Phương pháp Taguchi

Genichi Taguchi sinh ngày 01/01/1924 tại Takamachi- Nhật bản. Ông là kỹ sư và nhà thống kê. Từ năm 1950 đến nay, Taguchi phát triển phương pháp áp dụng thống kê để cải thiện chất lượng của sản phẩm. Các phương pháp của Taguchi là sự tranh cãi với các nhà thống kê phương tây. Taguchi lớn lên trong làng dệt của Takamachi, nơi đầu tiên ông tiếp thu về kỹ thuật dệt với mục đích gia nhập gia đình kinh doanh kimono. Tuy nhiên, do sự leo thang của Chiến tranh thế giới II, năm 1942, ông được đưa vào hoạt động tại Phòng Thiên văn học của Viện hàng hải thuộc Quân đội Hoàng gia Nhật. Sau chiến tranh, năm 1948, ông tham gia Bộ Y tế và Phúc lợi, nơi mà ông đến theo sự thuyết phục của nhà thống kê học lỗi lạc Matosaburo Masuyama, người kích thích sở thích của ông trong lĩnh vực thiết kế thử nghiệm. Trong thời gian này, Ông vừa làm việc cho Viện Thống  kê toán học, vừa phục vụ công việc thử nghiệm đối với sản xuất thuốc penicilin tại Công ty dược phẩm Morinaga, tập đoàn Morinaga Seika. Năm 1950, ông gia nhập Phòng thí nghiệm truyền thông điện (ECL) của Công ty viễn thông và điện báo Nippon chỉ khi kiểm soát chất lượng theo phương pháp thống kê bắt đầu nổi tiếng tại Nhật dưới sự ảnh hưởng của W. Edwards Deming và Hiệp hội Khoa học kỹ thuật của Nhật. ECL cam kết cạnh tranh với Bell Labs để phát triển tuyến đấu dây chéo và hệ thống chuyển mạch điện thoại và Taguchi làm việc ở đây 12 năm để phát triển phương pháp tăng cường chất lượng và tính tin cậy. Thậm chí tại thời điểm này, ông bắt đầu tư vấn rộng rãi cho ngành công nghiệp Nhật bản, với Toyota là doanh nghiệp đầu tiên chấp nhận ý tưởng của ông. Trong những năm 1950, ông cộng tác rộng rãi và năm 1954 – 1955 là giáo sư dự thính của Viện thống kê Ấn độ nơi ông làm việc với R. A. Fisher và Walter A. Shewhart. Trong khi hoàn thiện học vị tiến sỹ từ Đại học Kyushu năm 1992, ông dời khỏi ECL, mặc dù ông vẫn duy trì mối quan hệ tư vấn. Trong cùng năm, ông tham quan trường đại học Princeton theo sự tài trợ của John Tukey, người có sự ảnh hưởng lớn tại Bell Labs, đối thủ cũ của ECL. Năm 1964, ông trở thành giáo sư kỹ thuật của Đại học Aoyama Gakuin, Tokyo. Năm 1966, ông bắt đầu phối hợp với  Yuin Wu, người sau này nhập cư vào Mỹ. Năm 1980, Yuin Wu mời Taguchi dạy học. Trong thời gian tham quan ở đây, tự trở lại Bell Labs nơi mà bài học đầu của ông có sự ảnh hưởng đôi chút. Cuộc tham quan lần hai bắt đầu hợp tác với Madhav Phadke và tăng cường sự phát triển với phương pháp của ông tại Bell Labs và những nơi khác, bao gồm công ty ôtô Ford, Xerox và ITT. Kể từ 1982, Genichi Taguchi là nhà tư vấn cho Viện Tiêu Chuẩn của Nhật và giám đốc điều hành cho Viện Cung ứng Mỹ, một tổ chức tư vấn quốc tế.

