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2024年2月27日星期二

【Try and Error 嘗試錯誤法】 — 淺談 Try and Error|我知道你知道這名詞,但我教你如何用的更科學

【DOE 實驗設計】 — 淺淺淺談 DOE,讓不屬於研發領域,不屬於相關領域的你,也可以一窺究竟該怎麼使用這有趣的工具-cover


前言 — 我們被客戶要求做 DOE 了...

因為我們公司的產品出包,這次被客戶要求做 DOE 來嘗試改善我們現有的產品。

在此之前,我有聽過 DOE,但沒有真正使用過。這次整個 DOE 的過程,我們跟產線和研發人員熱烈的討論,製作的過程也覺得很有趣,最後我們做出的效果也不錯,實驗結果讓客戶開心,我們也因為有所進展也覺得開心。為了想了解更多,我因此上網爬文想查一查 DOE 的更多細節,才發現… 我們這次做的根本不應該叫 DOE,哈哈哈哈,結果客戶跟我們都是門外漢,胡亂使用專有名詞做實驗 XDD

前一篇,我們聊了 DOE,這一篇,我們就來談談我們這次做的方法:Try and Error 試誤法。


什麼叫做 Try and Error?

顧名思義, Try and Error,嘗試錯誤法或是簡稱「試誤法」,就是當我們碰到問題時,尋找一個可能的解法去試看看效果;如果效果不理想,就再想另一個可能的解法。

Try and Error 和 DOE 對於結果的追求有一個明顯的差別,那就是 DOE 追求最佳解,但 Try and Error 追求的是解決問題的組合/方法,而不是最佳的組合/方法。

有人說,Try and Error 只需要對於問題背後知識有最低程度的了解就好,但如果我們想要把這門實驗做的不只是解決問題,那我們就需要擁有足夠的知識和經驗,再透過知識經驗告訴我們應該要從哪邊著手。


Try and Error 、一次一因子、以及 DOE 有什麼不同?

一次一因子 OFAT

英文 One Factor At a Time Experimentation (OFAT),是當我們找出對於結果有明顯影響的顯著因子(比如 ABCD)之後,一次實驗只變動一個顯著因子 A,然後鎖定所有外部環境 + 其他顯著因子 BCD。

等我們花了幾次實驗找出顯著因子 A 的最佳參數之後,我們會固定 A 最佳參數 + 外部環境 + 其他顯著因子 CD,然後一次實驗只變動顯著因子 B。依此類推,我們可以分別找出顯著因子 A/B/C/D 個別的最佳參數。

OFAT 的優點,是我們可以固定變數,只針對一個因子做實驗,缺點就是因為我們實驗時只看一個因子,就無法藉由實驗觀察不同因子間的互相影響。

    :所謂的因子,就是會影響事情結果的條件。比方說,我們想要煮麵條(結果),因子就會有生麵條、麵條形狀、火侯、煮麵時間、總水量等等。

所以如果我們用煮麵條來做 OFAT,我們可以固定使用家常麵條、火侯為中火、煮麵 7 分鐘、總水量 3 公升,然後單純選擇不同麵條品牌或是來源,然後開始實驗。

實驗設計 DOE

英文 Design of Experiment,是當我們找出對於結果有明顯影響的顯著因子(比如 ABCD)之後,為顯著因子先訂出類別型的參數(比如開或關、品牌甲或乙)或是連續型參數(比如全開/半開/全關、時速 30/50/70 公里),然後幫 ABCD 參數做出不同的組合,再觀察每一種組合的結果。就 DOE 的愛好者而言, DOE 可以照顧到顯著因子互相的關係,所以透過不同組合得出來的試驗結果會更貼近真正的「最佳解」。

對 DOE 有興趣可以在下方的延伸閱讀瀏覽看看。

試誤法 Try and Error

這應該是最廣為人知,進入門檻又最低的解決方法了。

即便我們對於碰到問題背後的原理完全沒有概念,我們也可以藉由眼睛所看的因子,有條理,或是沒有條理的組合,然後逐一嘗試找出可以解決此次問題的方法。這方面的資訊很容易在網路上找到更多說明,我們直接用一個實際案例來讓你更瞭解。


實際案例

問題

客戶發現我們有不只一個 PCBA 上面有連接器空焊(Non-Wetting)。

SMT 相關資訊

我們 PCBA 的錫膏厚度(Solder Paste Thickness)設定在 4mils (大約 101.6um)厚,供應商提供連接器的端子起翹高度規範是 100um。理論上,我們的厚度足以應付供應商的端子起翹規範,但因為某些原因,供應商這次提供的連接器,明顯有一些端子起翹的高度高於 160um 以上,這讓錫膏無法在 SMT 的過程中有效的抓住連接器端子,因此造成空焊。

分析與改善

要求供應商分析,找到可能原因,也獲得改善。但供應商的程度無法完全信任,我們希望從 SMT 方面也進一步加強。

欲解決的問題

為了盡可能不影響現有的設定,避免解決一件事卻創造另一個問題,我們固定 SMT 的設定,鋼板厚度也無法調整,只能調整鋼板開孔(Stencil Aperture)。簡單的說,就是無法改變厚度,只能改變長度與寬度。

【Try and Error 嘗試錯誤法】 — 淺談 Try and Error|我知道你知道這名詞,但我教你如何用的更科學-Try_and_error

我們這個連接器是一排 4 個,一共 2 排,總共 8 個端子。

為了避免增加體積的同時會讓錫膏在 SMT 過程中滑到其他位置,寬度只有些微調整,但我們把長度加長了 30%,從 2.07mm 變成 2.70mm,每一個端子錫量的總體積也因此增加 30%。

理論上,在 PCB 露銅尺寸不變的形況下,增加的體積會讓錫膏厚度增高,因此我們可以在 SMT 時抓到起翹程度更離譜的端子。為了嘗試我們的設計有效,我們刻意掰彎端子高度到 250um,發現我們這樣的設計,真的可以抓到高度 250um 的端子。之後的推力測試也符合我們的需求,調整後的錫膏抓力不是弱弱的扶著端子而已。


同樣是試誤法,因為我們對於 SMT 有足夠的了解,我們可以聚焦在影響夠大的因子,鎖定想要改變的範圍,藉此縮小實驗範圍,讓我們可以更聚焦或試更有效的解決這次問題。


延伸閱讀:

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