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1、田口式品質工程 Taquchi Methods,2020/7/30,1,前言,當產品在製程出現疵病時，影響該項疵病的原因有多項， 而每項疵病原因又有多種水準，該如何去規劃實驗設計才 能使實驗次數減少而又不影響品質的判定，即決定各項可 控制因子的水準，使產品品質特性為最好，田口品質工程 的直交表與參數的設計法可解決上述問題。,2020/7/30,2,Quality Engineering (品質工程),Taquchi Methods (田口方法),日本品管大師,田口玄一 博士 (Dr. Genichi Taquchi),2020/7/30,3,田口品質工程內涵,工程重點在於設計出堅耐性高的製程與
2、產品， 降低可能的變異，提高品質以減少產品出廠後 造成之社會損失 。,2020/7/30,4,田口式品質工程,製程設計,技術開發,產品設計,(創新、 改良) 系 統 設 計,(最小變異組合) 參 數 設 計,(調 整 允 差) 允 差 設 計,(檢測、管制、調整) 製 造 服 務,生產線外品質管制 (Off-Line Quality Control),生產線上 品質管制 (On-Line Quality Control),2020/7/30,5,2020/7/30,6,名詞定義,品質 損 失 函 數 堅 耐 性 S/N 比 因 子 雜 音 水 準,處 理 自 由 度 直 交 表 系 統 設 計
3、 參 數 設 計 允 差 設 計 品 質 特 性,2020/7/30,7,品 質 (Quality) 品質是產品出廠後對社會造成的最小損失 ， 田口認為企業負有社會責任，故企業之經營成本不應轉嫁成為全體人民所負擔的社會成本;亦即品質包括製造成本及出廠後之社會成本。,2020/7/30,8,損 失 函 數 (Loss Function) 當品質特性從其目標值因變異而偏移時，該產品之 品質損失結果將趨近於拋物線二次方程式，意即損失不 應只是合格/不合格(GO/NO GO)二分法來討論，而是具 有連續性的特質。,品質特性,LSL,m,USL,大 損失 小,m: 目標值,2020/7/30,9,堅耐性
4、 (Robustness) 產品經特別設計後，品質特性不受雜音因素影響，或對雜音不敏感。,S/N 比(Signal to Noise Ratio) 係從實驗的結果換算db值，表示產品品質性能的尺度，包括製程或產品水準，及受變異影響之程度(特別指其穩定度) 。,2020/7/30,10,因子 (Factor) 控制因子(Control Factor):因子的參數值可以被設計工程師選定且可被控制者。 雜音因子(Noise Factor):又稱誤差因子，其效應在於調節其它控制因子的水準，已尋找控制因子各水準的最適宜條件與適用範圍。 信號因子(Signal Factor):又稱調整因子，此因 子在設計
5、的或一定狀態下，具有控制品質特 性的動態特性。,2020/7/30,11,雜 音 (Noise) 某些無法控制的因子，會造成產品品質特性的改變，使得產品功能偏離目標值，一般又可分成下列三種雜音: A.內部雜音:由內部因素所造成的雜音，如:劣化、 磨耗 。 B.外部雜音:由外部因素所引起的雜音，如:溫度、 環境變異 。 C.產品間雜音:零(組)件間變異的雜音。,2020/7/30,12,各種品質工程因子,2020/7/30,13,水 準 ( Level ) 某因子在進行實驗時，所選用的數個特定值。,處 理 ( Treatment ) 各因子之水準數之組合。,自 由 度 ( Degree of F
6、reedom ) 係實驗時獲取情報大小之衡量基準，一般自由度愈大，獲得情報則愈多，其計算式為“因子水準數- 1 = 自由度”。,2020/7/30,14,直交表 (Orthogonal) 直交表是有效的用最少的實驗次數，作為設計者檢討多數因素的實驗法。 直交表對實驗有下列好處: 1.實驗次數少。 2.具有良好再現性。 3.可以正確地分析資料。,2020/7/30,15,直交表,(i) 無交互作用的分析 (A,B,C,D四種控制因子),2020/7/30,16,(ii) 有交互作用的分析 (已知有BXC,BXD之交互作用),交互作用配行表,2020/7/30,17,直交表,直交表,2020/7/
7、30,18,直交表,2020/7/30,19,直交表,2020/7/30,20,實驗例 設某一電氣回路的輸出Y，能夠對Y發生影響的因素有A=R1、B= R2、 C=R3、 D=C1、 E=C2五個種類，各因素皆以2水準來實驗。,I. 舊法 : 實驗次數 次,R1,R2,R3,C2,C1,2020/7/30,21,II. 直交表的實驗 : 實驗次數 8 次,行,2020/7/30,22,品質特性(Quality Characteristic),2020/7/30,23,系統設計 (System Design) 在設計新產品時，考量將工程上已知或成熟之技術運用於零(組、元)件選用及組裝成系統，以期
8、產品或製程機能在既訂之目標內。亦稱為機能設計或一次設計。,參數設計 (Parameter Design) 在產品設計階段，針對品質特性去挑選適當參數組合，使產品在低成本之下，仍有理想的機能或最小的變異。亦稱為二次設計或堅耐設計。,允差設計 (Tolerance Design) 在產品設計階段，系統與系統內各元件間中心值確定後，考量對系統之變異及成本影響，調整零件允許誤差之設計稱之。亦可稱為三次設計。,2020/7/30,24,參數設計之觀念,A1,A2,y,要 因 A,B1,B2,y,要 因 B,先利用非線性關係把 變異縮小,利用線性關係把特性 平均值調整到目標值 上,目標值,m,2020/7
9、/30,25,參數設計的步驟,步驟1、 明白確定設計的目的 步驟2、檢討目的特性及因素 步驟3、因素的配置 步驟4、決定實驗程序， 進度安排 步驟5、實驗和取得數據 步驟6、數據的解析和最適條件的決定 步驟7、最適條件下效果的推定 步驟8、確認實驗,2020/7/30,26,參數設計之應用實例,步驟一：設計的目的 半導體用矽晶圓上的鎳鎘電鍍膜，必須開發沒有電解質電鍍的電鍍法，電鍍膜被要求的特性是晶圓面上的電鍍膜厚，晶圓面上的變異必須在2.00.35 m ，請求出開發新電鍍法的最適條件。,2020/7/30,27,步驟二：目的特性因子的檢討,Ni電鍍膜厚,晶圓面 內位置,還原劑量 2c.c./4
10、c.c./6c.c.,氨水 (浴PH調整值) 10/20/30,電鍍時間 5 min/10 min/15 min,電鍍槽溫度,a d b e c,D,B,C,A,晶圓面 內位置,2020/7/30,28,步驟三：因子的配置,步驟四：決定實驗順序，進度安排,因子與水準,因子配置表,2020/7/30,29,步驟五：實驗及收集數據,實驗的配置及數據,2020/7/30,30,步驟六：數據分析及決定最適條件,(1) SN比 之計算 (2) 靈敏度S之計算 (3) 作出各個樣本SN比 和靈敏度S一覽表,2020/7/30,31,(4) 求各因子水準的SN比 及靈敏度S之平均值 (5) 作出各因子和各水準的SN比 及靈敏度S的一覽表,SN比 之一覽表(db),靈敏度S 之一覽表(db),2020/7/30,32,回 應 圖,2020/7/30,33,(6) 決定各要因的最適條件,減少變異選擇 中最大水準 符合目標值選擇對 不太發生效果並且大幅度改變膜厚值的要因,最適條件 內差法求B因子的溫度,2020/7/30,34,步驟七：最適條件之效果的推定,步驟八：確認實驗,2020/7/30,35,
