建陶产业精益生产之技术强化战略实务
主讲人：邱东波
課 程 大 綱
壹：建陶产业精益生产的挑战与障碍
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
一、田口方法的历史回顾
二、丰田生产方式的24个精神
三、田口方法摘要
四、田口方法的名词认识
五、田口方法在建陶产业中应用实务案例的回
顾与省思
課 程 大 綱
六、田口方法核心精神对建陶产业成本控制的影响
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
肆：建陶产业实现APQP的步骤
壹：建陶产业精益生产的挑战与障碍
■ 自甘堕落的天使：
“陶瓷”自古就是一种珍藏品，它代表着高贵、稀有、不易得之，除了它本身具有的艺术价值外，更体现出要做出好的产品并不容易，尤其在变成工业化商品的今天，工业产品品质特色之一的均一化与寿命更是一大挑战，而从工业产品的品质特色均一化的角度来说，那几乎是产品成本高低的重要关键因子，但不知道是窑业中人的自甘堕落不求长进或是那种传统“调整”的方法较便捷有效，怎么说利用现代管理科学技术来开发产品生产产品就是无法被接受，或许有人打从心里就把它定位在一个脏乱、低级的传统生产行业里，而以为窑业人中都是一些没文化、没水平的人，其实关键在于“心态”，尤其在资源节约的今天，更应该受到大力倡导，也许心态转变以后，窑业会在今后变成一个高科技人才的代名词也说不定。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
一、田口方法的历史回顾：
(一)战后的日本：
战后的日本一片废墟，日本的企业家及学者深深体会到要重建日本的经济，必须落实「品质」的概念，才能将日本的商品销售出去。他们开始引进西方的统计学手法，将它应用在品质的改善上。长期被西方忽视的统计学专家，诸如 Deming等被礼聘至日本，成为日本人的sensei（先生，即日语「老师」的意思）。这些日本企业家、工程师们像小学生一样，坐在残破的课桌椅上，聆听这些统计学者谆谆教诲。田口玄一博士是这些认真、谦虚学习的学生中的一位；事实上他在当时的日本已经是一位蛮有名望的工程师。这些日本学生希望日本有一天能够再度站起来；而这些来自西方的老师们很高兴能够传播他们的「福音」，希望这些理论能够在日本的工业界得到实践。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
一、田口方法的历史回顾：
(二)田口玄一博士：
1949年，日本电话电报公司要进行一个庞大的专案计划；将全国的通讯系统更新。田口博士当时任职于该公司电子通讯实验室研究发展部门，他的任务是负责产品的研发工作。此后几十年，田口博士将西方学者所鼓吹的理论发扬光大，发展出独特的「品质工程学」。日本工业界普遍地应用这套方法来追求品质的极致。「品质工程学」是日本经济发展的重要推手之一。
由于他在品质工程上的贡献，他先后3次获得Deming Award(戴明奖，品质工程中的诺贝尔桂冠)，第1次是在1962年。在1986年，他获得Willard FRockwell Medal，以表彰他将统计方法与工程技术结合，使得制程及产品的设计可以兼顾品质及成本的改善。1990年，他从日本天皇手中接受了象征对日本工业界最高贡献的「蓝带奖」
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
。事实上，此时他的「品质工程学」已经开始在美国本土生根了。
为了回馈美国的统计学者对日本「品质工程」上的贡献，也为了回馈美国人在战后协助重建日本，田口玄一博士风尘仆仆来到美国传播他的「福音」。今天，他在底特律主持非营利性的「美国供应商协会」(American Supplier Institute , ASI)，它的宗旨为协助美国工业界(特别是零件供应商)改善产品品质。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
一、田口方法的历史回顾：
(三)美国供应商协会：
1980年代是美国工业非常低潮的年代，面对日本高品质、低价位的商品，美国的公司几乎无力与之竞争(连美国人都不买美国车了)；美国人开始思考如何提升产品的品质，开始向日本探索「品质」的秘密。深入视察过日本工业的美国学者发现，每一家日本公司都在使用一种类似「实验计划法」的方法在进行品质改良的实验，「狂热地」追求品质的极致。这套基本理论源自西方但被西方忽视、在日本加以改良、并应用在日本工业界已有几十年的品质改善方法立刻被介绍到美国，并被美国工业界称为「田口方法」(Taguchi Methods)，因为田口玄一博士被公认为这套方法的最大贡献者。
1981年，在底特律的一些汽车公司及零组件供应商成立了非营利性的American Supplier Institute，目的是协助这些公司提升零组件
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
的品质，ASI成立的首要之事就是将「流浪」在外国「传播福音」的 Deming引聘回美国，并将他所长期鼓吹的品质控制方法，Statistical Process Control SPC介绍给工业界。到1985年短短5年内ASI训练了15,000个SPC工程师。
1982年3月，ASI组团赴日本考察，并将田口博士以及他的品质工程学介绍给美国工业界。此后许多美国的公司，包括福特汽车公司AT&T、Motorola及柯达等，开始使用这一套方法来改善他们的产品品质。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
一、田口方法的历史回顾：
(四)英文著作(English Publications)：
1986-1987年间有几本田口博士的书籍被翻译成英文并在美国出版，这几本经典之作是西方学者研究田口方法的主要桥梁。1987年，ASI将田口方法中的核心工具之一，「直交表」，整理出版，并声明欢迎影印使用：
If xerographic reproduction of the arrays and graphs will be of help in designing an experiment, the American Supplier Institute is pleased to permit such use.
1980年，田口博士初次造访美国AT&T（美国电话电报公司）贝尔实验室。Dr. Madhav 是负责接待他，并与他共事的人员之一。此后，他们（以及其他贝尔实验室的同事）共同执行了许多品质改善的计划。1989年Dr. Madhav 写了一本介绍「田口方
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
法」的书籍。这是第一本由美国人所执笔的「田口方法」书籍，其内容可以视为美国学者对「田口方法」的界定。1990年以后，田口博士的许多其它日文著作也陆续被翻译成英文。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
一、田口方法的历史回顾：
(五)台湾：
在国内，首先负起「田口方法」推广工作的是设在台北的半官方机构「中国生产力中心」。1987年，在ASI的协助下，这个机构成立了「田口式品质工程发行委员会」，并在1990年至1995年期间，陆续将田口博士的日文著作翻译成中文书。从此「田口方法」开始被国内工业界广泛地认识。
国内目前有许多公司在应用「田口方法」，尤其是高科技产业。大学院校普遍开设「田口方法」或类似的课程。工业界人士也普遍知道「田口方法」的存在。但是整体而言，工业界对品质提升所投入的精神和资金还是相当有限，「田口方法」在国内还是有待大力推广。
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
若将丰田生产方式分解，则首先是「丰田式的制造方法」，要在生产现场作成物的流动，并非和过去一样将车床、铣床分别集中在一处，而是依照制造过程，将车床、铣床、钻床一台一台地排列方式来布置，由于这样做法将原来一人负责操作一台，改变成一人负责多台机械，正确说是一人负责多项制造工程，而提高了生产力。另一项是根据「丰田式制造方法」，以看板做为运用手段，实行「刚好及时」生产。为了达到必要的物品在必要的时候只取得必要的数量，「看板」扮演了物品之「领取情报」或「运搬指示情报」或做为生产工程内之「作业指示情报」而有效的发挥了其功能。
一、丰田生产方式
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
如能将必要的物品于必要时仅仅取得必要的数量，则能消除生产现场的不必要、不安定、不合理，而提高生产效率。这个创想始祖便是丰田汽车的创业者丰田喜一郎先生，后继者使此创想发展，而汇集成为生产系统。并不是单单「及时」，而是要「刚好及时」，这是重要的关键。「刚好及时」与后述的「自働化」的思想，并称为丰田生产方式的二大支柱。
二、刚好及时
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
