• 沒有找到結果。

演算法則之建構流程圖大致上可分為三個階段,十三個步驟進行,流程如圖 3.3 所示,其階段與步驟內容詳敘如下:

階段 I. 瞭解問題現況,並找出影響品質特性的所有製程(或產品)參數 決定研究議題後,以 Clarke(1997)的六大構面(幾何、物理、資源、能 力、害處、操控)三十九項工程參數為訪談內容架構,進行有系統且全方位 地腦力激盪,俾達快速找出影響品質特性的所有參數。本階段包含兩步驟。

步驟 1:選定研究議題,決定品質特性

針對欲研究的製程問題,選擇適當量測品質特性。

步驟 2:透過 TRIZ 三十九項工程參數找出製程(或產品)參數

首先將 TRIZ 三十九項工程參數套用在此製程上,找出在這製程中扮演不 可或缺的元素,並針對這些元素進行定義為「移動物體」或「靜止物體」後,

再依表 3.2 的訪談問項內容,進行第一階段焦點團體訪談,以一問一答的 方式訪問,問法為「此工程參數是否會影響品質特性嗎?」,若評估是的話,

則進一步將此工程參數轉化為製程(或產品)參數,以此類推,完成三十九 個問項,得出所有參數。

階段 II. 挑選出關鍵製程(或產品)參數作為進行田口式實驗設計之實驗參數找 出製程(或產品)參數後,利用 DEMATEL 分析參數間之因果關係,挑選 出關鍵製程(或產品)參數。所以本階段包含下列七個步驟:

步驟 3:定義製程(或產品)參數

將找出的製程(或產品)參數進行第二階段焦點團體訪談內容之一-參數定 義,依表 3.3 的訪談問項內容,仍以一問一答的方式訪問,問法為「在此 製程中的參數代表為何?」,期望可完成參數的定義。

步驟 4:判斷兩兩製程(或產品)參數間之影響程度

完成參數定義後,本研究採用四點尺度量表,來表達兩兩參數間影響程度,

如表 3.7 所示。再以表 3.4 進行第二階段焦點團體訪談內容之二-兩兩參

階段 III. 進行田口式實驗設計法

以步驟 9 所挑選出實驗的關鍵製程(或產品)參數,徵詢工程師意見,擬 獲得製程(或產品)實驗參數水準,進行田口式實驗設計法。本階段包含四 個步驟,分述如下:

步驟 10:決定製程(或產品)實驗參數水準

依表 3.5 進行第三階段焦點團體訪談,以一問一答的方式訪問,問法為「參 數的物理與化學特性為何,選擇合理且恰當的水準範圍值?」,並依據其水 準範圍值,進一步在表格內填入水準值。

步驟 11:選擇直交表後進行實驗及計算品質特性 S/N 比 首先選擇合適直交表,執行步驟如下:

1. 計算實驗總自由度:

(1) 因子的自由度為該因子之水準數減 1。

(2) 將每個因子的自由度加總,可得出實驗總自由度。

(3) 從實驗總自由度加 1,可得出實驗執行最小次數。

2. 由各種直交表中選擇一個能夠包含實驗所需要的自由度直交表。

挑選合適直交表進行實驗,並根據品質特性望大、望小、望目的不同,分別 套用公式計算其品質特性的 S/N 比,公式參照表 2.10 所述。

步驟 12:得出最適製程(或產品)實驗參數水準組合

計算每個實驗參數在各水準下 S/N 比值,並將其值繪製成反應表與反應圖 後,再依據 S/N 比為越大越佳進行挑選,可得出製程整體最適製程(或產 品)實驗參數水準組合。

步驟 13:進行驗證實驗

利用求得的最適製程(或產品)實驗參數水準組合,進行驗證實驗。若得出 的最適製程(或產品)實驗參數水準組合確實比原有製程(或產品)參數水 準組合好,則代表此次的實驗設計是成功;若反之,則工程人員必須重新檢 討及規劃實驗,直到得出最適製程(或產品)實驗參數水準組合。

圖 3.3 演算法則之建構流程圖 是

步驟 10 步驟 1 透過 TRIZ 三十九項工程參數找出製程(或產品)參數

選定研究議題,決定品質特性

步驟 2 階段 I

定義製程(或產品)參數

判斷兩兩製程(或產品)參數間之影響程度 產生直接關係矩陣

計算正規化直接關係矩陣 計算直接/間接矩陣 計算中心度及原因度

繪製因果圖,挑選實驗的關鍵製程(或產品)參數

步驟 3 步驟 4 步驟 5 步驟 6 步驟 7 步驟 8 步驟 9 階段 II

決定製程(或產品)實驗參數水準 選擇直交表後進行實驗及計算品質特性 S/N 比

得出最適製程(或產品)實驗參數水準組合 進行驗證實驗

步驟 11 步驟 12

步驟 13 階段III

否 是否達最適組合?

