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研究生:蕭正安
研究生(外文):Cheng-An Hsiao
論文名稱:電腦模擬運用田口方法於餐盒工廠產能最佳化之研究
論文名稱(外文):Using the Taguchi Paradigm in Simulation Experiment for Optimum Lunch-Box Manufacturing System Design
指導教授:陳景榮陳景榮引用關係
指導教授(外文):Jing-Jung Chen, Ph. D.
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:食品科學系
學門:農業科學學門
學類:食品科學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:電腦模擬餐盒田口法S/N比最佳化實驗設計
外文關鍵詞:simulationboxed lunchTaguchi methodS/N ratiooptimizationExperimental design
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摘 要
本研究主要是將田口方法應用於生產線產能的改善。首先引用經濟學規模報酬遞減的理論來支持將田口氏所提品質損失函數為二次式的觀念運用於生產線產能改善之作法;再將田口方法中實驗設計最佳化的原理利用電腦模擬為工具求得最佳的變數組合,找出一組使產能最佳化的生產條件。
研究對象是一家頗具規模的餐盒工廠,此工廠經過生產資料蒐集並建構模擬模型後,經系統分析(system analysis)發現,因包裝線上5種菜餚生產時間沒有搭配得當是造成生產線停工待料影響產能的主要因子(factors),因此本研究選定可能的4個起始生產時間作為因子水準(levels),配合電腦模擬執行L64(421) 直交表的實驗,並以S/N比(signal/noise ratio)作為衡量標準找到菜餚起始生產時間的最佳因子水準組合,以提高餐盒工廠生產線之產能。
研究結果顯示,在不變更生產動線不添購設備或增加人員的情況之下調整菜餚生產之起始時間的確能讓產能大幅改善,比廠商原來採行之生產時間組合產量提高7.63%,也較未使用田口最佳化的電腦模擬改善方案之產量高出1.5%,這顯示利用田口方法配合電腦模擬為工具來提高生產線之產能是可行的。
關鍵字:電腦模擬、餐盒、田口法、S/N比、最佳化、實驗設計。
ABSTRACT
This study describes the use of Taguchi Paradigm for improving the manufacturing productivity. On theoretical and practical points of view, most recent approaches in this study concern development of the economical theory of decreasing return to scale to support the concept of the second order quality loss function in Taguchi algorithms. The experimental design and simulation model tool is described and its use is illustrated with the optimization productivity of a boxed lunch plant product line.
The experiment target of this study is a large-scale boxed lunch plant. This plant was modeled by using AweSim network simulation language. The performance is measured according to the throughput putt of the plant. As is typically the objective here is the maximization of throughput. The results of system analysis indicated that the bottleneck is the inappropriate start cooking time of five lunch ingredients.
The experiment chosen five lunch ingredients start cooking time as main factors, and four cooking time as different levels of the factors. The L64(421) orthogonal arrays shows that 64 computer simulation runs must be tested. The Signal-noise ratio has been utilized in the criteria of obtaining optimum levels of start cooking time for each lunch ingredient.
The result of the study indicated that the productivity of the lunch plant will be increased largely by just change the lunch ingredients start cooking time. The simulation experiment showed 7.63%increase in the throughout compared to the plant original level and 1.5%increase in the throughput compared to best case by using sensitivity analysis.
Key words: simulation, Taguchi method, boxed lunch,
Experimental design, S/N ratio, optimization.
目 錄
頁次
第一章 序論
第一節 研究背景動機 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 1
第二節 研究目的 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 3
第二章 文獻探討
第一節 田口方法簡介 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 4
第二節 田口方法的相關研究探討 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 7
第三節 田口方法運用於生產流程改善 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 10
第四節 電腦模擬的運用 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 13
第三章 研究方法
第一節 品質損失函數 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 20
第二節 實驗設計法的使用 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 27
第三節 資料分析方法 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 32
第四節 研究範圍與限制 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 42
第五節 研究方法與步驟 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 43
第六節 模擬模型的建立 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 46
第七節 確認因子與決定因子水準 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 51
第八節 直交表的配置 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 54
第四章 結果分析
第一節 實驗結果 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 58
第二節 研究結果分析 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 74
第五章 對後續研究的建議 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 81
參考文獻 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 82
附錄 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 88
圖目次
圖2.1 等產量線與預算線 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 11
圖2.2 短期總生產成本 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 11
圖2.3 短期平均總成本與規模報酬 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 12
圖2.4 電腦模擬之步驟 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 15
圖3.1 一階品質損失函數 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 21
圖3.2 二階品質損失函數 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 21
圖3.3 望小二階品質損失函數 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 22
圖3.4 望大二階品質損失函數 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 23
圖3.5 輸出(v)與電阻(A)線性關係圖 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 25
圖3.6 輸出(v)與電晶體強度(B)非線性關係圖 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 26
圖3.7 向量直交圖 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 28
圖3.8 L8 之點線圖 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 31
圖3.9 輸出值y與信號m函數圖 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 33
圖3.10 研究步驟 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 45
圖3.11 廠房配置圖 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 47
圖3.12 餐盒之菜色與製造流程 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 49
圖4.1 L25(56)配置S/N比回應圖 (a) ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 63
圖4.1 L25(56)配置S/N比回應圖 (b) ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 63
圖4.1 L25(56)配置S/N比回應圖 (c) ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 64
圖4.2 L64(421)配置因子交互作用之S/N比回應圖 (a) ‧ ‧ ‧ 71
圖4.2 L64(421)配置因子交互作用之S/N比回應圖 (b) ‧ ‧ ‧ 71
圖4.2 L64(421)配置因子交互作用之S/N比回應圖 (c) ‧ ‧ ‧ 72
圖4.2 L64(421)配置因子交互作用之S/N比回應圖 (d) ‧ ‧ ‧ 72
表目次
表2-1 田口方法與反應曲面法最佳化之比較 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 18
表3-1 無反覆二元實驗配置法 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 29
表3-2 L8(27)直交表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 30
表3-3 L8表二行間交互影響關係表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 31
表3-4 二因子實驗之變異分析表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 39
表3-5 模型內之人員配置表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 48
表3-6 模型內機器設備配置表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 48
表3-7 各種菜餚準備的起始時間 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 48
表3-8 各種菜餚準備的起始時間之水準 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 53
表3-9 L25(56)直交表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 55
表3-10 L64(421)直交表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 56
表4-1 L25(56)直交表實驗觀測值 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 59
表4-2 L25(56)配置變異數分析補助表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 60
表4-3 L25(56) 配置變異數分析表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 60
表4-4 L25(56) 直交配置與S/N比 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 61
表4-5 L25(56) 直交配置與S/N比平均回應表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 62
表4-6 L25(56) 直交表實驗之觀測值與S/N比 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 66
表4-7 L64(421)配置因子交互作用變異數分析補助表‧ ‧ ‧ 68
表4-8 L64(421) 配置因子交互作用變異數分析表 ‧ ‧ ‧ ‧ 68
表4-9 L64(421) 直交配置與S/N比平均回應表 ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 70
表4-10 烹調區之設備平均使用率‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 74
表4-11包裝區之
參考文獻
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