1、DOEDOE質量的歷程DOE手工藝期工業革命泰勒系統獨立檢驗DOE軍用產品質量的影響統計質量控制質量工程質量控制部門質量團體DOE物質不足的影響統計質量控制的衰退由控制轉為保證日本革命 TQCDOEISO 9000的發展各行業質量體系的相繼出台將質量擴大到環境和職業安全衛生全面質量管理DOEQS 9000质量体系要求的目标是 建立基本质量体系，旨在 持续改进 加強预防缺陷 减少在供应链中的变差及浪費DOE 4.2.5.2质量和生产率的改进 供方必须确定质量和生产率的改进需要，并实施适当的改进方案。注：可能导致改进项目情况的例子如下：计划外停机时间 设备安装，模具更换及机器系统转换时间 过长的循
2、环时间 报废，返工和返修 场地空间的非增值使用 过大的变差 低于100%的初次运转能力 DOE没有集中于目标值的过程均值（双侧公差）试验要求与累计结果不符 人力和材料的浪費不良质量的成本 产品难以装配或安装 过多的搬运和贮存 为优化顾客的过程而提出的新的目标值 临界测量系统能力（见MSA和ISO10012-1）顾客不满意，如抱怨，修理，退货，错送，履约不全，顾客厂方的忧虑，售后服务保证等。DOE 4.15.6.1供方交付能力的监控 供方必须建立支持百分之百按期装运的体系供方必须建立支持百分之百按期装运的体系,以满足顾客生产及服务要求.如果未能确保百分之百按期装运,供方应采取纠正措施以改进交付能
3、力,包括与顾客就交付问题进行信息沟通.供方必须具有系统的方法来开发，评价和监控符合供方必须具有系统的方法来开发，评价和监控符合已设定的前期时间的要求。供方必须实监控满足顾已设定的前期时间的要求。供方必须实监控满足顾客交付要求能力的系统，必要时采取纠正措施。供客交付要求能力的系统，必要时采取纠正措施。供方应保存供方负责的超额运费的记录方应保存供方负责的超额运费的记录 供方必须按顾客的要求装运所有材料，并采用顾客最新规定的运输方式，路线及集装箱。DOE 4.15.6.2生产计划 供方的生产计划活动必须由订单驱动.注：如果供方根据“预测”来安排生产计划，则不满足该要求的意图。利用与总过程循环时间相一
4、致的现有优化库存水平的“拉动”系统(基于零件配件的消耗量)，满足订单驱动系统的意图。DOE 4.15.6.3电子通讯 除非顾客放弃此要求,否则供方应建立接收顾客计划信息和发送计划时间的计算机系统.4.15.6.4装运通知系统 除非顾客放弃此要求,否则供方必须建立装运提前通知(ASNs)的在线传递计算机系统,以便在装运时发出通知.一旦在线系统发生故障时,供方必须有备用方法.供方必须验证所有装运提前通知符合装运文件及标签要求DOE產品壽命週期研究開發生產製造交付運送修理報廢產品使用銷售服務材料選用市場情報DOE线外品管系统设计参数设计公差设计产品设计设计品管制程设计技术品管线上品管诊断预测测量生产
5、制造品管服务顾客品管供应商双赢伙伴顾客需求期望满意DOE田口博士认为二次式的品质损失函数，最性而有效的评估由于品质特性偏离目标值，即因品质不良，而造成的损失。“符合规格界限”并不足以作为量测品质或量测因品质不良而引起的损失的依据。品质损失和产品特性有关。品质损失是一种金钱的损失。在产品制程开发的最初期，品质损失函数是评估损失的最佳工具。DOE损失目标值最好不良尚可好不良尚可好品质测量值DOE日本农夫在冷天用乙烯树脂塑布保护农作物，以避酷寒。日本的工业标准订有该种塑料布的界限。有一家制造商将分配缩小，并将分配的中心点定规定下限那一端，结果制造出的产品虽然非常均匀，但却只是勉强正好落在公差界限之内
6、，制造商以此法降低成本。结果造成三种损失 塑料布因经不起风吹而破损。农民因农作物受伤而遭受损失。由于产品供给减少，导致价格上涨。比小偷还坏，因为客户承受的成本比制造成本还高。DOEniimynmyMSDMSDkAkmykL12222002)(1)()()(，K为一常数y-m为y和目标值的差距损失与偏移目标值的平方成比例DOEniiniiynynyMSDkyAkkyL1212222002)(1MSD )(，K为一常数y-m为y和目标值的差距损失与偏移目标值的平方成比例DOEniynyyMSDkyAkykL12222200211)31(1MSD )(1，K为一常数DOE 杂音因素就是使机能特性，如
