田口方法与品质工程原理

1、10/17/2022Page1邱東波顧顧問問現任任：東莞聯碩碩企業管管理有限限公司台灣彙智智企業管管理有限限公司學歷歷：中國文化化大學會會計系(臺灣)注冊會計計師國立政治治大學高高級經營營管理研研修畢業業加拿大工工業心理理研修日本經營營士會研研修（臺灣）經濟部部中小企企業處甄甄選合格格顧問師師（臺灣）經濟部部中小企企業處甄甄選合格格顧問師師講師1/17/2020Page2邱東波顧顧問問經歷歷 ：(一)歷任臺灣灣中小型型企業之之成本課課長、財財務經理理、品管管課長、總廠長長、行銷銷副總經經理、總總經理之之實際工工作。(二)臺灣靜宜宜大學、世新大大學、名名師會計計實務補補習班、大舜稅稅務會計計實務

2、補補習班、臺北縣縣工業會會、新竹竹市工業業會、健健行工專專、社會會大學等等企業經經理班講講授臺灣電動動吊車同同業工會會常年顧顧問臺灣加油油站同業業工會常常年顧問問臺灣會計計同業工工會常年年顧問1/17/2020Page3邱東波顧顧問問(三)自一九八八九年起起開始進進入大陸陸，輔導導臺商大大陸投資資設廠及及中、外外資企業業之：經營管理理體質改善善內控制度度建制MIS資信網絡絡行銷戰略略規劃生產現場場改善會計制度度健全化化企業幹部部人才培培育企業轉型型個人咨詢詢：上百百家以上上，可以以說集大大陸臺商商在中國國經營成成功與失失敗經驗驗於一身身的資深深顧問師師經歷歷 ：1/17/2020Page4邱東

3、波顧顧問問(1)臺灣花連連省立醫醫院、臺臺東醫院院、臺北北市立醫醫院、衛衛生局等等醫療系系統之TQM(2)眾志營造造 盛州州建設杰杰興鋼鋼構等營建產產業十二二家(3)美國克萊萊斯勒汽汽車臺灣灣經銷商商體系之之建制與與規範等等計十二二家(4)晟茂科技技、鑫品品電機、大山拉拉鏈、立立來印整整、東方方錶業、新樓工工業、華華聲電子子、信誠誠陶瓷、盛達陶陶瓷、華華興、恆恆達陶瓷瓷、鴻源源科技、東隆五五金、信信誼陶瓷瓷、羅馬馬陶瓷、合成興興業、國國賓陶瓷瓷、瑞祥祥水曖、東亞瓷瓷磚、天天地瓷磚磚、全國國加油站站、大宇宇電線電電纜、國國際洪建建全文教教、寶旺旺螺絲、寶彥汽汽車銷售售、草本本化妝品品、瑪莉莉飾品

4、等百餘家家企業之之生產改改善，TQM及行銷規規劃。輔導實績績：1/17/2020Page5邱東波顧顧問問著作作：臺灣中小小企業大大陸投資資規劃實實務臺灣中小小企業大大陸經營營稅務管管理實務務臺灣中小小企業大大陸投資資幹部管管理實務務中國中小小企業現現階段經經營策略略思維與與方向中國中小小企業之之文化塑塑造再創創優勢臺灣中小小企業大大陸經營營內銷策策略實務務中國建材材產業發發展方向向及行銷銷管理實實務1/17/2020Page6田口方法法的导入入主讲人：邱东波波1/17/2020Page7课程程大大纲纲一、田口方法法与品质质工程原原理二、品质损失函数三、直交表与应用实例研究四、实验计划与制程改善

5、模式1/17/2020Page8一、田口方法与品质工程原理1.1前言每位工程程人员都都希望能能以最少少的成本本，最短短的时间间设计，制造出出合乎顾顾客满意意的产品品。但但是工程程设计之之基础(依据)包括基本本科学知知识及已已有类似似的产品品设计及及制造经经验。其其中最困困难的部部分是设设计参数数水准(Design ParameterLevel)的订定。一般而而言，工工程师会会进行很很多实验验，以决决定最佳佳之设计计参数规规格水准准。田口口博士(Dr.GenichiTaguchi)于1962年获戴明明个人奖奖(IndividualDemingAward)，其主要要贡献就就是发明明了稳健健设计(R

6、obust Design)方法，从从而提升升了日本本产品品品质及日日本产业业界的研研发设计计能力，由于此此方法可可以应用用在相当当广的领领域，如如电机、汽车、光电、化工及及电脑等等产品的的设计开开发工作作中，因因此其推推广应用用非常迅迅速。今今日，若若要设计计低成本本、高品品质的产产品，很很1/17/2020Page9一、田口方法与品质工程原理少不引用用田口博博士的坚坚耐设计计方法。一般俗俗称的田田口品质质工程方方法，主主要是指指其稳健健设计方方法而言言，由于于此方法法主要是是寻找设设计参数数的水准准，因此此又称为为参数设设计或线线外品管管(Off-LineQualityControl)方法，

7、参参数设计计在实际际作业上上是找变变异性(Variability)最小的产产品或制制程，换换句话说说就是要要找出对对环境有有坚耐性性不敏感感的产品品，而其其手段并并不需要要使用最最高级昂昂贵的零零件或材材料，因因此可以以在低成成本之状状况下达达成高品品质的目目的。在稳健设设计的执执行过程程中，应应用统计计实验设设计(StatisticalExperimental Design)法规划实实验，以以获得与与各参数数有关的的资讯供供工程人人员决策策(EngineeringDecision)之用。统统计实验验方法原原系英国国统计学学大师费费舍尔(Ronald Fisher)先生于1920年所创。其分析

