DOE及田口式方法

DOE&TaguchiMethodDOE及田口式方法2006/12/201台北一得顧問有限公司課程目的:理解實驗設計的基本概念;學會在產品設計及製程設計正確應用實驗設計,提升品質水準;熟悉應用直交表實驗的技巧;了解穩健設計與傳統實驗設計異同..參加對象:產品及製程研發工程師及主管,品保工程師及主管,業務工程師及主管,及其他與先期產品規劃,研發,採購,生產等有關人員.2006/12/202台北一得顧問有限公司課程大綱:12小時實驗設計的專門術語及概論實驗設計與變異數分析實驗設計基本原則實驗設計實施步驟直交表分析田口方法DOE&TaguchiMethod2006/12/203台北一得顧問有限公司實驗設計早在1920年代R.A.Fisher在農業上小麥品種的遺傳研究，已經使用多因素配置法對不同因素的每一水準組合進行實驗，再用變異數分析來評價因素對實驗問題的影響。但是當因素與水準的數目增加時，導致實驗次數也增加，因此對實驗執行的效果大打折扣。1940年代D.J.Finney提出多因素實驗的部份實施法以期降低實驗次數而又能保有實驗的效果，更奠定了現代實驗設計的基礎。1950年代G.Taguchi依既有的實驗設計方法，以規格化的直交表來進行直交實驗設計，使得工業界使用實驗設計的可行性增高，再加上其以工程觀念的產品研發過程；系統設計，參數設計及公差設計等所謂的『三次設計』，進行有系統的實驗設計。1980年代這些技術經由英文出版而以『品質工程』為名推廣至美國進而通行全世界的先進工業領域，縱使學術界對其技術的理論依據提出甚多疑點，但是站在工程實驗設計的觀點其技術仍是較為實用的方法。

DOE&TaguchiMethod2006/12/204台北一得顧問有限公司日本品質的演進(JapaneseQualityEvolution)

DOE&TaguchiMethod2006/12/205台北一得顧問有限公司科技的反覆學習程序

Box,Hunter,Hunter(1978):StatisticsforExperimentersDOE&TaguchiMethod2006/12/206台北一得顧問有限公司科技研究的資料搜集及分析Box,Hunter,Hunter(1978):StatisticsforExperimentersDOE&TaguchiMethod2006/12/207台北一得顧問有限公司實驗設計的專門術語及概論

反應值

f(X1,X2,…,Xk)

=

X1

X5

X4

X3

X2

Y

因素

2006/12/208台北一得顧問有限公司實驗觀測的結果，如品質問題中客戶及工程人員關心的關鍵產品/製程特性(CTQ)，數學關係式的應變數(DependentVariables)Y；Y=f(X1,X2,…,Xk)

一個實驗反應值的選擇非常重要，反應值是否能反應實驗目的，決定實驗的成敗。CTQ=CriticalToQuality1.反應值(Responses)實驗設計的專門術語及概論

2006/12/209台北一得顧問有限公司反應值的分類反應值(品質特性)靜態動態計量計數望目特性望小特性望大特性計件計點1.反應值(Responses)純度,濃度,長度,重量,強度,壽命,磨耗率,縮收率,噪音,硬度,收率,電壓,電阻,電流,不良率,缺點數感官視覺,聽覺,嗅覺,味覺,觸覺,偏好實驗設計的專門術語及概論