7、制冷效率、磨耗和转向力等偏离目标值的因素。杂音因素可分为三类：外部杂音产品使用时，因使用条件，如温度、湿度、灰尘等使机能发生变异，此类条件为外部杂音因素。内部杂音(劣化)产品组件的劣化。产品间杂音既定制造条件下，条件变异所造成的产品间差异。品质管制活动的目标就是要生产经得起杂音因素考验的产品。坚耐性坚耐性(Robustness)Robustness)就是产品的机能特性对杂音因素的就是产品的机能特性对杂音因素的差异不敏感，不受影响。差异不敏感，不受影响。DOE 某家公司做了一部份的空调，行销世界各国：在发达国家其反应制冷效果相当良好，但未不发达国家其反应制冷效果不好，请问这是什么杂音。在进行产品
8、测试时，发现一百台产品中，有些制冷效果好，有些制冷效果差，请问这些什么杂音。产品使用了一段时间之后，制冷效果变差，发现是里面的某一个零件寿命匹配不佳所造成，请问这些是什么杂音。DOE25%50%75%100%199019801970196019501945借由检验而获致的品质效果借由制程控制而获致的品质成果借由实验计划而获致的品质成果品质控制演进DOE 望目特性：此特性具有特定的目标值(愈近目标值愈好)，例如尺寸、换档压力、间隙等。望小特性：目标的极端值是(值愈小愈好)，例如磨耗、收缩、劣化、杂音水准等 望大特性：目标值为无限大(值愈大愈好)，例如强度、寿命、燃料效率等。DOELSLmUSLL
9、SLmUSLLSLmUSLLSLmUSLDOE乙工厂甲工厂工厂近似的分布不良百分率甲工厂均等几近于零乙工厂常态0.3%DOE 一些不想要和无法控制的因素，导致功能品质特性偏离目标值。杂音对品质有不良影响，然而，消除杂音因素常是很花钱的。例如在工厂内，制程可能会受到温度波动的影响。透过全厂的空调系统，消除此一杂音因素，很可能是太昂贵的解决方案。田口的技术是减少杂音因素的影响。这一套技术，帮助设计产品和改善制程，使得对杂音的敏感程度，降低最低。产品和制程对杂音最不敏感，我们称之为“坚耐性”。坚耐性坚耐性=高品质高品质 DOE品质工程生产线外品管产品设计(产品改良)制程设计(制程改善)系统设计(创新
10、)参数设计(最佳化)允差设计(最佳化)线上品管制程管制DOE 在1953年，日本一个中等规模的瓷砖制造公司，花了200万元，从西德买来一座新的隧道，窑本身有80公尺长，窑内有一部搬运平台车，上面堆着几层瓷砖，沿着轨道缓慢移动，让瓷砖承受烧烤。问题是，这些瓷砖尺寸大小的变异，他们发现外层瓷砖，有50%以上超出规格，则正好符合规格。引起瓷砖尺寸的变异，很明显地在制程中，是一个杂音因素。解决问题，使得温度分布更均匀，需要重新设计整个窑，需要额外再花50万元，投资相当大。DOE內部磁砖外层磁砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前改善前外部磁砖內部磁砖DOE原材料粉碎及混合成型烧成上釉 烧成控制因素
11、水准一(新案)水准二(现行)A:石灰石量5%1%B:某添加物粗细度细粗C:蜡石量53%43%D:蜡石种类新案组合现行组合E:原材料加料量1300公斤1200公斤浪费料回收量0%4%长石量0%5%DOEL8直交表A石灰石量B粗细度C蜡石量D蜡石种类E加料量F浪费料回收G长石量每百件尺寸缺陷数A B C D E FG12345671234567111111115粗43现13000016211122225粗43新12004517312211225细53现13004512412222115细53新1200006521212121粗53现1200056621221211粗53新1300406872211
12、2211细43现12004042822121121细43新13000526DOE要素不良总数不良百分比要素不良总数不良百分比A151/40012.75E112230.50A214235.5E27117.75B110726.75F15413.50B28621.5F213934.75C110125.25G113233.00C29223.00G26115.25D17619.00合计19324.12D211729.25回应表(Response Table)DOE 由于缺陷是愈小愈好，所以依此选出的最佳条件为：A1B2C2D1E2F1G2。确认实验：将预期的缺陷数和“确认实验”的结果做比较。但事实上厂商
