3.1 Aus der Differenz von Messwerten abgeleitete Zielgrößen189
9.3.2 Wechselwirkung zwischen Steuer- und Rauschfaktoren190
9.4 Anmerkungen zu den „Orthogonalen Feldern“ u.?ä.*191
9.4.1 Orthogonale Felder191
9.4.2 Lineare Graphen und Dreieckstabellen192
9.4.3 Dummy Levels, Pseudo Factor Designs, Idle Columns193
10 Regressionsanalyse196
10.1 Einfache lineare Regression197
10.1.1 Methode der kleinsten Quadrate197
10.1.2 Bestimmtheitsmaß und Korrelationskoeffizient199
10.1.3 Grafische Beurteilung der Residuen202
10.1.4 Vertrauensbereiche und Signifikanz205
10.1.5 Zusammenhang lineare Regression – Mittelwertvergleich210
10.1.6 Quasilineare Regression211
10.2 Mehrfache Regression211
10.2.1 Zweifache lineare Regression212
10.2.2 Transformierte Einflussgrößen215
10.2.3 Prinzip der schrittweisen Regression218
10.2.4 Beurteilung des Regressionsmodells219
11 Versuchspläne für nichtlineare Zusammenhänge222
11.1 Zentral zusammengesetzte Versuchspläne222
11.1.1 Orthogonaler Versuchsplan224
11.1.2 Technisch bedingte Abweichungen vom Versuchsplan225
11.1.3 Bekannte nichtlineare Abhängigkeiten226
11.1.4 Varianten von zentral zusammengesetzten Plänen226
11.1.5 Praxisbeispiel Laserschneiden229
11.2 Alternative Pläne*237
11.2.1 3k- und 3k–p-Pläne237
11.2.2 Box-Behnken-Pläne237
11.2.3 Kleine zusammengesetzte Pläne238
11.2.4 Optimale Pläne240
11.3 Grenzen des quadratischen Modells241
11.3.1 Beispiele und Lösungsmöglichkeiten242
11.3.2 Allgemeine Lösungsansätze244
11.4 Einsatzempfehlungen245
12 Varianzanalyse248
12.1 Einfache balancierte Varianzanalyse249
12.2 Mehrfache Varianzanalyse254
12.3 Feste und zufällige Effekte*257
12.4 Nicht vollständige Randomisierung*259
12.4.1 Alle Realisierungen einer Kombination gemeinsam259
12.4.2 Split-Plot Versuche260
13 Screening für mehrstufige Faktoren*262
13.1 Versuchspläne262
13.2 Auswertung263
13.3 Einsatzempfehlungen265
14 Versuchspläne für Mischungen*266
14.1 Mischungspläne ohne Begrenzungen267
14.2 Auswertung von Mischungsplänen269
14.3 Mischungspläne mit Begrenzungen269
14.4 Kombinierte Versuchspläne270
15 Spezielle Zielgrößen*272
15.1 Gut-Schlecht-Ergebnisse272
15.1.1 Möglichkeiten zur Vermeidung272
15.1.2 Auswertung274
15.2 Anzahl Fehler278
15.3 Mehrere Zielgrößen279
16 Erweiterung von Versuchsplänen*288
16.1 Trennung vermengter Wechselwirkungen288
16.2 Zentrumspunkt290
16.3 Zuordnung quadratischer Effekte292
16.4 Nicht realisierbare Faktorstufenkombinationen294
17 Alternative Modellierungsansätze*298
17.1 Andere Verteilungen: Maximum Likelihood Prinzip298
17.2 Robuste Regression299
17.3 Andere Modellansätze299
17.3.1 Überanpassung und Unteranpassung299
17.3.2 Lokale Modelle301
17.3.3 Neuronale Netze302
17.3.4 Gaussian Process Models302
17.3.5 Einsatzempfehlungen303
18 Sequentielle Optimierungsverfahren*306
18.1 Evolutionary Operations (EVOP)307
18.2 Methode des steilsten Anstiegs309
18.3 Simplexverfahren310
18.4 Neuere Entwicklungen312
19 Software*314
19.1 Allgemeine Hinweise314
19.2 Beschreibung ausgewählter Programme315
19.3 Spezielle Anwendungsgebiete321
20 Beispiele*324
20.1 Beispiel Motoroptimierung324
20.2 Literaturbeispiele329
20.3 Übungsbeispiele330
20.3.1 Papier-Rotor330
20.3.2 Nürnberger Trichter333
Anhang336
Anhang A – Abkürzungen und Formelzeichen336
Anhang B – Statistische Tabellen337
Anhang C – Wegweiser durch die Verfahren339
Anhang D – Ablauf einer Versuchsplanung340
Anhang E – Ablauf einer Datenauswertung341
Anhang F – Glossar deutsch/englisch342
Anhang G – JAVA-Visualisierungen auf der DVD346
Anhang H – Software/Beispiele auf der DVD350
Anhang J – Software/Demos im Internet352
Index356

