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参数设计方法与品质工程技术1参数设计方法与品质工程技术目录1.产品设计者的任务-------------------------------------------------------32.生产制程设计者的任务------

-------------------------------------------73.线上品质工程者的任务-------------------------------------------------84.品质功能和企业活动--

--------------------------------------------------115.品质工程主要内容一览表---------------------------------------------

-156.何谓参数设计-------------------------------------------------------------167.田口方法范例一-------------------------

--------------------------------188.田口方法范例二----------------------------------------------------------4521.产品设计者的

任务产品设计部门是将企划所决定的产品机能在成本限制之下，限期开发出新产品，其使用的手法有以下四个步骤：(1)系统选择科学和工程最大的差距在于科学是探求自然现象的正确法则，但正确法则只有一个而已。而在工

程领域里，设计某产品的功能却可有无数的方法。在无数的系统中，选择符合目的地，称为系统选择。(a)尽可能选择尚未问世的系统，并以专利保护之。(b)同时考虑安全设计。在功能全部失效时，避免社会损失太大。(c)以统计方式演变的实验计划法应该由设计工

程师来写才恰当，而非由统计人员来处理。3(2)参数设计被选择的系统中，有很多參数值必需被决定。而以实验计划法和SN比概念来决定参数值，以同时提高品质和降低成本的设计称为“参数设计”。(3)允差设计当参数设计后，各参数的中心值已经决定，但是各零件和材料的误差百分比随着价格与等级而有所不同。运用

实验计划法和SN比概念来决定零件和材料的等级。以得到最佳品质和成本的设计，称为允差设计。同時也可用允差设计来求得功能界限和失去功能时的近似损失函数。4(4)允差的决定这个步骤可以略去，它是说明将允差设计所决定的零件和材料，写入规格书和图表上，并作成契约

，交由生产线或由OEM(代工)来完成。系统的选择，一般只需2天的讨论便可决定，而在完成参数设计与允差设计后，才能对产品品质作最终的评价。产品设计随着产品而有些差异，其构成阶段可细分如下：(a)总系统(b)次系统(c)单位和零件(d)原件和个片

的开发(e)材料的开发5注:上述(a)到(e)的任一阶段包含有系统选择到允差决定第四步骤。而第(c)到(e)阶段常在产品设计和生产制程设计时一起拿来研究。特别要提醒的是在系统选择步骤里，必需包括安全设

计是非常重要的事，同时若产品中的兩功能独立的话，最好分开研究之，若一起研究则效率不高。譬如一台复印机，送纸效果和影印清晰度的两功能，基本上是独立的，就是两者几乎毫不相干，故最好分开作个别的研究。62.生产制程设计者的任务依据产品设计的规格书和图面，设计出高效率的生产线，其设计阶段仍为：(1)

系统选择：加工工程系统(包括自动校正系统)乃由相关的传统技术决定之。(2)参数设计：关于包含购入材料和零件加工的各项工程，决定其最适作业条件的参数值。藉由去除原因的影响来改善制程的能力。(3)允差设计：针对各加工工程的作业条件和变

异原因，决定其功能界限和允差范围。去除变异原因可作为抑制品质变异的对策。上述的参数与允差设计可利用实验计划法，使得设计效率提升，尤其参数设计比允差设计重要。73.线上品质工程者的任务任何生产线慢慢地会偏离

生产目标，因此每隔一段时间要检查目标值偏离的情形。若偏离太远，则必需停下来作调整和校正的工作，使制造的产品均匀化。应该多久查检一次，调整的界限当设在何值才使损失最少，便是所谓的“线上品质工程”(on-linequalityengineering)。前面提及的产品设计和生产制程设计阶段是属

“离线品质工程”(off-linequalityengineering).8线上品质工程可细分为3种：(1)线上工程管理(a)产品特性值的回馈控制(b)制程条件的回馈控制(c)计测器的校正(d)制程条件的预测、修正、和适应性控制(e)制程的预防与保全上述技术并控制制程变化的原