在丰田生产方式之下，必须是加上人字旁的「自働化」。「自働化」就是把人的智慧赋予机器。「自働化」的创想，是源于丰田的「创办人」丰田佐吉先生的自働织布机。丰田式自働织布机，只要纵线断掉或横线用完，机械具有立即停止的装置，换句话说，机械里面安装了判断好坏的装置。在丰田，这种想法不仅对机械，而且扩大到有作业人员的生产线上。就是说，彻底实施一旦发生了异常，作业人员可以把生产线停下来。由于「自働化」，便能够防止不良品之发生，限制了制造过剩，同时具有自动点检生产现场异常的好处。
三、自働化
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
「自働化」，是说有了异常，可以把生产线或机械停止的意思，这个想法的基本是必须弄清楚什么是正常，什么是异常。就品质来说要使不良表面化，就量的方面来说，要弄得一看就知道，是否照计划在进行。这不仅适用于机械或生产线，也是对于放置物品方法、待加工品的数量、「看板」的迴转方法、人的作业方法、所有的地方都适用的想法。在导入丰田生产方式的生产现场，要彻底实施「目视化管理」。
四、目视化管理
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
「目视化管理」的代表，便是灯号，这是挂在生产现场上的、「生产线停止表示板」。以「异常表示灯」来说明，生产线在运转中，亮的是绿色灯；而作业人员想要调整生产线之落后而求救时，就亮黄色灯；如果为了修正异常而有停止生产线的必要时，便亮红色灯。为了彻底消除异常情事，不要怕将生产线停下来。
五、灯号
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
「看板」就是为了实现丰田生产方式的第一支柱「刚好及时」的管理道具。多半用小纸片放入四角型的塑胶袋中，这张纸片上显示着：要领取「什么？多少？」或者显示着「制造什么产品？怎样去制造？」后工程于必要的时候到前工程只领取必要物品的必要量。前工程则只制造被领取之数量，而加以补充，便是「刚好及时」生产。这时后工程到前工程去领取，其间做为「领取情报」或「搬运指示情报」来连擊的，就叫做「领取看板」或「搬运看板」。这是「看板」的重要角色之一。另外还有一种，
六、看板
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
为使前工程只制造被取用数量而指示生产的，就是「工程内看板」。这两个「看板」是表里一体，在丰田汽车内的各工程间、丰田与协力企业之间，甚至在各协力企业内的各工程间迴转。此外尚有不得不从事「批量」生产的，譬如冲压零件之生产所需用的「信号看板」。「看板」是具有人的意志，即所谓的「情报」。
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
要想发掘问题，就反复的问五次「为什么？」这正是丰田科学处理的基本态度，在丰田生产方式中，5W不是五个(Why)，如果反复的问五次「为什么」便能了解真正的要因，也就能知道该怎么办(How)了。
七、对自己发问5W1H吧
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
在「原因」里面，隐藏着「真因」。一般的情况下，除非不断的以「为什么？」，「为什么？」去追根究底，掌握真因而谋求对策，则无法采取有效的行动。
八、「原因」不如「真因」
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
若引进高性能的大型机械，则能省掉人力，亦即能够实现「省力化」。但是，更重要的是藉此机械来减少人工，转调去必要的部门。若「省力化」的结果工数减少了人，则没有意义。因为减少了一个人，才能谈得上降低成本，因此必须达成「省人化」。在丰田则设定了更新的目标，就是「少人化」。虽以「省人化」为目标而进行「自働化」，但在减产时，却无法与生产量的减少成正比例的减少人工，这就是虽然「自働化」但即为固定人员制所致。在低成长时代，有必要打破这种固定人员制，必须绞尽脑汁去建立根据生产必要数，任凭几个人都能生产的生产线，这便是「少人化」的目的所在 。
九、「省力化」→「省人化」 →「少人化」
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
纵使不断的動，也不就等于動。所谓「動」，就是指进行工程，完成工作，浪费少而效率高的意思。管理督导人员必须努力使部下的「動」改变为「働」。
十、使「動」成为「働」
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
要想认清浪费是什么，就必须将浪费的特性具体地加以分类。生产现场的浪费可分类为：1.制造过多的浪费；2.等待的浪费；3.搬运的浪费；4.加工本身的浪费；5.库存的浪费；6.动作的浪费；7.制造不良品的浪费。例如就「制造过多的浪费」来说，在此资源有限的低成长时代，与其说是企业的损失，毋宁说是对于社会的一种罪恶，扑灭浪费，对企业而言乃是至上的使命。
十一、认识浪费，并予扑灭
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
为使在生产工程内制造百分之百的良品，必须在治具、工具、装配器具方面多用脑筋，要有防范不良品之发生于未然的「机制」。这就叫做「防呆」。这种「防呆」，举例说有如下的「机制」：1.一旦作业失误，物品就装不上治具；2.物品上一有不良，机械就无法开始加工；3.一有作业失误，机械就不开始加工；4.自动的修正作业失误、动作失误，而后进行加工；5.在后工程查出前工程之不良，而后停止其不良；6.作业上如有所遗漏，则其次工程无法开动等。
十二、防呆
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
在丰田生产方式中，为了进行「刚好及时」生产，各工程必须备妥简洁，明确的标准作业表。标准作业的三大要素是：1.表示必须以几分几秒制造一台或一个的「节拍时间」2；随着时间之经过而进行作业的「作业顺序」；3.为能顺利进行作业，工程内所须的最少在制品，亦即「标准在制品」量。
十三、标准作业的彻底
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
「流动中作业」指物品在流动的过程中，在各工程被加工而增加附加价值。如果只是用输送带搬运则称为「流动」而不是「流动中作业」。做为丰田生产方式的基本条件，要在生产现场「造成流动」，是指要建立「流动中作业」的意思。
十四、「流动中作业」与「流动」
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
比方说，在机械加工工程中，假定在你眼前，顺着生产流程排着车床、铣床、钻床等五台，这时一个作业人员负责操作五台车床，叫做「多台担当」。负责铣床五台，以及负责钻床五台一样。但是，如果一个作业人员同时负责一台车床、一台铣床、一台钻床等如此同时负责数项工程，就叫做「多工程担当」。在丰田生产方式中，由于重视建立生产的流动中作业，因此全力去实现「多工程担当」。这是和「少人化」一致的做法，对生产现场的作业人员来说，便是由「单能工」进步为「多能工」。
十五、担当多工程
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
在游泳的接力赛中，速度快的人和速度慢的人，同样都负担一定的距离，但在田径的接力赛中，在接棒区，速度快的人可以弥补速度慢的缺点。在生产作业中，也希望能够做到一如田径接力赛的「截长补短」式的团队合作。监督者为了提高生产线的效率，建立一个交接棒区是非常重要的。
十六、建立交接棒区
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
如果作业人员被孤零零地分散配置的话，就无法互相帮助。因此要对工作的组合多用脑筋，如能做到可互相帮助的作业安排或作业布置的话，也就能够做到「少人化」。在生产现场若建立了顺畅的流动，就不会产生分离小岛。
十七、不要制造分离小岛
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
在生产现场，制品的流动越不稳定，浪费就越多。因为设备、人、库存以及其他生产所需要的各项要素，必须配合尖峰状态去准备。如果后工程在时间与量的方面，以零乱的形态取用，则其变异的程度，愈回溯到前工程愈扩大。包括外部的协力企业，为了防止所有生产线的变异，必须努力使最终装配线上的变异趋于零。在丰田汽车的最终工程，并不把同样的制品集中的「流动」出去，而是以制造一台、一台都不同的车子为前提，进行平准化生产。
十八、生产的平准化
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
为了要做到生产的「平准化」，生产批量要尽量缩小。以往的计划生产，批量是「多多益善」。就最终装配工程来说，要尽量不使同一种类的车子在一起流动。如最终的装配工程缩小生产批量，当然前工程的冲压部门也必须配合去做，也就是冲压必须频繁的换模，除此之外，所有的工程也都是同样的情形。虽然以往的常识是一个冲模能够尽可能的一直打下去最好，但在丰田生产方式，却不适用这个常识，必须迅速的进行「换模」。「换模」的速度，可由训练而加快，在一九五0年代需要二、三小时的，到了一九六五年以后便由一小时再减到十五分钟，目前已缩短为仅需三分钟。