Weitere E-Books zum Thema: Maschinenbau - Elektrotechnik - Fertigungstechnik

FEM mit NASTRAN

E-Book FEM mit NASTRAN
Format: PDF

Die Simulations- bzw. CAE-Technik gilt als eine der Schlüsseltechnologien der Gegenwart. Mit ihr lassen sich wichtige Eigenschaften späterer Produkte ohne aufwändige und…

Fahrwerktechnik: Grundlagen

E-Book Fahrwerktechnik: Grundlagen
Format: PDF

In diesem international anerkannten Standardwerk werden das Fahrverhalten und die Fahrwerktechnik ausgeführter Pkw und Nkw, die Funktionen der einzelnen Fahrwerksysteme und die Merkmale von…

3D-Konstruktion mit Solid Edge

E-Book 3D-Konstruktion mit Solid Edge
Format: PDF

Dieses Lehr- und Praxisbuch soll den Einstieg in das 3D-System Solid Edge und den zugehörigen Konstruktionsprozess erleichtern. Gleichzeitig kann es als Nachschlagewerk und als Anregung für die 3D-…

3D-Konstruktion mit Solid Edge

E-Book 3D-Konstruktion mit Solid Edge
Format: PDF

Dieses Lehr- und Praxisbuch soll den Einstieg in das 3D-System Solid Edge und den zugehörigen Konstruktionsprozess erleichtern. Gleichzeitig kann es als Nachschlagewerk und als Anregung für die 3D-…

Weitere Zeitschriften

BMW Magazin

BMW Magazin

Unter dem Motto „DRIVEN" steht das BMW Magazin für Antrieb, Leidenschaft und Energie − und die Haltung, im Leben niemals stehen zu bleiben.Das Kundenmagazin der BMW AG inszeniert die neuesten ...

care konkret

care konkret

care konkret ist die Wochenzeitung für Entscheider in der Pflege. Ambulant wie stationär. Sie fasst topaktuelle Informationen und Hintergründe aus der Pflegebranche kompakt und kompetent für Sie ...

Das Grundeigentum

Das Grundeigentum

Das Grundeigentum - Zeitschrift für die gesamte Grundstücks-, Haus- und Wohnungswirtschaft. Für jeden, der sich gründlich und aktuell informieren will. Zu allen Fragen rund um die Immobilie. Mit ...

DER PRAKTIKER

DER PRAKTIKER

Technische Fachzeitschrift aus der Praxis für die Praxis in allen Bereichen des Handwerks und der Industrie. “der praktiker“ ist die Fachzeitschrift für alle Bereiche der fügetechnischen ...

DHS

DHS

Die Flugzeuge der NVA Neben unser F-40 Reihe, soll mit der DHS die Geschichte der "anderen" deutschen Luftwaffe, den Luftstreitkräften der Nationalen Volksarmee (NVA-LSK) der ehemaligen DDR ...