靜態特性方法

3.3.1 影響品質績效的參數種類

產品品質的績效受參數的改變影響而呈現出不一樣結果，這些參數分

為三類，即信號因子、控制因子與雜音因子。針對此三類參數因子說明如 下：

（1） 控制因子（Control factor）：此類參數因子可由產品或製程設 計人員所掌控、決定，且經由對此類參數因子水準調整設定，可 有效降低產品品質特性的變異，而使品質損失減少。一般認為控 制因子水準改變時，製造成本並不會增加。

（2） 信號因子（Signal factor）：當期望目標值改變，使用者可調整 一參數因子，品質特性之平均值也跟著變動者，此參數因子謂之 信號因子，通常由產品使用者所設定，以表達想要的回應值；例 如氣動起子的扭力值，當調整空氣壓力大小，扭力值也隨之改 變。當信號因子只有一個固定常數時，屬靜態問題。當信號因子 可依需求而變動時，則屬動態特性問題。

（3） 雜音因子（Noise factor；或稱不可控制因子）：為產品或製程 設計人員所無法予以掌控的參數因子，或者必需花費極高之代價 才能控制的參數稱之為雜音因子，為導致產品品質特性變異的來 源。通常分為三類即（1）產品間的變異雜音（2）外部雜音（3）

內部雜音。

3.3.2 田口式品質工程三階段

田口式品質工程是屬線外品質管制活動，是應用於產品設計開發及製

程設計開發的系統方法，其主要目的是降低雜音因子對品質特性的干擾影 響，而田口將線外品質管制分為三階段（蘇朝墩，2003）。

（1）系統設計（System design）：又稱為概念設計（concept design）

在此階段中，主要是檢視各種可能達成「想要的機能」的系統或 技術，然後選擇一個最適當的。設計人員依專業領域的技術知識 和廣泛經驗，先選擇二至三個可能的方案分別予以開發，最後再 採用最佳的一個方案。

（2）參數設計（Parameter Design）：在這階段中，主要是要最佳化

「系統設計」，利用實驗以確定控制因子水準組合，使系統對雜 音因子的敏感度為最低，而提升系統的穩健性。亦即，決定系統 設計參數的水準之最佳設定，以減少品質損失。田口建議，在原 有資源下，選擇易控制之因子以及低成本的水準進行參數設計，

以找到一組最佳的參數水準組合。參數設計主要在降低對雜音因 子的效果，而不是在控制雜音，這是一個有效的低成本方法，這 也是田口方法的精髓及核心技術所在。當作完參數設計後，品質 特性能滿足品質規格要求，則我們已得到一最低成本的設計，不 需要進入「允差設計」的階段。

（3）允差設計（Tolerance Design）：本階段主要是要調整公差範圍 以最佳化設計參數。當作完參數設計後，產品品質仍無法滿足規

格要求時，則必須增加製造成本以進行「允差設計」，即需使用 較好的零件材料或較精密的製程設備，以選擇一些因子來調整公 差，以降低產品品質間的變異。所以允差設計是成本與品質間權 衡的方法，因此必須在參數設計階段完成之後才進行，否則將導 致非必要的高製造成本。利用品質損失函數及變異數分析

（ANOVA）決定各因子變異的貢獻程度，是允差設計重要工具。

3.3.3 SN 比與田口兩階段最佳化程序

品質機能的變異，來自雜音的干擾，對最佳化一產品或製程的穩定性 而言，品質損失函數是不足以預測一產品之機能穩定程度，因此田口博士 應用原被使用在通信工程領域上的信號雜音比（Signal-to-Noise ratio；

SN 比）觀念，做為衡量產品品質優劣的一種統計量。SN 比愈高表示品質特 性越穩定，變異越小，品質損失也愈少。S/N 比依品質特性也具有三種基本 型態，其數學計算式如表 3-1 所示。

理想的 SN 比應具備下列特性(Fowlkes and Crereling, 1995)：

（1）SN 比可反應品質特性的變異。

（2）SN 比和品質特性的平均值的調整無關。

（3）SN 比用以衡量相對的品質。

（4）SN 具簡單性和加法性。

兩階段最佳化程序（two-stage optimization procedure）是田口方

法的另一特色，是最佳化參數設計的必經步驟。田口方法兩階段最佳化程 序為：

（1） 最大化 SN 比以降低對雜音的敏感性。

（2） 調整平均值至目標值上。

最佳化控制因子選擇分成以下四類（蘇朝墩，2003）：

1. 對 SN 比及平均值都有影響的因子。我們選擇能最大化 SN 比的控制 因子水準。

2. 對 SN 比沒有影響，但對平均值有影響的因子，稱調整因子。在實 務上，有時候我們必須容忍所選取的調整因子對 SN 比有些微影響。

3. 對 SN 比有影響，但對平均值沒有影響的因子。我們選擇能最大化 SN 比的控制因子水準。

4. 對 SN 比及平均值都有影響的因子。對於這些因子，我們可以從其 他方面來考慮他們的最佳水準，譬如說操作容易度或成本因素。

田口將無法控制或控制成本高的因子視為雜音因子納入考慮，利用 內、外側直交表的實驗矩陣安排與 SN 比的計算，並透過兩階段最佳化程序，

求得一最佳參數水準組合，可有效降低系統對各種雜音之敏感度，縮小產 品品質特性之變異，提升產品穩健性。

表 3.1 SN 比基本型態之計算式及調整因子關係 品質特性 SN 比計算式 最佳化調整因子

望目特性 10*log10(y²/s²)

需要調整因子將平均值調至目標值

Σ

望大特性 -10*log¹⁰（1/n

Σ

n

=1

n

=1

i

i