بررسی جامعی از کنترل کیفی و بهینه سازی طراحی محصول پلاستیکی با استفاده از روش تاگوچی
روش تاگوچی یک رویکرد قدرتمند برای حل مشکلات کیفی در جنبه های مختلف رشته مهندسی است. با توجه به افزایش روزانۀ مصرف قطعات پلاستیکی، رضایت مستمر مشتریان و صرفه اقتصادی در محیط رقابتی صنعت پلاستیک توجه زیادی را به خود معطوف می کند. با این حال، روش تاگوچی یک رویکرد ساده و در عین حال، سیستماتیک برای بهینه سازیِ طراحی عملکرد، افزایش کیفیت محصول و کاهش هزینه ارائه می دهد. مطالعات زیادی در مورد کارایی این روش انجام شده است. با این اوصاف، بررسی جامع اجرای این روش به ویژه در صنعت پلاستیک محدود است. هدف از این مقاله، مرور گستردۀ مقالات گذشته بر کاربرد روش تاگوچی در صنعت پلاستیک با تمرکز بر افزایش کیفیت محصولات و دستیابی به خواص مطلوب در مواد جدید است. با این حال، می توان نتیجه گرفت که روش تاگوچی با ایجاد تمرکز و آگاهی به استحکام و بهبود کیفیت مواد کمک بزرگی به صنعت پلاستیک کرده است.
امروزه پلاستیک ها به یکی از پرطرفدارترین مواد در جهان تبدیل شده اند. پلاستیک ها به دلیل مزایای بالقوه مانند وزن سبک، مقاومت سایشی و سهولت در شکل پذیری بعنوان ماده ای مقرون به صرفه و در عین حال مستحکم در بسیاری از اقلام مصرفی روزانه شناخته شده اند. با توجه به این میزان مصرف، از اهداف مهم تولیدکنندگان پلاستیک می توان به تداوم رضایت مشتری و تأثیر اقتصادی در محیط رقابتی صنعت پلاستیک اشاره کرد. برای دستیابی به این اهداف، بهبود مستمر کیفیت و قابلیت محصولات پلاستیکی و فرایند با حداقل هزینه دو عنصر مهمی هستند که بایستی در نظر گرفته شوند. انجام آزمایش مهم ترین گام برای بهبود کیفیت محصول/ فرایند است. بنابراین، کیفیت را می توان از مرحله طراحی محصول یا فرایند در محصول طراحی کرد. سپس، بهبود کیفیت را نیز می توان تا مرحله تولید ادامه داد. با توجه به این واقعیت، طراحی آزمایشی براساس روش تاگوچی را می توان رویکردی تأثیرگذار در تولید محصولات پلاستیکی با کیفیت دانست. رویکرد تاگوچی به مهندسان/ طراحان یک رویکرد سیستماتیک و مفید برای انجام آزمایشات با مهارت های آماری محدود با هدف مطالعه ارائه می دهد. علاوه براین، اثرات چندین پارامتر پردازش بر روی محصولات پلاستیکی را می توان در بودجه و منابع محدود بررسی و درک کرد. انتشارات زیادی در رابطه با این روش وجود دارد اما هیچ بررسی دقیقی از آن ثبت نشده است. با این حال، این مقاله به طور ابتکاری اجرای روش تاگوچی به ویژه در صنعت پلاستیک، هم در گذشته و هم اخیرآ مورد بررسی قرار می دهد. همچنین، به بررسی کارایی این تکنیک آماری در بهبود کیفیت محصولات پلاستیکی و در نتیجه، دستیابی به عملکرد مواد و فرایند بهبود یافته می پردازد.
مروی بر روش تاگوچی
روش تاگوچی به عنوان روش طراحی مقاوم شناخته شده است و کاربرد گسترده ای در افزایش بهره وری مهندسی دارد. این روش یک روش ساده و بهینه است که در کنترل کیفی خارج از خط برای طراحی محصولات با کیفیت بالا و تعیین تنظیمات بهینۀ پارامترهای قابل کنترل استفاده می شود. با اجرای این روش می توان بهترین محدوده طراحی کیفیت، عملکرد و هزینه محاسباتی را به طور سیستماتیک تعیین کرد. این روش از سه مرحله طراحی سیستم، طراحی پارامتر و طراحی تلرنس تشکیل شده است؛ از هر سه مرحله سیستم مهندسی کیفیت آنلاین، طراحی پارامتر تاگوچی اغلب بعنوان مهمترین و غالب ترین مرحلۀ بهینه سازی فرایند شناخته می شود. از طراحی پارامتر اساسآ برای به دست آوردن سطوح مناسبی از پارامترهای فرایند به منظور توسعۀ خواص کیفی و تعیین مقادیر پارامتر محصول با توجه به مقادیر پارامتر بهینه فرایند استفاده می شود. به طور کلی، طراحی پارامتر با روش تاگوچی از آرایه های متعامد (OA)، نسبت سیگنال به نویز (S/N) و تحلیل واریانس (ANOVA) استفاده می کند.
