田口方法(Taguchi methods)

田口玄一博士所倡導的田口方法又稱為田口式品質工程。田口方法以 工程的角度去事先了解品質問題，利用社會損失成本作為衡量產品品質的 依據。

田口方法的二個主要工具為直交表和 SN 比，強調的重點是在產品或製 程設計時就考慮品質問題，亦即如何降低產品品質的變異，其基本概念為：

1.品質不是檢驗出來的，品質必須設計到產品裡面去。2.品質是要最小化與 目標值之間的偏差，並且免於不可控制的環境因素之影響。品質成本應以 與標準值偏移的函數關係來衡量。

2.7.1 田口方法之基本原理與步驟

田口實驗分析法之基本原理，是經由降低變異原因的影響，來改善產 品的品質，而不是去除變異原因。參數設計之原理，是將控制因子配置於 直交表內來進行實驗，再依其品質特性之種類，由損失函數導引出 SN 比 (Signal to noise ratio，訊號雜音比)，將實驗求得之品質特性轉成 SN 比進行 分析，經由統計上之推定，可評估在不同參數水準組合下的 SN 比。依照望 目、望大或望小之品質特性，預估出最佳 SN 比，即為最佳參數組合。在此 參數下製造之產品，其變異最小。最後再用最佳參數水準組合進行確認實 驗，由確認實驗所得之 SN 比與預估之 SN 比相互比較，評定此實驗是否成 功。

田口方法的參數設計的步驟可分為九大步驟：

(1) 定義系統目標/範圍 (2) 選擇回應值

(3) 發展信號因子和雜音策略 (4) 辨認控制因子及其水準 (5) 設計實驗

(6) 準備及執行實驗，收集數據

(7) 資料分析(計算平均值、SN 比，因子效果圖、預估最佳 SN 比)

(8) 執行確認實驗

表 2-7 標準直交表(Standard orthogonal arrays)

直交表 實驗

效果。然而部分因子設計法的推導過程較為繁瑣，因此希望使用具有固定 計學上，並建議利用下列的方式評估品質：SN=10．log₁₀(信號/雜音)，當信 號因子為固定時，變為靜態問題，因此 SN 比可定義為：

SN=10．log10 (MSD) (2-2) 其中 MSD 為偏離目標值的均方差；SN 比的單位為(dB)

(1) 望大品質特性 SN 比（Larger-the-better）

望大特性問題的主要特微為：

(2) 望小品質特性（Smaller-the-better）

望小特性問題的主要特微為：

A. 品質特性是連續且非負值。

B. 目標值為零。

C. 不需要調整因子，望小特性的目標是同時要最小化平均值與變異。

望小品質特性之 SN 比計算公式：

SNSTB = －10．log10 (MSD) = －10．log10(

∑

1

= i

2

yi

n

1 ) (2-4)

(3) 望目品質特性（Nominal-the-Best）

望目特性問題的主要特微為：

A. 品質特性是連續且非負值。

B. 目標值為一有限值且不為零。

C. 當平均值為零時，其變異數亦為零。

D. 需調整因子。

望目品質特性之 SN 比計算公式：

SNNTB = －10．log10 (MSD) = －10．log10( ₂ s

y ) (2-5)

其中y為平均值， s 為標準差

2.7.4 田口方法之確認實驗

在決定了最佳控制因子水準及其預估之 SN 比後，田口博士建議需在最 適參數設定下進行實驗，然後把觀察到的 SN 比與所預測的值做比較。如果 兩者非常接近，那麼我們可結論說“加法模式成立”，並隱含著再現性將會良 好。反之，如果所觀察的值和所預測的相差很多，那我們可以說加法模式 是不恰當的，因子間可能存有強烈的交互作用。為了有效估計各觀察值，

必須計算信賴區間(Confidence interval)，依不同之目的，我們常需計算下列 二種形態的信賴區間：1.最佳條件下之預測平均值。2.確認實驗之期望平均 值。若確認實驗的結果其 SN 比之平均值落在上述的信賴區間範圍內，表示 我們所選取的顯著因子及其對應的水準是很恰當的。如果落在信賴區間之 外，表示加法模式不成立(實驗失敗)，可能所選的控制因子或水準有問題，

必須重新再檢討。確認實驗之期望平均值計算公式如(2-6)所示。

CI = �Fα;1,ν2 × V_e× �_n¹

eff+¹_r� (2-6) 其中

F_α;1,ν2 = 具顯著水準 α 的 F 值

α = 顯著水準 = 0.05，信賴水準 = 1 − α ν₂ = 合併誤差變異數之自由度

V_e = 合併誤差變異數(pooled error variance) n_eff = 有效觀測數

= 總實驗次數

1 + 用來估計平均值之因子的自由度總和 r = 確認實驗之樣本數