8、析资料的的方法称称做变异异数分析析法(AnalysisofVariance,1/17/2020Page10一、田口方法与品质工程原理简称ANOVA)，原来是是应用在在农产品品产量之之提升作作业分析析上。结结合此分分析方法法及后来来许多统统计学家家所创的的反应曲曲面法(ResponseSurfaceMethodology,简称RSM)，实验设设计方法法遂大放放异彩，并被推推广应用用在工业业、化学学、生物物、医学学及人文文社会等等其他科科学领域域上。1947年劳博士士(Rao,D.R.)建议使用用直交表表(OrthogonalArray)规划具有有数个参参数的实实验计划划(Experimental

9、 Plan),田口博士士后来也也大量引引用此概概念以执执行参数数设计，并推广广成为内内直交表表(InnerOrthogonalArray)与外直交交表(OuterOrthogonalArray)重叠一起起的使用用方法，以此做做信号杂杂音比(Signal to Noise Ratio,简称S/N比)的计算。因为工工业产品品往往因因使用环环境的变变化而导导致变异异较大，因此田田口方法法的稳健健设计大大部分是是用于此此类产品品。1/17/2020Page11一、田口方法与品质工程原理传统的实实验计划划主要目目标是对对付产量量，因此此只要应应用RSM提升产量量的平均均数(Mean)就可以了了，并不不需

10、要应应用外直直交表。而工业业产品的的主要问问题是产产品的变变异，因因此要应应用外直直交表执执行重复复实验求求得变异异数(Variance)。田口博博士将平平均数视视为信号号，将变变异数视视为杂音音，以其其SN比代替传传统的反反应特性性值(ResponseCharacteristicValue)做为分析析改善的的对象，他宣称称只要SN比大的设设计就是是最佳参参数设计计。当然然此种说说法遭到到一些统统计学家家如博克克斯(Box)、汉特(Hunter)、布拉普普(Braper)等人士的的批评，但田口口博士以以SN比做分析析的基础础确实也也改进了了数量颇颇多的工工业产品品。此方方法一直直不断地地演进，

11、目前除除了一般般所谓的的静态特特性(Static Characteristic)只寻求点点的最佳佳设计以以外，田田口博士士也推展展出动态态特性(DynamicCharacteristic)寻求线的的最佳设设计1/17/2020Page12一、田口方法与品质工程原理，此种主主要是针针对反应应特性与与某项参参数间存存在线性性关系时时可以利利用一次次进化实实验计划划的机会会就把一一系列的的最佳设设计求出出来，亦亦即调整整该项参参数一般称为为信号因因子(Signal Factor)或可调因因子(AdjustableFactor),而达到不不同规格格的同类类产品最最佳设计计条件。总而言言之，田田口博士士

12、的坚耐耐设计是是工程设设计开发发及制程程改善最最经济有有效的方方法，虽虽然理论论上仍存存在某些些缺点，譬如SN比的统计计分布(StatisticalDistribution)究竟是什什么？以以及SN比的可加加性(Additivity)是否很好好等等。然而不不可讳言言，其方方法简单单易学，应用方方便，因因而工程程人员乐乐于学习习应用。1/17/2020Page13一、田口方法与品质工程原理1.2田口的哲哲学观念念及田口口方法田口方法法从工程程的角度度事先了了解品质质问题，把社会会损失成成本作为为衡量产产品品质质的依据据。田口口方法的的两个主主要工具具是直交交表和SN比，强调调的重点点是在产产品或

13、制制程设计计时考虑虑品质问问题，也也就是指指如何降降低产品品绩效的的变异。田口博博士的最最大贡献献不在于于实验设设计的数数学模式式，而是是提供了了一个新新的思考考观念，其基本本观念为为：质量量不是靠靠检验得得来的，也不是是靠控制制生产过过程得来来的；质质量，就就是把顾顾客的质质量要求求分解转转化成设设计参数数，形成成预期目目标值，最终生生产出低低成本且且性能稳稳定可靠靠的物美美价廉的的产品。简单地地说，也也就是在在产品最最初的开开发设计计阶段，通过围围绕所设设置的目目标值选选择设计计参数，并经过过实验最最大限度度减少变变异，从从而把质质量构建建到产品品中，使使所生产产的全部部产品具具有相同同的

14、、稳稳定的质质量，极极大地减减少损失失和降低低成本。1/17/2020Page14一、田口方法与品质工程原理由此可以以从以下下几点理理解：品质不是是检验出出来的，品质必必须设计计到产品品中去；品质的目目标是要要最小化化“与目目标值之之间的偏偏差”，并且免于不可可控制的的环境因因素的影影响；品质成本本应当用用与标准准值偏移移的函数数关系来来衡量。田口方法法以成本本效益的的观念找找出最佳佳的管理理水准组组合。这这个观念念与传统统的实验验设计完完全依循循统计原原理、强强调模式式的确立立的观念念有很大大的不同同。田口口方法是是一种技技术的改改善，不不是科学学的研究究，目前前已经成成为企业业界提升升品质

15、的的最佳方方法之一一。1/17/2020Page15一、田口方法与品质工程原理1.3参数的分分类对于一个个产品或或者制程程，我们们可用其其参数图图来表示示。如图图所示，其中y表示此过过程输出出的产品品或制程程的品质质特性(回应值)。影响y的参数可可分为信信号因子子(M)、控制因因子(Z)和杂音因因子(X)三类。下下面将对对这三类类参数详详细探讨讨。产 品/制 程信号因子子M控制因子子Z品质特性性Y(回应值)杂音因子子X产品/制程的参参数图1/17/2020Page16一、田口方法与品质工程原理1)信号因子子信号因子子(M)，是由产产品使用用人或操操作人设设定的参参数，用用以表示示产品反反应所应

16、应有的值值。举例例来说，一台电电扇的转转速，即即为使用用人期望望应有风风量的信信号因子子；汽车车前轮的的操纵的的角度，即为使使用人期期望该车车行车转转弯半径径的信号号因子。又例如如数字通通讯系统统中发送送的0与1，复印机机影印时时的原始始文件等等，也皆皆为信号号因子。产品设设计工程程师基于于其本身身对开发发产品所所具有的的工程知知识，选选定若干干信号因因子。有有时对同同一项产产品反应应，设计计工程师师选定两两个或两两个以上上的信号号因子，合为一一组。如如收音机机的tuning，通常多多为tuning及finetuning两者并用用。1/17/2020Page17一、田口方法与品质工程原理2)杂

17、音因子子(X)有许多参参数非设设计工程程师所能能控制，则称为为杂音因因子。此此外还有有些参数数，其“水准”或强度度极难控控制，或或控制时时需耗很很高成本本，也可可视之为为杂音因因子。杂杂音因子子的水准准，通常常因产品品逐件而而不同，因产品品使用或或操作环环境而不不同，也也因时而而不同。而且，杂音因因子的实实际值往往往无法法知道；至多知知道其统统计特性性，例如如杂音因因子的中中数值、或变异异等。杂杂音因子子的存在在，常导导致反应应y偏离其目目标值，因而造造成品质质损失。杂音因因子可归归纳为如如下三类类：外在因素素(External)所谓外在在因素，主要有有二：一一为产品品操作的的环境；一为产产品

18、承受受的负荷荷。环境境方面，有关的的杂音因因素不外外有温度度、湿度度、灰尘尘、电压压、电磁磁干扰、震动以以及操作作产品时时的人为为错误等等。此外外1/17/2020Page18一、田口方法与品质工程原理如产品承承受的任任务多少少、以及及产品连连续承受受任务的的时间长长短等，则为负负荷方面面常见的的杂音因因素。零件间的的变异(逐件变异异)(Unit-To-UnitVariation)在制造过过程中无无法避免免有变异异的发生生；制程程发生变变异，必必然引致致逐件产产品参数数也发生生变异。例如一一项电阻阻，虽经经订明其其值为100千欧姆，但实际际上可能能某一件件为101千欧姆，而另一一件则为为98千

19、欧姆。坏损(Deteriorationn)某一产品品在售出出时，可可能其整整批产品品的品质质特性均均与目标标值相符符。但历历经相当当时间后后，其中中个别产产品可能能发生变变化，导导致产品品性能呈呈现坏损损。再列举数数项常见见产品，并分别别说明其其重要的的杂音因因素如下下：1/17/2020Page19一、田口方法与品质工程原理冰箱。冰箱内部部的温度度控制，可能发发生的重重要杂音音因素如如下：外在因素素：包括括冰箱门门开启及及关闭的的次数、冰箱内内所存食物数量量、食物物存入冰冰箱时的的食物温温度、箱箱外温度度的变化、电源源电压的的变化等等。零件间的的变异：冰箱门门的密合合程度、冰箱制制冷剂的的数

20、量等。坏损：制制冷剂的的漏泄、压缩机机零组件件的机械械损耗等等。汽车。汽车的有有效刹车车距离，可能的的重要杂杂音因素素通常包包括下列列项目：外在因素素：路面面的潮湿湿或干燥燥情形、路面沥沥青的铺铺设情形、车内内乘坐人人数等。零件间的的变异：刹车鼓鼓磨擦系系数变异异、刹车车的油量量等。坏损：刹刹车鼓及及刹车垫垫的损耗耗情形、刹车油油的漏油油情形等。1/17/2020Page20一、田口方法与品质工程原理另在制造造程序方方面，通通常皆为为逐件变变异的产产生来源源。其本本身也受受多项其其他变异异原因的的影响。该变异异原因，也称之之为杂音音因素。此类杂杂音因素素，与上上面所述述产品性性能的变变异相似似

21、，也可可划分为为如下三三类：(1)制程以外外的因素素(ExternalToThe Process)此类杂音音因素，指制程程实施所所在环境境的有关关因素及及制程的的负荷等等。例如如材料的的变异、作业员员的错误误等，均均属此类类。(2)制程的不不均匀性性(ProcessNonuniformity)通常有些些制程，需将许许多件数数的制品品以“一一批”同同时进入入制程。例如印印刷电路路板的焊焊合，有有时多达达1000个或1000以上的焊焊点同时时焊合。其中每每一个焊焊点均可可能因其其焊点位位置的不不同，而而有不同同的处理理情况。此类制制程不均均匀性，均匀产产生变异异的重要要原因。1/17/2020Pa

22、ge21一、田口方法与品质工程原理(3)制程流动动因素(ProcessDrift)由于制程程中可能能因制品品件数过过多，而而出现化化学材料料用罄、工具磨磨损等情情况，因因而产品品的平均均品质特特性发生生改变。关于本项项制程方方面的变变异，兹兹另举一一例如下下，说明明产生变变异的三三类杂音音因素：胶片冲洗洗。胶片冲洗洗程序中中常见的的重要杂杂音因子子如下：制程以外外因素：同时冲冲洗的胶胶片件数数、冲洗洗室内的的光线情形等。制程不均均匀性：每批冲冲洗时间间的变异异、冲洗洗机器内内各位置的显影影化学材材料的情情况等。制程流动动因素：经冲洗洗多件胶胶片后，显像化化学材料料的变化等。1/17/2020P