2006/12/2010台北一得顧問有限公司2.因素(Factors)對實驗結果果的反應值值有影響的的一系列原原因中，在在實驗設計計時特別提提出考量而而進行比較較的稱為因因素，如品品質問題中中影響產品品品質特性性的原因，，數學關係係式的自變變數(IndependentVariables)X1,X2,…,Xk；Y=f(X1,X2,…,Xk)因素可以是是定性或定定量，例如如定量以℃℃來來表示溫度度，rpm表示轉速速；定性以A、B、C表示不同同供應商，，以早、中中、晚班表表示不同班班別的人員員。一個實實驗中可以以只考慮一一個因素或或同時考慮慮多個因素素。實驗設計的的專門術語語及概論2006/12/2011台北一得顧顧問有限公公司2.因素(Factors)可控因素(Controllable):實驗者可以以適度調整整的因素，，如速度度、溫溫度、壓壓力、配配方成份份。不可控因素素(Uncontrollable):實驗者不容容易調整或或調整起來來有困難不不符成本的的因素，如如環境溫溫度、濕濕度、、作業員員。信號因素(Signal):反應值隨此此因素的輸輸入而改變變，如人的的血壓隨年年齡的不同同而改變，，如汽車的的轉彎性能能，隨方向向盤轉動角角度的大小小而改變轉轉彎的半徑徑。因素的分類類實驗設計的的專門術語語及概論2006/12/2012台北一得顧顧問有限公公司3.反應值值與因素的的選擇(1)針針對改善問問題的有關關範圍以製製程流程圖圖(ProcessMap)展開其其輸出(Outputs,Y)及輸入入(Inputs,X1,X2,…,Xk)。ProcessStep輸入輸出X1X2X3X4X5純度濃度長度重量強度壽命磨耗率縮收率噪音硬度收率電壓電阻電流不良率缺點數Y2Y3C:Controllable速速度,溫度,壓力力U:Uncontrollable環境境溫度,濕濕度,作作業員Y1實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2013台北一得顧問問有限公司3.反應值與與因素的選擇擇以烹調咖啡的的過程為例:實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2014台北一得顧問問有限公司(2)以XY-Matrix針針對改善問題題評估輸出(Outputs,Y)及輸入(Inputs,X1,X2,…,Xk)關係的影響響程度。3.反應值與與因素的選擇擇以烹調咖啡的的過程為例:實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2015台北一得顧問問有限公司3.反應值與與因素的選擇擇以烹調咖啡的的過程為例:實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2016台北一得顧問問有限公司C:ControllableU:Uncontrollable反應值因素反應值與因素素的選擇練習習(1)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2017台北一得顧問問有限公司實驗中所考量量的某個因素素所處的定量量或定性的狀狀態或條件，，例如溫度的的因素考慮在在三個水準80℃、90℃、100℃下分分別進行實驗驗，或以早、、中、晚班三三個水準觀察察不同班別的的人員。4.因素的水水準(Levels)以烹調咖啡的的過程為例:實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2018台北一得顧問問有限公司因素的水準選選擇練習(2)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2019台北一得顧問問有限公司實驗中因素之之間水準組合合為一個可單單獨進行實驗驗的觀測條件件，稱之一個個處置，例如如一個化學反反應條件，產產品設計的一一個配方，製製程的生產條條件。若因素素A有二二個水準，因因素B有有三個水準，，因素C有有四個水準準，則一個實實驗同時考慮慮A、B、、C三個因因素進行觀測測共有2××3×4＝24個處置置。實驗組對照組最簡單的實驗驗處置5.處置(Treatments)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2020台北一得顧問問有限公司5.處置(Treatments)以烹調咖啡的的過程為例:實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2021台北一得顧問問有限公司5.處置(Treatments)以烹調咖啡的的過程為例:實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2022台北一得顧問問有限公司實驗結果5.處置(Treatments)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2023台北一得顧問問有限公司一般傳統的實實驗為所謂的的一次變更一個個因素的實驗，也就就是每次實驗驗只改變一個個因素的水準準而其他因素素保持原來的的水準，直到到滿意的效果果出現。這種種實驗缺少全面性的計劃劃；不知要多少實實驗次數及預預算；更不知找出的的實驗處置是是否受到其他他因素的交互互影響；同樣的實驗次次數與直交實實驗提供的資資訊少的多。6.一次變更更一個因素的的實驗(One-Factor-at-a-Time)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2024台北一得顧問問有限公司6.一次變更更一個因素的的實驗(One-Factor-at-a-Time)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2025台北一得顧問問有限公司7.完全的實實驗(Full-Factorial)完全的實驗，即將各因素素各水準的所所有可能組合合為實驗的處處置，一一去去作實驗，再再比較那個處處置較有效果果。當然此種種實驗可以找找出最好的實實驗處置，即即生產條件，，但實驗成本本太大。尤其其考慮因素很很多時，實驗驗規模太大而而不可能完成成。一般假如有k個因素素，每個因素素有ti個水準(i=1,2,……,k)，則則完全的實驗驗就需要t1×t2×…×tk次實驗。以下下例共有7個因素各各有2個個水準，共需需27=128次次實驗，以工業實驗驗是不可能執執行的，工業業實驗要求時時效及成本，，利用直交交表作實驗驗，除了實驗驗的統計效益益外，可以減減少實驗次數數，縮短實驗驗週期，節省省人力、物力力。尤其當考考慮因素多時時，其經濟效效益更為顯著著。實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2026台北一得顧問問有限公司7.完全的實實驗(Full-Factorial)27=128實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2027台北一得顧問問有限公司8.直交表實實驗(OrthogonalArray)直交表是以拉丁方格的基本原理設設計的多因素素實驗配置法法，目前已經經出版許多適適用於各種不不同需求的制制式直交表。。以下說明直直交表的結構構，一個直交交表以下面符符號表示。Ln(tk)L：拉丁方格(LatinSquares)的的字頭。n：直交表的列列數，也就是是實驗的處置置數或是實驗驗的條件數。。k：直交表的行行數，也就是是實驗可考慮慮的因素個數數。t：直交表的行行可考慮的水水準數，也就就是配置因素素的水準數。。實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2028台北一得顧問問有限公司8.直交表實實驗(OrthogonalArray)拉丁方格(LatinSquares)所謂拉丁方格格就是A、、B、C、D四個拉丁丁字母配置在在4×4的的方格行列列位置上，各字母在每行行每列各只出出現一次，稱為4××4的拉丁丁方格，如下下不同大小的的拉丁方格。。

