Metoda Taguchi

Za jedno z najbardziej istotnych wyzwań, stojących przed przedsiębiorstwami chcącymi sprostać wymogom globalnej konkurencji uważa się potrzebę wykorzystywania efektywnych technologii produkcji umożliwiających eliminację odchyleń poziomu jakości produktu oraz odchyleń w procesach wytwarzania i montażu od wartości pożądanych.

Pomocna w podejmowanych przez przedsiębiorstwa działaniach, traktowanych jako odpowiedź na to wyzwanie, jest metoda opracowana przez dr Genichi Taguchi, znana w literaturze przedmiotu jako Metoda Taguchi. Szczególnie efektywnie metoda ta może być wykorzystana na etapie projektowania parametrów cech produktów i procesów ukierunkowanych na uzyskiwanie maksymalnej odporności na działanie różnego rodzaju zakłóceń (czynniki atmosferyczne, dostępność surowców itd.), zarówno w trakcie wytwarzania produktów, jak i ich użytkowania.

Taguchi przedstawił opracowaną przez siebie metodę jako:

• sposób tworzenia i rozwoju nowych produktów,
• metodę rozwoju zdolności produkcyjnych,
• sposób optymalizacji projektowania,
• sposób optymalizacji niezawodności produktu oparty na wartości wyznaczników jakości,
• sposób optymalizacji planowania produkcji na podstawie informacji charakteryzujących możliwość wystąpienia zakłóceń oraz napływających z otoczenia, w którym określony wyrób będzie wykorzystywany,
• sposób uodpornienia projektowania na zakłócenia napływające ze środowisk zewnętrznych użytkowników produktu,
• metodę budowania bazy danych zawierającej informacje motyczące uzyskanych zadowalających projektów, pozwalającej na tworzenie nowych produktów przy wykorzystaniu wcześniejszych doświadczeń i rozwiązań,
• sposób na uzyskanie elastycznej produkcji o charakterze masowym, zapewniającej realizację indywidualnych oczekiwań klientów oraz optymalizację projektowania i produkcji.

TL;DR

Metoda Taguchi to narzędzie wykorzystywane przez przedsiębiorstwa do optymalizacji jakości produktu i procesów. Metoda ta skupia się na minimalizacji strat i wpływie czynników zakłócających na charakterystyki produktu. Projektowanie parametrów jest kluczowym elementem metody, które ma na celu znalezienie optymalnych wartości dla czynników sterowalnych. Mimo licznych zalet, tylko niewielki procent inżynierów w pełni wykorzystuje tę metodę.

Zastosowanie

Metoda Taguchi może być z powodzeniem stosowana zarówno do optymalizacji nowego produktu lub procesu, jak i do doskonalenia już istniejących. Użycie metody we wczesnych fazach rozwoju wyrobu zapewnia większą efektywność jej oddziaływania. Sprowadza się ona zasadniczo do rozwiązywania trzech problemów z zakresu problematyki jakościowej, zawartych w następujących pytaniach:

• jak szacować jakość?
• jak podnosić jakość przy efektywnych kosztach?
• jak kontrolować i utrzymywać koszty na efektywnym poziomie?

Dla szacowania jakości przyjmuje się dwa wyznaczniki:

• funkcję strat jakości,
• stosunek sygnału do zakłócenia (signal-to-noise ratio).

Jako narzędzie podnoszenia jakości przy efektywnych kosztach stosowane jest sterowanie jakością off-line, obejmujące:

• sterowanie przez sprzężenie zwrotne,
• sterowanie przez sprzężenie wprzód,
• kontrolę.

Chcąc uzyskać odpowiedź na pytanie jak kontrolować i utrzymywać koszty na efektywnym poziomie, Taguchi założył, że każdy produkt przekazywany do użytkownika generuje określoną stratę. Rozmiar wielkości strat jest odwrotnie proporcjonalny do jakości wyrobu. Wzrost strat konsumenta wskazuje na spadek jakości dostarczonego wyrobu.

Powszechnie straty te rozumiane są jako zanieczyszczenie środowiska naturalnego, związane z tym choroby cywilizacyjne itp. Jednak Taguchi zaliczał do strat również niezadowolenie konsumenta, straty producenta spowodowane niekorzystnym wizerunkiem organizacji, wywołujące w dłuższym okresie utratę rynków zbytu. Pomysł minimalizowania strat jest w praktyce często postrzegany jako abstrakcyjny i trudny do połączenia z bieżącymi celami przedsiębiorstwa. Jednak przyjmując rozumowanie Taguchiego, że straty w dłuższym horyzoncie czasu są i tak stratami producenta, powinny być one oceniane i ograniczane.

W praktyce przedsiębiorstwa koncentrują się na szacowaniu jedynie strat związanych z kosztami braków, nakładami na realizację zobowiązań z tytułu gwarancji i rękojmi, kosztami operacji eliminujących braki i niedoróbki itp. Straty te stanowią jednak tylko niewielką część całości.

Funkcja strat jakości

Największy udział w stratach globalnych jakości mają te ujawniające się po dłuższym okresie, związane z niezadowoleniem konsumentów, utratą rynku, wzrostem zapasów, spadkiem wydajności, itp. W celu ich oszacowania stosowana jest funkcja strat jakości. Sposób, w jaki jest określana funkcja strat, zależy od typu charakterystyki jakości.