23、age22一、田口方法与品质工程原理前面曾经经指出：稳健设设计的基基本原则则，在于于“减低低变异原原因产生生的影响响，从而而改善品品质”。基于这这项原则则，故实实施稳健健设计时时，必须须明确找找出其中中的杂音音因素。若同一一产品或或制程具具有多项项功能，不同的的杂音因因素通常常多能对对不同的的品质特特性发生生影响。举例来来说，对对复印机机而言，影印品品质的杂杂音因素素，当不不同于机机内走纸纸的杂音音因素。因此，复印机机的不同同项目的的品质特特性，理理应分别别求其最最适化。而如何何找出与与其有关关的杂音音因素，通常通通过丰富富的工作作经验来来判断。杂音因因素又有有“重要要”及“次要”之别；何者较

24、较为重要要，何者者较为次次要，则则依赖于于有效的的实验。1/17/2020Page23一、田口方法与品质工程原理3)控制因子子(Z)所谓控制制因子，也是一一类参数数，为设设计工程程师可自自由设定定的参数数。我们们可以说说，作为为一位设设计工程程师，主主要职责责是决定定这类参参数的最最佳值。控制因因子通常常均可能能有高低低值的变变动，称称为“水水准”。有些控控制因子子的水准准变动时时，制造造成本不不致变动动；但有有些控制制因子水水准变动动则将带带动制造造成本的的变动。前面电电源电路路的举例例中，晶晶体管(gain)及dividing分流电阻阻均为控控制因子子，其水水准变动动对制造造成本不不产生影

25、影响。但但是，晶晶体管(gain)的容差，则显然然会有带带动制造造成本的的作用。对于能能影响制制造成本本的控制制因子，我们将将其称为为容差因因素；而而对其他他不影响响制造成成本的控控制因子子，则仍仍然称之之为控制制因子。1/17/2020Page24一、田口方法与品质工程原理产品或制制程的图图解固然然是一幅幅关于产产品的图图解，这这幅图解解同样可可以适用用于制程程，甚至至还可以以适用于于企业系系统。重重要的是是：我们们必须明明确认定定其有关关的反应应、信号号因素、杂音因因素及控控制因素素，我们们在规划划一项“实验计计划”专专案时，必须确确定其中中何项控控产 品/制 程信号因素素M杂音因素素XY

26、反应控制因素素Z产品或制制程的图图解1/17/2020Page25一、田口方法与品质工程原理制因素可可影响制制造成本本，何项项控制因因素不致致影响制制造成本本。对于于不影响响制造成成本的控控制因素素，我们们可以应应用参数数设计；而对于于影响制制造成本本的控制制因素，则应改改为容差差设计。此外，“实验计计划”的的专案，也可以以其“信信号因素素”及“品质特特性的性性质”为为基础，划分为为不同类类别。有有些专题题牵涉的的“信号号因素”常保持持一定的的常数值值；对这这类问题题，我们们称之为为“静态态问题”(Staticproblems)；而另一一些问题题则称之之为“动动态问题题”(DynamicPro

27、blems)。1/17/2020Page26一、田口方法与品质工程原理1.4品质工程程原理设计一项项产品或或一项制制程，确确为一桩桩至为繁繁复的作作业。这这一作业业的输出出，通常常是一整整批的图图样及文文件规格格等，用用以评述述一项产产品应如如何制成成。大致致说来，各项图图表及规规格，具具有三项项基本要要素：a.系统的结结构；b.整个系统统中全部部各项参参数的名名目值；c.其中每一一个参数数的容差差或其允允收变异异。而所所谓“产产品设计计或制程程设计的的最适化化”，主主要意义义即为决决定最佳佳的系统统结构、最佳的的参数值值及最佳佳的容差差。设想某一一市场，共计有有两家供供应商，市场客客户皆有有

28、评估其其品质损损失的能能力。其其中所称称品质损损失，包包括产品品的操作作成本及及因该产产品功能能偏离目目标值而而发生的的其他各各项损失失。再假假定两家家供应商商的价格格及品质质损失均均互有高高低。在在此一市市场内，能被普普通接受受的1/17/2020Page27一、田口方法与品质工程原理供应商，无疑应应为品质质损失及及价格两两项之合合计金额额为较低低的供应应商。一一家公司司如何开开始就被被普遍接接受，可可循的最最适化策策略定有有多种途途径。其其中最应应重视者者，有下下列三项项：(1)保持产品品品质与与竞争对对手相同同，而制制造成本本则求最最小。采采取此一一策略的的业者，将可能能使其单单位利润润

29、达到最最大。(2)保持产品品制造成成本与竞竞争对手手相同，而使其其品质损损失减至至最小。采取本本项策略略者，当当可在业业界中建建立品质质声誉。(3)保持品质质损失及及制造成成本的合合计金额额最低，采取此此一策略略，则显显然对业业者本身身及客户户的总资资源能有有最佳的的利用。与客户户及供应应业者同同为一家家集团旗旗下的关关系企业业时，本本项策略略应属最最适当。但政府府公用事事业管理理机构当当也有必必要密切切配合，以使各各有关公公用事业业公司也也有同样样的策略略。1/17/2020Page28一、田口方法与品质工程原理在上述三三项不同同的策略略中，第第1及第2两项，互互为极端端，业者者均能受受到接

30、纳纳。在此此两项极极端性策策略之间间，尚能能有其他他种种不不同的中中间性策策略；上上述第3项策略事事实上也也为中间间性策略略之一，且为其其中应当当重视的的一项。1)工程设计计业者所采采取的策策略，为为保持产产品于一一定的品品质水准准，并使使“制造造成本”最低。在这样样的策略略下，业业者面对对的应如如何力求求产品或或制程设设计的最最适化，在工程程问题上上极为困困难且繁繁杂。第第一，有有关产品品或制程程的为数数众多的的参数和和产品反反应的关关系，通通常均为为未知数数，而必必须靠实实验方法法来掌握握。第二二，在产产品或制制程设计计阶段，有关影影响产品品品质的的杂音因因素的变变异等级级材料、零组件件的

