Taguchi deneysel tasarım metodunda geliştirilen metodoloji üç temel kavramdan oluşur.

Sistem tasarımı

Sistem tasarımı metodun ilk aşamasıdır. Bu aşamada lastik, kağıt ve zeminin seçimi dikkate alınır. Ana amaç esneklik potansiyel enerjisine bağlı olarak en az maliyetle kağıdın ne kadar uzağa gideceğini ölçen bir sistem oluşturmaktır.

Parametre tasarımı

Süreç optimizasyonunda anahtar aşama parametre tasarımıdır. Bu aşamada ürünün fonksiyonel karakteristiklerini ya da temel fonksiyonlarını optimum seviyeye getirecek ve kontrol edilemeyen faktörlere karşı minimum düzeyde hassasiyet göstermesini sağlayacak, sürecin belirli faktör seviyelerinin belirlenmesine olanak sağlar. Burada kontrol edilemeyen faktörler(gürültü) kavramı, tüm parazit ve karıştırıcı faktörleri yani kontrol dışı faktörleri ifade etmektedir.
Bu aşamada deneysel tasarımda sıkça kullanılan iki ana kavram ile karşılaşılır: Ortogonal gösterim ve işaret/gürültü analizi(S/N-Signal /Noise). Ortogonal gösterim tasarımları, ortogonallik özelliği nedeniyle kesirli faktörsel tasarımlardır. S/N oranı süreç değişkenliğinin bir ölçüsüdür. Taguchi’ye göre S/N oranı kullanılarak sürecin optimize edilmesiyle, optimum süreç şartlarının dinç ve kararlı olması yani minimum süreç değişkenliğine sahip olması sağlanır.

Tolerans tasarımı

Tolerans tasarımı parametre çalışmaları sonucu istenilen hedefe varılmadığı takdirde yapılacak bir takım çalışmalardan ibarettir. Bu aşamada gözlenen değerlerden faydalanılarak ürünün hedef değerden sapma göstermesinin getirdiği kayıplar bulunur ve bu sapmalar azaltılır.
Taguchi denesel tasarımının bazı avantaj ve dezavantajları söz konusudur. Bu metodolojide kalite kontrol kavramı aşılarak kalitenin rolü sistem içinde genişletilmiştir. Kalite mühendisliği ve eğitimi açısından kaliteye yeni bir bakış açısı kazandırılmıştır. Bu metodun getirdiği yenilikler şu şekilde sıralanabilir:
1.Kalite geliştirme açısından tam anlamıyla formüle edilmiş bir metodolojidir.
2.Değişkenlik sonucu ortaya çıkabilecek maliyetlere dikkat çekilir.
3.Sonuçlar deneylere dayandırılmaktadır.
4.Ortalamalar ve değişkenlikler ile ilgili çalışmalara süreklilik kazandırılmıştır.

5.Basitleştirilmiş bir tolerans analizine imkan sağlanmıştır.

TAGUCHİ DENEYSEL TASARIM METODUNUN UYGULANMASI

Projemizin adımları 
  • Problemlerin tanımlanması
  • Faktör ve seviyelerinin belirlenmesi
  • Ortogonal diziler ve seçimleri
  • Faktörlerin kolonlara atanması
  • Deneylerin gerçekleştirilmesi ve verilerin toplanması
  • Verilerin varyans analizi ile analiz edilmesi
  • Optimum faktör seviyelerinin seçimi
TAGUCHİ TASARIMI İLE POTANSİYEL ENERJİ DENEY PROJESİ
  
Amacımız esneklik potansiyel enerjisine bağlı olarak kağıdın ne kadar uzağa gidecegini ölçen bir deney yapmaktır. Deneyimiz aşağıdaki gibidir;
İçindekiler

1.GİRİŞ
2.TAGUCHİ DENEYSEL TASARIM METODU
Taguchi deneysel tasarım metodunda geliştirilen metodoloji üç temel kavramdan oluşur. 3
2.1.Sistem tasarımı 3
2.2.Parametre tasarımı 3
2.3.Tolerans tasarımı
3.TAGUCHİ DENEYSEL TASARIM METODUNUN UYGULANMASI. 5
3.1.Problemlerin tanımlanması 5
3.2.Faktör ve seviyelerinin belirlenmesi 5
3.3.Ortogonal diziler ve seçimleri 5
3.4.Faktörlerin kolonlara atanması 6
3.5.Deneylerin gerçekleştirilmesi ve verilerin toplanması 6
3.6.Verilerin varyans analizi ile analiz edilmesi 6
3.7.Optimum faktör seviyelerinin seçimi 9
4.Sonuç ve öneriler. 10