13、选得是A1B2C1D1F1G2，主要的原因是C(蜡石)要因的价格很贵，但改善的效果又不大，所以选C1(蜡石含量为43%)DOE內部瓷砖外层瓷砖(尺寸大小有变异)上限下限尺寸大小改善前外部瓷砖內部瓷砖改善后DOE 传统的实验计划方法是由英国的R.A.Fisher在本世纪初发明出来的，该方法包含多种的统计设计技巧，需要使用繁复的统计技巧，所以较少使用在工业界。田口方法：由田口玄一博士所提出，它删除许多统计设计的工作，以一种可以直接、经济的方式一次就可以做许多因素的实验，所以工业界上较常用。DOE次数ABCDEFG结果123456711111111Y12111-1-1-1-1Y231-1-111-1
14、-1Y341-1-1-1-111Y45-11-11-11-1Y56-11-1-11-11Y67-1-111-1-11Y78-1-11-111-1Y8DOE原先假设因素的效果不会受其它因素水准的影响，然而在实际的状况并非如此；当一个因素的效果与其它因素水准相互影响时，因素间就有交互作用存在。一般可以绘制交互作用图来了解其间之交互作用关系。例子：设有A,B二种药物，成份完全不同；单独使用时效果挺好，但混合使用，反而效果很差。DOE)2(78L表示直交表表示直交表行数相当于实验总数行数相当于实验总数水准数水准数列数相当于列数相当于可配可配置多少因子置多少因子DOE)3(49L表示直交表表示直交表行数
15、相当于实验总数行数相当于实验总数水准数水准数列数相当于列数相当于可配可配置多少因子置多少因子DOE1231111212232124221L4(23)直交表本直交表总共须做四次实验，最多只能配置三个因子。DOEL8(27)直交表 本直交表总共须做8次实验，最多能配置7个因子。次数ABCDEFG结果123456711111111Y121112222Y231221122Y341222211Y452121212Y562122121Y672211221Y782212112Y8DOE 假如我们预期两变量存在有显着的交互作用，则我们可能在直交表中，预先保留一直列供配置交互作用，以利清晰的估计交互作用。如果我
16、希望避开交络现象，则必需妥慎的配置交互作用；如果不加注意，则即使是最简单的L4直交表，交互作用的追踪分析也将变得困难。可以利用的方法是三角矩阵法。练习列(3)和(7)的交互作应配置于那里。DOE1234567(1)325476(2)16745(3)7654(4)123(5)32(6)1(7)L8(27)直交表的交互作用配置表DOE 假设目前是要找出关键因子，都用二水准实验，请问该用那个直交表？如果流量与线速有交互作用，如果流量配在L8的第三列，线速配在第五列，那么其交互作用应配置在那一列？焊接焊接焊剂焊剂线速线速流量流量乙炔与氧气比例乙炔与氧气比例强度强度焊枪角度焊枪角度焊嘴距离焊嘴距离DOE
17、 在制造散热器时，研究影响铜管与散热片接触紧密程度的三个因子，A散热片尺寸偏差,B铜管外壁均匀度,C胀管压力，用三水准。如果A,B,C之间没有交互作用，则可利用哪一个直交表配置？若A与B有交互作用，则用哪一个直交表来配置？DOE1231111212232124221L4(23)直交表132做四次实验，可配置三个因子，是最小的直交表DOEL8(27)直交表12345671111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112135264。71325467DOE123456789101111111111111121111122
18、2222311222111222412122122122512212212121612221221211721221122121821212221112921122212211102221111221211221212111221222112121221L12(211)直交表L12直交表，将交互作用的效果平均分配到该直交表的11个列上，交互作用不明显时使用。它的再现性很好，是田口博士所推荐使用的。DOE1234111112122231333421235223162312731328321393321L9(34)直交表13,42DOE 此表可配置一个2水准与七个3水准。在AT&T，L18是最普遍
19、被使用的直交表。DOE12345678111111111211222222311333333412112233512223311612331122713121323813232131913313212102113322111212113321221322113132212313214222312131522312321162313231217232111231823323231L18(2137)直交表12DOE 传统的变异数分析（F检定）系以统计检定的方法来决定各因素对变异影响程度是否显著。田口方法却强调以响应分析方法(响应表及响应图)来区分各因素平均值效果的大小。正规分析 决定因素间的平均响
