本章說明本論文之研究背景與動機、研究目的、研究方法及研究架構。
1.1 研究背景與動機
在消費者意識抬頭的微利時代，各產業都需要發展一套降低產品成本與提昇 產品品質的策略才能使企業能永續經營。然而，隨著科技技術的日新月異，產品 之開發、設計、製造等程序日趨複雜，單一品質特性最佳化之產品已經不足以達 到消費者的要求，因此在工程領域有許多品管的問題均應用了多品質最佳化技 術，以找出一組製程參數的設定值，使多個品質特性達到最佳化之目的。
許多醫藥、化工、食品與材料等產業中，常誤用傳統的實驗設計方法 (Design of Experiments, DOE) 來求得實驗因子之最佳配方，使得實驗結果產生謬誤。主 要原因是由於這些產業的實驗因子水準設定方法不屬傳統實驗設計，而是需要用 混合實驗 (Mixture Experiments) 方法。混合實驗要找的是因子間之相對比例，
其因子又稱為成份 (或元素)，各成份間互相不為獨立，故不能只調整單一成份 比例。
目前中外文獻所提解決多品質特性問題的方法有很多種，如：主成份分析 (Principal Component Analysis, PCA) 、反應曲面法 (Response Surface Method, RSM) 、模糊邏輯推論 (Fuzzy Logic)、灰關聯分析 (Grey Relational Analysis)、
資料包絡法 (Data Envelopment Analysis, DEA)、類神經網路 (Neural Networks)、
望想函數 (The Desirability Function) 等方法。其中望想函數廣泛被工業界使用，
實 用 性 極 高 ， 首 先 由 Harrington[12] 提 出 ， 之 後 Derringer 與 Suich[11] 及 Montgomery et al.[8] 分 別 提 出 修 正 後 的 望 想 函 數 (Modified Desirability Function)。此外， Ribardo 與 Allen[20]提出能夠反應六標準差品質之望想函數 (Desirability Function for Achieving Six-Sigma Quality)。由於望想函數是一種乘法
模型 (Multiplicative model)，其指標值介於[0,1]，所以將望想函數應用於多品質 特性之問題上的優點是，必須要在每個品質特性表現皆優良的情況下，才能使整 體的品質達到目標值。
此外，在規劃設計及研發新產品時，成本也是一個很重要的考量，目前中外 文獻中尚未發現將成本納入實驗設計中以找出最佳配方的實際案例。但在研發新 產品時，若實驗所決定之最佳配方成本過高，生產者亦無法使用。因此本論文在 發展多品質混合實驗最佳化演算法的過程中，將配方之成本納入實驗設計之考 量。
1.2 研究目的
本論文針對納入成本因素考量的多品質混合實驗問題，在成本限制條件下，
發展出一套可同時最佳化品質水準與控制成本之演算法，並藉由實驗結果分析最 佳配方之品質水準程度，給予製程是否需要改善之建議。最後比較配方品質與成 本之改善程度，以說明納入成本因素之重要性。本論文之成果期望能為產學界帶 來貢獻。以下列出三點本論文之研究目的：
1. 結合反應六標準差品質之望想函數與雙反應曲面方法，在成本受限下，達到 最佳化品質之目的。
2. 藉由實驗結果得知最佳配方之品質水準程度，可進一步給予業者是否需要進 行產品品質改善作業之建議。
3. 由於學術界罕見成本資訊之混合實驗實際案例，本論文之結果可彙整出一套 標準作業流程，對工業界將有相當大之應用價值。
1.3 研究方法
本論文針對多品質特性之混合實驗問題，用反應六標準差品質之望想函數求 得各組實驗組合下之總望想值，再進一步納入成本因素，結合雙反應曲面方法，
本限制下，以最大化總望想值為目標，以達到多個品質特性同時最佳化之結果。
雙反應曲面方法 (Dual Response Surface Method, DRSM) 能夠同時最佳化兩個 反應變數，本論文將整合反應六標準差品質之望想函數與雙反應曲面方法構建一 個最佳化演算法。
本論文最後應用一個汽車煞車用橡膠皮碗之混合實驗之實際案例，來驗證論 文之可行性與有效性。
1.4 研究架構
本論文將分五章，第一章為緒論，說明本論文之研究背景與動機、目的、研 究方法；第二章為文獻探討，介紹混合實驗設計、望想函數、雙反應曲面和應用 在多品質特性混合實驗最佳化之相關文獻；第三章為研究方法，介紹本論文納入 成本因素後，結合反應六標準差品質之望想函數與雙反應曲面法於多品質特性混 合實驗設計最佳化過程；第四章為實例驗證，以汽車煞車用橡膠皮碗之實際案 例，找出同時達到最佳品質水準與最低成本之最佳配方，來驗證本論文提出方法 之有效性與可行性；第五章則為本論文之結論與建議，提出後續可研究之方向，
以供參考。本論文之研究架構流程圖如圖 1.1 所示。
圖 1.1 研究架構流程圖 緒論
文獻探討
研究方法
實例驗證
結論與建議