因，只是将其调回原来的状况，使产品的变异减小。9(2)线上产品管理对1个个制造出来的产品作检查，以备做修正、处理或废弃。若有自动檢查及处理的功能时，负责人只需作机器的校正就好。(3)售后服务出厂后的产品，使用某一段时间后作查检、保全及客诉的处理，这是属于服务和营业部门的工作。前面(1)和

(2)的线上管理是属于制造部门的工作。104.品质功能和企业活动品质中最难了解是产品在制造阶段和出厂后，由于环境、劣化、产品间的差异，而引起的功能变异。故把引起功能变异的原因(通称为杂音，noise)分成下述3种说明之：(1)外部杂音(环境差别)：有些

产品在某种条件下可发挥其功能，但在高温、高湿状况下就无法发挥功能，即是环境的变异。(2)内部杂音(劣化)：相同的一批产品，初期的功能良好，使用几年功能就不正常，即是劣化的变异。另外，零件本身的变异亦是。譬

如高精密零件虽较贵但变异较小(即杂音小)，引起产品特性的变异也较小。11(3)产品间变异：同样规格的产品，有些功能正常，有些却不正常，即是产品间变异，是由制造工程之变异所产生。在处理上述杂音的产品设计，一般称为产品的稳健性设计，而田口则称

为参数设计的手法。对产品的功能品质处理杂音的对策而言，企业的活动可简述如表1.1彼此表可以了解，要处理内外部杂音必须要在开发设计阶段完成。否则其它阶段很难有所对策。因此，若产品出厂后，才发现对内外部杂音太敏感，那么必定只有劳命伤财的重新作产

品设计了。而产品间变异这项杂音却散布在各个阶段，这表示说那个阶段设计不稳健，产品间差异就会出现，故产品设计彻头彻尾改善工厂生产力中最强而有力的方法。12部门雜音的種類對策外部杂音(环境)内部杂音(劣化)产品

间的变异技术部门开发设计(1)系統的選擇(2)參數設計(3)允差設計◎◎○◎◎◎◎◎◎生产技术(1)系統的選擇(2)參數設計(3)允差設計╳╳╳╳╳╳◎◎◎现场部门制造(1)線上生產管理(2)線上產品管理╳╳╳╳◎◎营业(3)售後服務╳△△表1.1机能别品质对策一览表1

3◎采取对策可能△预防保全可能○尽可能避免╳不可能另外，在系统方面，可选择1至3个系统(包括安全设计)；然后对这數设计，才能些系统有效率地实施参对系统选择良否作最后且公平的评断。允差设计有时候会用到安定性高的材料或零件，这会使成本增加，但也是不得已的对策，也应通盘考量。14线外品质工程研

究●开发●设计●生技等非生产线上、由技术人员进行的品质设计技术线外品质工程规格（允差）的决定方法必须依据理论来决定画面及规格书中所记入的产品规格，不可以仅凭经验或直感。參数设计以低成本且有效率的设计方法，开发出可以满足各种使用条件的高信赖性技术

，（达成使用低成本的材料及零件，而且工程管理容易的技术）。允差设计若参数设计后，结果仍然对特性的变异存有不安时，则应针对什么要因，紧缩到什么程度即可，在此以理论的方式来求出。品质水准的预测采购的零件或完成品的品质水准之评价、比较

方法。线上品质工程制造工程上所使用的品质管理技术以最少的经费做出最好的品质的生产线管理回馈控制调查完成品的特性值，若偏离目标值某一程度以上时，使工程回复到正常的回馈控制理论。工程的诊断及调节无法单纯只做合格、不合格的判断时的工程设计理论

。（例：铝压铸制造工程）工程联结的系统设计连结一连串加工工程时，如何求出使稼动率，库存费用达到最适连结的方法适应（前馈）控制调查零件及半成品的特性后，再选择相对应零件或变更工程条件，使产品能符合目标值之适应控制方式的设计理论。检查设计在决