ABBA

2×2ABCBCACAB

3×3ABCDBCDACDABDABC4×4行(COLUMN)列(ROW)列(ROW)列(ROW)行(COLUMN)行(COLUMN)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2029台北一得顧問問有限公司8.直交表實實驗(OrthogonalArray)

ABBA

2×2ABCBCACAB

3×3ABCDBCDACDABDABC4×4列(ROW)列(ROW)列(ROW)行(COLUMN)行(COLUMN)行(COLUMN)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2030台北一得顧問問有限公司(1,2,1)(2,2,1)(1,1,1)(2,1,1)(1,1,2)(2,1,2)(1,2,2)(2,2,2)A1ABC8.直交表實實驗(OrthogonalArray)A2C1B1C2B2部份實驗(FractionalFactorial)實驗設計的專專門術語及概概論2006/12/2031台北一得顧問問有限公司Exp.Column行

行Column行No.1234567

Column123456711111111

1(1)32547621112222

2

(2)1674531221122

3

(3)765441222211

4

(4)12352121212

5

(5)3262122121

6

(6)172211221

7

(7)82212112

L8(27)8.直交表實實驗(OrthogonalArray)實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論2006/12/2032台北北一一得得顧顧問問有有限限公公司司L8(27)8.直直交交表表實實驗驗(OrthogonalArray)1.每每列列代代表表一一個個實實驗驗處處置置，，共共有有8種種實實驗驗處處置置，，即即8種種實實驗驗條條件件。。2.每每行行配配置置一一個個實實驗驗因因素素，，每每行行的的1代代表表配配置置因因素素的的第第一一水水準準；；2代代表表配配置置因因素素的的第第二二水水準準，，最最多多可可配配置置7個個因因素素，，每每個個因因素素二二個個水水準準。。每每行行各各有有四四個個1及及四四個個2。。3.每每兩兩行行之之間間(1：：1)、、(1：：2)、、(2：：1)、、(2：：2)各各有有2個個，，在在統統計計上上的的義義意意為為配配置置這這兩兩行行的的因因素素為為直直交交，，其其主主效效應應的的估估計計為為相相互互獨獨立立的的。。4.交交互互作作用用配配行行表表的的義義意意為為每每兩兩行行之之間間配配置置的的因因素素其其交交互互作作用用出出現現的的行行數數，，如如第第1、、2行行的的交交互互影影響響出出現現在在第第3行行，，第第2、、4行行的的交交互互影影響響出出現現在在第第6行行。。將將各各行行的的1=＋＋1，，2=－－1，，則則每每兩兩行行的的直直積積12=3，，24=6。。均衡衡分分散散-整整齊齊可可比比實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論2006/12/2033台北北一一得得顧顧問問有有限限公公司司8.直直交交表表實實驗驗(OrthogonalArray)Exp.Column行No.1234111112122231333421235223162312731328321393321L9(34)實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論2006/12/2034台北北一一得得顧顧問問有有限限公公司司8.直直交交表表實實驗驗(OrthogonalArray)L9(34)1.每每列列代代表表一一個個實實驗驗處處置置，，共共有有9種種實實驗驗處處置置，，即即9種種實實驗驗條條件件。。2.每每行行配配置置一一個個實實驗驗因因素素，，每每行行的的1代代表表配配置置因因素素的的第第一一水水準準；；2代代表表配配置置因因素素的的第第二二水水準準；；3代代表表配配置置因因素素的的第第三三水水準準，，最最多多可可配配置置4個個因因素素，，每每個個因因素素3個個水水準準。。3.每每行行各各有有三三個個1、、三三個個2及及三三個個3。。4.每每兩兩行行之之間間(1：：1)、、(1：：2)、、(1：：3)、、(2：：1)、、(2：：2)、、(2：：3)、、(3：：1)、、(3：：2)、、(3：：3)各各有有1個個，，在在統統計計上上的的義義意意為為配配置置這這兩兩行行的的因因素素為為直直交交，，其其主主效效應應的的估估計計為為相相互互獨獨立立的的。。