Na charakterystyki funkcjonalne produktu oddziałują dwa rodzaje czynników:

• sterowalne, które mogą być w łatwy sposób skontrolowane i utrzymywane,
• zakłócające, których kontrola jest trudna, a często wręcz niemożliwa.

Działania te w każdym przypadku są bardzo kosztowne.

Czynniki zakłócające

Wyodrębnić można trzy podstawowe typy zakłóceń:

• zakłócenia zewnętrzne (outer noise), np. wynikające z oddziaływania warunków atmosferycznych i środowiska,
• zakłócenia wewnętrzne (inner noise), np. proces starzenia się maszyn i tolerancje wskaźników procesu powodujące pogarszanie się jakości, zakłócenia pomiędzy produktami (between products noise), które są spowodowane niedoskonałościami w procesach wytwarzania i powodują odchylenia pomiędzy poszczególnymi egzemplarzami produktu.

Czynniki zakłócające są odpowiedzialne za powstawanie odchyleń charakterystyk funkcjonalnych od wartości pożądanych. Ponieważ kontrola tych czynników jest kosztowna, często wręcz niemożliwa, w metodzie Taguchi nie dąży się do ich identyfikacji, a następnie kontroli, lecz wybiera się takie wartości dla czynników sterowalnych, aby produkt lub proces był najmniej czuły na zmiany czynników zakłócających. Zamiast poszukiwać i eliminować przyczyny, dąży się do oddalania lub redukowania oddziaływania tych przyczyn. Tego typu postępowanie pozwala na stworzenie produktu odpornego na zakłócenia.

Projektowanie metody

Projektowanie parametrów jest kluczowym etapem w metodzie Taguchi, w którym można najskuteczniej spełnić warunek podniesienia jakości bez relatywnego wzrostu kosztów. Etap ten jest częścią procesu projektowania objętego sterowaniem jakością off-line.

Do czynności związanych z projektowaniem systemu zaliczamy: wybór materiałów i części, wybór próbnych wartości parametrów produktu oraz wybór wyposażenia produkcyjnego, a także próbnych wartości wskaźników procesu.

Projektowanie parametrów obejmuje testowanie ustalonych uprzednio próbnych nominalnych wartości i na podstawie testowania określenie najlepszych kombinacji poziomów parametrów produktów oraz operatywnych poziomów wskaźników procesu, tak, aby były one najbardziej odporne na zmiany zachodzące w otoczeniu zewnętrznym i na inne czynniki zakłócające. Projektowanie tolerancji stosowane jest w przypadkach, gdy eliminacja odchyleń osiągnięta w trakcie projektowania parametrów jest niezadowalająca. Projektowanie to polega na ustaleniu ścisłych tolerancji dla tych parametrów produktu lub wskaźników procesu, których odchylenia od wartości pożądanych (nominalnych) wywierają duży wpływ na odchylenie końcowe. Te działania wiążą się z nakładami finansowymi na zakup lepszych gatunkowo materiałów, komponentów lub urządzeń.

Celem projektowania parametrów jest poszukiwanie takich nominalnych wartości dla czynników sterowalnych, które spełniają warunki maksymalnej zgodności produktu przy najniższych kosztach i najmniejszej wrażliwości na działanie zakłóceń. Przyjmuje się tu następujący sposób postępowania: w pierwszym rzędzie rozpoznanie czynników sterowalnych i zakłócających oraz rozpatrywanie ich oddzielnie, następnie prowadzenie analizy danych przy zastosowaniu stosunku sygnału (czynnik sterowalny) do zakłócenia jako miary osiągnięcia (zgodności). Stosunek sygnału S/N jest odwrotnie proporcjonalny do funkcji strat, tak więc maksymalizacja tego stosunku oznacza minimalizację strat przy jednoczesnej poprawie jakości.

Pomimo, że Metoda Taguchi dzięki swoim licznym zaletom propagowana jest na całym świecie, to w praktyce jedynie jeden procent inżynierów, którzy zostali przeszkoleni w jej stosowaniu w pełni ją wykorzystuje. Przeważająca większość amerykańskich i zachodnioeuropejskich konstruktorów zajmujących się projektowaniem produktów i procesów wytwórczych stosuje jedynie wybrane, zazwyczaj ilościowe, elementy metody.

Patrz także: Analiza FMEA

Metoda Taguchi — artykuły polecane

ABC — Projektowanie eksperymentów — Metody wykrywania usterek — QFD — Rachunek kosztów działań — Rachunek kosztów docelowych — Strategia projakościowa a produktywność — Komputerowo zintegrowane wytwarzanie — Analiza FMEA

Bibliografia

• Karaszewski R. (2001), TQM - teoria i praktyka, Dom Organizatora, Toruń
• Lock D. (red.) (2002), Podręcznik zarządzania jakością, Wydawnictwo Naukowe Wydawnictwo PWN, Warszawa
• Malinowska E., Niedrzwicki W., Richert M., Wiśniewska M. (1999), Zarządzanie Jakością, Gdańsk

Autor: Edyta Gwóźdź