十九、生产批量要小，换模换线要快
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
不会停止的生产线，就是非常完善的生产线吗？或是其本身就有着大问题？如果生产线上配置了很多人，流动也不停止，则问题就不会表面化，这根本就是不行的生产线。最要紧的是，使其成为必要时可随时停止的生产线，藉以防止产生不良品，而可以少数人去持续改善，最后建立没有必要停止且体质强韧的生产线，根本就不必怕停止生产线。
二十、不要怕停止生产线
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
在丰田生产方式，生产量就是市场的必要数，因此必要数就是销售量。由于市场需求与生产现场直接连结在一起，生产现场就不能擅自将生产数量加以改变，提高能率也必须以必要数为前提，藉此可以防止制造过多的浪费。
二一、必要数＝生产量
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
所谓「稼动率」，乃指对于一部机械在一定时间内满载运转时的能力和现实的生产实绩之比。销路变坏的话，稼动率当然降下来，相反的，订单一增加，也就可能由于加班或多班制而形成百分之一百二十的稼动率。这种稼动率的好坏，是相对于必要数，是设备选择的问题。丰田所说的「可动率」，是指想动的时候随时可以动的状态。这是以百分之百为最理想，为了做到这一点，必须确实做好保全，同时也必须谋求缩短换模时间。
二二、稼动率与可动率
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
生产现场的改善案，可区分为决定作业规则、重新安排工作分配、明示物品放置场所等所谓「作业改善」，以及导入装置或将设备改为自働化等所谓「设备改善」两种。「设备改善」需要花钱，且不能重新来一次。在丰田生产方式，首先要彻底进行作业顺序的改善与标准化，大半的问题点，可藉此改善。如果先着手「设备改善」，则生产现场就不会去做「作业改善」。应该先进行「作业改善」，而后去进行「设备改善」。
二三、从作业改善到设备改善
丰田式生产实践指南的二十四个关键用语与精神
IE亦即Industrial Engineering（工业工程），是从美国引进的生产管理技术，也是经营管理技术。其定义如何暂且不提， 而丰田生产方式，则是在包括整个生产现场之质、量、时机的调和之外，更追求降低成本的「制造技术」。并非仅是在学术界讨论的IE方法，而是与降低成本连结在一起的「赚钱的IE」,这才是「丰田式IE」的最大特征 。
二四、赚钱的IE
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
三、田口方法摘要：
(一)工程研发的步骤：
工程系统通常是模组化而且是阶层化的，也就是说大的工程系统是由小的工程系统组成，小的工程系统是由更小的工程系统组成。譬如一个产品(Product)是由组件构成的，而组件是由更小的组件构成，而小组件是由零件构成的。同样的，一个复杂的生产线是由许多简单的小制程构成的。所谓「工程系统」可能是一个大而复杂的产品或生产线，或是一个小而简单的零件或制程。田口博士将工程系统的设计(或研发)分成三个主要步骤：系统设计、参数设计、及公差设计。以影响最终产品的成败而言，这三个步骤的重要性依次是：系统设计、参数设计、及公差设计。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
系统设计: (System Design)
系统设计又常称为概念设计。工程师必须将当代的尖端技术及商场上存在的模组做一系统整合，以达到产品或制程的机能上的需求。这个步骤的成果包括一个系统构架。这个步骤的成功有赖于工程师具备广泛的工程知识，及对现有技术的掌握。这个步骤是最终产品成败的主要关键。
系统设计(System Design)
参数设计(Prameter Design)
公差设计(Tolerance Design)
工程系统研发的三个主要步骤
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
参数设计: (Parameter Design)
系统架构完成后，会留下许多系统参数需要决定。工程师决定这些参数的过程称为「参数设计」，这是一般所界定的「田口方法」的主要范围，也是我们的讨论范围。
前面提过，大的系统是由小的系统组成，小的系统是由更小的系统组成。参数设计必须由每一个别的系统着手。无论系统的大或小，每一个系统都有它的特定的机能，此机能的变异必定影响到更高层次系统的机能表现，而最终会造成整个工程系统的机能变异。机能变异的大小可以作为品质量化的指标，在田口方法中，常将品质以金钱来量化，称为品质损失；越小的机能变异相当于减少的品质损失，亦即越高的品质表现。以金钱来量化品质的好处是可以将成本一起考虑。参数设计的目标是去决定(或选择)系统内部的参数，使得这个系统达到它理想的机能，包括这些机能的变异必须达到最小，也就是品质损失达到最小，而且成本能够最小化。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
公差设计: (Parameter Design)
一个系统经过参数设计后，如果还要进一步缩小机能变异，亦即进一步提高品质，可以诉诸「公差设计」。在田口方法中，「公差设计」是去调整系统参数的公差值，使得系统的机能变异进一步缩小。当一个系统参数的公差值被缩小时，通常会使得系统的机能变异缩小，亦即品质损失会减小。但是，公差值缩小通常表示成本的提高。如此，品质损失的减小和成本的提高间必须作一个比较，当前者大于后者时，公差值的缩小才是值得的。同理，当一个系统参数的公差值被放大时，如果成本的降低比品质损失的增加要大时，公差值的放大是值得的。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(二)稳健参数设计法(Robust Parameter Design)：
System
Quality characteristics
y
Signal factors
M,M*,…
Noise factors
p, q, r,…
Control factors
A, B, C,…
影响品质特性的因子
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
上图中间的方块代表一个工程系统(制程或产品)，右边箭头代表品质特性(y)。在田口方法中，用来量化机能表现的量测值称为品质特性(quality characteristics)。影响品质特性的因子可以归纳为三类；控制因子(control factors, A,B, C,…)、信号因子(signal factors, M, M*,…)、及干扰因子(noise factors, p, q, r,…)。
控制因子是系统内部的设计参数，也就是工程师可以控制的因子。信号因子是由系统外部输入的值，是由此系统的使用者(可能是消费者，或者是另一个系统)来控制的因子。系统的品质特性有一个理想值，称为理想机能。当此理想值是固定值时，我们称此为静态的品质特性，当些理想值是随着信号因子而改变时，我们称此为动态的品质特性。只有动态的系统才有信号因子，静态的系统并没有任何信号因子。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
在一定的控制因子及信号因子下，所有会造成品质特性偏离其理想值的因子都称为干扰因子。干扰因子可以分为两大类：内部干扰与外部干扰。内部干扰是指控制因子(系统内部的设计参数)的差异，而外部干扰是指外在环境的变化。无论是内部或外部的干扰因子，都是工程师或系统使用者无法控制的因子。
在田口方法中，参数设计是指去决定控制因子，使得品质特性(系统的输出值)尽量达到它的理想值。一个系统通常会被一再地使用，每一次使用都会有不尽量达到它的理想值。一个系统通常会被一再地使用，每一次使用都会有不同的品质特性值(因为干扰因子的影响)，所以使品质特性尽量达到理想包括双层涵义: (1)平均值尽量落在理想值上，(2)变异尽量接近零。当一个系统的机能不因干扰因子的变化而有太大的变异时，亦即对干扰因子的变化不敏感时，我们说这个系统是稳健的。田口方法又称为稳健参数设计法。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(三)田口方法的步骤：
田口方法是以实验的手段来决定设计参数。设计的目标是寻求最佳的产品(或制程)机能，并且维持此一机能的稳健性，亦即受干扰因子的影响减至最少。所谓「实验」，可以是实验室的实验、工厂生产线上的实验、或者是电脑模拟实验。所谓「设计参数」是生产制程参数，或者是产品的设计参数。注意，整个实验的过程常常需要不同部门人员的参与，甚至一起进行讨论，这是难得的互相教育及沟通的机会；工程师不只应重视实验的效益，也应珍惜实验的过程。
问题定义
当工程师受命去解决一个问题时，他可能并不很清楚问题的本质，所以首要工作就是在最短时间内对问题有明确地理解，并且有文字
