從紙飛機設計中認識Noise（雜訊因子）
在紙飛機實驗中
①期望設計出可以抗擾流(飛行當下,使用兩台大型風扇往飛行台逆向吹! 考慮抗擾流(環境因素,外部雜音(外部Noise))②除了考慮外部雜音(Noise)外,也要可以對抗老化(內部雜音)(內部Noise):紙飛機飛行多次、摔落、模擬噴水霧以及
③Noise產品間雜音:同一實驗紙飛機材料差異以及不同人摺紙尺寸角度…差異
以上的Noise 設計,透過『自然科學遊戲-紙飛機設計(Activity)』進行Taguchi實驗計畫過程,都逐一展現它們(外部Noise 內部Noise 產品間(製程間)差異Noise).在Taguchi DOE 設計過程中,Step-III過程逐一提出的參數(可控因素):從物理知識的解釋:
① 紙飛機設計(摺製)結構可以局部抗風的擾流
② 紙的材質(銅板紙的抗水性抗老化能力)
③ 重心(重心片重量大小)設計與重心片位置設定調整(對抗局部抗風的擾流/老化後影響飛行不穩定)
那麼,田口品質工程中的 Noise（雜訊因子）是什麼？
Noise噪音(也可以指誤差)在田口品質工程的定義是:無法由工程師直接控制、但會影響產品／製程性能的變異來源 。而每次聆聽田口博士的演講,他都會強調:《產品應能在Noise存在下仍維持穩定（「對Noise不敏感」＝即代表穩健設計）(Robust Design》。
Dr. Taguchi 將 Noise 分成三種:
1. 外部 Noise（External Noise）”外界環境造成的變異:
特徵：產品在使用時受到環境之影響，人或環境無法完全控制。
常見例子:逆風擾流: 例如:紙飛機受到逆風擾流時,影響飛行距離與穩定性。
環境溫度:例如:手機在寒冷（-10°C）或炎熱（45°C）環境下性能不同。
例如:電動汽車鋰電池在寒冷天氣巡航能力(充一次電行駛距離)降低。
濕度:例如:電器在潮濕地區較易腐蝕或短路。
例如:汽車防爆器囊氣體產生器(氣體爆炸包)長期在潮濕環境變質,爆炸產生過度氣體。
振動:車用零件在顛簸道路上與平坦道路上表現不同。
灰塵、污垢:例如相機鏡頭曝光在沙塵環境卡關。
電壓波動/閃爍:例如家電或電源供應受到不穩定電壓功能及壽命受到影響,
補充更多例子：
- 光線亮度變化（如攝影設備）
- 海拔高度（氣壓影響燃燒）
- 水質差異（影響洗衣機或食品加工）
2. 內部 Noise（Internal Noise）
· 產品或製程在使用過程中，自身特性造成的變異。
特徵：隨時間、磨耗、老化等因素產生。
常見例子:零件老化
例如:電容老化(電解質變質)導致電路性能下降。
磨耗:例如:機械軸承使用久了間隙變大,發生震動噪音。
材料疲勞:例如:金屬彈簧使用久後彈性下降。
設備溫升:例如:馬達運作一段期間後溫度升高影響效率,絕緣能力下降。
更多內部 Noise 例子：
· 液晶面板亮度隨使用時間下降
· 引擎長久運轉使用,因熱膨脹導致間隙改變
· 接觸電阻因氧化而變高
· 機台加工刀具鈍化
3. 產品間變異（Unit-to-Unit Variability）
不同產品／零件之間本身的個體差異。(被動元件公差規格允許±5% ±10%)
特徵：製程可控制但不可能做到完全一致的自然變異。
常見例子:尺寸公差差異
例如:兩個齒輪即使都在公差內仍可能略有差距
材料批次差異"例如:不同批鋼材的硬度略有差異
電子元件參數差異:例如:電阻標稱100 Ω，但實際95–105 Ω
化學品濃度差異:例如:來自不同批次的化學原料濃度略不同
更多例子：
- 不同人員選定一種紙飛機設計型態進行紙飛機摺製,有著不同摺邊尺寸與角度
- 不同工人組裝造成的壓力或位置差異
- 加熱爐中每一個爐子空間位置受熱溫度不同
·製程差異、批次差異--原材料尺寸公差、材料批次差異、元件特性差異
顧名思義:Noise噪音(也可以指誤差)在田口品質工程的定義是:無法由工程師直接控制、但會影響產品／製程性能的變異來源。而設計完成的產品在正式試產(與實驗室機台不同)-大量生產(大量採購原物與料零件/大批技術工人)-上市後消費者使用的條件(使用場合)與周遭環境不同。即有可能遭受外部 Noise、內部 Noise、產品間變異的干擾與影響.因此策略上必須將這些Noise因子設計到實驗規劃中,嘗試找到”參數(控制因子)取對抗這些Noise。
能夠讓量產的產品應能在這些Noise存在下仍維持穩定（「找到最是條件(參數組合),對該Noise不敏感」）。這是田口品質工程最重要的貢獻!
透過田口實驗,對抗(解決)Noise 存在問題:如下圖示意:產品應能在Noise存在下仍維持穩定（「對Noise不敏感」＝即代表穩健設計）(Robust Design》。
最後要進一步說明:Noise如何配置在田口品質工程DOE-實驗規劃中:
內側(控制因子)與外側(Noise因子)直交表與實務上(以紙飛機設計飛行實驗)進行對照:
