品質工學與美國企業
田口 伸著
周佛鼎譯
【園主按】
此文是周佛鼎先生在《品質工學便覽》上看到的，他說：「該文可能最早是在日本品質工學會學會志2002年臨時增刊號上，由田口玄一博士的兒子田口伸以《品質工學與美國企業》為題發表。」特予張貼，分享網友。
一、 田口法在美國傳播
一直在臺灣活躍在品質管理研究與應用領域的吳玉印，在1960年代，來到日本學習品質管理，遇到了田口玄一。吳氏精通日語，之後也時常邀請田口玄一去臺灣，繼續研究田口式的實驗計畫法。1976年，吳氏攜家人（妻，子3人），移民美國。
到了美國之後，就開始找工作。雖然自己的專業是化學，但是吳氏把品質管理與田口式試驗計畫法作為自己專攻的求職履歷，向超過100家的加利福尼亞當地製造業企業提出，但是卻沒有一封回信。雖然最終終於在一個音響相關企業找到了工作，但是不久之後也失去了。
在這個階段，美國的製造業來講，品質管理的概念也僅僅是檢查而已。邊做邊看，通過檢查把良品和不良品分開，就叫做品質管理了。
檢查也就分為全數或者抽樣，檢查是否通過是根據精心製作的規格要求書來決定的。不符合規格就不出廠，通過就出廠的也被叫做“go, no go”的概念。所以，通過整個1970年代，美國的汽車及家電製造業市場慢慢的被日本所吞食。
這個時候，關於美國施樂公司負責技術的副社長Barry Bebb博士有了下面的故事。
“英國Rank Xerox公司與日本富士膠捲公司50，50合資的Fuji Xerox公司于1964年創立當時，Xerox公司站在了負責教授技術的立場。最初Fuji Xerox公司的主要業務是將美國設計製造的影印機投放到日本市場。到了1990年代後半，Fuji Xerox公司獨立開發的中小型影印機已經在性能及信賴性上都超越了美國本土的Xerox公司。立刻，進行了調查，結果是，首先Fuji Xerox即使以Xerox的成本價來銷售影印機，還能取得與Xerox公司相等的利潤；同時產品的品質與可靠度都比Xerox的來的好。這些都是令人十分吃驚的。談到為什麼會有這樣的結果，對兩個公司的產品開發及包括製造的品質保證體系做比較的時候發現有兩點：其一Fuji Xerox公司的TQM(Total Quality Management)活動的展開，另一點就是使用了田口玄一氏的實驗計畫法。於是，美國的Xerox邀請 田口 博士指導。而這個邀請持續了10年。”
NBC的電視節目播放的1979年，受到Stanford大學邀請，田口玄一博士協同吳氏在Stanford Research Institute作了關於同步工程（Simultaneous Engineering）的演講。這次演講就是後來被稱為田口法的品質工學在美國的最初的演講。另外，2人也借此機會，去到華盛頓郊外的Deming博士的家中進行了拜訪。
二、在貝爾實驗室中的劃時代事例
1980年的夏天，田口玄一氏訪問貝爾電話研究所。由於1955年訪問印度統計研究所，1964年在Princeton大學及Bell Laboratories度過的一年，再加上作為中部品質管理協會帶隊團長國外企業訪問的經歷較多，所以田口氏對海外的企業及研究所抱著濃厚的興趣，想把自己開發的田口式試驗計畫法（品質工學）向各地傳授。田口利用青山學院大學的教師交換制度，利用長假，去到了貝爾電話研究所。在進行了講課之後，聽到貝爾的技術者也有對此感興趣的，覺得半信半疑。
“現在，請把這個研究所最難的課題拿出來，請允許我用我的方法來試一下。”田口氏一去就提出了這樣的要求。拿出來的是256k半導體的照相排版工程。在大概1.5cm大小的空間中，開出15萬個叫做window的小孔。
利用照相光源能量，將表面材料消除，然後再腐蝕液中，將孔的殘餘部分取走。小孔的大小也就3.00+/-0.25μm,當時貝爾研究所怎麼努力都不太成功，收率也只有33%左右。不良的情況多種多樣，有的太小，有的太大，有的沒有開通，有的形狀不良。
貝爾電話研究所相對於一般企業的技術研究所在技術上是大大領先的。在各個領域都活躍著諾貝爾獎級的科學家，技術員。即使在實驗計畫及統計手法方面，被公認為這個領域最前端的Wisconsin大學的Box教授及Princeton大學的Hunter教授的學生也有多名活躍在這裏。他們做的研究是探究不良的原因，構建以孔徑為輸出的數學模型。而這個數學模型的主要目的就在於怎麼樣通過下面的公式來精密的表達出孔徑y。
‘y=f(X1,X2,L,Xk)
然後，再通過統計假定和信賴界限來評價這個數學模型的精度。由於這些都是被概率論等理論所武裝，在貝爾研究室也存在著如果不懂統計學結果就不能理解的氛圍。相反，那些不懂統計學的技術員就基本不用這樣的統計手法。如果要說一般的企業運用統計手法來提高製造品質，那是基本上沒有的。
對於這個技術課題，田口玄一做了下面的事。也就是運用現在家喻戶曉的2次設計法進行的穩定性最優化設計。
（1） 計測特性à對小孔孔徑進行望目特性的測量。
然後運用2次設計。這樣是有道理的。為什麼這麼說？因為如果能量為0的話，孔徑也為零，孔徑體現了工作的能量。2次優化設計，第一步：工作能量的偏差最小化，第二步：調整工作能量的平均值。一般來講，第一步教難而第二步比較容易。