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
的描述。问题的描述应包括工程系统的机能、系统内部运作原理、及目前的状况(譬如不良率)。可能的话，不良品的各种失败模式(failure modes)最好进一步分类，并依出现频率来排序；如果能解决较常出现的失败模式，不良率会大量降低。
决定品质特性、理想机能
针对每一种失败模式，决定欲观察(量测)的品质特性及其理想机能。品质特性及其理想机能往往是有很多可能的选择，而适当的选择常常直接影响到实验的成败。
列出影响品质特性的因子
影响品质特性的可能因子在这个阶段最好越完整越好。许多工程师喜欢将所有影响因子以图形表示成鱼骨图的形式，利用视觉效果来
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
帮助对系统的理解。这种图称为「要因图」；它的外观很像鱼骨，所以又称为「鱼骨图」。鱼骨图是一个塑胶射出成型制程的实例，影响成型品尺寸的因子可以归纳为三类：机械(含模具)、材料、及环境，每一类可以列出更详细的因子名称。这种鱼骨图常常是许多人脑力激荡的结果。影响品质特性的因子通常很多，但是实验不可能将这些因子全部包含在内。通常我们会依经验或常识，舍去一些影响不大或很难实验的因子。在鱼骨图中，舍去这些因子后，要包含在实验中的因子都标注一个符号(英文斜体字母)在括弧中。
决定各种因子及变动水准
所有参与在实验中的因子可以分为三类：控制因子、信号因子、及干扰因子；在鱼骨图中，标注有大写字母的因子表示控制因子，而
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
标注有小写字母的则是干扰因子，该实例中没有任何信号因子。控制因子的变动范围最好能涵盖整个「操作窗」，亦即整个工作范围。控制因子的选择常常影响实验的成败。信号因子之水准必须考虑横跨所有可能调整的范围。只有动态的系统才有信号因子。为了决定干扰因子并定出它们的水准，必要的话，可以先进行干扰实验，将一个以上的干扰因子复合成单一的干扰因子。
设计实验直交表
这个步骤是根据依控制因子及其水准的数目选定适当的直交表，并再依信号因子及干扰因子，完成一个实验记录表。
执行实验
这个步骤常常是最耗时间及金钱的部份，而且实验的严谨程度也直
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
接影响到资料分析结果的可靠性。
资料分析
这个步骤包括因子反应分析及变异分析。资料分析的主要目的是在利用实验数据，建立一个称为「加法模式」的实验模式；理想上，这个数学模式必需能描述品质特性与控制因子之间的关系。
设计最佳化
我们可以用这个数学模式来预测工程系统的行为，包括调整控制因子，使得品质特性最接近理想机能，此即新的设计，或称为最佳设计。我们会透过各种个案介绍来熟悉设计最佳化的手法。我们必需切记，在这个阶段，新的设计是否是最好的设计，甚至是否较旧设计有所改善，完全决定于此数学模式是否精确。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
确认
这个步骤是要确认数学模式是否足够精确。因为此数学模式是依直交表实验的数据建立出来的，所以我们必须用其它的数据来确认此数学模式。此步骤通常包括额外的实验，称为确认实验。确认实验的次数当然越多越好，但是为了实验成本的考虑，我们通常采用最佳设计及原始设计两组因子组合来验证(但是要注意这两组没有和直交表实验重复)。如果确认成立，表示此实验模式可以用来描述系统的行为。如果确认不成立，则整个步骤必须重新检讨，包括品质特性、其理想机能、及控制因子的选择，必须重新检讨。
准备下一个循环
若有必要的话，可以回到第一个步骤，更进一步地改善品质及机能，直到最佳的产品(或制程)机能为止。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
四、田口方法的名词认识：
a. 品质特性(quality characteristics)
答：田口方法中，实验的量测值称为品质特性。
b. 理想机能(ideal function)
答：品质特性理想值的函数形式称为理想机能。
c. 控制因子(control factors)
答：制程或产品的设计参数中，被配置在直交表中作系统化变动
的因子称为控制因子。
d. 调整因子(adjustment factors)
答：控制因子中，其变动只会影响品质特性平均值而不会影响品
质特性变异的因子称为调整因子。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
四、田口方法的名词认识：
e. 信号因子(signal factors)
答：影响制程或产品的因子中，由制程或产品的使用者而非设计
者输入的因子。
f. 干扰因子(noise factors)
答：影响制程或产品的所有因子中，排除控制因子及信号因子
后，其它的因子统称为干扰因子。
g. 望目特性(nominal-the-best characteristics)
答：品质特性越接近某一特定目标值越好时，亦即理想值为此目
标值时，此品质特性称为望目特性。
h. 望小特性(smaler-the-better characteristics)
答：品质特性越小越好时，亦即理想值为0时，此品质特性称为
望小特性。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
四、田口方法的名词认识：
i. 望大特性(larger-the-better characteristics)
答：品质特性越大越好时，亦即理想值为无穷大时，此品质特性
称为望大特性。
j. 原点直线型特性(zero-point proportional characteristics)
答：品质特性的理想值与某一信号因子成正比时，此品质特性称
为原点直线型特性。
k. 静态特性(static characteristics)
答：品质特性的理想值为一常数值时，包含0或无穷大，此品质
特性称为静态特性；譬如：望目、望小、及望大特性。
i. 动态特性(dynamic characteristics)
答：品质特性的理想值为信号因子的函数，而不是一常数时，此
品质特性称为动态特性；譬如：原点直线型特性。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
四、田口方法的名词认识：
m. 直交表(orthogonal arrays)
答：直交表是一个二维(n × m)的实验阵列，其中任意两行之间
都是直交的，亦即出现在两行中的所有水准组合次数都是相
同的。
n. S/N比(S/N ratios)
答：田口方法中，用来作为品质计量的指标，S/N比越大表示品
质越佳；S/N比的计算依品质特性的理想机能而异。
o. 因子效应(factor effects)
答：因子的变动对品质特性(或S/N比)的影响程度称为因子效
应。
p. 因子反应(factor response)
答：因子设定在某一水准时，品质特性(或S/N比)的平均值称为
因子反应值。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
四、田口方法的名词认识：
q. 何谓稳健的制程(或产品)？
答：当一个制程(或产品)的品质特性不会随着干扰因子的变动而
有太大的变动时，称为稳健的制程(或产品)。
r. 请描述田口方法的步骤。
答：这些步骤包括：定义问题；决定品质特性及其理想机能；列
出影响品质特性的因子；决定控制因子、信号因子、干扰因
子，及它们的变动水准；设计实验直交表；执行实验；资料
分析；设计最佳化；确认。
s. 田口方法中，如何确认结论的可靠性？
答：田口方法的主要构想是利用实验数据去建立一个实验模式，
然后利用这个实验模式去预测工程系统的行为，包括找到一
组最佳的设计组合。为了确保结论的可靠性，这个实验模式
必需进行额外的实验来验证。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
五、田口方法在建陶产业中应用实务案例的回顾与省思？
(一)问题描述
1953年，日本一家瓷砖公司花了两百万元向德国买了一套隧道式烧窑，量产初期即发现所生产的瓷砖有严重的品质问题，主要的问题是瓷砖尺寸变异过大，导致不良品过多。有某一型号的瓷砖，其厚度的规格要求是10±，却有约40%瓷砖超出公差范围之外(亦即40%的不良率)。工厂的工程师们很清楚问题所在；堆放在台车上的瓷砖中，内部瓷砖因受热较一致，厚度变异不大，但是外部瓷砖因受热较不一致，厚度变异较大，所以不良品会较多。
进一步的统计数据显示。这是一个概率分布图，横轴是瓷砖的厚度，纵轴是出现的概率(或概率密度)。此分布图显示内部瓷砖(粗线)
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
大致上符合规格要求，但是外部瓷砖(细线)却大都超出规格要求之外。
