TPM全面生產管理-利用田口方法進行製程優化與改良(含個案)

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  田口方法(Taguchi Method)是一種優化產品品質和生產製程的方法。它是由日本統計學家田口玄一郎(Genichi Taguchi)在20世紀50年代提出的,目前已被廣泛應用於各個產業中。田口方法主要是通過分析實驗數據,優化產品和生產製程的設計,從而實現「最小化」變異和成本的目標。

    田口方法之應用,主要可分為三個步驟:設計實驗、分析數據、優化設計。

  下面我們將逐一介紹每一步驟:

步驟一:設計實驗

  設計實驗是田口方法中最重要的一步,也是整個改善製程的基礎。通過設計實驗,可以快速地瞭解哪些「因素(或稱因子)」對產品或製程有影響,並且找到最佳的設計參數。田口方法通常使用直交表(Orthogonal Array)來設計實驗,直交表可以幫助我們在最少的實驗次數中找到最佳設計參數。

  下面舉一個例子來說明設計實驗的製程。假設我們正在開發一種新型的腳踏車輪胎,我們希望知道輪胎的幾個因素,例如輪胎壓力、輪胎寬度和輪胎材料,對於腳踏車的性能有何影響。我們可以使用直交表來設計實驗,例如L9直交表,該表中包含9個實驗條件,每個條件都有3個水平。我們可以使用這9個實驗條件來測試輪胎的不同設計,從而找到最佳的設計參數。下方為L9直交表範例。

 

A因子 輪胎壓力

B因子 輪胎寬度

C因子 輪胎材料

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3

2

表:L9直交表範例

步驟二:分析數據

  在完成實驗後,我們需要分析與量化數據,找出影響產品或製程性能的主要因素。田口方法通常使用信噪比(Signal-to-Noise Ratio)來分析數據。信噪比是一種品質統計指標,用於評估產品或製程的性能和穩定性。田口方法使用信噪比來量化產品或製程的性能和穩定性。

  田口方法中使用的信噪比有三種類型:

  • 越大越好(Larger-the-Better)
  • 越小越好(Smaller-the-Better)
  • 目標值(Target Value)。

  其中,越大越好(望大)是指越大的值表示更好的性能,例如腳踏車的最高速度;越小越好(望小)是指越小的值表示更好的性能,例如腳踏車的煞車距離;目標值(望目)是指產品或製程需要達到的理想值,例如腳踏車的平均速度。

  下面繼續以腳踏車輪胎為例,假設我們使用L9正交表進行了9次實驗,分別測試了輪胎壓力、輪胎寬度和輪胎材料對於腳踏車最高速度的影響。我們可以使用「越大越好」信噪比來分析數據,計算出每個實驗條件下的信噪比,並且找出最佳的設計參數。例如,當輪胎壓力為28 psi、輪胎寬度為30 mm、輪胎材料為橡膠時,腳踏車的最高速度為50 km/h,這個設計參數的信噪比最高,代表著最佳的性能。

步驟三:優化設計

  在找到最佳的設計參數後,我們需要將這些參數應用到實際的產品或製程中,並且進行優化。優化可以通過改變設計參數或優化生產製程來實現。田口方法中的優化通常包括三種方法:參數設計、公差設計和製程設計。

  • 參數設計:

是通過改變設計參數來優化產品性能的方法。例如,在腳踏車輪胎的設計中,我們可以改變輪胎壓力、輪胎寬度和輪胎材料等參數,從而優化汽車的性能。

  • 公差設計:

是通過控制生產製程中的變異,來提高產品的穩定性和一致性。例如,在生產輪胎時,我們可以控制輪胎壓力、輪胎寬度和輪胎材料等因素的變異,從而確保每個輪胎的性能都是相同的。

  • 製程設計:

是通過改進生產製程來提高產品質量和生產效率的方法。例如,在生產汽車輪胎時,我們可以改進生產線上的生產流程,從而提高產品的質量和生產效率。

  總結一下,田口方法是一種優化產品品質和生產製程的方法,通過設計實驗、分析數據和優化設計來實現。田口方法可以幫助我們找到最佳的設計參數,從而提高產品性能和生產效率。田口方法已經被廣泛應用於各個產業中,例如電子零組件、金屬製造、民生化工等領域。

【參考資料】

  • CNS 14914田口式品質工程與其應用指導綱要,CNS國家標準
  • 田口方法-品質設計的原理與實務
  • 統計學與Minitab分析
  • 工作一定要用到的統計
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