定检查方法时，先调查此一工程的品质水准及工程不良率，再决定是否要做检查的决定方法。预防保全方式的设计出货后的产品丧失机能、或生产机械设备因故障而停机时的预防保全的设计方式。安全系统的设计及保全虽然设置了故障显示装置，但故障显示装置本身仍需要人去检

查才可以。这一部分便是这方面之检查方式的理论。5.品质工程主要内容一览表15Delivery开发速度越快的话，则开发所需的经费也越少Cost可以获得便宜的成本Quality若可得到优良的品质，则无谓的浪费也可以减少是一种可以提高公司利益使Q/C/D能取得

平衡的方法以有效的开发方法、得到便宜、且具有优良品质的技术/产品6.何谓参数设计16技術倫=技術的掌握及想法手法论＝（1）技术的评价方法（2）最适设计手法各方面的追求（理想的追求)以提升企业利益为目的所开发出来的工学<必须伴随有改善行动>科学以说明现状为目的，其结果本身并不会提升利益<不需伴随有改

善行动>参数设计的体系17一.問題描述二.品質特徵及因素(子)說明三.直交表及因素配置四.實驗步驟及資料彙集五.資料分析六.驗證實驗七.結論八.再次實驗九.未來計畫P80TOPSHELL9#射出成型之色差變化因素探討18問題描述自我司生產P80TOPSH

ELL以來，一直受到色差問題困擾，經常會有此不良現象發生，不良比率在10%左右，由此給我司造成較大損失，使利潤提高受到抑制。並且因客戶嚴格要求我司對此作以改進完善，故現經我司生產部，品保部及工程課人員共同探討，利用甲上

公司林教授所教的田口品質工程技術進行實驗設計，用盡可能少的時間，成本，實驗次數，將影響TOPSHELL色差的因素尋找出來。使此不良現象逐步消失，給公司帶來更大的收益。背景19制程分析及可控因素標示射出成型製造流程及可控因素標示：射出成型是在加

工過程中，將熱塑性塑膠原料加熱至熔融狀態，再在高壓下送入並填滿由兩個半邊摸閉合形成的模腔，經過一段時間冷卻定型後，將兩個半模分開，取出塑件，即完成一個操作程式，操作過程中兩邊模閉合須與注射操作時間互相配合，並准確控制溫度，壓力及個別動作時間，使形成有規律性地迴

圈。原材料供料桶送料及乾燥除濕材料進入螺杆塑膠填滿模腔塑件澆口凝固射壓停止澆口切除產品在模具內冷卻模具打開產品頂出成品取出（機械手臂）作業員作業裝箱檢驗（QC）入庫20一品质特性:本实验包含之品质特性为我司射出成型的P80TOPSHELL产品中的色差不良数量,实验目的是希望色差产品的数量得以减

少,即不良率不断降低,此即为望小特性.(一)色差之实验设计部分:按照SOP要求操作并使用色差比对样品检测色差,每组检测50PCS,其S/N之计算公式为:S/N=-10log(1/n∑Yi2)Yi为每组50PCS的色差总数。品质特性及因素说明21二可控因素：本实验可控因素之选取，是

将前述之制造流程经现场技术人员分析后，选取四个三水准的可控因素，列表如下：項目可控因素水準一水準二（現行）水準三A烘料溫度115℃120℃125℃B烘料時間4小時45分5小時5小時15分C烘料時間295℃300℃305℃D模溫112℃115℃118℃22直交表及因

素配置一直交表：本实验共有四个三水准可控因数，每一实验条件下均检测50PCS样本，计数色差不良数量，故本实验采用L9（34）之直交表。二因素配置：本实验之四个可控因素，经成份分析后，分别配置于L9（34）之直交表之1，2，3，4列。23实验步骤及资料汇集一实验步骤：本

