2010年5月21日 星期五

實驗設計(DOE)與田口方法(Taguchi method)的區別

1 西方長期漠視田口方法
長期來歐美企業採用DOE一向嚴謹於統計理論,因此對田口方法是陌生或(學術上)看不起的,一直到6sigma管理引用大量日式TQM與豐田精益生產管理以後,一般DOE教科書最後一章才談田口方法,號稱DOE聖經書的Design and Analysis of Experiments(Douglas C. Montgomery)一書一直到第六版(2005年)才加入田口方法的內容(chapter12:Robust Parameter Design and Process Robustness Studies P464-483),但也非常謹慎使用其章節名稱-穩健參數設計與製程穩健研究,其字義可以充分表達田口方法的意義

2 在日本田口方法已經變成一種開發設計手法
一般人認識DOE與田口方法會從Minitab(或JMP)開始,看起來Taguchi是DOE四個項目之一個,但在日本田口方法已經漸漸變成一種開發設計手法以達品質安定化設計之目的,因此田口方法已經從所謂事後品管(尋找品質要因而在發防止)而趨向于事前品管(防止品質問題發生)的手法,田口有一句口號譯成英文給老外 - To get Quality,Don't measure Quality,亦即與其測量品質以進行事後品質改善,不如進行好的品質設計不讓品質問題發生,田口方法不斷演變也因此造成一般人對田口方法的認知眾說紛紜

3 田口方法的三次演變
日本人的文字用語常令外國人頭痛,譬如QC是指品質管理(ISO的QM),TQC是TQM,至於田口方法更有學問,請看田口方法發展史如下

1) 田口直交表、點線圖
1950~1970年間致力品質提升而實施SPC,為了達成品質穩定,探討品質問題原因而因此必須進行篩選設計,然而正統DOE的交絡法(Confounding Factorial Design)或部份法(Fractional Factorial Design)當時是非常複雜,因此田口玄一發展出用直交表、點線圖方便進行設計實驗篩選出品質的關鍵要因,此階段的實驗方法當時被稱為田口方法,時過境遷1980年代中期田口玄一出來呼籲澄清,除非採用有噪音因子的內外表與SN比才能稱作田口方法,但是目前日本企業學習實驗計畫主流內容仍是以直交表與點線圖為主(戴明獎頒獎單位日本日科技連的DOE課程)

2) 田口品質工學
1980年代以後日本品質登峰照極,田口致力於能夠適用於設計階段品質作入的實驗計畫法而發展出,採用有噪音因子的內外表與靜態特性的SN比以及二階段設計等技術,而稱為田口品質工學,但外人還是稱為田口方法

3) 品質安定化設計
1990年以後全球化貿易擴張,田口方法加入動態特性、基本機能等觀念,在日本稱為品質工程(有異於國內的品質工程),其最新想法就是在商品企劃後利用模擬方法實施田口方法,以求品質安定化設計,不過外人仍稱為田口方法

4 田口方法教科書涵蓋實驗計畫法
田口方法主要使用實驗計畫法中的直積法將可控因子放在內表,而將雜音因子放在外表,趨近田口方法必須具備實驗畫法基礎,因此田口方法的教科書或課程、講義都涵蓋實驗計畫法部分內容,經驗上實例,為了學習效率與效果,應先學習實驗計劃法,再學習田口方法比較適當,以免學員觀念不清或錯誤的現象,尤其日本或台灣經典實驗計畫教科書都採用田口的點線圖與直交表進行實驗設計,常常讓人不知不覺再使用田口方法。

實際是田口方法是實驗計畫法中的一支,二者差異可以簡單地區分如下
1) 使用實驗計畫法:
實驗的目的是想探索某些假設因子是否影響品質特性,因子間是否存在交互作用(如王水),若有影響度有多少而給予量化,依據解析的數據與技術上評估而決定流程或新產品的最佳或最適參數條件

2) 使用田口方法:
田口方法是一套以損失函數為核心的品質體系,實務上業界著重於參數設計(穩健設計 Robust Design)的應用,其主要觀念是影響特性的因子已經清楚(已透過DOE驗證),但某些因子實務上控制困難(或費用貴),於是將因子區分可控因子與不可控因子,進行重新組合並為透過實驗而解析哪一個配方的變異為最小,此處一定要使用SN比評估,同時也需知道這配方能否滿足顧客需求而需評估品質特性,這時也要用到DOE

3) 變異數分析的使用:
變異數分析(ANOVA)是DOE的解析要項之ㄧ,很多人認為田口方法不必使用,可大量簡化艱深統計學計算,其實田口方法所使用因子是已知足以影響品質特性的(當然以往已使用DOE的ANOVA證明過),因此也就不再重複ANOVA了,另外田口方法的大多情況仍需使用變異數分析的

5 田口玄一對所謂田口方法的要求
理論上DOE與田口方法都使用實驗的手段,但目的是明顯不同,因此當要使用田口方法用語時田口玄一要求如下

1) 參數設計
2) 使用適當的品質特性,並運用信號噪音比(SN比)或者損失函數(Loss Function)
3) 積極有效地使用雜音因數,控制與雜音因數分開為內外表設計
4) 使用直交表配置
5) 有再現性試驗確認

6 另一種名詞「新舊田口方法」的迷思
講師或顧問公司因為講課時數限制或業務推廣,常常將整個DOE系統拆卸為數個子系統,而個別命名如實驗計畫法與田口方法等,也是無可厚非的事,但如以令人誤解的命名如「新舊田口方法」等,也許會讓初學者而困惑而誤用,目前有號稱新舊田口方法者,其劃分方法是
1) 舊田口方法 原有的實驗計畫法
2) 新田口方法 原有的田口方法

因實驗計畫法與田口方法各有目的,因此有明確區別的必要

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