品質工学パラメータ設計5
こんにちは先端技研中根です。本日は品質工学パラメータ設計の動特性評価に関して説明していきます。動特性評価は前回の静特性評価に比べて実験数が多くなりますが、より汎用的な評価が期待できます。
まずは課題を用意しました。
これは1D-CAEで作成したローパスフィルター回路です。この回路の電圧はDC100V、200V、400Vの3種類で使用するとします。また現状の回路抵抗R1、R2が1（Ω）、コンデンサC1～C5が1（F）、インダクタンスL1、L2それぞれ1（H）であるとします。この回路に電圧を印加して60s間評価をする時、最も誤差因子に対して、強い条件を見つける実験計画を考えて下さい。
色々な実験計画が考えられますが一例を示します。まず評価の方針ですが回路に入力する電力（これを信号と呼びます）と抵抗R2での出力電力（これを出力と呼びます）を評価しましょう。信号は100V、200V、400Vと変化させるのでその時の出力も線形に変化するはずです。（これを線形性と呼びます）この線形性を0点比例式（原点を通る）で評価することにします。これを入出力特性と呼びます。入出力特性が誤差に対して強いかどうかをSN比という物差しを使って評価していきます。
次に制御因子ですが現行条件が全て1なので、1を中央値として0.7～1.3まで変化させるように割り付けます。最後に誤差因子ですが現行条件をN2、制御因子の水準値を-5%変化させた誤差因子をN1とします。これは上表の制御因子に割り付けた表の1、2、3水準の数値を一律-5％変化させます。部品の公差や耐久劣化などを考慮して、設計者が「意図的」に与えることに意味があります。
ここまで出来たら制御因子、誤差因子N1、N2を直交表L18に割り付けて入出力特性をとって評価していきます。
実験した結果を上表に示します。誤差因子N1、N2に対する信号と出力の関係を示しています。右のグラフはL1とL10の入出力特性グラフですが誤差N1、N2に対して傾きが同じ方向に変化しています。パラメータ設計では入出力特性の誤差因子傾向が同じになることが重要で他の実験に対しても誤差因子の傾向が合っているか見る必要があります。
そして、静特性と同様にSN比と感度の要因を描きます。SN比の最適条件（図中〇部）を出だします。そして最適条件と現行条件の推定SN比から推定利得を導きます。最適条件と現行条件でそれぞれ実際に実験してみてSN比を導いて確認利得を計算します。このあたりの手順は前回の品質工学パラメータ設計4で説明しましたので省略します。
再現性を確認すると推定SN比利得7.43dbに対して確認SN比利得5.61dbなので、再現していますね。
そして、現行条件と最適条件の入出力特性を比較すると現行条件に対して最適条件は誤差因子N1、N2に対してばらつきが小さく、かつ傾きが大きくなっていることがわかります。
この後は設計に応じて感度（傾き）がさらに大きい条件を探索することになります。重要なことは感度よりもばらつき（SN比）を優先させることがパラメータ設計の特徴になります。いかがでしたでしょうか？少しでも興味をもたれましたら是非お問い合わせをお願いします。最後までお読みいただきありがとうございました。