31、成本本，以及及容差等等的正确确数量，同样也也皆为未未知数。例如在在产品设设1/17/2020Page29一、田口方法与品质工程原理计方面，制造的的变异情情形便无无可查考考。因此此，倘需需拟订一一项涵盖盖全部各各项成本本的目标标函数，显属毫毫无可能能。面对对此类的的种种困困难，通通常惟有有凭直觉觉来拟订订策略。兹列举举三项步步骤如下下：概念设计在概念设设计的步步骤中，设计人人应以产产品应有有的功能能为基础础，研究究分析多多面不同同的产品品结构及及工艺，然后从从中选出出一项认认为最为为适当者者。例如如为产品品选定一一项最适适当的电电路图解解，及选选定一项项制造操操作顺序序等。这这份作业业，应为为最

32、具创创造性的的一项作作业，较较依赖设设计人的的经验及及技能。在一般般情况下下，通常常仅选定定一种结结构及工工艺。但但对某些些高度复复杂的产产品而言言，有时时宜先行行选出两两种或三三种认为为适当的的结构，再分别别作初步步的开发发，最后后从中决决定何项项结构为为最佳。此一步步骤的概概念设计计，对如如何降低低产品相相对于各各项杂1/17/2020Page30一、田口方法与品质工程原理音因素的的敏感度度，及对对如何才才能降低低制造成成本，均均有关键键性作用用。采用用的技术术，有所所谓“品品质功能能展开”(QualityFunctionDeployment.简称为QFD)者，均可可在此一一步骤中中应用，

33、可使概概念设计计的品质质及效率率大为提提升。参数设计计在参数设设计步骤骤中，设设计人必必须决定定各项控控制因素素的最佳佳决策，务使不不致影响响制造成成本，或或保持品品质损失失于最小小。因此此，我们们必须降降低产品品或制程程功能相相对于全全部杂音音因素的的敏感度度，同时时掌握各各参数的的目标值值。我们们进行参参数设计计，须为为杂音因因素设定定较宽的的容差，并假定定产品将将采用较较低等级级的零组组件和材材料。换换言之，我们的的目的，纯然是是为了压压低制造造成本；同时降降低对杂杂音的敏敏感度，以减轻轻品质损损失。假假如在此此一步骤骤参数设设计的最最后结果果1/17/2020Page31一、田口方法与

34、品质工程原理，品质损损失果然然符合规规格了，表示我我们已经经达成了了最低成成本，我我们便可可就此打打住，不不必继续续第三个个步骤了了。不过过，在实实务上，品质损损失往往往仍须再再行降低低，因此此我们通通常仍应应再步入入第三个个步骤。容差设计步入第三三个步骤骤，我们们应在“降低因因性能变变异而产产生的品品质损失失”和“增加制制造成本本”两者者之间妥妥善衡量量，取一一适中点点。换言言之，我我们必须须选择性性地降低低容差，也必须须选择性性地采用用较高等等级的材材料，以以求最适适当的成成本效益益。我们们应能了了解：降降低容差差和改用用较佳材材料，两两者皆属属容差因因素。在在容差设设计中必必须记住住的是

35、：降低容容差和改改用较佳佳材料应应在通过过参数设设计，已已将对杂杂音的敏敏感度减减至最低低之后才才予进行行。否则则的话，我们将将难免会会为达成成1/17/2020Page32一、田口方法与品质工程原理品质损失失的减少少而采用用不必要要的太高高等级的的材料和和零组件件，导致致过高的的制造成成本。有有时我们们可以增增加一项项适当的的“补偿偿性措施施”，例例如增设设反馈控控制，也也可减低低产品反反应的变变异。当当然，增增加补偿偿性措施施必将使使产品成成本增高高；故而而此一办办法应视视为是一一项容差差因素，必须审审慎决定定。“实验计计划”的的推行，大体说说来，以以日本企企业界最最见成果果；日本本业者在

36、在降低杂杂音的敏敏感度方方面已有有了很好好的结果果。因此此，日本本才能以以较低的的成本，产出较较高品质质的产品品。相形形之下，美国企企业大多多不了解解何谓“实验计计划”；他们为为求改善善品质，通常只只知道“容差设设计”和和“概念念设计”两者。殊不知知只依靠靠容差设设计，则则将使产产品的制制造成本本偏高；而只依依靠概念念设计，则将有有赖于产产品突破破，而产产品突破破却是谈谈何容易易的事，必将拉拉长开发发时间。而1/17/2020Page33一、田口方法与品质工程原理“实验计计划”及及其有关关的技术术方法，主要是是以“参参数设计计”为重重点。1.5品质管制制在各阶阶段中的的要务本段的讨讨论，为为分

37、别针针对产品品寿命周周期的各各阶段，说明有有关品质质管制方方面的主主要业务务，并介介绍稳健健设计在在各阶段段中所扮扮演的角角色。一一项产品品既经决决定生产产推出，其寿命命期间便便可划分分为四个个阶段：产品设计阶段制程设计阶段制造阶段客户使用阶段1/17/2020Page34一、田口方法与品质工程原理该表为产产品寿命命各阶段段中主要要的品质质管制业业务。其其中对产产品设计计阶段及及制程设设计阶段段，品质质管制业业务可称称为“线线外品质质管制”(Off-lineQualityControl)；对于制制造阶段段的品质质管制业业务，名名为“线线上品质质管制”(On-lineQuality Contro