次实验经直交表配置分析后，交由射出成型现场技术人员进行实验，进行9组实验，每一组实验选取50个样本数，共选取450个样本数进行计数值资料分析。二资料汇集：由于本次实验规划之品质特性为色差不良数，有关资料之汇集，将9组450个样本一一与样

品比对，并按SOP进行操作得出9组资料，由此计算S/N值。24经由执行上述之步骤，得出直交表。因子NO11111212223133342123522316231273132832139332125因子NOABCDYiS/N111113-

9.542212226-15.563313333-9.542421232-6.021522314-12.041623125-13.979731326-15.563832114-12.041933235-13.979资料分析一最佳化条件之选定2

6手算S/N比：第1次實驗S/N=-10log[1/nΣ(Yi2)]=-10log(1/1*32)=-10log(1/1*32)電腦算：27二回应表ABCD1-11.549-10.3753-11.854-11.8542-10.6803-13.215-11.8543-15.0353-13.86

1-12.5-12.382-9.2013MAX-10.6803-10.3753-11.854-9.2013MIN-13.861-13.215-12.382-15.035EFFECT3.18072.83970.5285.8337RANKA2B1C1D

328A因子S/N比的計算過程：(手算)A1=-(9.542+15.563+9.542)/3=-11.549A2=-(6.021+12.041+13.979)/3=-10.680A3=-(15.563+12.041+13.979)/3=-13.861MAX-MIN=-10.680-(

-13.861)=3.18129電腦算：30验证实验一验证实验条件描述：经资料分析后得出一组最佳条件组合如下：A2B1C1D3計算最佳組合的S/N比及RAW：(手算)計算過程S/N比：S/Nbar=-(9.542+15.563+9

.542+6.021+12.041S/N=S/Nbar+(A2S/N-S/Nbar)+(B1S/N-S/Nbar)+(C1S/N-S/Nbar)+(D3S/N-+(C1S/N-S/Nbar)+(D3S/N-=-12.030+(-10.680+12.030)+(-10.375+12.030)

+(-11.854+12.030)+(-9.201+12.030)=-6.02+13.979+15.563+12.041+13.979)/9=-12.03031計算過程Raw平均數①Ybar=(3＋6＋3＋2＋4＋5＋6＋4＋5)/9=38/9＝4.222②RAW=Yb

ar+(A2bar-Ybar)+(B1bar-Ybar)+(C1bar-Ybar)+(D3bar-Ybar)=4.222+(11/3-4.222)+(11/3-4.222)+(12/3-4.222)+(9/3-4.2

22)=1.66732電腦算：33转换为可控因素描述如下：A2烘料温度120℃B1烘料时间4小时45分C1螺杆温度295℃D3模温118℃34经过我司工作人员的不懈努力,结合以上9组实验,最终得出一组最佳条件:烘料温度120℃,烘料时间

4小时45分,螺杆温度295℃,模温118℃.自从本星期五开始使用此条件后,通过两天来的长时间检测,发现到P80TOPSHELL9#产品的色差不良现象有所降低,这几天的不良率基本控制在5%至7%.总而

言之,以上说明此前的条件并不是非常理想,而现在的条件方是较为理想的条件,且公司的利益由此得以体现.结论35再次实验一前提因经过以上实验,仍有较高之不良率,且在做前三项不良统计时,色差不良现象依然是第一项,故我司射出课及相关工程

人员决定在此基础上再次加以改进.二可控因素：本实验可控因素之选取，是将前述之制造流程经现场技术人员分析后，选取四个三水准的可控因素，列表如下：項目可控因素水準一水準二（現行）水準三A烘料溫度115℃120℃125℃B烘料時間4小時30分4小时45分5小時C烘料時間290℃2

95℃300℃D模溫115℃118℃121℃36三直交表：本实验共有四个三水准可控因数，每一实验条件下均检测100PCS样本，计数色差不良数量，故本实验采用L9（34）之直交表。四因素配置：本实验之四个可控因素，经成份分析后，分别配置于L9（34）之直交表之1，2，3，4列。37五