STOP

第肆章 案例驗證

本章首先針對研究案例-壬酚(Nonyl Phenol)製程闡述其現場生產流程,

作為本研究所建構之演算法則的應用,以驗證本算則之可行性與有效性。

4.1 研究案例-壬酚製程

由於全球對壬酚產品需求很大,且目前產量供不應求,所以國內壬酚廠想增 加產量來符合顧客需求,提高公司營收。然而目前遇到問題是將「酚」與「壬烯」

轉換成「壬酚」的反應率不高,約在 50%-60% 左右,造成製造成本提高,急 需找出製程參數與水準之最適组合來提昇壬酚的反應率,可是影響壬酚反應率的 製程參數很多,且具有複雜因果關係,讓工程師在挑選參數過程傷透腦筋。因此 為了實驗的效率,期望套用本研究所建構的「決定實驗之關鍵參數」的演算法則,

協助工程師挑選出「值得一試」的壬酚製程實驗參數,並採用田口式實驗設計法 去獲得壬酚製程實驗參數水準的最適組合,進行製程改善,以達改善壬酚反應率 之目的。本節首先先介紹壬酚製程主要設備和原料後,再闡述壬酚製程。

1. 主要設備和原料:

(1) 一公噸反應槽、泵、加熱器等。

(2) HPGC 氣體色層分析儀器。

(3) 觸媒填充物,壽命一個月,需定期更換,其品牌有 MOC 日本、ARCO 美國、UOP 美國、ICC 蘇聯。

(4) 原料壬烯與酚,存放壽命為一年,其壬烯品牌有 SHELL、SABIC、

AMPOL、CHEUBON、FNN;而酚品牌有信昌、中碳。

2. 壬酚製程:

製程主要是將原料酚與壬烯以液體形式分別泵入反應槽裡與固定在槽內的 觸媒填充物進行反應生成反應物後,再經過一系列的簡單蒸餾分離,取出想要的

壬酚產品,如圖 4.1 所示,其製程詳敘如下。因此本研究主要探討壬酚製程中

Dinonyl Phenol 二壬酚(DNP)

(3) 酚塔:主要目的是利用酚的蒸餾塔將未反應的酚分離出來,並將多餘的 酚回流至反應塔使用。

(4) 壬酚塔:主要目的是利用壬酚蒸餾塔將壬酚與二壬酚分離出來,透過適 當溫度的分離操作,使壬酚塔不含二壬酚的成份,保留壬酚的成份,確 保產品之純度、色澤等品質穩定。

(5) 儲槽:最後利用 HPGC 氣體色層分析儀器,判斷壬酚產品的碳分佈,

由於壬酚包含 C8、C9、C10,其中 C9 佔的比例越高,品質越好,賣得 價錢越高。因此依壬酚 C9 佔的比例高低分別打入不同等級的儲槽,之 後再依據顧客提供的品質規格,摻配後運送給顧客。

4.2 壬酚製程之最適化

I. 瞭解問題現況,並找出影響品質特性的所有製程(或產品)參數 步驟 1:選定研究議題,決定品質特性

(1) 研究議題:找出影響壬酚反應率的製程參數。

(2) 品質特性-壬酚反應率:壬酚製程最大目標是希望壬酚反應率越大越 佳,所以將它歸屬望大品質特性。

步驟 2:透過 TRIZ 三十九項工程參數找出製程(或產品)參數

由於本研究個案中的壬酚製程,是透過原料酚、壬烯以液體形式分別泵入反 應槽裡,與固定在槽內的觸媒填充物進行反應,而生成壬酚,因此定義移動 物體為壬烯與酚,而靜止物體為觸媒填充物,再依表 3.2 的訪談問項內容,

進行第一階段焦點團體訪談六位工程師們,透過有系統且全方位地訪談架 構,以一問一答的方式訪問,問法為「此工程參數是否會影響品質特性 嗎?」,例如:「觸媒填充物的體積會影響壬酚反應率嗎?」,若評估是的 話,則進一步將「靜止物體的體積」工程參數轉化為「觸媒填充物大小」之 壬酚製程參數,以此類推,完成三十九個問項。透過 TRIZ 三十九項工程

參數有系統且全方位地訪談架構,確實可引領工程師快速得出影響壬酚反應

II. 挑選出關鍵製程(或產品)參數作為進行田口式實驗設計之實驗參數 步驟 3:定義製程(或產品)參數

步驟 2 所得出十一個壬酚製程參數進行第二階段焦點團體訪談內容之一-

參數定義,依表 3.3 的訪談問項內容,以一問一答的方式訪問,問法為「在 此製程中的參數代表為何?」,例如:「在此製程中反應溫度代表為何?」,

其訪談結果如表 4.2 所示。

表 4.2 壬酚製程參數定義之訪談結果

壬酚製程參數 定義

A 反應溫度 反應過程中的反應槽溫度狀態。

B 反應時間 反應完成的時間長短。

C 反應物(酚和壬烯)水份 反應物(酚和壬烯)的含水量多寡。

D 酚和壬烯進料比例 酚和壬烯原料調配的比例。

E 觸媒填充物大小 觸媒填充物體積的大小。

F 觸媒填充物品牌 觸媒填充物不同廠牌。

G 壬烯原料品牌 壬烯原料不同廠牌。

H 酚原料品牌 酚原料不同廠牌。

I 壬烯原料硫含量 壬烯原料含硫量的多寡。

J 壬烯原料氯含量 壬烯原料含氯量的多寡。

K 冷卻槽流速 冷卻槽水的流速量。

步驟 4:判斷兩兩製程(或產品)參數間之影響程度

於說明評估標準後,以表 3.4 進行第二階段焦點團體訪談內容之二-壬酚 製程兩兩參數間之影響程度,與工程師進行討論,問法為「參數 Pi 是否會 影響參數 Pj ,影響程度為何?」,例如:「反應溫度是否會影響反應時間,

影響程度為何?」,若評估此兩兩參數是有相互影響時,則進一步給予影響 程度與原因說明,其訪談結果整理成表 4.3 所示。

表 4.3 壬酚製程兩兩參數間的影響程度之訪談結果

步驟 5:產生直接關係矩陣

完成第二階段焦點團體訪談後,將得到的關係量測尺度值以矩陣表形式呈

完成第二階段焦點團體訪談後,將得到的關係量測尺度值以矩陣表形式呈

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