سیستم دکتر گنیچی تاگوچی در مهندسی کیفیت ، یکی از بزرگترین دستاوردهای مهندسی قرن بیستم محسوب می­شود.
او دارای معروفیت بسیاری در زمینۀ رهبری نهضت کیفیت در صنایع آمریکا می­باشد. ریشه های شکل گیری فلسفۀ او به دهۀ ۱۹۵۰ باز می گردد، هنگامی که به عنوان سرباز جهت کمک به اصلاح معایب سیستم تلفن ژاپن بعد از جنگ فعالیت می نمود . پس از توجه به معایب به ارث رسیده از نگرش آزمون و خطا در کشف مسأله ، وی به بسط روش جامع خود در طراحی نمونه ها پرداخت .
کاربرد سیستماتیک و وسیع فلسفۀ دکتر تاگوچی و مجموعۀ کامل طرح تجربی ابزارهای تصمیم گیری ، هدیه­ای ارزشمند را به شجاعت ژاپن در تولید سریع در سطح جهان با تولیدات ارزان اعطاء نمود.
روشهای تجربی که توسط تاگوچی بسط یافته و آموزش داده شده­اند ، هم با شک و هم با تحسین روبرو گشته اند . بسیاری از غیرآماردانان ، روشهای او را بسیار مفید و اجرایی یافته اند . با این حال بسیاری از آماردانان مدارکی را یافته و منتشر نموده اند مبنی بر این که استفاده از روشهای او می تواند به نتایجی غلط منتهی میگردد.
در این پژوهش از پرداختن به این مناقشات اجتناب میورزیم و در عوض از روشهای تاگوچی ای که سودبخش میباشند استفاده می گردد و از آنهائی که ضعیف و اشکال برانگیز شناخته شده­اند ، اجتناب میگردد.

دو حیطه اصلی که توسط دکتر تاگوچی در مباحث کیفی مطرح شده اند عبارتند از:

(۱) استراتژیهای کاهش انحراف و (۲) فنون طراحی مؤثر

طرح های تاگوچی

طرح های تاگوچی (Taguchi) برای اولین بار توسط آقای جنیچی تاگوچی که دارای مدرک دکتری مکانیک می باشد در سال ۱۹۸۷ در شرکت تویوتا ابداع گردید. مهندس تاگوچی طرح های خود را بر پایه تجربیات خود در شرکت تویوتا و نیز بر پایه طرح های عاملی بنا نهاد. به طور خلاصه می توان گفت آقای تاگوچی طرح های عاملی و عاملی کسری را در راستای تجربیات خود تعمیم داد.

آقای جنیچی تاگوچی یک مهندس ژاپنی است که اولین کتاب خود را در زمینه طراحی آزمایشات در سال ۱۹۵۸ به چاپ رساند. روش هایش در زمینه طرح های عاملی کسری او را مشهور کرد. هدف طرح تاگوچی ساختن یک محصول یا فرآیند پایدارتر در مواجه با پراکندگی ها (بی نظمی ها) می باشد که ما کنترل بسیار کم و یا هیچ کنترلی بر روی آنها نداریم. برای مثال برای اطمینان حاصل کردن از اینکه موتور یک اتومبیل می تواند در دماهای محیطی مختلف نیز به خوبی کار کند. تاگوچی متغیرها را در دو مرحله مورد بررسی قرار می دهد. عوامل قابل کنترل که آن دسته از متغییرهایی هستند که می توانند به طور عملی کنترل شوند از قبیل ابعاد، پارامتر های مواد و … . عوامل غیر قابل کنترل که آن دسته از متغییرهایی هستند که کنترل آنها مشکل و یا هزینه بر می باشد اگرچه می توانند در یک آزمایش کنترل شوند مثل دمای محیط. هدف تعیین ترکیب تنظیمات عامل قابل کنترل است که باعث ایجاد ماکسیمم نیرومندی یک محصول نسبت به پراکندگی های پیش بینی شده در عوامل بی نظمی می شود.

طراحی آزمایشات پیشنهاد شده توسط تاگوچی شامل استفاده از آرایه های متعامد در سازماندهی تاثیر پارامترهای فرآیند و سطوحی که باید تغییر کند میباشد. این روش اجازه می دهد بررسی فاکتورهایی که بیشترین تاثیر را بر روی کیفیت محصول دارند ، با کمترین تعداد آزمایشات انجام گیرد؛ تا بدین گونه در زمان ومنابع صرفه جویی شود.

آرایه ها در طرحهای تاگوچی به وسیله شماری از پارامترها و سطوح مختلف انتخاب می شوند. آنالیز واریانس بر روی داده های جمع آوری شده از طراحی آزمایشات به روش تاگوچی میتواند در انتخاب پارامترهای جدید برای بهینه سازی عملکرد مورد استفاده قرار گیرد. اطلاعات بدست آمده از آرایه ها می تواند به وسیله ترسیم اطلاعات ویا تحلیل جبری مورد تحلیل قرار گیرد.