实验步骤：本次实验经直交表配置分析后，交由射出成型现场技术人员进行实验，进行9组实验，每一组实验选取100个样本数，共选取900个样本数进行计数值资料分析。六资料汇集：由于本次实验规划之品质特性为色差不良数，有关资料之汇集，将9组900个样本一一与样品比对，并按SOP进行操作得出9

组资料，由此计算S/N值。38因子NO111112122231333421235223162312731328321393321经由执行上述之步骤，得出直交表。39因子NOABCDYiS/N111112-6.0206212229-19.08493133315-

23.52184212312-21.58365223119-25.57516231216-24.08247313228-28.94328321122-26.84859332331-29.8272七最佳化条件之选

定40ABCD1-16.209123MAXMINEFFECTRANK-23.747-28.5396-16.2091-28.539612.3305A1-18.8491-23.8362-25.8105-18.8491-25.81056.9614B1-18.9838-23.4

986-26.0137-18.9838-26.01377.0299C1-20.4743-24.0368-23.9846-20.4743-24.03683.5625D1八回应表41九验证实验条件描述：经资料

分析后得出一组最佳条件组合如下：A1B1C1D142转换为可控因素描述如下：十结果经过此次实验,关于P79TOPSHELL9#色差不良现象已降低至1~2A1烘料温度115℃B1烘料时间4小时30分C1螺杆温

度290℃D1模温115℃43未来计划有关未来之计划部分,由于田口式品质工程技术于设计规划或制程改善,均不失为一犀利之工具,故我司主管要求相关单位未来应加强田口式品质工程技术探讨,并将此应用于产品品质提升上.但是应该考虑到的问题是:若因某项不良而改变条件后,同时出现其

他严重问题又该如何?因此是否可以对几项不良问题点同时分析并寻找最适合之条件.制作人:完成日期:44(二)NT1LCDBEZEL17”1#射出成型之结合线明显变化因素探讨一问题描述二品质特征及因子说明三直交表及因子配置

四实验步骤及资料汇集五资料分析六验证实验七结论八未来计划45问题描述一背景我司射出课7号机生产的NT1LCDBEZEL17”1#经常出现结合线明显之不良现象,因该产品表面不喷漆,故一直用人工在进行克服,报废率较

高,且浪费公司人力。故现经我司生产部，品保部及工程课人员共同探讨，决定利用甲上公司林教授所教的田口品质工程技术进行实验设计，用尽可能少的时间，成本，实验次数，将影响LCDBEZEL17”1#结合线明显的因素寻找出来。对此因素加以调整,用以减少人力和减少成本之目的。46二制程分

析及可控因素标示射出成型是在加工过程中，将热塑性塑胶原料加热至熔融状态，再在高压下送入并填满由两个半边摸闭合形成的模腔，经过一段时间冷却定型后，将两个半模分开，取出塑件，即完成一个操作程式，操作过程中两边模闭合须与注射操作时间互相配合，并准確控制温度，压力及个别动作时间，使形成有规律性地

循环。射出成型制造流程及可控因素标示：原材料供料桶送料及乾燥除濕材料進入螺杆塑膠填滿模腔塑件澆口凝固射壓停止澆口切除產品在模具內冷卻模具打開產品頂出成品取出（機械手臂）作業員作業裝箱檢驗（QC）入庫47品质

特性及因素说明(二)结合线明显之实验设计部分:检测使用结合线明显限度样品及SOPSIP要求操作,每组检测100PCS后统计每组结合线明显产品数量,其S/N之计算公式为:S/N=-10log(1/n∑Y

i2)Yi为每组100PCS的结合线明显之不良品总数。一品质特性:本实验包含之品质特性为我司射出成型的NT1LCDBEZEL17”1#产品中的结合线明显不良数量,实验目的是希望结合线明显产品的数量得以减少,即