Công thức tổn thất là sự đóng góp lớn của Genichi Taguchi. Sự phản ứng của Taguchi  đối với phương  pháp  thí nghiệm  thiết kế cổ điển của R. A. Fisher  rằng, phương pháp này hoàn toàn làm theo sự tìm kiếm cải thiện đầu ra của quá trình. Do công việc của Fisher được khuyến khích rộng rãi theo chương trình để tăng trưởng sản xuất của nông nghiệp, đây không phải là sự ngạc nhiên. Tuy nhiên, Taguchi nhận thấy rằng, trong nhiều ngành công nghiệp, nhu cầu sản xuất đầu ra theo chỉ tiêu. Ví dụ, gia công một cái lỗ theo một đường kính cụ thể hoặc sản xuất một cục pin để sản xuất một điện áp được cho trước. Ông đồng thời nhận thấy rằng, như Walter A. Shewhart và những người trước ông, sự sai lệch do sản xuất chất lượng kém đối với các sản phẩm đơn lẻ nằm trong hoặc ngoài của đặc điểm kỹ thuật là trái ngược với tính hiệu quả. Vì vậy, Ông tranh cãi rằng, chất lượng kỹ thuật nên bắt đầu với chi phí của chất lượng tồi trong nhiều tình huống. Trong nhiều ngành công nghiệp thông thường, chi phí của chất lượng kém đơn giản được đưa ra bằng số lượng sản phẩm nằm ngoài quy định đặc điểm sản phẩm nhân với chi phí của làm lại hoặc bỏ đi. Tuy nhiên, Taguchi khẳng định rằng nhà sản xuất nên mở rộng tầm nhìn để quan tâm đến chi phí đối với xã hội. Mặc dù các chi phí ngắn hạn là chi phí của sự không phù hợp, bất kỳ sản phẩm được sản xuất khác với danh nghĩa sẽ tạo ra sự tổn thất cho khách hàng hoặc cộng đồng lớn hơn bị hỏng sớm; khó phù hợp với sản phẩm khác, hoặc nhu cầu tạo ra một tỷ lệ an toàn. Những tổn thất này là từ phía ngoài và các nhà sản xuất thường bỏ qua. Trong nền kinh tế rộng hơn, Coase Theorem dự đoán rằng, nó ngăn cản thị trường từ hoạt động một cách hiệu quả. Taguchi tranh cãi rằng, sự tổn thất này sẽ tìm thấy đường trở lại tổ chức ban đầu (trong nỗ lực giống như thảm kịch của sự thông thường) bằng làm việc để giảm chúng, nhà sản xuất sẽ tăng cường được danh tiếng thương hiệu, chiến thắng thị trường và tạo lợi nhuận. Sự tổn thất này rất nhỏ khi một sản phẩm gần đến sự tiêu chuẩn danh nghĩa. Donald J. Wheeler mô tả khu vực giới hạn của các đặc điểm kỹ thuật như là nơi chúng ta từ chối rằng sự tổn thất tồn tại. Như chúng ta làm chệch đi từ danh nghĩa, sự tổn thất này tăng đến mức sự tổn thất quá lớn không thể chối cãi được và hạn chế đặc điểm kỹ thuật được rút ra. Tất cả sự tổn thất này như W. Edwards Deming mô tả là không biết và không thể biết nhưng Taguchi muốn tìm ra cách hữu ích để thể hiện chúng trong phạm vi thống kê. Ông cụ thể hóa thành ba tình huống:

  • Càng rộng càng tốt (ví dụ, thu hoạch nông nghiệp).
  • Càng nhỏ càng tốt (ví dụ sự phát ra chất cacbon dioxit).

Hai trường hợp đầu được trình bày bằng công thức tổn thất đơn giản. Trong trường hợp thứ ba, Taguchi chấp nhận phương trình tổn thất bình phương. Đây là khái niệm đối xứng đầu tiên trong một loạt mở rộng của Taylor về công thức tổn thất hợp lý, thực tế, và đây là phép xấp xỉ “thứ tự đầu tiên”. Tổng tổn thất được đo bằng các biến cố. Vì các biến cố được bổ sung là mô hình hấp dẫn và cần có sự thiết lập lý thuyết thống kê xung quanh nguyên tắc bình phương nhỏ nhất. Phương trình tổn thất sai số bình phương được John Von Neumann và Oskar Morgenstern sử dụng trong năm 1930.

Mặc dù rất nhiều suy nghĩ được các nhà thống kê và nhà kinh tế tán thành,Taguchi kéo dài tranh cãi để khẳng định rằng các thí  nghiệm công nghiệp tìm kiếm sự tối ưu hóa một dấu hiệu cho tỷ lệ nhiễu biểu diễn độ lớn của giá trị trung độ của quy trình, so với sự biến thiên của nó. Hầu hết các nhà thống kê tin rằng dấu hiệu tỷ lệ nhiễu của Taguchi hiệu quả với một giới hạn quá hẹp các ứng dụng và chúng nhìn chung bị phản đối.

Về kiểm soát chất lượng, Taguchi nhận thấy rằng cơ hội tốt nhất để loại trừ sự biến thiên là trong quá trình thiết kế sản phẩm và sản xuất ra sản phẩm (quy tắc của Taguchi cho sản xuất). Ông phát triển chiến lược cho chất lượng và được sử dụng trong cả hai quá trình trên.