38、l)；而对于于客户使使用阶段段，有关关品质管管制的业业务则通通常包括括保证及及服务等等项。兹兹分别说说明如下下：1/17/2020Page35一、田口方法与品质工程原理1)产品设计计阶段在产品设设计阶段段，对于于所有三三类不同同的杂音音因素(包括外在在因素、逐件变变异、产产品坏损损)我们均可可以考虑虑。因此此，产品品设计阶阶段可视视为改善善品质及及降低单单位制程程成本最最重要的的一个阶阶段。其其中关于于参数设设计方面面，此一一阶段的的要务，为降低低产品对对所有三三类杂音音因素的的敏感度度，因此此当可为为我们产产生下列列利益：使产品可以使用于范围广阔的不同环境情况中，因此产品的操作成本将可较低。

39、可避免使用价格高昂的补救性设备，例如温度补偿电路路、空气气密闭装装置等；因此产产品较为为简单，价格也也可降低低。可使用较低等级的零组件及材料。由制程设计采用稳健设计所能产生的利益，也可在产品设计阶段中由参数设计而产生。1/17/2020Page36一、田口方法与品质工程原理2)制程设计计阶段进入“制制程设计计阶段”后，我我们已无无法降低低因外在在杂音因因素或因因产品组组件坏损损而产生生的影响响。这两两项因素素的影响响，惟有有在产品品设计阶阶段及选选用材料料零组件件时才能能减轻。不过，逐件变变异则可可在本项项制程设设计阶段段中降低低；因为为在制程程设计时时，我们们可以运运用参数数设计，以减轻轻逐

40、件变变异的敏敏感度。就某些产产品而言言，其坏坏损率会会因制程程设计的的情况而而异。例例如微电电子产品品，所含含不纯物物的数量量便往往往直接影影响其集集成电路路的坏损损率；但但可由制制程设计计的改善善而获得得控制。又例如如某些机机械零件件，其表表面处理理情况直直接影响响其磨损损率的作作用，也也可经由由制程设设计而改改善。1/17/2020Page37一、田口方法与品质工程原理3)制造阶段段制造程序序的设计计不论如如何周密密，均不不可能十十全十美美。因此此，在经经常的制制造操作作中仍必必须有线线上品质质管制业业务，以以使逐件件变异得得以降低低。所谓谓线上品品质管制制业务，计有下下列三类类主要项项目

41、：检测及矫正所谓检测测及矫正正(Detection andCorrection)，指制程程中随时时均可立立即检出出影响制制程的问问题，例例如某一一机器或或设备的的故障、材料特特性的突突见改变变、某一一操作的的错误等等等。凭凭借检测测，经常常不断地地观察制制程情况况或产品品特性。一但发发现此类类偏差，便应立立即采取取必要的的矫正措措施，以以防下次次再度产产生偏离离目标的的制件。本项检检测及矫矫正，本本质上是是在两项项问题之之间求得得一个平平衡的方方法：一一为客户户因产品品逐件变变异而产产生的品品质损失失，一为为制造业业者承担担的操作作成本，包括业业者实施施定项试试验及矫矫正措施施的成本本等。因因

42、此，有有1/17/2020Page38一、田口方法与品质工程原理关预防保保养、采采购较佳佳试验设设备等的的业务也也应包括括在内。关于变变异的机机制，最最常见的的技术即即为所谓谓统计制制程管理理技术(StatisticalProcessControl，简称SPC)。前馈控制制所谓前馈馈控制(FeedForward Control)，是指将将制程中中某一步步骤所发发生的错错误或缺缺点的有有关信息息，送至至下一个个步骤，以使后后制程的的变异得得以降低低。举例例来说，使用照照相机时时，倘不不慎误将将一卷200ASA胶卷装进进调整为为100ASA的相机内内曝光。此项信信息倘能能及时转转告冲洗洗公司或或部

43、门，则冲洗洗部门当当可调节节其冲洗洗参数，以减轻轻曝光错错误的影影响。同同样，我我们在测测出进厂厂材料某某一特性性后，便便应将检检测资讯讯转知后后续的步步骤，则则最后产产品的逐逐件变异异当有降降低的可可能。是是即为“前馈控控制”的的要义。1/17/2020Page39一、田口方法与品质工程原理剔退制品品剔退制品品的目的的在于阻阻止将缺缺点件对对外发送送。通常常在某些些情况下下，工厂厂制程能能力有限限。换言言之，即即使在理理想条件件下，制制程中也也难免产产生较高高数量的的缺点产产品。因因此，作作为一项项最后的的选择，不得已已时惟有有在实施施全数检检验时，将缺点点制品剔剔退或修修整，以以防外送送客

44、户。例如在在电子零零件制程程中，常常见的处处理方法法为将所所产零件件实施烧烧机测试试(Burnin)作为剔退退不良品品的方法法。1/17/2020Page40二、品质损失函数2.1品质、成成本与低低成本品品质工程程观念的的启发品质不是是免费的的，品质质是要花花高代价价来获取取的；品品质是一一项特殊殊高成本本的产物物。我们们要研究究降低品品质成本本的方法法，要规规划降低低品质成成本的制制度，更更要思考考降低品品质成本本的技巧巧。在成本结结构中，在产品品售价表表、资产产负债表表、损益益表内，都没有有将品质质一项特特别标示示出来。一般企企业界人人士不易易体会品品质的价价值与重重要性。假如能够够将产品

45、品品质第第一次就就做好，好像很很容易产产生品质质是免费费的误解解，甚至至是错解解。要生产或或制造优优良的品品质，要要多方面面的条件件、因素素来配合合。要有有杰出、优秀的的设计、生技、制造、品管人人员，优优良精密密的机器器、设备备、原物物料，良良好的工工作环境境，更要要有好的的管理制制度。1/17/2020Page41二、品质损失函数田口玄一一博士对对“品质质”的定定义，有有相当独独特的见见解。他他说：品品质是“产品出出厂后”给予社社会的“最小损损失”，但不包包含因“机能本本身”原原因所引引起的“损失”；而“损失”又定义义为“由由于机能能的变异异而引起起的损失失及弊害害项目所所引发的的一系列列损