不良率不断降低,此即为望小特性.48項目可控因素水準一水準二（現行）水準三A模溫70℃74℃78℃B射出速度555861C射出時間6.66.87.0D冷卻時間242526二可控因素：本实验可控因素之选取，是将前述之制造流程经射出课梁副理及现场技术人员分

析后，选取四个三水准的可控因素，列表如下：49直交表及因素配置一直交表：本实验共有四个三水准可控因数，每一实验条件下均检测100PCS样本，计数结合线明显之不良数量，故本实验采用L9（34）之直交表。二因素配置：本实验之

四个可控因素，经成份分析后，分别配置于L9（34）之直交表之1，2，3，4列。50实验步骤及资料汇集一实验步骤：本次实验经直交表配置分析后，交由射出成型现场技术人员进行实验，进行9组实验，每一组实验选取100个样本数，共选取900个样本数进行计数值资料分析。二资料

汇集：由于本次实验规划之品质特性为结合线明显不良数，有关资料之汇集，将9组900个样本一一与样品比对，并按限度样品SOP及SIP进行操作得出9组资料，由此计算S/N值。51因子NO111112122231333421235223162312731328321393321

经由执行上述之步骤，得出直交表。52因子NOABCDYiS/N1111179-37.95252122260-35.563313337-16.9024212347-33.4425223150-33.97946231239-31.82137313228-28.94328321132

-30.1039332323-27.2346资料分析一最佳化条件之选定53ABCD1-3.0139223MAXMINEFFECTRANK-33.0809-28.7603-28.7603-33.08094.3206A3-33.

4259-33.2151-25.3193-25.3193-33.44598.1266B3-33.2919-32.0799-26.6082-26.6082-33.29196.6837C3-33.0555-32.1092-26.8

157-26.8157-33.05556.2398D3二回应表54A因子S/N比的計算過程：(手算)A1=-(37.9525+35.563+16.902)/3=-30.1392A2=-(33.442+33.9794+31.8213)/3=-33.0809A3=-(28.9432+30.103+2

7.2346)/3=-28.7603MAX-MIN=-28.7603-(-33.0809)=4.320655验证实验一验证实验条件描述：经资料分析后得出一组最佳条件组合如下：A3B3C3D356計算最佳組合的S/N比及RAW：(手算)S/Nbar=-(37.9525+35.563+16

.902+33.442+33.9794S/N=S/Nbar+(A3S/N-S/Nbar)+(B3S/N-S/Nbar)+(C3S/N-S/Nbar)+(D3S/N-+(D3S/N-S/Nbar)+31.8213+28.9432+30.103+27.2346)

/9=-30..660=-15.5230計算過程S/N比：573.Ybar=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9)/9=(79+60+7+49+50+39+28+32+23)/9=40.7784.RAW=Ybar+(A3bar-Y

bar)+(B3bar-Ybar)+(C3bar-Ybar)+(D3bar-Ybar)=-14.000計算過程Raw平均數：58A3模温78℃B3射出速度61B3射出时间7.0D3冷却时间26转换为可控因素描述如下：59经

过我司工作人员的不懈努力,结合以上9组实验,最终得出一组最佳条件:模温78℃,射出速度61,射出时间7.0,冷却时间26.自从开始使用此条件后,通过连续几天来的长时间检测,发现到NT1LCDBEZEL1

7”1#产品的结合线明显不良现象有所降低,这几天的此不良现象已基本得到控制.总而言之,以上说明此前的条件并不是非常理想,而现在的条件方是较为理想的条件,且公司的利益由此得以体现.结论60有关未来之计划部分,由于田口式品质工程技术于设计规

划或制程改善,均不失为一犀利之工具,故我司主管要求相关单位未来应加强田口式品质工程技术探讨,并将此应用于产品品质提升上.但是应该考虑到的问题是:若因某项不良而改变条件后,同时出现其他严重问题又该如何?因此是否可以对几项不良问题点同时分析并寻找最适合之条件.未来计

划61