这家瓷砖公司立刻向德国厂商寻求解决之道。德国厂商认为必须修改此烧窑的设计(使得外部瓷砖受热较一致)，但需要额外的五十万元费用。日本战后外汇资源有限，这家瓷砖公司不打算再花此巨款，他们决定试试新的瓷砖制造配方，希望能降低不良率至可接受的范围。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(二)品质特性
他们打算进行一系列系统化的窑烧实验、量测每个瓷砖的厚度、再统计不良率。在田口方法的术语中，实验的量测值或观察值称为「品质特性」。在本例中品质特性为「瓷砖厚度」。在这里我们以y来代表品质特性。
(三)理想机能
一个品质特性具有其理想值；理想值又称为目标值或标称值。在这里我们用m来代表目标值。在本例中，品质特性y的目标值m=，所以我们用：y=m来代表瓷砖制程的「理想机能」。y=m所描述的理想机能称为望目。其它类型的理想机能有：望小、望大及动态等。前两者可视为目标值分别是0及无穷大，而所谓「动态」
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
则是指目标值是变动的。望目、望小、及望大三种理想机能，因为其目标值是固定的，所以称为「静态」的理想机能。
(四)控制因子
经过几天的脑力激荡，瓷砖公司的工程师们列出所有可能影响品质特性(瓷砖厚度)的因子。在这些因子中，瓷砖制程控制因子中所列出的8个因子被认为影响较大；适当的修改这8个因子也许可以解决目前的品质问题。这8个因子代表瓷砖制程的主要设计参数，这些经由工程师慎重选出来，欲在实验的过程中作系统化变动的设计参数称为「控制因子」。在这里我们通常使用英文字母A,B,C……等来代表控制因子。
控制因子的选择常常是工程师面对的挑战之一，因为通常有非常多
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
的因子会影响到品质特性。为了实验的效率，工程必须挑选出「值得一试」的比较重要因子。控制因子的选择除了有赖工程师的经验以外，有时候必须先进行「筛选实验」，来选出较重要的因子。此外，在所有影响到品质特性的因子中，工程师必须区分「控制因子」与「干扰因子」的差别；控制因子是在生产线上可以设定的制程参数，而干扰因子是在生产线上无法设定的。换句话说，工程师可以决定其设定值的因子称为控制因子，而工程师无法控制的因子称为干扰因子。实验的目的是要决定控制因子的设定值。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
K+G
黏土种类
H
4%
长石含量
G
Type-2
窑烧程序
F
Standard
添加物粒径
E
1%
烧粉含量
D
S-type
寿山石种类
C
53%
寿山石含量
B
1%
石灰石含量
A
原设计值
说明
因子
8个瓷砖制程控制因子
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(五)控制因子的变动水准
首先他们需要进行一系列的实验来了解这8个控制因子对瓷砖厚度的影响。方法很直接，有系统地去变动这8个因子、实际去进行窑烧、再做资料分析。工程师决定以目前的制程设定为基准，往下及往上各变动一个水准，所以每个因子有三个变动水准。譬如目前的长石含量是4%，他们决定试一试增加到7%及减少到0%。注意，他们选择了相当大的变动范围，以增加实验效率。下表是他们定出的每一因子的变动水准，除了石灰石含量只有两个水准外(因为他们知道减少石灰石含量无助于品质的改善)，其他因子都有三个变动水准。注意，我们以阴影将目前的制程设定标注出来。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
黏土种类
长石含量
窑烧程序
添加物粒径
烧粉含量
寿山石种类
寿山石含量
石灰石含量
说明
K-type
7%
Type-1
Smaller
0%
M-type
43%
5%
Level 1
K+G
4%
Type-2
Standard
1%
S-type
53%
1%
Level 2
G-type
H
0%
G
Type-3
F
Larger
E
3%
D
T-type
C
63%
B
3%
A
Level 3
因子
瓷砖制程控制因子水准表
叶蜡石
烧成二次数
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(六)干扰因子
前面提过，在所有影响到品质特性的因子中，工程师可以决定其设定值的因子称为控制因子，而工程师无法控制的因子称为干扰因子。用另一种说法，在一定的控制因子组合下，造成品质特性(瓷砖厚度)变异的因子称为干扰因子。
本实例中，「瓷砖在台车的位置」是唯一考虑的干扰因子，其它的干扰因子被认为不是那么重要。实验的目的在找出一组制程配方，使得瓷砖厚度能尽量分布在±内，亦即不良品越少越好。因为已经知道造成瓷砖厚度变异的主要因子是瓷砖置放在台车的位置，所以工程师们选择了台车不同位置的瓷砖来量测其尺寸，每组实验共量测7片瓷砖。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
实验的目的是要决定各控制因子的水准，使得品质特性的平均值达到目标，而且不良品越少越好，亦即变异越少越好。一个变异很小的制程称为稳健制程。为了设计一个稳健的制程，我们必须让干扰因子在各组实验中发挥其影响力，并且观察各种控制因子组合下，干扰因子对品质特性影响的程度。我们希望能决定出一组控制因子组合，使得干扰因子对品质特性的影响是最低的。以上「稳健制程设计」的观念是田口方法的最核心教条。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(七)实验直交表
如果8个控制因子所有的变动水准的组合都要做窑烧实验的话，则一共需要4374(21×37)次窑烧实验，那当然是不切实际的。他们利用了田口博士所设计的其中一个叫L18的「直交表」，只须进行18组窑烧实验，却依然能获得足够的资讯来改善品质。田口方法中，最重要的工具之一就是「直交表」。直交表提供了有系统地、而且有效率地变动控制因子的方法。
直交表的每一直行可以配置一个控制因子。直交表的横列(row)代表一组控制因子设定下的实验。在下图中，以第2组实验为例，因子A及B必须安排在水准1，其余都在水准2；第18组实验则是因子E及H安排在水准1,因子A，D,F安排在水准2,因子B,C,G安排在水准3。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
1
3
2
1
2
3
3
2
18
3
2
1
3
1
2
3
2
17
2
1
3
2
3
1
3
2
16
1
2
3
2
1
3
2
2
15
3
1
2
1
3
2
2
2
14
2
3
1
3
2
1
2
2
13
3
1
1
2
2
3
1
2
12
2
3
3
1
1
2
1
2
11
1
2
2
3
3
1
1
2
10
2
1
2
3
1
3
3
1
9
1
3
1
2
3
2
3
1
8
3
2
3
1
2
1
3
1
7
2
2
1
1
3
3
2
1
6
1
1
3
3
2
2
2
1
5
3
3
2
2
1
1
2
1
4
3
3
3
3
3
3
1
1
3
2
2
2
2
2
2
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
H
G
F
E
D
C
B
A
Exp.
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
所谓「直交」是指每两行之间，所有组合出现的频率都是一样多。譬如上图中的前两行中，出现(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3的频率都是3次。事实上，上图的任何两行之间都有这种直交关系，所以称为直交表。使用直交表除了可以大量降低实验成本以外，至少还有两个好处: (1)大大地简化资料分析的工作，(2)资料分析的结果更具可靠性。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(八)实验记录表及实验数据
下图是一个完整的实验记录表。执行了十八组的实验后，每组实验测量七个位置的瓷砖厚度(P1-P7),其量测值(单位是mm)如下图所示。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
1
3
2
1
3
2
3
2
1
2
1
3
2
1
3
3
2
1
H
3
2
1
2
1
3
1
3
2
1
3
2
2
1
3
3
2
1
G
2
1
3
3
2
1
1
3
2
2
1
3
1
3
2
3
2
1
F
1
3
2
2
1
3
2
1
3
3
2
1
1
3
2
3
2
1
E
2
1
3
1
3
2
2
1
3
1
3
2
3
2
1
3
2
1
D
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
C
3
3
3
2
2
2
1
1
1
3
3
3
2
2
2
1
1
1
B
2
18
2
17
2
16
2
15
2
14
2
13
2
12
2
11
2
10
1
9
1
8
1
7
1
6
1
5
1
4
1
3
1
2
1
1
P7
P6
P5
P4
P3
P2
P1
A
Exp.