（2） 誤差因素à工作區域的正當中及週邊取10個小孔測其直徑。
工作區域中央部應為受到能量較大，孔徑有變大的傾向，而週邊又是相反情況。在這個案例中，希望在工作區域內的任意位置都出現同樣的孔徑。
（3） 控制因素à同工程師商量後，設定2水準的因素3個及3水準的因素6個，用L18直交表分配。這些因素有：焦點距離，曝光時間，旋轉速度等等。
（4） 實驗à根據直交表，進行18次實驗，測量曝光出來的小孔孔徑。
（5） 資料分析à以小孔孔徑偏差最小為條件，進行SN比的最優化。
（6） 確認試驗à分兩步使用最優化條件。使用小孔孔徑偏差最小的最優化條件，然後調整能量使孔徑平均值變為3μm。
通過再確認實驗確認到了再現性，結果使33%的收率增加到88%。這樣的結果使貝爾研究所的研究者們大吃一驚。他們要求這個結果暫時保密，3年後終於把整個實驗都公開在Bell Systems Technical Journal, May 1983。這個事例成為田口法登陸美國的大的轉機之一。同時這個事例也促使了統計學者對田口法的大爭論。
把田口式實驗計畫（參數設計，容差設計，損失函數）等田口的考慮方法和手法統稱為田口法的是當時施樂公司的後來任麻塞諸塞工科大學教授的Don Clausing氏。Clausing氏就是開發了“頑健評價的機能窗法”，並在施樂公司進行實踐的人，在1981年田口訪問施樂時，連早飯都陪同的同志。
三、在福特汽車的品質革命“Quality is Job #1”
為了迎接1981年與 戴明 博士的接洽，福特汽車的社長彼得森提出了“Quality is Job # 1”的口號，並開始了通過品質經營進行企業文化的改革。為了教育供應商創立了Ford Supplier Institute。這個FSI就是後來發展為American Supplier Institute Inc的原型。當初，FSI以戴明的品質經營的想法及以修哈特管理圖等工程管理手法為主，展開了對福特和下屬供應商的教育。
由於受到了 戴明 博士“學習日本企業”的推薦，福特公司組織了學習團，對各式各樣的日本公司前後進行了14次的訪問。1982年，對是當時的日本電裝進行了第一次訪問時，知道田口式實驗計畫的結果是電裝技術的標準的重要的資訊源。就立即與同年10月，邀請田口田口到了密西根，召集了100人進行了6天的學習班。前面也講到的日語，英語都精通的吳玉印氏，於12月進入FSI，開始著手翻譯和開發田口法的學習資料，到了1983年5月，當時還在密西根大學研究生院學習的田口玄一的長子田口伸也進入FSI,正式開始了對福特生產部門及供應商進行田口法的教育。
FSI後來也通過各種機會，將QC7道具，新QC7道具，品質技能展開及方針管理等日本的TQM的各種手法一起導入開始教育訓練。
接受教育的供應商中包括United Technology, GE及ITT等大企業。FSI中的教育指導也被認為是田口法在美國能夠推廣開來的一個很大的原因。1984年春，第一次田口法年會召開，到2006年9月已經到第23回了。
另外，1985年FSI更名為ASI(American Supplier Institute, Inc),從福特公司獨立。主要是因為存在如果不提高美國整體企業競爭力就沒有意義的危機感。與福特公司競爭的GM與克萊斯勒也迅速的導入了田口法。
80年代到90年代，出現了許多通過各種學會發表的田口法應用論文。通過網際網路調查，最少也有幾千件。
四、田口法的初期問題點及後來的發展
從1983年開始，田口玄一每年兩次訪美，每次都會持續3-6周，這樣的活動持續了20年。在一開始的1980年代，田口玄一就持續就下面的3點指出問題：
1） 只針對於已發生的問題才應用田口法。
2） 田口法的應用都局限于解明現象及構築精密模型。
3） 應用局限於概率分佈論及數理統計學。
在1986年的年會中，甚至發表了“統計學者正在削弱這個國家”的論點。為了做出穩定的設計，這3點是沒有任何作用的。關於這個觀點的討論在1992年的Technometrics雜誌上進行了。基本上當時的情況時統計學者還沒有完全理解品質工學的精髓，甚至到現在也沒有改變。ASI就這些問題點，在1988年以後開始改變教育內容使之與現在講的品質工學更為接近，同時也慢慢的產生一些效果。
田口法的推廣也並不僅僅局限在美國。ASI也在英國，西班牙，瑞典，巴西，韓國等地設立了分支機搆。
到現在不光是各種品質工學相關書籍不斷出版，在WSJ,Fortune Magazine等媒體上也頻頻曝光。我們說ASI主要指導企業團體包括福特，ITT,GE,GM,柯達，施樂，NASA, General Dynamics, Hughs Aircraft, Miller Brewing,TI，根據財富雜誌的調查，排名世界500強的製造業企業基本上都在使用田口法。但是包括剛才所說的問題，能使用現代品質工學的，也就局限在1990年後田口本人及ASI指導過的地方。
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