آرایه های متعامد تاگوچی طرح های متعامد کسری هستند که می توانند برای ارزیابی اثرات اصلی تنها با استفاده از چند اجرای آزمایشی استفاده شوند. این طرح ها نه تنها مربوط به آزمایشات فاکتوریل دو سطحی هستند، بلکه می توانند اثرات اصلی را زمانی مورد بررسی قرار دهند که بیش از دو سطح مختلط داشته باشند. از این آرایه ها همچون L₄، L₈، L₁₂ و L₁₆برای مطالعه کل فضای پارامترها با آزمایشات اندک استفاده می شود. بنابراین، این روش می تواند هزینه های تحقیق و توسعه را با مطالعه همزمان تعداد زیادی از پارامترها کاهش دهد. علاوه براین، آرایه های متعامد همچنین به محققان یا طراحان این امکان را می دهند تا بسیاری از پارامترهای طراحی را به طور همزمان مطالعه کرده و از آنها برای ارزیابی اثرات هر دو عامل مستقل از دیگر عوامل به کار گیرند. به منظور تجزیه و تحلیل نتایج، روش تاگوچی از یک معیار عملکرد آماری به نام نسبت S/N استفاده می کند که این نسبت هم میانگین و هم متغیر را در نظر می گیرد. در روش تاگوچی، واژۀ "سیگنال" نشان دهندۀ مقدار مطلوب و "نویز" نشان دهندۀ مقدار نامطلوب است. هدف از کاربرد این نسبت، بعنوان معیاری از عملکرد برای توسعه محصولات و فرایندهای غیر حساس به عوامل نویز است. همچنین این نسبت میزان عملکرد قابل پیش بینی یک محصول یا فرایند را در حضور عوامل نویز بیان می کند. فرمول های آن نیز به گونه ای طراحی شده اند که یک آزمایشگر همیشه می تواند بزرگترین تنظیم سطح عامل را به منظور بهینه سازی خواص کیفی یک آزمایش انتخاب کند.
درصنایع پلاستیک، به ویژه در ارتقای کیفیت محصول و طراحی خواص مورد نظر در یک ماده کامپوزیتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بیشترین تمرکز بر روی به حداقل رساندن مشکلات تاب خوردگی و انقباض، به ویژه در محصولات پلاستیکی نازک با تکنیک های مختلف پردازش است. از لحاظ زیبایی ظاهری، مطالعاتی در مورد رگه های نقره، خط جوش، کیفیت سطح و سینک مارک انجام شده است. در مورد خواص مکانیکی محصول تولید شده، تقویت این معیار از جنبه های مختلفی در مقالات من جمله ضربه و استحکام کششی، تنش نهایی، خواص اصطکاک، رفتار سایشی و استحکام به دقت مورد بررسی قرار گرفته است. از بررسی مقالات می توان گفت بسیاری از محققان روش تاگوچی را به جای روش آزمون و خطا اتخاذ کرده اند. بسیاری از آنها به دلیل اثربخشی، رویکرد سیستماتیک و همچنین مهارت های آماری محدود برای مطالعه از این روش در طراحی آزمایشات خود استفاده کردند. با اتخاذ روش تاگوچی می توان بسیاری از مشکلات کیفی محصولات به دلیل انتخاب مواد، قالب و پارامترهای طراحی، و پردازش قطعات را به حداقل برساند. با استفاده از نسبت های S/N و ANOVA ارائه شده در روش تاگوچی، می توان عواملی را که در بروز عیوب محصولات پلاستیکی نقش دارند، را بررسی کرده و تأثیر هر عامل را شناسایی کرد.
نتیجه گیری
با توجه به نتایج حاصل شده، می توان نتیجه گرفت که روش تاگوچی روشی کارآمد و ساده در تولید محصولات با کیفیت بالا، کاهش بروز عیوب در محصول تولید شده و همچنین طراحی خواص مطلوب در مواد جدید است. این طرح آماری آزمایشی بر حذف علت کیفیت پایین، غیر حساس کردن عملکرد محصول یا فرایند نسبت به تغییرات آزمایشات کمتر با مهارت های آماری محدود به منظور مطالعه متمرکز بود.