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(九)S/N比(S/N Ratios)
品质特性，或是其平均值及标准偏差都不适合直接用来作为品质指标，我们需要更简洁、更合理、更有效率的品质指标。在田口方法中，S/N比(信号杂音比)是品质的计量单位。
(Eq. -2)
其中
(Eq. -3)
(Eq. -4)
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
事实上y是n个量测值的平均值，而S是此n个量测值的标准偏差。从Eq. -2可以看出，本例中的S/N比代表量测值(亦即品质特性)的变异程度，因为这里的S/N只不过是标准偏差除以y(大约是)后、平方、取对数、再乘以-10。注意，S/N值越大表示标准偏差越小，亦即变异越小。计算的结果列在下图中，譬如第1组实验：
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
P7
P6
P5
1
3
2
1
3
2
3
2
1
2
1
3
2
1
3
3
2
1
H
3
2
1
2
1
3
1
3
2
1
3
2
2
1
3
3
2
1
G
2
1
3
3
2
1
1
3
2
2
1
3
1
3
2
3
2
1
F
1
3
2
2
1
3
2
1
3
3
2
1
1
3
2
3
2
1
E
2
1
3
1
3
2
2
1
3
1
3
2
3
2
1
3
2
1
D
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
C
3
3
3
2
2
2
1
1
1
3
3
3
2
2
2
1
1
1
B
2
18
2
17
2
16
2
15
2
14
2
13
2
12
2
11
2
10
1
9
1
8
1
7
1
6
1
5
1
4
1
3
1
2
1
1
S/N
S
y
P4
P3
P2
P1
A
Exp.
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十)因子效应(Factor Effects)
所谓因子效应是指控制因子的变动对S/N比或品质特性影响的大小。譬如因子A由第1水准变动到第2水准(亦即石灰石含量由5%降至1%)时，S/N比(或品质特性)的平均变动量称为因子A对S/N比的效应，我们可以表示成 。当因子有3个水准时，该因子效应有两个数值。因子B由第1水准变动到第2水准时，S/N比(或品质特性)的平均变动量可以记为 ，而因子B由第2水准变动到第3水准时，S/N比(或品质特性)的平均变动量可以记为 。
以下我们利用上图的数据来计算A因子对S/N比的效应，亦即A因子由第1水准变动到第2水准时，S/N比的平均变动量。在上图中，最右一行的S/N值，前9个值是实验组1-9的结果，后9个值是实验组10-18的
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
结果。以下我们要说明的是：后9个值的平均减去前9个值的平均可以视为A因子对S/N比的效应，亦即
其中 称为因子A在水准1时，S/N的反应值，而 称为因子A在水准2时，S/N的反应值； 为A因子从水准1变动到水准2时，对S/N比的效应。在这里我们使用较简洁的符号η来取代S/N。
仔细检视直交表(上图左边阴影部份)的因子水准，前9组实验与后9组实验的差异是A因子水准的不同；前9组实验A因子控制在水准1，
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
而后9组实验A因子控制在水准2；除此之外，其它因子的水准「几乎」是相同的。譬如B因子在前9组的实验分别是1-1-1-2-2-2-3-3-3，而后9组的实验也分别是1-1-1-2-2-2-3-3-3。C因子也是完全一样，前9组的实验是1-2-3-1-2-3-1-2-3，而后9组的实验也是1-2-3-1-2-3-1-2-3。其它因子虽然不像B,C因子那样，前9组实验与后9组实验完全相同，但是出现各水准的次数是一样的。譬如D因子在前9组的实验是1-2-3-1-2-3-2-3-1，而后9组的实验是3-1-2-2-3-1-3-1-2；各水准出现的次数都是3次。我们的结论是：以前9个值的平均来代表因子A在水准1时S/N的反应值，而以后9个值的平均来代表因子A在水准2时S/N的反应值，最后以两个反应值之差来表示A因子对S/N比的效应，这是相当合理的—虽然不是「完美的」但是至少是「公平的」。B因子对S/N比的效应也是类似的：
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
注意， 是第1，2，3，10，11，12组实验的平均值， 是第4，5，6，13，14，15组实验的平均值，而 是第7，8，9，16，17，18组实验的平均值。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十一)反应表及反应图
依照以上的程序，我们可以计算每个因子在各水准下，S/N的反应值，并计算每个因子对S/N的效应，如下图所示，这个表称为S/N比的因子反应表。下图中，最下面3个横列所代表的意义，我们等一下再解释。注意表中的数值是经过四舍五入后的结果，所以有些看起来有点怪异，譬如 ，原计算式是
。
我们可以将下图中的反应值以图形来表示，这个表称为S/N比的因子反应图。图形的表示方式让我们读起来方便，更能掌握反应值之间的相对大小关系。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
no
7
G
yes
no
yes
yes
yes
no
yes
Significant?
3
8
1
4
5
6
2
Rank
Range
Level 3
Level 2
Level 1
H
F
E
D
C
B
A
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
前面提过，从Eq. -2可以看出，本例中的S/N比代表一组实验中
，品质特性的变异程度。S/N值越大表示标准偏差越小，意即变异越小。从下图中我们可以解读各因子对品质特性的变异的影响。譬如：改变E因子可以大量地减少品质特性的变异，而改变F因子对品质特性的变异几乎没有任何影响。一个因子的变动会对S/N比产生显著的影响时，我们称此因子为重要因子；反之，一个因子的变动对S/N比并无显著的影响时，我们称此因子为不重要的因子。
统计学中的「变异分析」其中一个目的就是用来决定因子的重要性。「变异分析」的理论有其复杂度，为了不要让大家在现阶段花太多精力在「变异分析」而误导了田口方法的核心观念，我们将「变异分析」以后再解说。目前，我们暂时用另一种较简单的方法
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(称为「一半准则」)来决定因子的重要性。这种简单的方法虽然没有统计的理论基础，但是常常可以得到和「变异分析」同样的结论。
上图中的最下面3个横列就是要来量化因子的重要性的。「范围」是指因子反应值的最大值与最小值之差，譬如D因子的范围是();H因子的范围是()。排序是将范围依大小排序，譬如E因子是最大的，亦即重要性是最高的，而F因子是最小的，亦即重要性是最低的。接下来我们取约一半的因子为重要因子，其余为不重要因子。本例中，我们取影响较大的5个因子为重要因子，其余为不重要因子。以上所介绍的方法，我们可以姑且称之为「一半准则」。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十二)品值特性的反应表及反应图
前面我们分析了因子对S/N比的影响，亦即因子的变动对品质特性变异的影响。依此可以决定出降低品质特性变异的控制因子水准。但是这还是不够的。不要忘记另一个目标；品质特性的平均值要达到目标值()。因此我们还是需要对品质特性进行反应分析。
依照同样的程序，我们可以列出品质特性的因子反应表，如下图所示。注意，我们也是依「一半法则」，选取影响较大的5个因子为重要因子，其余3个为不重要因子。将下图中的反应值以图形来表示的因子反应图，则如下图所示。从因子反应表及因子反应图我们可以解读各因子对品质特性的影响。譬如：改变F,H,B因子可以改变品质特性(瓷砖厚度)，而改变C或D因子则对瓷砖厚度几乎没有任何影响。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
no
6
G
yes
yes
yes
no
no
yes
yes
Significant?
2
1
4
8
7
3
5
Rank
Range
Level 3
Level 2
Level 1
H
F
E
D
C
B
A
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十三)控制因子的分类
因子反应是实验数据分析的最重要成果之一，它让工程师很清楚地预测制程的行为。我们可以依据S/N的因子反应来调整制程参数，使得S/N比能最大化(亦即瓷砖厚度变异能最小化)，同时依据品质特性的因子反应来调整制程参数品质特性(瓷砖厚度)的平均值达到目标值()。但是一个因子的决定如何能兼顾两个目标(最佳化S/N及最佳化品质特性)呢？
我们的基本构想是将8个控制因子分成3类，如下图所示，第1类是对S/N具有影响力的因子，由S/N的因子反应可以知道它们分别是A,C,D,E,H；这些因子可以用来最大化S/N比，亦即缩小变异。其余因子(B,F,G)再分为两类；第2类是对品质特性有影响力的因子，由品质特性的因子反应可以知道它们分别是B及F；这些因子可以用来
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
调整品质特性的平均值至目标值而不会发迹品质特性的变异，这一类控制因子又称为「调整因子」。最后，第3类是对S/N及品质特性都不具影响的因子，因子G是属于这一类的；这一类因子的设计值既然不影响到机能及品质，我们可以选用最经济的设计，换句话说，利用这类因子来降低成本。
我们利用大部份的因子来最佳化S/N比的原因是：一般而言，在实际的生产线上，「缩小变异」比「对准目标值」要困难的多；另一个原因是，调整因子通常一个就够了。
用来降低成本
G
NO
NO
3
用来调整品质特性至目标值
B,F
YES
NO
2
用来缩小变异
A,C,D,E,H
YES/NO
YES
1
用途
控制因子
是否有影响品质特性？
是否有影响S/N?
