本研究欲串聯 DEMATEL、TOPSIS 及田口方法成為一套「多品質特性的田 口實驗決策分析算則」,提供實行多目標田口改善時一個系統化的流程方法。
算則的建構大致上可分為三個階段,流程架構如圖 3-1 所示:
1. 了解研究問題之現況與資料收集
決定欲研究主題後,到現場收集相關資料與專業工程人員提供之資訊,結合 相關文獻來選定研究方法。
2. 算則模型之建構
根據文獻整合 DEMATEL、TOPSIS 及田口方法,建立一演算法則之模型。
3. 決定最佳參數組合與驗證
應用實例來驗證所建構之演算法則的可行性與正確性,將獲得之最佳參數組 合與現狀進行分析比較。
圖3-1 算則架構流程圖
階段 III 分別計算 TOPSIS 與模糊推論
結果之 S/N 比
分析、預測與驗證
階段 II 進行決策實驗室分析法找
出關鍵參數
選擇直交表與 S/N 比公式並計算各品 質特性 S/N 比形成品質特性矩陣
建構模糊推論系統求算多 重品質特性衡量指標
(MPCI) 進行 TOPSIS 演算程序
求算 TOPSIS 值
階段 I 問題陳述
訂定製程參數與品質特性
資料收集
I. 現況問題了解與資料收集
步驟一:問題陳述針對欲研究之主題描述其製程概況以及面臨之問題。
步驟二:訂定製程參數與品質特性
根據所選定之研究主題整合其相關資料,並到現場勘查了解其現狀,與專業 工程人員進行討論交流來決定欲控制的實驗參數與品質特性。
步驟三:資料收集
在參數及品質特性選定後,準備開始專家訪談進行製程參數相關性矩陣之資 料收集。
II. 算則模型之建構
步驟四:進行決策實驗室分析法(DEMATEL)找出關鍵參數 4-1: 建立控制因子(參數)的直接關係矩陣 Zij
將已決定的控制因子給予專家參考並進行專家訪談,本研究採用四點尺度 量表作為訪談內容的評量,依此獲得兩兩參數間影響程度,如表 3.1 所示,
接著依據專家所提供之意見,將訪談結果整理成品質特性的直接關係矩陣
Z
ij。表 3-1 影響程度尺度表
評估尺度 影響程度
0 沒有影響
1 稍微影響
2 有影響
3 影響很大
4-2: 計算標準化直接關係矩陣 X 令 max( )
1
1
n j n iji
Z
S
,將直接關係矩陣 Z 除以 S,可得到標準化直接關係矩陣X,即 S
X Z
。4-3: 直接/間接矩陣 T
依公式 2-21 計算將直接關係矩陣 X 轉換為直接/間接矩陣 T 4-4: 計算中心度及原因度
計算直接/間接矩陣 T 的各列與各行總和(公式 2-22、2-23),分別以 及 表 示。並計算
D
i R
j為中心度(Prominence),表示要素間的關聯強度,D
i R
j 為原因度(Relation),表示要素影響及被影響的強度。4-5: 繪製因果圖並找出關鍵參數
步驟五:選擇直交表與 S/N 比公式並計算各品質特性 S/N 比,形成品質特 性之矩陣
5-1: 由評估之關鍵參數與品質特性選擇直交表與 公式,進行此步驟時需考慮 因子數、各因子水準數、因子交互作用及實驗時可能遭遇的困難。
5-2: 根據 5-1 所得之資訊計算總自由度以確定實驗次數最小值,算法如下:
1. 計算因子自由度=因子水準數-1。
2. 兩因子交互作用自由度=兩因子個別自由度的乘積。
例:A×B 的自由度=A 的自由度×B 的自由度。
3. 實驗次數=總自由度+1。
例如參數設定時,當有 A、B、C、D 四因子,且皆為二水準,其中含交互作 用 A×B,則其總自由度=4×(2-1)+(2-1)×(2-1)=5,所以其所需的最小實驗次數 為 5+1=6 次,接著再依(2-13)的直交表特性選擇適合的直交表進行實驗。
5-3: 根據望小、望大、望目的品質特性,分別套用公式(2-10)、(2-11)、(2-12)計 算其品質特性 S/N 比值。
5-4: 依各品質特性在田口實驗中所得之 S/N 比作為品質特性矩陣(Q)
1. 先將各品質特性 S/N 比以公式 3-1 轉為 Z 值,其中
X 為個品質特性之
ij S/N 比,μ 為某個品質特性下所有 S/N 比的平均數,σ 為某個品質特 性下所有 S/N 比的標準差。
ij
ij
Z X
(3-1)2.將所得之 Z 值對應標準常態分配表以獲得其機率。
7-2:變數模糊化。
7-3:制定模糊規則。
7-4:模糊推論與解模糊化。
7-5:輸出 MPCI。
7-6:排序 MPCI 值,選取模糊推論下初步最佳參數水準組合。
III. 決定最佳參數組合與驗證
步驟八:結果分析與驗證將步驟六與步驟七所得之參數組合代入田口直交表中計算 S/N 比以進行參 數反應值分析,並將反應結果製成反應表與反應圖來獲得田口實驗上的最佳參數 水準組合,最後利用變異數分析(ANOVA)檢視各因子所佔變異的百分比(貢獻度) 及各參數水準組合(變異來源)在統計上對於實驗結果造成之差異是否具顯著性。
步驟九:確定最佳參數水準組合
透過以上實驗設計與算則流程雖然已可獲得實驗的最佳參數水準組合,但尚 需預測結果與驗證實驗結果相近,並經實驗證實新的參數水準組合下的績效較原 有參數水準組合的績效佳,方能確定本實驗之加法性成立以及最佳實驗參數水準 組合之獲得。
第肆章 實例應用與驗證
脫蠟鑄造為精密鑄造方法之一,現已廣泛應用於噴射引擎、然氣渦輪、蒸氣 渦輪、飛機零件、內燃機、車輛等機器零件製造上,本章將以個案公司的脫蠟鑄 造製程為實例之應用,介紹該鑄造方法的製造流程、可能的控制因子及所關注之 品質特性並應用於本研究提出之算則,以驗證本研究所建構之演算方法的可行性 與有效性。