5.任任兩兩行的的交互互作用用出現現在其其他兩兩行，，12=3+4、、13=2+414=2+3。均衡分分散-整齊齊可比比實驗設設計的的專門門術語語及概概論2006/12/2035台北一一得顧顧問有有限公公司9.因因素的的效應應及交交互影影響(MainEffect&Interaction)實驗中中某個個因素素的主效應應為其其各水水準在在其所所在的的處置置反應應值平平均數數之間間的差差值，例如如一個個因素素A只只有有二個個水準準，則則其主主效應應為第第一水水準在在其各各處置置反應應值平平均數數與與第二二水準準在其其各處處理反反應值值平均均數之之差。。當一一個因因素有有三個個水準準以上上時，，則其其主效效應為為各不不同水水準平平均數數之間間的差差值。。實驗設設計的的專門門術語語及概概論反應值值的大大小不同因因素的的水準準反應值值的大大小因素的的水準準主效應應圖交互影影響圖圖2006/12/2036台北一一得顧顧問有有限公公司A的主主效應應==90-80=10B的主主效應應==95-75=20B的主主效應應較A的主主效應應大=B因因素的的影響響較A因素素大9.因因素的的效應應及交交互影影響(MainEffect&Interaction)實驗設設計的的專門門術語語及概概論2006/12/2037台北一一得顧顧問有有限公公司A的主主效應應==83.3-73.3=10B的主主效應應==95-65=30B的主主效應應較A的主主效應應大=B因因素的的影響響較A因素素大實驗設設計的的專門門術語語及概概論9.因因素的的效應應及交交互影影響(MainEffect&Interaction)2006/12/2038台北一一得顧顧問有有限公公司實驗中中一個個因素素的效應在另一一因素素的不不同水水準下下是不同的的，則稱稱兩因因素有有交互互影響響。例例如A的的效效應在在之B1下下為100-70=30，而在在B2之之下下為80-100=-20，兩者者不相相同，，故因因素A與B有交交互影影響。。實驗設設計的的專門門術語語及概概論9.因因素的的效應應及交交互影影響(MainEffect&Interaction)2006/12/2039台北一一得顧顧問有有限公公司實驗中中一個個因素素的效應在另一一因素素的不不同水水準下下是相同的的，則稱稱兩因因素沒沒有交交互影影響。。例如如A的的效應應在B1之之下為為100-90=10，而而在B2之之下為為80-70=10，，兩者者相同同，故故因素素A與與B沒沒交互互影響響。驗設計計的專專門術術語及及概論論9.因因素的的效應應及交交互影影響(MainEffect&Interaction)2006/12/2040台北一一得顧顧問有有限公公司例如一一位高高血壓壓患者者長期期觀察察血壓壓的變變化，，早上上起床床後一一小時時量血血壓。。1.沒沒吃藥藥(1)且且沒散散步(1):平平均血血壓舒舒張壓壓95mmHg，，收收縮壓壓145mmHg2.有有吃藥藥(2)且且沒散散步(1):平平均血血壓舒舒張壓壓85mmHg，，收收縮壓壓135mmHg3.沒沒吃藥藥(1)且且有散散步(2):平平均血血壓舒舒張壓壓90mmHg，，收收縮壓壓140mmHg4.有有吃藥藥(2)且且有散散步(2):平平均血血壓舒舒張壓壓70mmHg，，收收縮壓壓110mmHg實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論9.因因素素的的效效應應及及交交互互影影響響(MainEffect&Interaction)2006/12/2041台北北一一得得顧顧問問有有限限公公司司吃藥藥且且散散步步對對血血壓壓的的降降低低有有相相乘乘的的效效果果實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論9.因因素素的的效效應應及及交交互互影影響響(MainEffect&Interaction)2006/12/2042台北北一一得得顧顧問問有有限限公公司司A在在B1下的的效效應應A在在B2下的的效效應應AB的的交交互互影影響響實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論9.因因素素的的效效應應及及交交互互影影響響(MainEffect&Interaction)2006/12/2043台北北一一得得顧顧問問有有限限公公司司實驗驗設設計計的的專專門門術術語語及及概概論論9.因因素素的的效效應應及及交交互互影影響響(MainEffect&Interaction)2006