這個單元要來探討的主題是：如何思考與解決產品振動的問題？會來討論這個主題，當然是因為產品的振動問題很重要，要處理振動問題，需要有邏輯性的思考，以及有適當適切的解決問題的方法。
首先，從大架構(big picture)來看，會有三個層次的思考與做法：
1. 問題定義(Problem Definition)及改善目標(Objectives)：針對產品所產生的振動現象，定義問題的範疇，並擬定需要達到的改善目標。
2. 解決問題方法(Solution approach)：提出處理產品振動問題的解決方法，並能夠提出改善方案，進行產品的設計變更(Design Modification, DM)，以達到振動問題的改善目標。
3. 設計驗證(Design Verification,
DV) / 產品認證(Product Validation, PV)：最後，要有產品設計變更的DV驗證，確認解決了振動問題。同時，也要再進行PV的產品認證，以確保產品不會因為改善了振動問題，而降低了產品的應有性能(performance)。
接著，就來看如何找問題、定義問題，建議的心法是「3K」：
1. Know what? 瞭解現況：初步瞭解產品所產生的振動現象。
2. Know why? 探討原因：探討會產生此振動現象的原因。
3. Know how? 改善對策：提出一些對策想法、建立專案，進行振動問題的排除，提出解決方案。
做過了「3K」的思考評估，其中的「Know how?」，就會啟動一個改善產品振動問題的「Project」專案，對此「Project」要以「3W」的心法思考：
1. Why to do? 為什麼要執行此「Project」專案？
2. What goals to achieve? 執行此「Project」專案，要達到甚麼目標？
3. How to do? 如何進行此「Project」專案？
那麼要如何思考規劃、以進行解決產品振動問題的「Project」專案呢？讀者可參考先前單元：#88，【工程設計的新思維：F-C(S)-A(M)-I-V/C-I】，#243，【如何應用FCAIVCI 及FSMIVCI於響鈴板的設計分析與實驗驗證？】，主要重點就是兩個心法：
1. FCAIVCI：簡單說就是分析方法。
2. FSMIVCI：就是實驗方法。
其中，F=Function、S=Sensor、M=Measurement、I=Index、V=Value、C=Criterion、I=Improvement，而C=CAE(FEA)、A=Analysis，最重要的是I=Index，就是評估指標，都有其對應的C=Criterion，就是允收標準，可以分別透過分析或實驗方法，取得I=Index評估指標對應的V=Value指標數值，就可以和C=Criterion允收標準相互比較，判斷是否需要進行I=Improvement改善。
解決問題的方法(Solution approach)，可以從分析與實驗兩個面向來看：
1. 分析(Analytical/Numerical)：就是採用C=CAE(FEA)，最常採用的是有限元素分析(FEA)軟體，進行對應的軟體應用分析A=Analysis，以取得I=Index評估指標對應的V=Value指標數值。
2. 實驗(Experimental)：就是規劃量測的感測器S=Sensor，以及量測步驟程序M=Measurement，也可以取得I=Index評估指標對應的V=Value指標數值。
在分析時，需要注意兩個面向的技術能力：
1.
Modeling 建構分析模型：可分為三個層次思考，實際結構è數學模型è有限元素模型構想。實際結構需考慮的心法是：FèGMBIèR，其中，F=Force、G=Geometry、M=Material、B=Boundary、I=Interface、R=Response。讀者可參考先前單元：#95，【結構系統之振動模擬分析：問題定義的F-GMBI-R】。對結構做適當的假設(Assumptions)，取得數學模型(Mathematical Model)，再思考對應的有限元素模型(Finite Element Model)構想，包括四大項：(1) Element選用的元素、(2)
Mesh元素分割、(3) Constraints位移限制、(4) Loadings負荷條件。
2.
Analysis 軟體應用分析：典型的振動分析有四種分析類型，包括：(1) 模態分析(Modal analysis)、(2)簡諧響應分析(Harmonic response
analysis)、(3) 暫態響應分析(Transient response
analysis)、(4) 頻譜響應分析(Spectrum response
analysis)。讀者可參考先前單元：#170，【樑結構之振動分析有哪些？】。
採用實驗方法時，需要進行以下獨立的、又有相互關聯性的工作事項：
1. 實驗規劃。
2. 進行實驗量測，採集數據，存檔。
3. 進行信號分析：時間波形分析、頻譜分析、時頻分析、相位分析。
4. 診斷：不平衡、不對心、軸承故障、傳動機構(皮帶、齒輪箱)、電動馬達、泵/風機/壓縮機故障、共振(實驗模態分析、衝擊試驗、敲擊試驗、操作變形振型試驗)。
5. 對策構想。
以上的實驗工作規劃以及相關思維，主要的心法是「MADI」的思考，其中，M=Measurement、A=Analysis、D=Diagnosis、I=Improvement，就是：量測、分析、診斷與對策。讀者可參考先前單元：#164，【產品振動噪音之量測、分析、診斷與對策 MADI for Product Noise and Vibration】。
執行到這裡，應該可以取得了改善產品振動問題的I=Improvement對策構想，當然還是要有驗證分析，在此會有兩個層面的驗證分析：
1. 分析模型驗證(Model Verification,
MV)：如果，只採用實驗方法，就沒有這個分析模型MV驗證的步驟，但是，單純的實驗方法，可能是曠日廢時，效率不佳。如果，有採用分析方法，當然就要驗證所採用的分析模型，是否能夠合理、有效的預測得到I=Index評估指標對應的V=Value指標數值，就可以和實驗方法相互比較做分析模型的MV驗證。之後，就可以透過此分析模型，進行如幾何變化的反覆DM設計變更，可快速評估，確認是否達到改善目標。
2. 設計變更(Design Modification,
DM)驗證：完成設計變更DM的構想，也要進行實際的實驗驗證，以確認達到改善目標。
最後，除了設計驗證DV之外，還要對進行產品認證PV，DV在確認產品的設計變更，達到改善產品振動問題的改善目標。而，產品認證PV在確保產品在改善了振動問題之後，仍然保持產品應有的性能。
綜合這個單元的討論，如何思考與解決產品振動的問題？可以知道需要諸多的技術能力，列舉對應的心法如下：
1. 應用「3K」和「3W」的心法思考，在瞭解問題、定義問題，擬定適當的改善目標。
2. 應用FSMIVCI和FCAIVCI的心法思考，來決定採用實驗或分析的工作規劃。
3. 採用分析方法時，需要瞭解三個層次思考，實際結構è數學模型è有限元素模型構想。同時，運用FèGMBIèR心法解析問題。也要知道認識振動的四種分析類型。
4. 採用實驗方法時，需要瞭解「MADI」的心法思考。
5. 驗證分析時，有兩個層次：(1)分析模型MV的驗證、(2) 設計變更DM的驗證。同時，也要認知設計驗證DV和產品認證PV的必要性。
以上個人看法，請多指教！
王栢村
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