1.GİRİŞ

Amacımız esneklik potansiyel enerjisine bağlı olarak kağıdın ne kadar uzağa gidecegini ölçen bir deney yapmaktır. Sistemimizde lastiğin esneklik özelliği kullanılarak kağıda belli bir potansiyel enerji kazandırılmaktadır. Gerilen lastigin bırakılması sonucu kinetiğe dönen enerji kullandıgımız kağıdın belirli bir miktar uzaklığa gitmesini sağlamaktadır. Bu uzaklık bazı faktörler nedeniyle degişkenlik gösterir.  Bu faktörler zemin, lastik türü ve kağıt türüdür. Lastiğin çekme mesafesi de sonucu etkileyen bir faktördür.
Lastik Türü
Kağıt Türü
Düştüğü Zemin
Çekme Mesafesi
Kalın
A4
Mermer
10 cm
İnce
El işi kağıdı
Toprak
15 cm
Toka lastiği 1
Karton
Masa

Toka lastiği 2
Gazete
Asfalt


Ölçüm yaparken faktörlerimiz dışındaki etkenleri minumuma indirecek ortamlar seçmeye dikkat edilecektir. Deneyler rüzgârsız, nemsiz ve sürtünmenin fazla olmadığı bir ortamda yapılmıştır. Deneyler yapılırken çekme mesafesi faktörünün doğruluğu için metre ile ölçüm yapılacaktır.
Bu projede Taguchi deney tasarımı kullanılmıştır. 4 seviyeli 3 faktörümüz ve 2 seviyeli 1 faktörümüz vardır.

2.TAGUCHİ DENEYSEL TASARIM METODU

Taguchi deneysel tasarım metodunda geliştirilen metodoloji üç temel kavramdan oluşur.


2.1.Sistem tasarımı

Sistem tasarımı metodun ilk aşamasıdır. Bu aşamada lastik, kağıt ve zeminin seçimi dikkate alınır. Ana amaç esneklik potansiyel enerjisine bağlı olarak en az maliyetle kağıdın ne kadar uzağa gideceğini ölçen bir sistem oluşturmaktır.

2.2.Parametre tasarımı

Süreç optimizasyonunda anahtar aşama parametre tasarımıdır. Bu aşamada ürünün fonksiyonel karakteristiklerini ya da temel fonksiyonlarını optimum seviyeye getirecek ve kontrol edilemeyen faktörlere karşı minimum düzeyde hassasiyet göstermesini sağlayacak, sürecin belirli faktör seviyelerinin belirlenmesine olanak sağlar. Burada kontrol edilemeyen faktörler(gürültü) kavramı, tüm parazit ve karıştırıcı faktörleri yani kontrol dışı faktörleri ifade etmektedir.
Bu aşamada deneysel tasarımda sıkça kullanılan iki ana kavram ile karşılaşılır: Ortogonal gösterim ve işaret/gürültü analizi(S/N-Signal /Noise). Ortogonal gösterim tasarımları, ortogonallik özelliği nedeniyle kesirli faktörsel tasarımlardır. S/N oranı süreç değişkenliğinin bir ölçüsüdür. Taguchi’ye göre S/N oranı kullanılarak sürecin optimize edilmesiyle, optimum süreç şartlarının dinç ve kararlı olması yani minimum süreç değişkenliğine sahip olması sağlanır.

2.3.Tolerans tasarımı

Tolerans tasarımı parametre çalışmaları sonucu istenilen hedefe varılmadığı takdirde yapılacak bir takım çalışmalardan ibarettir. Bu aşamada gözlenen değerlerden faydalanılarak ürünün hedef değerden sapma göstermesinin getirdiği kayıplar bulunur ve bu sapmalar azaltılır.
Taguchi denesel tasarımının bazı avantaj ve dezavantajları söz konusudur. Bu metodolojide kalite kontrol kavramı aşılarak kalitenin rolü sistem içinde genişletilmiştir. Kalite mühendisliği ve eğitimi açısından kaliteye yeni bir bakış açısı kazandırılmıştır. Bu metodun getirdiği yenilikler şu şekilde sıralanabilir:
1.Kalite geliştirme açısından tam anlamıyla formüle edilmiş bir metodolojidir.
2.Değişkenlik sonucu ortaya çıkabilecek maliyetlere dikkat çekilir.
3.Sonuçlar deneylere dayandırılmaktadır.
4.Ortalamalar ve değişkenlikler ile ilgili çalışmalara süreklilik kazandırılmıştır.
5.Basitleştirilmiş bir tolerans analizine imkan sağlanmıştır.

3.TAGUCHİ DENEYSEL TASARIM METODUNUN UYGULANMASI

3.1.Problemlerin tanımlanması

İlk olarak problem tanımlanır ve hedef tespit edilir. Ana amaç esneklik potansiyel enerjisine bağlı olarak en az maliyetle kağıdın ne kadar uzağa gideceğini ölçen bir sistem oluşturmaktır.

3.2.Faktör ve seviyelerinin belirlenmesi

Kontrol edilebilir ve kontrol edilemeyen(gürültü faktörleri) belirlenir. Her faktör gurubu birbirinden ayrılarak bu faktörler için seviyeler belirlenir.
Deneyde kullanılacak faktörler ve seviyeleri şu şekildedir:
Lastik Turu
Kağıt Türü
Düştüğü Zemin
Çekme Mesafesi
KALIN
A4
MERMER
10
İNCE
EL İŞİ
TOPRAK
15
TOKA 1
KARTON
MASA

TOKA 2
GAZETE
ASFALT

Her deney 2 kez tekrarlanacaktır.