46、失”。由于可以以将品质质量化为为金钱损损失，故故有所谓谓下列的的“田口口四大主主张”：任何产品，都是成本最重要。可以降低成本而不影响品质。可以提高品质而不不增加成成本。提高品质质的同时，又可降低成本。在田口方方法中，品质是是指机能能的变异异、危险险和使用用成本等等相1/17/2020Page42二、品质损失函数关的水准准，而所所谓的品品质工程程即是研研究品质质的评价价方法，设法在在不增加加成本的的情况下下，利用用“参数数设计”来改善善品质。这种利利用直交交表、参参数设计计的概念念来进行行实验计计划、制制程改善善、技术术创新的的方法，在日本本、美国国称之为为“田口口方法”，亦有有人称为为“低成成

47、本品质质工程”。论品质，应研究究其在什什么成本本下的品品质。以以“低成成本”生生产“高高品质”的产品品，是一一项涉及及科技的的课题，包括工工程学、经济学学、统计计学及管管理学等等。我们们生产一一项产品品，应考考虑的成成本计有有下列三三大项目目：操作成本本所谓操作作成本，包括操操作该项项产品所所需的能能源成本本、环境境控制成成本、维维护成本本，以及及零组件件的存货货成本等等等。不不同制造造业者1/17/2020Page43二、品质损失函数生产的产产品，其其操作的的资源成成本当然然也有别别。例如如某一产产品如果果受温度度及湿度度的影响响甚大，则常需需要进行行空气调调节及暖暖气的成成本。制制造业者者

48、设计产产品时倘倘能注意意该项产产品的“坚耐性性”，则则其操作作成本能能巨幅降降低。换换言之，所谓坚坚耐性，意为降降低该产产品对“环境、使用情情况、制制造及零零组件损损毁等变变化的敏敏感度”。制造成本本制造成本本的重要要项目，计有设设备、机机器、材材料、人人工、废废料、修修整等项项目成本本。在竞竞争性高高的环境境，通常常可使用用较低等等级的材材料、熟熟练性较较低的人人工以及及价格较较低廉的的设备等等，以降降低“单单位制造造成本”(UMC)，维持适适当水准准的品质质。产品品设计时时能重视视该产品品的“坚坚耐性”，重视视制程的的“坚耐耐性”，换言之之，尽可可能降低低制程对对制造条条件变异异的敏感感度

49、，则则此一情情况应是是可以达达成。1/17/2020Page44二、品质损失函数R&D成本所谓R&D成本，主主要包括括新产品品开发所所需时间间的成本本，再加加上有关关工程资资源及研研究实验验资源等等的成本本。R&D作业的实实施目标标，应为为设法降降低单位位成本及及操作成成本。实实验计划划与品质质工程的的实施，对这项项R&D目标的达达成，有有甚为重重要的作作用；因因为实验验计划与与品质工工程足以以改善取取得产品品及制程程设计所所需重要要资讯和和数据的的效率，因此当当可缩短短产品开开发的时时间，减减少开发发所用的的资源。请注意，在上述述三类成成本中，制造成成本和R&D成本两者者，系产产生于生生产业

50、者者，再透透过产品品价格转转嫁于客客户，至至于操作作成本有有时称为为“使用用成本”，则直直接由客客户产生生和负担担，但其其高低也也源于“产品的的品质”。因此此，从客客户的观观点来看看，产品品的购买买价格加加上操作作成本，合而成成为客户户购买该该产品后后满足其其需要的的“经济济1/17/2020Page45二、品质损失函数性”。产品的品质较高者，则操操作成本本通常较较低；反反之亦然然。实验验计划与与品质工工程是一一项系统统化的方方法，一一方面保保持生产产业者的的成本较较低，而而同时为为客户提提供较高高品质的的产品，使操作作成本也也得以较较低。2.2工程设计计、工程程规格与与实验计计划工程规格格的

51、设计计、计算算、验证证与工程程设计为为研究开开发作业业中的主主要一环环，目的的在于产产生有关关的图样样、规格格及其他他信息，以供产产品制造造、供应应客户需需求之用用。工程程设计作作业的进进行，应应以有关关的科学学知识、过去去对类似似产品的的设计及及制程所所累积的的工程经经验为基基础。第二次世世界大战战结束，日本开开始复兴兴建设时时，就面面对了缺缺乏1/17/2020Page46二、品质损失函数优良原材材料、制制造设备备及熟练练工程人人员的严严重问题题，而日日本必须须因应的的挑战，则是生生产高品品质产品品，以及及必须持持续提升升品质的的要求。田口玄玄一承担担了迎接接这项挑挑战的任任务，认认为必须

52、须研究开开发一项项方法，来解决决此一困困境。田田口当时时为日本本电话电电报公司司(NTT)电信研究究所的经经理，负负责开发发各项通通信产品品。在1950年代至1960年代初期期研究中中，田口口博士便便奠定了了实验计计划的基基础，且且应用其其基本原原理开发发了多项项产品。田口博博士因此此荣获了了1962年的戴明明奖，那那是品质质管理学学术领域域中的一一项最高高荣誉。实验计划划可以普普遍运用用于多项项问题。电子产产品、汽汽车产品品、摄影影机及其其他许多多行业。日本之之所以能能有惊人人的进步步，进入入快速成成长的国国际市场场，此一一方法的的应用应应是重要要因素之之一。所谓实验验计划，是采用用统计学学