因子类别
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十四)制程最佳化
制程的最佳化可以分几个阶段完成: (1)先利用第1类因子(对S/N有影响的因子)，最大化S/N比，亦即使品质特性的变异缩成最小；这个最小化变异的动作我们以概率分布图表示在下图中；原始设计的分布曲线(有小圆圈的曲线)经第一阶段的调整后，变成黑色细线。(2)再利用第2类因子(对S/N没有影响但是对品质特性有影响的因子，亦即调整因子)，调整品质特性的平均值至目标值但变异维持不变；这个阶段在下图中是由黑色细线转变成黑色粗线。(3)最后利用第3类因子来降低成本，这一阶段不影响分布曲线的形状。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
依上述的程序，及S/N反应图的资讯，我们先调整第1类控制因子(A,C,D,E,H)来最大化S/N比，下列参数组合为第1阶段最佳化的结果：
A1 B? C3 D3 E1 F? G? H2
其中问号表示在这个阶段还未决定其水准。
第2阶段可以调整第2类控制因子，亦即B（寿山石含量）及F（窑烧程序），来使瓷砖厚度达到目标值。但是F并不适合做为调整因子，因为它不是一个连续的实数。经讨论的结果，瓷砖工厂的工程师决定将F维持在原来的水准。B因子现在担任唯一的「调整因子」的工作。通常调整品质特性至目标值都是由生产现场的工程师做动作性的调整，以随时维持的目标值。第二阶段最佳化的结果我们
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
写成
A1 (B) C3 D3 E1 F2 G? H2
其中(B)表示由现场工程师作机动性的调整。
最后，G因子(长石含量)是属于第3类控制因子，因为它对瓷砖厚度及其变异性都没有影响，我们可以使用最少的长石含量(亦即水准3)，来使生产成本降至最小，所以最后的最佳制程配方是
A1 (B) C3 D3 E1 F2 G3 H2 (Eq. -5)
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十五)确认
将结论(Eq. -5)应用在生产线上进行大量生产之前，必须作确认的工作。这是很重要的，因为制程的研发过程中，投入很大的精力及资金，我们希望这个结论真的能够有效地改善生产线上的品质问题。如果在生产线上进行大量生产时才发现品质问题，损失通常是很庞大的。
在制程参数最佳化的程序中，我们使用了一个假设却一直没有将它明白的指出来；假设因子效应是独立的。当我们依据反应分析的结果来决定某一因子的最佳值时，我们假设它并不受其它因子的设定值而有所不同。譬如我们说「当A因子由第2水准改变到第1水准时，S/N比会增加，所以A应该选择第1水准」时，我们假设无论B因子设定在水准1或水准2，这句话都是正确的。但是实际上有可能B因子
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
设定在水准1或水准2时，S/N比的变化是不同的，甚至可能是方向都颠倒过来了(B在水准1时，A因子的效应是正的；B在水准2时，A因子的效应是负的)。当A因子的效应会随着B因子的设定值而改变时，我们称此二因子间存在交互作用。只有因子间没有交互作用时，因子效应才能独立地考虑, Eq. -5的结论才是可靠的，否则此结论是值得怀疑的。
因子效应能独立地考虑的含义也包括了因子效应可以叠加起来。譬如从原始制程
A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 H2 （Eq. -6）
改变至最佳制程(Eq. -5)时，S/N比增加了
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
上式的数据系由S/N比的因子反应表来的，并且我们使用了诸如
= - 及 =0的关系。注意，我们只考虑重要因子(A,C,D,E,H)的效应，因为「不重要因子」的效应在统计上并没有实质的意义。如果我们能经由实验来确认因子效应的确是可以叠加的，那么我们就可以说因子效应是能独立地考虑的，亦即假设是合理的，所以结论(Eq. -5)是可靠的。
一般我们采用下列步骤来确认结论的可靠性: (1)S/N比的因子反应表的数据来预测在原始设计(Eq. -6)及最佳设计(Eq. -5)下的S/N比(或品质特性)；(2)在原始设计及最佳设计下，实际进行确认实验，并分别计算其S/N比(或品质特性)；(3)比较预测值及实验值，若足够接近，则可能结论是可靠的，否则结论是可疑的。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十六)预测
预测在某一因子组合下(譬如Aj Bj Ck……,只考虑重要因子)的S/N比(或品质特性)反应值可以使用下列公式：
其中η是品质特性或S/N比的总平均值。譬如在原始制程(Eq. -6)下的S/N比是(S/N的总平均值列于各组实验的平均值、标准偏差、及S/N比最下一列，其余数据则参照S/N比的因子反应表)
η=+()+()+()+()+()
=+=
而在最佳制程(Eq. -5)下的S/N比是
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
η=+()+()+()+()+()
=+++++=
从原始制程改变至最佳制程时，S/N比增加了
注意，此计算值与-7是一致的.-8称为一个加法模式。当因子间没有交互作用时，加法模式可以用来预测反应值与因子间的关系。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十七)确认实验
下图是确认实验的两组实验数据(原始设计及最佳设计)及其计算的S/N比，最右一行并列了预测值，以供比较。这些数据显示预测值与实验值有很好的一致性。以后我们会来介绍测试预测值与实验值是否有很好的一致性的统计方法(这是变异分析的另一个目的)，但是目前我们是以直觉有经验来判断的。我们的结论是:-6的结论可以应用在生产线上，而且因子反应分析的数据(反应图及反应表)可以作为日后制程调整的参与。
S/N
Optimal
Original
Pre.
Exp.
S
Ave.
