六西格瑪實驗設(shè)計

Thepurposeofanexperimentistobetterunderstandtherealworld,nottounderstandtheexperimentaldata.進行一個實驗的目的是為了更好的了解真實的世界，而不是了解實驗數(shù)據(jù)。WilliamDiamondIBM-已退休的統(tǒng)計員結(jié)束對本章的學(xué)習(xí)后，學(xué)員將能夠：解釋什么是DOE理解為什么使用DOE解釋一些DOE的術(shù)語描述DOE的基本步驟描述有效實驗設(shè)計的一些阻礙了解OFAT實驗設(shè)計的局限性學(xué)習(xí)目的試驗設(shè)計通過有目的地改變一個流程(或活動)的輸入變量(因子)，以觀察輸出變量(響應(yīng)量)的相應(yīng)變化。它是一種科學(xué)的方法，使研究者更好地了解一個流程并確定輸入(因子)是如何影響輸出(響應(yīng)量)。什么是實驗設(shè)計產(chǎn)品或流程因子(可控制的變量)X1X2:Xn響應(yīng)變量(可測量的輸出)Y噪音(非可控制變量)

~NID(0,2)^Y=Y+^什么是實驗設(shè)計試驗設(shè)計是識別關(guān)鍵輸入因子的最有效方法。試驗設(shè)計是幫助我們了解輸入因子和響應(yīng)變量關(guān)系的最高效途徑。試驗設(shè)計是建立響應(yīng)變量與輸入因子之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型的方法。試驗設(shè)計是確定優(yōu)化輸出并減少成本的輸入設(shè)定值的途徑。試驗設(shè)計是設(shè)定公差的科學(xué)方法。為什么使用試驗設(shè)計實驗設(shè)計的益處如下:改善流程績效水平；降低成本；縮短產(chǎn)品開發(fā)時間和生產(chǎn)時間。實驗設(shè)計的益處基本術(shù)語響應(yīng)變量：所關(guān)注的可測量的輸出結(jié)果，如良率、強度等。因子：可控的變量，通過有意的變動，可確定其對響應(yīng)變量的影響，

如溫度、時間等。水平：因子的取值或設(shè)定，如： 舉例： 時間因子的水平1＝2小時 時間因子的水平2＝3小時處理：某次實驗的整套因子 舉例： 處理1：時間＝2小時，溫度＝175℃

處理2：時間＝3小時，溫度＝225℃基本術(shù)語重復(fù)：指在不重新組合實驗設(shè)定的情況下，連續(xù)進行實驗并收集數(shù)據(jù)。復(fù)制：意謂每個數(shù)據(jù)值在重新設(shè)定測試組合之后收集。隨機化：適當(dāng)安排實驗次序，使每個實施被選出的機會都相等。陳述問題設(shè)立目標(biāo)確定輸出變量識別輸入因子(可控因子/噪聲因子)選定每個因子的水平選擇實驗設(shè)計類型計劃并為實施實驗做準(zhǔn)備實施實驗并記錄數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論必要時進行確認(rèn)實驗實驗設(shè)計步驟盡量使用連續(xù)數(shù)據(jù)作輸出變量連續(xù)數(shù)據(jù)提供更多的信息計數(shù)型數(shù)據(jù)需要大樣本量盡量使用可精確，穩(wěn)定測量的輸出變量步驟3：確定響應(yīng)變量通?？赏ㄟ^以下工具識別輸入因子:魚骨圖因果矩陣潛在失效模式及效果分析

步驟4：識別輸入因子可控(控制)因子是我們在工序的正常操作時能設(shè)定并且維持在期望水平的因子。噪音因子是在正常的操作期間變化的因子，而且我們不能夠控制它們；或者我們寧愿不控制它們，因為這么做會很昂貴?？煽匾蜃优c噪聲因子因子水平可以是定量的，也可是定性的。定量舉例溫度：100℃和120℃壓力：20psi

和25psi

旋轉(zhuǎn)度：3000RPMvs.3500RPM定性舉例機器A和機器B曲線A、B、C材料類型：新和舊步驟5:選擇輸入因子的水平因子水平的選擇是基于實驗?zāi)康?。目?biāo)1:從大量的變量中確定出重要的少數(shù)輸入因子（篩選）將當(dāng)前能力的極限值設(shè)定為“大膽”水準(zhǔn)；目標(biāo)2:了解因素關(guān)系及交互作用一旦確定重要的輸入因子，通過減小水平間距來確定輸入因子間的交互作用目標(biāo)3:確定一組輸入變量的操作窗口（流程最優(yōu)化）水平設(shè)定進一步接近步驟5:選擇輸入因子的水平

實驗的常用類型目的可控因子個數(shù)全因子實驗發(fā)現(xiàn)提供最好結(jié)果的因子和水平建立數(shù)學(xué)模型(可評價所有交互作用)4或更少部分因子實驗發(fā)現(xiàn)提供最好結(jié)果的因子和水平建立數(shù)學(xué)模型(評價部分交互作用)5個或更多步驟6：選擇DOE類型

實驗的常用類型目的可控因子個數(shù)篩選實驗通過測試大量的因子來發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的因子(不評價交互作用)7個或更多響應(yīng)曲面法最優(yōu)化當(dāng)存在非線性影響時建立數(shù)學(xué)模型（經(jīng)常使用向應(yīng)面方法）3或更多步驟6：選擇DOE類型步驟7：實施實驗的計劃實施實驗的計劃應(yīng)解決以下問題:費用如何？我們已經(jīng)與內(nèi)部客戶討論過嗎？需要多長時間？有必要做試運行嗎？我們需要提案及許可嗎？誰來進行實驗？步驟8和9：實施實驗,獲取數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)確認(rèn)數(shù)據(jù)收集與數(shù)據(jù)值確認(rèn)特別情況不會產(chǎn)生影響用Minitab分析數(shù)據(jù)我們將在接下來的課程里講解實施實驗的阻礙問題不清目標(biāo)不明集體討論不充分實驗結(jié)果不清實驗設(shè)計費用過高實驗設(shè)計耗時過長對實驗設(shè)計策略缺乏理解實驗初期缺乏信心缺乏管理支持過于迫切的需要結(jié)果缺乏足夠的指導(dǎo)/支持通常固定所有其他因子不變，而只變動一個因子進行實驗；然后變動第二個因子(固定其他因子)，以此類推。這樣確定的“最優(yōu)點”常常有誤導(dǎo)性。單次單因子（OFAT）方法因子B因子A關(guān)注區(qū)域單因子實驗vs

實驗設(shè)計步驟1因子A因子B保持因子B不變，就因子A進行實驗預(yù)估的最大反應(yīng)量單因子實驗vs

實驗設(shè)計步驟1步驟2因子