53、实验设设计上的的许多观观念，凭凭以1/17/2020Page47二、品质损失函数设计必要要的实验验，以取取得有关关重要决决策变量量的信息息和数据据。所称称统计学学实验设设计，系系于1920年代英国国学者罗罗纳德.费希尔爵爵士(Sir RonaldFisher)研究所创创。费希希尔创立立了实验验设计的的基本原原理及有有关数据据分析的的技术，名为“差异分分析”(AnalysisOfVariance,简称ANOVA)。其后经经由多位位统计学学人发扬扬并推广广应用。直交表设设计与应应用，无无疑为统统计学的的实验设设计增添添了一个个新层面面特别是对今天的产品及制程设计计人员最最为关切切的下列列两项课课题

54、，有有了新的的突破：产品功能能在客户户的使用用环境中中的变异异应如何何缓和和和减轻。在研究部部门凭实实验所达达成的“工程决决策”，应如何何确保其其在制造环环境及客客户环境境中同为为最适的的决策。1/17/2020Page48二、品质损失函数直交表与与参数设设计在解解决上述述问题中中，使用用的是统统计学实实验设计计上的数数学方法法；但其其数学方方法背后后所依据据的思想想程序则则大为有有别。然然而上述述两课题题的解决决方法，的确是是一项改改善生产产力的有有力工具具。2.3直交表与与实验计计划一般而言言，一项项产品在在不同的的使用情情况下，其不同同的设计计参数对对其性能能将有如如何的影影响，往往往需

55、花花费很多多时间才才能获取取足够资资讯。而而所谓实实验计划划则有如如一座放放大器；应用此此放大器器，工程程师仅需需在实验验工作上上花费一一半的时时间，或或甚至不不到一半半的时间间，便可可获得足足够的信信息。实验计划划的实施施，有下下列两项项重要任任务：1/17/2020Page49二、品质损失函数 于设设计/开发阶段段，进行行品质的的测度换言之，我们必必须有一一项关于于品质的的领先指指标，始始能评估估某一特特定的设设计参数数对该产产品性能能可能产产生的影影响。应做必要的实验，以取得有关各项设计参数确切可靠的资讯我们必须须取得有有关设计计参数的的确切可可靠的信信息，我我们才能能在制造造阶段及及客

56、户使使用阶段段避免设设计的修修改。而而且，各各项信息息的取得得，还必必须力求求节省时时间，及及减少耗耗用资源源。至于使用用的工具具，一为为“直交交表”，借此可可以对多多项不同同的设计计参数同同时进行行研究；一为“信号对对杂音比比”SN比，用以以进行品品质的测测度。1/17/2020Page50三、直交交表与应应用实例例研究3.1定义：直直交与直直交原理理所谓直交交是指“垂直相相交”，意思是是说两个个方向成成90，代表方方向的东东西，在在数学上上叫做向向量。意意思说，有方向向(及大小)的量，例例如(-1,+1)是一个向向量，用用坐标画画出来，相当于于自原点点到(-1,+1)(这一点的的一端是是箭

57、头)。同样，(+1,+1)也可如此此表示，如此一一来这两两个方向向互成90，因此直直交。m1m2=1(-1)=-1b=-1b=190a=1m2m1a=1(-1,+1)(+1,+1)m2=斜率=a/b=1/-1=-1m1=斜率=a/b=1/1=11/17/2020Page51三、直交交表与应应用实例例研究如果我们们考虑过过点(0,0),(+1,+1)的直线，可以求求出它的的斜率m1=1;同样，过过点(0,0)及(-1,+1)的直线，斜率m2=-1。解析几几何中学学过，当当m1m2=-1时，两直直线成直直角，所所以对于于经过原原点的这这两条直直线来说说，m1m2=-1，事实上上就相当当于说：对(1

58、,1)及(-1,1)两个向量量来说，只要先先将对应应项相乘乘再相加加，如果果其和为为0，则两个个向量互互成直角角。m1m2=1(-1)=-1b=-1b=190a=1m2m1a=1(-1,+1)(+1,+1)m2=斜率=a/b=1/-1=-1m1=斜率=a/b=1/1=11/17/2020Page52三、直交交表与应应用实例例研究3.2直交表的的直交性性证明对于任意意一张直直交表都都应当具具备下列列两个特特性：1)每一列都都是自我我平衡的的(Self-Balanced),在每一列列中因子子的各水水准出现现的频率率是相同同的；2)每两列间间都是平平衡的(Mutual-Balanced)，也就是是在

59、某一一列中出出现某一一水准的的所有实实验组，与在另另一列中中出现此此水准的的频率是是相同的的。上述两个个特性同同时存在在，就可可以称为为直交(Orthogonal)。因此我我们可以以根据上上述理论论对直交交表之直直交性进进行证明明，下面面列出了了常见的的直交表表的证明明：L4(23)、L8(27)、L9(34)、L18(2137)1/17/2020Page53三、直交交表与应应用实例例研究1)L4(23)直交表Expt No.Column A B C 1 1 1 12 1 2 23 2 1 24 2 2 11/17/2020Page54三、直交交表与应应用实例例研究证明L4(23)是正确的的直

60、交表表：ABCAB之和BC之和CA之和+0000001/17/2020Page55三、直交交表与应应用实例例研究2)L8(27)直交表ABCDEFG111111111122221221122122221121212122122121221122122121121/17/2020Page56三、直交交表与应应用实例例研究证明L8(27)是正确的的直交表表：ABCDEFGAB之和BC之和CD之和DE之和EF之和FG之和GA之和+000000000000001/17/2020Page57三、直交交表与应应用实例例研究3)L9(34)直交表 因子 No.ABCD11111212223133342123