20、应值。比较这些响应平均值，并选出最佳因素水准。由选出的最佳水准来估计制程平均。确认实验的结果与估计值比较。DOE 决定每个因素的平均响应值。估计每个因素及交互作用之主效果。接着比较各主效果，找出较强之主效果。完成响应表 交互作用的分析只需点绘较强之主效与交互作用，因为较弱效果的因素水准，对推动力的影响极微，可以忽略不计。最佳化及最佳条件的估计。确认实验DOE 目标：推动力(望大特性)交互作用：BC与CD 控制因素水准一水准二A:原材料M-270M-290B:停留时间2.7秒2.2秒C:焊枪温度410室温D:拼裝压力60磅80磅E:焊接方法点焊法电阻法DOE次数CBBCDCDAE数据合计1234
21、5671111111138357321112222404686312211225752109412222114555100521212124148896212212128245272211221262551822121123541760.46836813681001098673175.39T ,636 ,16111CCCCnTyyTnnii的平均的總和DOE决定每个因素水准的平均回应值並完成回應表試求出,)(,)(,)(,)(,00.428/)7651100109(50.378/)52898673(50.338/)76515289(00.468/)1001098673(212121212121
22、21DCDCCBCBEEDDAABBCCCBDAECBCD水准146.0037.5040.2542.2534.535.7538.75水准233.5042.0039.2537.254543.7540.751-212.504.501510.582DOEB1B2C139.7552.25C235.2531.7575.3144135252625.3542428484125.5245545525775.3944640353822122111BCBCBCBC交互作用的计算DOE最佳化条件的选定因为推动力为望大特性，从CB交互作用之响应图知因素B与因素C之最佳水准组合为C1B2。从响应图上看出：A1的效果不错
23、 D1的效果尚不错 E2的效果最强 所以最佳条件为C1B2D1A1E2 DOE 最佳水准响应值之估计 为确认所定之结果的再现性，必须再估计出此最佳条件C1B2D1A1E2的推定值，并与确认实验的结果相验证，看是否具有再现性。估计值=T+(C1B2-T)+(D1-T)+(A1-T)+(E2-T)=C1B2+D1+A1+E2-3T =52.25+40.25+42.25+45-3*39.75 =60.5 DOE确认实验 确认实的目的是为了确认结果的再现性。即在最佳条件A1B2C1D1E2之下，做了一次确认实验，本次实验的制程平均为55.25。CASE1：Y=58，再现性非常好。CASE2：Y=54，
24、沒有CASE1好，但仍算好的再现性。CASE3：Y=42，再现性差，但比38好，可以先用，然后考虑再改善。CASE4：Y=30，再现性差，不可接受，必须重新考虑。CASE5：Y=65，远较所期望的好，可能存在某种交互作用。DOE控制因素水准一水准二A:活塞间隙低高B:轴承间隙低高C:衬垫厚度厚薄D:调节板型态1型态2E:阀门设计型态1型态2交互作用：AB与AC望小特性DOE次数ABABCACDE数 据合计123456711111111666212821112222686313131221122888016841222211636512852121212737114462122121374279
25、72211221383977822121125748105 n=16 T=960DOEABCDEABAC水准169.37560.2564.62563.12551.555.12560水准250.62559.7555.37556.87568.564.875601-218.750.59.256.25179.750回应表B1B2A164.7574A255.7545.5交互作用的计算DOE最佳条件选定：A2B2C2D2E1最佳表现水平估计：29.25 4.5确认实验出现以下结果，有何评价？实验结果为30实验结果为35实验结果为40DOE 参数设计的目的，在于决定产品与制程的参数值，以求得产品机能的稳定，