تاگوچی دو گروه از مسائل را معرفی می کند. مسائل ایستا و مسائل پویا. مسائل پویا یک عامل پیام (برای مثال دور یک موتور) دارند در حالی که طرحهای ایستا هیچگونه عامل پیامی ندارد. در مسائل ایستا بهینه سازی با استفاده از سه نسبت پیام به بی نظمی ایجاد می شود و به صورت کوچکتر بهتر، بزرگتر بهتر و اسمی بهترین می باشد. در مسائل پویا بهینه سازی توسط دو نسبت پیام به بی نظمی ایجاد می شود؛ شیب و خطی بودن.

منتقدان این روش ها که همان طرفداران روش های کلاسیک می باشند، این طرح ها را فاقد مفاهیم آماری می دانند و اختلاف آنها با طرفداران تاگوچی در این است که طرح های تاگوچی از معیار درستی برای تغییرات در طرح یا پراکندگی در طرح استفاده نمی کند و باید از شاخص انحراف معیار به جای نسبت پیام به بی نظمی استفاده شود و نباید متغیر های بی نظمی ( غیر قابل کنترل) را از متغیر های قابل کنترل جدا نمود و می بایست این دو نوع عوامل را با هم در نظر گرفت و برای کاهش تعداد اجراها از رهیافت عاملی کسری استفاده کرد.طرح های تاگوچی بر مبنای طرح های عاملی بنا شده اند و از آنجایی که طرح های عاملی طرح های قدرتمندی محسوب می شوند لذا طرح های تاگوچی هر چند به صورت ناقص اما جواب می دهد.

در اصل مهندس تاگوچی مفهوم تابع زیان را متحول ساخت و زیان کیفیت را از لحظه ای که کالا به سمت مشتری حمل می شود تا زمانی که از آن استفاده می کند در نظر گرفت.

تاگوچی مفهوم نیرومندی را نیز گسترش داد ولی این مسئله موضوع جدیدی محسوب نمی شود و مهندسین همواره تلاش کرده اند محصولاتی را تولید نمایند که در شرایط پیش بینی نشده نیز به خوبی عمل نماید، برای مثال هواپیمای مسافربری به همان صورت که در آسمان صاف پرواز می کند بتواند در آسمان طوفانی نیز پرواز کند.

فلسفه پروفسور تاگوچی در ۳ مرحله بیان می شود :

طرح سیستم
طرح پارامتر
طرح تلرانس

عامل کلیدی فلسفه تاگوچی “کاهش تغییر پذیری” است. فلسفه تاگوچی در مورد کاهش تغییر پذیری و کاهش هزینه ها با فلسفه بهبود مستمر دمینگ (Deming) و جوران (Juran) مطابقت دارد. (جوران‌ معتقد است‌ که‌ مدیریت‌ مسئول ۸۰ % از مشکلات‌ کیفیت‌ بوده‌ و برای‌ همین‌ نقص‌ صفر را کافی‌ نمی‌داند و می‌ گوید که‌ این‌ نظریه‌ بر اساس‌ این‌ است‌ که‌ مشکلات‌ از بی‌ احتیاطی‌ کارکنان‌ و بی‌ انگیزگی‌ آنها ایجاد می‌ گردد . وی‌ معتقد است‌ که‌ آموزش‌ دراز مدت‌ و مستمر برای‌ ارتقای‌ کیفیت‌ باید از مدیران‌ ارشد سازمان شروع‌ گردد زیرا باور مدیران‌ این‌ است‌ که‌ آنها نیازهای‌ سازمان رامی‌ دانند و آموزش‌ را مختص‌ کارکنان‌ و ناظرین‌ و مهندسین‌ می‌دانند . او کیفیت‌ را تصادفی‌ نمی‌ داند و معتقد است‌ که‌ برای‌ کیفیت‌ باید برنامه‌ ریزی‌ شود دکتر جوران‌ فلسفه سه گانه کیفیت‌ را بنیان گذاری‌ کرد که‌ عبارت‌ است‌ از برنامه‌ ریزی‌ کیفیت‌ ، بهبود کیفیت‌ و کنترل‌ کیفیت‌ .)

فلسفه تاگوچی شامل موارد زیر می باشد:

باید محصولات و فرآیند ها به صورتی ساخته یا طراحی شوند که نسبت به عوامل بی نظمی نیرومند باشند.
روش های طراحی آزمایشات یک ابزار مهندسی مهم در رسیدن به این هدف است.
عملکرد محصول و یا فرآیند مطابق با هدف، از مطابقت آن با مشخصات فنی اهمیت بیشتری دارد.
ادعای تاگوچی این است که با در نظر گرفتن نسبت S/N دیگر نیازی به بررسی اثرهای متقابل بین عوامل کنترل و عوامل بی نظمی نیست. انتقاد مهم به روش تاگوچی هم همین است، که تاگوچی استدلال می کند نیازی به در نظر گرفتن اثرهای متقابل دو عاملی وجود ندارد.(البته در صورت لزوم می توان تعامل های دوعاملی را به طرح اضافه نمود)

توابع زیان کیفیت تاگوچی

همانطور که در بالا بیان شد آقای تاگوچی مفهوم تابع زیان کیفیت را تغییر داد و توابع ذیل را برای بررسی بیشتر کیفیت محصولات ارائه داد:

بزرگتر – بهتر
کوچکتر – بهتر
اسمی – بهتر (فقط بر اساس S/N انحراف معیار)
اسمی – بهتر (بر اساس S/N میانگین و انحراف معیار)
برای مثال اگر هدف از آزمایش مینیمم کردن تعداد لکه ها و فرورفتگی ها در یک فرآیند رنگ آمیزی قطعه باشد می بایست از تابع کوچکتر – بهتر استفاده شود و در صورتی که هدف ماکزیمم نمودن نرخ تصفیه در یک محصول باشد باید از تابع بزرگتر- بهتر استفاده کنیم و هنگامی که می خواهیم اندازه ی یک قطعه در یک دامنه خاصی مثلاً بین ۲۳میلی متر و ۳۱ میلی متر قرار گیرد بایستی از توابع اسمی – بهتر استفاده کنیم.البته باید توجه داشته باشید که انتخاب متغیر پاسخ خود مساله ای مهم تلقی می شود خصوصاً هنگامی که هدف، کنترل کردن پراکندگی در محصول و کمینه کردن آن است. از توابع زیان کیفیت تاگوچی می توان به منظور یافتن نقطه سر به سرِ هزینه های کیفیت و تلاشها برای بهبود کیفیت استفاده نمود به عبارتی جواب این سوال است که به چه میزان می بایست انرژی و زمان صرف بهبود کیفیت نمود که ارزشش را داشته باشد.

آرایه های تاگوچی تماماً بر اساس طرح های عاملی کسری شده بنا شده اند منتها با تغییراتی که مهندس تاگوچی بر اساس تجربیات خود در آنها ایجاد نموده است و فرق اساسی این طرح ها با طرح های عاملی کسری، جدا نمودن عوامل قابل کنترل و عوامل بی نظمی می باشد و همین امر تعداد آزمایشات را در طرح های تاگوچی تا حدودی افزایش داده است.البته این آرایه ها، متعامد Orthogonal می باشند و لذا قدرت خوبی را برای طرح آزمایشی ایجاد می کنند (همانند طرح های عاملی و عاملی کسری)

متاسفانه در بعضی وبلاگ ها و سایت ها تحلیل واریانس ANOVA را به عنوان ابزاری برای پیش بینی قابلیت اطمینان فرآیند معرفی می کنند که اصلاً ارتباطی با پیش بینی ندارد بلکه تحلیل واریانس به معنای یافتن عوامل مهم بر اساس توزیع فیشر یا توزیع F می باشد و در کل تحلیل واریانس یعنی جدا نمودن عوامل اغتشاش در فرآیند یا محصول به منظور بررسی بهتر آنهاست و برای اندازه گیری قابلیت فرآیند روشهایی مانند معیار Cpm وجود دارد که می توان از آنها استفاده نمود.

آقای شین تاگوچی Shin Taguchi رئیس موسسه (ASI (American Supplier است. این سازمان در زمینه مشاوره و آموزش بین المللی در زمینه بهبود وضعیت رقابت صنایع فعالیت می کند. وی پسر دکتر جنیچی تاگوچی توسعه دهنده رویکرد مهندسی جدید برای متدولوژی نیرومندی است که توانست برای صنایع آمریکا صدها میلیون دلار سودآوری داشته باشد. در ۱۷ سال گذشته آقای شین تاگوچی بیش از ۲۵ هزار مهندس را در سراسر دنیا در زمینه های مهندسی کیفیت، بهینه سازی فرآیند/محصول و تکنیک های طرح با ثبات (نیرومندی) که به عنوان روش های تاگوچی شناخته می شوند آموزش داده است. برخی از مشتریانی که او به آنها کمک کرد تا محصولات و فرآیند های نیرومندی را ایجاد کنند شامل شرکت هایی مانند شرکت Ford Motor، General Motors، ITT، Kodak، Lexmark، شرکت لاستیک و تایر Goodyear Tire & Rubber، شرکت General Electric، Westinghouse، ناسا، ابزار تگزاس، شرکت سیستمهای خودکار Delphi و بسیاری از شرکت های دیگر می باشد.

آقای شین تاگوچی(پسر پروفسور تاگوچی) لیسانس مهندسی صنایع و آمار از دانشگاه میشیگان است. وی عضو گروه تحقیق کنترل کیفیت انجمن استاندارد ژاپن و ویرایشگر مجله فنی مهندسی کیفیت می باشد.

از جمله نرم افزارهای طراحی آزمایش تاگوچی می توان به نرم افزارهای Minitab و Design-Expert اشاره نمود.البته نرم افزارهای دیگری همچون Qualitek و … نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

روش های تاگوچی در صنایع نفت و پتروشیمی، مهندسی مواد، مکانیک، هوا و فضا و همچنین در صنایعی که نسبت به تعداد آزمایشات حساس نباشند کاربرد دارد. می توان گفت بیشتر در صنایعی با حجم زیاد و هزینه ساخت پایین کاربرد دارد.