P7
P6
P5
P4
P3
P2
P1
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
(十八)制程改善前后的比较
下图是使用原有制程配方及改用新制程配方后，瓷砖厚度的概率分布图，有小圆圈的线条表示原有制程，而没有小圆圈的线条表示改善后的新制程；细线条表示外部瓷砖，而粗线条表示内部瓷砖。采用新制程配方后，瓷砖(无论是置放在台车内部或外部)厚度的分布较集中在附近；不只是平均值往目标值平移，而且分布曲线变窄许多，这代表品质的提升；事实上采用新制程配方后，不良率几乎降为零。
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
六、田口方法核心精神对建陶产业成本控制的影响：
窑炉实验之实例是一个非常成功的「田口方法」的应用，也是最常被拿来当教材的范例，它示范了「田口方法」最重要的精神之一；工程师们不是去「消除」引起瓷砖厚度变异的因素，因为那通常是不可能，或是很昂贵的；工程师们选择了一组制程配方，使得这个因素对瓷砖厚度的干扰降低至最小，来达到机能(瓷砖厚度)稳定的目的。
从这个案例中我们发现在整个实验设计的过程中并没有发现窑温烧成曲线的调整，而是利用配方调整来达到三个目的①目标值最接近②变异最小化③成本最小化，但反观我们现在窑业界的怪现象是技术单位的不稳定，全靠后工序的调整来下去满足生产，可以说是完全
贰：建陶产业精益生产中田口方法运用的认识
采取治标不治本的手段，所以在①色差变异②柔韧度(二次反翘上很难以得到解决，而形成多色号、研磨后良品率低，更甚的是调整周期长，浪费损失极为严重) 。因此，建陶业要想在这些造成成本浪费的课题上获得改善的成功，必须彻底改变观念，当然最重要的是窑业界中的技术研发人员必须负起正确的责任观，不要再让这些所谓没文化、低水平的工人背负那么大的责任。
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
一、品质是检查出来的
在工业革命之前，人们脑中存在的生产观念是，自己制造出来的东西，自己必须确保其品质，才可以上街出售。随着工业革命的发生，开始有了制造工厂，大量生产的形态也随之出来，然而，制造者的传统观念仍旧未变，所有的产品均由操作者自己检查，直到好的时候才予以出货，品管学者将此一时期，称为「作业员的品质管制」。（这个观念影响至今，成为「作业员的自主品管」）
后来，科学管理学派的兴起，制造工厂都追求产量的提升；这个时候，作业员仅注意到产量，却忽略了产品品质，品质逐渐地也由监督者（领班）所负责。品管学者就称这个
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
时期为「领班的品质管制」（这个观念是现代品管的「巡迴检验」的来源）
接着，制造业的产品愈形杂形，领班的管理工作陆续增加，不能再负担品质监督的工作；同时，工作专业化的观念也影响到品质管制的工作，于是，有了由检验员来负责的。品管学者将这段期间称之为「检验员的品质管制」。以上的三个时期，都只是藉着检查来维持产品的品质，因此，对品质的观念是仅止于「品质是检查出来的」；品质制度，也只建立在依靠检查的品检（QI）制度。
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
二、品质是制造出来的
当统计盛行运用在管理时，美国的休华特（SHewhart）发展了第一张管制图。这时，品管学者尽力发展品管用的统计方法；研究学者同时发现，光靠检查并不能解决问题，必须将产品检查后的结果回馈进行改善，才能预先防止 不良品的发生。于是，「统计的品质管制」的时代出现了。
统计的品制管制的出现，使得作业人员对品质的认知也随之改善，品管学者就将这种在产品制造时，就必须采取回馈与预防措施的想法的改变，称做「品质是制造出来的」观念。品管制也随之发展成，以回馈改善为主的品管（QC）制度。
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
三、品质是设计出来的
二次大战时，美国的飞机在执行轰炸任务时，常常会故障，根据事后的检讨发现，原因都是发生在真 空管的失效。但是能装设在飞机上的真空管，都是在出厂时，即已检定合作的产品，为什么在装置后会无法发挥功能，颇令人费解。
QA
QC
企划
设计
进料
出货
运输
使用
报废
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
经过研究人员锲而不舍的研究终于发现，真空管失去功能的原因是，以往厂商都只注意到自己厂内产品的品管，却忽略了厂外的品管。所谓厂外品管是指——产品的运输和使用阶段，在这两个阶段中，发展出了可靠度（如寿命、运输、环境等试验）的理论与做法。
为了保证这两个阶段的产品是可靠的，所以人力需在产品的企划与设计阶段就先行管制好，例如：设计时，就先把客户的需求考虑进去（Design-In）。
由「产品在设计出来的」品质观念，所衍生出来的品质制度就进入了要考虑到顾客需求及产品设计为主的品质保证（QA）制度。
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
四、品质是管理出来的
学者费根堡（Feigenbaum）提出了全面品管的观念后，企业界逐渐发现，产品品质不只是品管单位的责任，而是企业全体员工的工作，需要大家一同参与的。基于这样的想法，企业内各单位开始组成品质改善小组（QIT），而品质委员会亦成为公司最高的品质指导单位，渐渐地，品质不再只存在于产品面上，已扩展到工作面及提供服务面上。于是，进入了「全面品质管制」的时代。
这一时代的特色是，品质的观念进展成为「品质是管理出来的」、而品质制度也演进到并「全面品质管制（TQC）的制度」。
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
五、品质是习惯出来的
近年来，企业员工应该在工作上有一致的想法，逐渐受到业主的重视，业界都丞望有自己的企业文化，而一个公司在品质上拥有彼此认同的价值观，同样反映在一个公司的品质文化上。品质文化的塑造、从训练而产生个人态度的改变、再到个人行为的改变，最后，引起了团体行为的变革。这种变革是由大家习惯的生活方式养成的。我们将这个时期称为「全面品质保证」、品质的观念发展到「品质是习惯出来的」，而陪同发展的品质制度是为全面品质保证（TQA）的制度。
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
在產品品質的建立過程中，品質系統是一非常重要的一環。
產品品質系統的發展過程可分為：
技術試作
ProtoType
(試模、打樣)
量產試作
PilotRun
進料
(IQC)
制程
(IPQC)
Ｎ次試作
開發試作
審查
A、研究開發(品質提升)
(工業設計)
手模
Ｍ／Ｎ
企劃
草圖
Ｒ／Ｓ
品保
1品質稽核
2可靠度
市場回饋
(抱怨)
成品
(OQC)
(PQC)
(FQC)
O:OUTGONG
P:PRODUCT
F:FINISH
臺灣產業多由此進入
4.品質是企劃出來的
3.品質是設計出來的
2.品質是製造出來的
1.品質是檢查出來的
5品質是習慣出來的
B、大量生產(維持品質)
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
一、程序规划：
实验设计构想核准
设计指导与工作核准
产品设计与开发验证
制程设计与
开发验证
产品与制
程验收
回馈稽核与矫正措施
产品量产之回馈稽核与矫正措施
产品小试验证与回馈、矫正
产品中试验证与回馈、矫正
产品量试（试作）之产品/制程验收、回馈与矫正
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
二、品质控制程序之步骤 ：
1.实验设计构想核准
① 顾客声音的确认与摸索
· 业务订单的品质要求
· 产品生产之资讯的历史档案
· 产品开发小组的经验
② 产品/制程阶段之假设
· 设计目标的设定
· 可靠度与品质目标设定
· 初期材料单（配方单）的选择与确认
· 初期制造流程条件规划与假定
· 实验设计方案之拟定
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
③ 管理阶层支持（设计审查）
· 主管对上述内容及实验设计方案之审核与回馈纠正
· 可以召集产品开发小组共同研究
④ 使用表单：（待续）
2.产品小试验证与回馈矫正
① 实验设计方案之验证
· 制程能力与设计失效模式/效应分析
· 新设计方案之矫正与验证
· 新设计方案之制程能力与设计失效模式/效应分析
· 设计方案之确认与核准（含原样品）
· 材料单（配方单）的确认与核准
· 制造流程条件的确认与核准
② 使用表单：（待续）
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
3.产品中试验证与回馈矫正
· 待生产粉料之制造与监督及异常回馈矫正
· 在小试的制造流程条件下利用制好之粉料进行制程设计与开
发之验证
· 制程能力与失效模式/效应分析
· 重新进行产品小试验证与回馈矫正 (含适当窑线的寻找)
· 最终材料单(配方单)的确认与核准
· 最终制程条件(各工段工艺参数)的确认与核准
· 技术转移之说明与指导训育(产品工艺流程表即工艺标准书或
制程说明书的下达转交)
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
4.产品量试（上线）试作之产品/制程验收及回馈矫正
· 产品上线之各工段工艺参数设定之监督
· 首件生产之生坯验证及异常之回馈矫正 (含SPC之分析)
· 各工段半成品之验证及异常之回馈矫正(含SPC之分析)
· 最终检验之验证及异常之回馈矫正(含SPC之分析)
· 量产前之指导训育及正式移转生产/品质责任(含封样及管制
计划表)
· 设计制造流程各工段关键控制点之查核表及制程FMEA查核表
及产品/制程品质查核表分发给制造及品管人员使用
参：建陶产业要实现品质安定化之品质控制程序之APQP认识
5.产品量产之稽核及异常反馈矫正
· 根据前述之查核表除接收生产人员及品管人员之反馈外,跟线
技术员及各阶层主管必须于量产后2小时内进行产品/制程品
质查核。
肆：建陶产业实现APQP的步骤
①DOE学习
②SPC学习
③FMEA学习
④MSA学习
①观念变革
②组织变革
③流程变革
④绩效变革
能力充实
变革程序