26、使其在高水平下运作，而受干扰的影响程度最低。参数设计在于运用因素间非线性与线性的一些关系，找出控制因素与误差因素间的交互作用，利用非线性减少变异，再利用线性关系提高水平，即使使用便宜的材料或在不良的环境之下，制程或产品也能达到坚耐性。参数设计所运用的技术是S/N比(讯号杂音比)，它可以表示制程或产品的水准及其误差因素影响的程度。参数设计是一种提高品质而又不影响成本的设计，一般而言，要提高品质一定要把影响这个产品的不良原因消除，才能达到，如此则必须提高成本，如果不去消除原因，而把这些原因所产生的影响设法消除，则不必花什幺成本，也能提高品质，此即参数设计。DOE 参数设计的第一步，为分开列出控制因
27、素与杂音因素，然后找出具有最小交互作用的控制因素以便研究控制因素与杂音误差因素之间的交互作用问题。一般而言控制因素放在直交表内侧，杂音因素放在直交表外侧。DOEABCDEFG杂音因素1234567N1N21111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112DOEABCDEFG1122123456712121111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112杂音因素MNDOE 田口方法系一种工程方法，拥有制程或产品的专门知识及有效率的实验方法，才
28、能够设计出来一个极有效的工业实验，因此必须懂得此两种型态的知识才可能成功。品质特性的选取及因素与水准的区分是属于工程专家的工作；而各因素的配置及实验数据的解析则属于数据分析专家的工作。品质特性的选择是实验计划中最主要的部份。DOE 作参数设计时，虽然杂音因素愈多愈好，如此可获致较多情报，但实验将会变得很大，在费用与时间将不允许，故只能在经营能力范围之内，选择重要的，影响较大的才予以考虑。对策 为了避免太大的实验，最好将杂音因素复合成最多3个。复合时可依工程知识做取舍，假如不能确知时，应事先用直交表做实验，一定是选重要的，影响最大的。选择最重要的杂音，经验告诉我们，试验时若对最大的杂音具有坚耐性
29、的话，对其它的杂音也必将稳定。一般采用2水准即可，并可用两极端条件复合。DOEABCDEFG11221212123456712211111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112杂音因素MNODOE 望小特性(不包括负值、不良率0%，最佳条件最理想状态为0)。当品质特性能够分类，而希望愈小愈好时，如产品的收缩度，劣化度、噪音、各种公害等，其标准的信号杂音计算如下。DOEniinnynMSDNSymyyyyynyyyynMSD122222223222122322211log10log10/)()().(1)0(.)0
30、()0()0(1DOE望大特性的S/N比niinynMSDNSmmyyyynMSD122222232221)1(1log10log10/)31(1)1(.)1()1()1(1DOEnyyynyyVVnTSVVSnnieemeem2212n23222122).()y.yy(y 1)(log10-)(1log10望目：2实际控制水平取决于信号与杂音的比值实际控制水平取决于信号与杂音的比值!近似：S/N=10Log（y /Ve）2DOE响应特征：泡膜胶膜收缩度%控制因素水准一水准二A:脫膜時間现行新B:凝固温度现行新C:化学反应温度现行新D:混合比现行新E:外壳预热温度现行新F:脱模厚度现行新G:射
31、口大小现行新H:脱模曲线现行新I:射出压力现行新J:通过瓶现行新K:密度现行新DOE误差因素：M：定型度（Fixture)计算S/N比完成回应表，找出对泡沫胶收缩影响较强的因素。绘出影响较大的响应图。DOEL121234567891011M1M2M3db1111111111110.130.180.1416.42111112222220.250.270.2212.13112221112220.080.120.1219.34121221221120.080.110.1119.95122122121210.170.220.1315.06122212212110.090.180.1915.972122