3.3.Ortogonal diziler ve seçimleri

Faktörsel deneyler, olası tüm faktör-seviye kombinasyonlarını açıklamayı gerektirdiği için yüzlerce hatta binlerce deney gerektirir. Bu deney sayılarını azaltan Taguchi tarafından geliştirilen ortogonal diziler kullanılır. Dizilerin seçiminde faktör gurubunun toplam serbestlik derecesine bakılır. Toplam serbestlik derecesi dizilerden hangisine uygunluk sağlarsa o tercih edilir. Toplam serbestlik derecesi gruptaki tüm faktörlerin ayrı ayrı serbestlik dereceleri toplamıdır. Bir faktörün serbestlik derecesi de faktör seviye sayısının bir eksiğidir. Ortogonal dizilerde kolonların tek tek serbestlik derecelerinin toplamından oluşan bir toplam serbestlik derecesi mevcuttur. Kolonların her birine ait serbestlik derecesi de kolondaki seviye adedinin bir eksiğine eşittir.
Deneyimizde, Lastik türü, kağıt türü, düştüğü zemin 4er seviyeden oluşmaktadır ve her birinin serbestlik derecesi  3’tür. Çekme mesafesi ise 2 seviyeden oluşmakta ve serbestlik derecesi 1’dir. Bu durumda toplam serbestlik derecemiz 13 olmaktadır. Taguchi deney tasarımımız L16 seçilecektir.

3.4.Faktörlerin kolonlara atanması

Bir deneysel dizayn matrisi tüm plandaki her bir deneyi tanımlayan deneysel şartların bir özetidir. Faktörler ortogonal dizi sütunlarına atanırken öncelikle seviye durumuna ve faktörler arasındaki etkileşim olup olmadığına bakılır. Eğer faktörler birbirinden bağımsız ise her hangi bir faktör her hangi bir sütuna atanabilir. Eğer faktörler arasında tespit edilmiş bir etkileşim var ise, o zaman belli kurallar gereği atama sütunlara zorunlu olarak yapılır.




Örnek için belirlenen L16 ortogonal dizisi şu şekildedir:

Deneyde alınacak toplam gözlem sayısı,N=16.2=32’dir.

3.5.Deneylerin gerçekleştirilmesi ve verilerin toplanması

Seçilen L16 ortogonal dizisine uygun olarak gerçekleştirilen 16 deney sonucu aşağıdaki randıman değerleri elde edilmiştir.

3.6.Verilerin varyans analizi ile analiz edilmesi


Varyans analizi için her bir deneyden elde edilen verilerin ortalaması, standart sapması ve S/N oranı hesaplanır.


Yukarıda görüldüğü gibi lastik türü ve kağıt türü faktörleri ortalama üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Çekme mesafesi faktörü ortalama üzerinde hemen hemen hiç etki göstermez iken düştüğü zemin faktörü daha az bir etki göstermektedir.
S/N grafiğini incelediğimizde; lastik türü(A) ve kağıt türü (B) deneyimizi en çok etkileyen faktörlerdir. C faktörü(düştüğü zemin) ve D faktörü(çekme mesafesi) daha az etkilemektedir.
Son olarak ta bu deneyin özet varyans analizi(ANOVA) tablosu şu şekildedir



ANOVA tablosu incelendiğinde F>1 olan Lastik türü ve Kağıt türü faktörlerinin ortalama üzerinde büyük etkisi olduğu görülmektedir. Çekme mesafesi ve  faktörünün etkisi ise azdır. Taguchi metodunda faktör etkileşimi göz önüne alınmamaktadır. Bu nedenle her faktör için değerler birbirinden bağımsız olarak hesaplanmıştır.

3.7.Optimum faktör seviyelerinin seçimi



 Ardından S/N oranını maksimum yapacak seviye belirlenir ve ortalamayı istenilen değere getirecek işaret faktörü seviyesi seçilir.
A(lastik türü) faktörünün 4. Seviyesi yani toka 2 S/N oranını maksimum düzeye getirmektedir(49.60). Bu nedenle toka 2 optimum seviye olarak seçilir.
B(kağıt türü) faktörünün optimum seviyesi 2.seviyedir yani el işi S/N oranını maksimum düzeye getirmektedir( 49.05).
C(düştüğü zemin) faktörünün optimum seviyesi 1.seviyedir yani mermerdir. S/N  oranını maksimum düzeye getirmektedir( 48.10).
D(çekme mesafesi) faktörünün optimum seviyesi 2.seviyedir yani 15cm  S/N  oranını maksimum düzeye getirmektedir( 47.15).

4.Sonuç ve öneriler
Sonuç olarak toka 2 ile el işi kağıdı kullanılarak mermer zeminde 15 cm çekilen bir deney en iyi sonucu verecektir.