Khi khái niệm được thiết lập, giá trị danh nghĩa của nhiều chiều và biến cố thiết kế cần được đưa ra, giai đoạn thiết kế chi tiết của kỹ thuật thông thường. Sự hiểu biết sâu sắc là sự lựa chọn chính xác giá trị đòi hỏi dưới mức cụ thể bởi yêu cầu thực hiện của hệ thống. Trong rất nhiều trường hợp, cái này cho phép biến cố được lựa chọn để giảm thiểu sự ảnh hưởng đến hoạt động phát sinh từ sự biến thiên trong sản xuất, môi trường và tổn hại tích lũy. Taguchi phát triển nhiều suy nghĩ của mình tách biệt với trường phái của Fisher, chỉ liên hệ trực tiếp vào năm 1954. Mô hình của ông cho thiết kế thử nghiệm là đặc tính và thường có thiếu sót, nhưng bao gồm nhiều thứ mà có giá trị khổng lồ. Ông đưa ra rất nhiều sự sáng tạo.

Không giống như thiết kế thử nghiệm của Fisher, Taguchi cố gắng hiểu sự ảnh hưởng mà các biến cố tạo ra đối với những sự biến thiên, không chỉ vào giá trị trung bình. Ông cho rằng không có cách nào nhận được mẫu ngẫu nhiên về điều kiện tương lai. Trong tác phẩm của Fisher, sự biến thiên giữa sự tái tạo thí nghiệm là một sự thiệt hại mà ngược lại, người thí nghiệm muốn loại bỏ. Nhưng theo Taguchi, đó lại là vấn đề trung tâm của quá trình điều tra.

Sự sáng tạo của Taguchi tái tạo lại mỗi thí nghiệm bằng mọi giá trị trung bình của các điểm ở ngoài dãy, dãy trực giao thận trọng giúp tìm nguồn gốc của sự biến thiên cho chất lượng sản phẩm gặp phải trong thực tế. Đây là ví dụ của đánh giá mẫu. Mặc dù các nhà thống kê trong giai đoạn Shewhart-Deming  bao hàm cả các giá trị ngoài dãy, nhiều người xây dựng lý thuyết vẫn nghi ngờ.

Về quản lý sự tương tác, nhiều dãy trực giao mà Taguchi tán thưởng đã bão hòa không cho phép dự báo về sự tương tác. Đây tiếp tục là chủ đề tranh cãi. Những người theo sau Taguchi tranh cãi rằng những thiết kế cho kết quả nhanh và sự tương tác bị loại bỏ bởi sự lựa chọn thích hợp về đặc điểm chất lượng và chuyển dịch dữ liệu. Tuy nhiên, thí nghiệm được xác nhận đưa ra sự bảo vệ chống lại bất kỳ sự tác động của số dư. Các nhà thống kê phương Tây tranh cãi rằng, sự tương tác là một phần của thế giới thực và dãy số của Taguchi có cấu trúc phức tạp làm cho sự tương tác rất khó được giải quyết. George Box và những người khác, tranh cãi rằng, phương pháp hiệu quả hơn là sử dụng theo thứ tự lắp ráp.

Về phân tích thực nghiệm, Taguchi giới thiệu nhiều phương pháp đánh giá kết quả thử nghiệm bao gồm ứng dụng mới của phân tích sự biến thiên và phân tích kỹ lưỡng. Rất ít trong việc này được công nhận có giá trị bởi nhà thống kê phương tây.

Về đánh giá, Genichi Taguchi đưa ra sự sáng tạo có ý nghĩa trong thống kê và kỹ thuật, trong thời kỳ Shewhart-Deming. Ông nhấn mạnh về sự tổn thất cho xã hội; kỹ thuật điều tra sự biến đổi của thí nghiệm và toàn bộ hệ thống chiến lược, biến cố và thiết kế dung sai có ảnh hưởng rộng đến cải thiện chất lượng sản xuất toàn cầu.  Rất nhiều công việc của ông được thực hiện không liên quan đến thống kê phương Tây, trong khi điều này khuyến khích sự sáng tạo của ông.

Phương pháp Taguchi dựa vào ý tưởng nòng cốt là thiết kế ổn định. Căn cứ vào phương pháp thử nghiệm thiết kế để phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả. Phương pháp này chỉ cần tiến hành một số thử nghiệm. Ở một số nơi thay vì thử nghiệm 648 lần khác nhau nay chỉ cần 36 lần. Thông qua xác định tổ hợp tốt nhất với n biến thử nghiệm. Mỗi biến thử ở 3 mức độ. Thêm vào đó, cần thử nghiệm với n biến nhiễu, mỗi biến với 02 mức khác nhau. Là phương pháp kiểm soát chất lượng độc lập tại các bước thiết kế qui trình và sản phẩm trong chu kỳ phát triển sản phẩm. Phương pháp này do Genichi Taguchi đưa ra bao gồm ba giai đoạn thiết kế sản phẩm: thiết kế hệ thống, thiết kế các tham số, thiết kế khả năng chịu đựng. Mục đích là giảm tác động đến chất lượng bằng cách hạn chế tính biến thiên của thuộc tính sản phẩm trong suốt giai đoạn thiết kế các thông số phát triển sản phẩm.