32、11221210.240.320.2811.08212122211120.180.190.1115.7921122212211102221111221211221212111221222112121221DOE水准1水准2水准1水准2平均差合 计 平 均A98.686.416.4314.402.03dbB87.197.914.5216.321.80dbC95.389.715.8814.950.93dbD92.292.815.3715.470.10dbE82.3102.713.7217.123.40dbF99.685.416.6014.232.37dbG90.294.815.0315.800.7
33、7dbHIJK最佳组合是:DOE回应特性：塑胶撕裂强度控制因素水准一水准二A:分子量低高B:金属铝型态C:清净材料现行新D:触媒百分率低高E:研磨压力低高F:处理时间低高G:处理温度低高H:处理时间低高I:处理后温度低高DOE 计算S/N比 完成S/N回应表，并找出对撕裂强度影响较大的因素。绘出影响较大因素的回应图。误差因素水准一水准二M:表面粗糙度粗糙平滑B:塑胶供应商C:最初金属温度低高DOENO.ABCDEFGHIeeMNO111122212221S/N11111111111132.545.035.050.031.821111122222262.567.555.080.036.23112
34、2211122220.030.030.037.528.741212212211220.027.527.550.028.651221221212142.555.032.560.032.861222122121122.545.047.550.030.872122112212160.080.045.062.535.382121222111245.047.527.555.031.992112221221147.562.575.080.0102221111221255.062.555.047.5112212121112260.045.040.042.5122211212122145.035.020.03
35、0.0DOES/N比对应表因素水準ABCDEFGHI133.332.432.833.631.432.830.932.2231.532.432.131.233.432.033.932.6由二者之差选出最佳组合:DOE 响应特性：膜厚度规格值：10.01.5(原数据10000倍)设计因素水准1水准2水准3A:膜材料现行新B:金属铝型态IIIIIIC:清净材料IIIIIID:触媒百分率低中高E:研磨压力低中高F:处理时间短中长G:处理温度低中高H:处理后温度低中高M:表面粗糙度2水准N:散热片供应商2水准噪音因子噪音因子DOEN0ABCDEFGHM1N1M1N2M2N1M2N1平均S/N111111
36、1116.08.07.69.87.8513.992112222222.03.05.05.03.757.963113333339.810.611.010.510.5026.3841211223312.411.610.413.612.0018.985122233116.010.09.812.49.5511.076123311226.05.05.87.25.006.9371312132311.68.48.210.09.5515.568132321315.65.86.46.06.0024.8291331321222.014.818.823.019.6514.47102113322115.217.613
37、.220.616.5514.32112121133210.47.410.811.810.1014.50122132211311.015.812.419.614.7011.5913221231321.07.03.28.44.902.61142223121310.419.215.818.215.9012.06152231232110.014.011.213.016231323123.04.03.64.2172321312310.212.411.814.0182332123115.416.613.214.8DOEABCDEFGH115.5514.7613.7216.0313.9212.9413.34214.0811.2614.6611.5216.1014.6913.14318.3216.0716.9014.4316.8217.97S/NS/N回应表回应表ABCDEFGH19.3110.599.1112.2910.578.4211.89211.689.909.569.588.6913.839.853-10.9912.829.6212.239.249.74望目特性原始望目特性原始数据数据回回应应表表DOE
