實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE簡介課件

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)MeasureAnalyzeImproveControl學(xué)習(xí)目標(biāo)本章中,我們將要討論下列問題:獲得知識(shí)的方法如何通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程改進(jìn)如何更有效地通過實(shí)驗(yàn)以較少的資源進(jìn)行過程改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)與過程改進(jìn)(MAIC)的關(guān)系學(xué)習(xí)本章后,你將會(huì)了解:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的概念傳統(tǒng)SPC與DOE的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的基本類型不同實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)的本質(zhì)2獲得知識(shí)的方法?1.顯著性事件2.他人的觀察結(jié)果3.研究如何才能更有效的學(xué)習(xí)?3香檳的誕生葡萄酒--鮮葡萄汁發(fā)酵后制成的飲料,有史以來一直被飲用.香檳酒--葡萄酒再次發(fā)酵后制成的清澈發(fā)泡飲料,由一法國僧侶在16世紀(jì)后期發(fā)現(xiàn)其制作方法.4為確保自然發(fā)生的有效信息事件引起觀察者的注意

應(yīng)改進(jìn)觀察方法

以增加發(fā)現(xiàn)有效事件的概率,從而采取進(jìn)一步措施5實(shí)驗(yàn)是主動(dòng)促成有效信息事件產(chǎn)生的手段!實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)--通過可控因素(獨(dú)立變量)在不同水平上的運(yùn)行來觀察其對(duì)輸出響應(yīng)(非獨(dú)立變量)的效應(yīng)

有效信息事件的產(chǎn)生及導(dǎo)入

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1. 試湊法 2. 一次一因素法 3. 析因設(shè)計(jì) 4. 分式析因設(shè)計(jì) 5. 其它實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)方法的使用由來已久,優(yōu)劣并存

早期的各種實(shí)驗(yàn)方法可分下列類型:7問題:汽車每加侖汽油行程為20公里,希望能達(dá)到30公里以上

解決方法:換汽油品牌改變辛烷含量降低車速

清洗上蠟換新胎改變車胎壓力去除車蓋裝飾以及外置天線如果上述方法湊效意味著什么?不湊效又意味著什么?

試湊法舉例8一次一因素法舉例

問題:汽車每加侖汽油行程為20公里,希望能達(dá)到30公里以上要找到最佳變量組合,還需運(yùn)行多少次?如何解釋上述結(jié)果?如果實(shí)驗(yàn)變量很多,為得到理想結(jié)果,共需運(yùn)行多少次?如果最佳結(jié)果由2個(gè)或多個(gè)變量的特定組合獲得,該方法是否可行?

9行程:是速度和胎壓的函數(shù)18232626201726261830354045505560657026283032343638胎壓(lbs.)速度(mph)35最佳點(diǎn)10雖然

OFAT能簡化結(jié)果分析,但這是以大量犧牲實(shí)驗(yàn)效率為代價(jià):實(shí)驗(yàn)包含不必要的運(yùn)行.尋找有效因素(影響輸出響應(yīng)的因素)的時(shí)間長.不能確定當(dāng)多個(gè)因素水平同時(shí)改變時(shí)的輸出效應(yīng),而這一點(diǎn)正是在實(shí)際場(chǎng)合中我們所感興趣的.

無法了解或確定各因素及其共同作用對(duì)輸出響應(yīng)的影響程度.

一次一因素法(OFAT)我們是否還知道其它因素組合的輸出響應(yīng)?

11如果一因素X1對(duì)于響應(yīng)輸出Y的效應(yīng)取決于另一因素X2的水平,則說明X1和X2存在互交作用

Y=f(X1,X2)例如:蛋糕烘烤的溫度設(shè)置取決于烘烤時(shí)間

互交作用(Interactions)蛋糕質(zhì)量Temp=800degreesTime=20minutesTemp=800degreesTime=45minutesTemp=100degreesTime=45minutesTemp=100degreesTime=20minutes時(shí)間100800要獲得好的烘烤質(zhì)量應(yīng)如何設(shè)置溫度?

你應(yīng)如何安排實(shí)驗(yàn)以確定互交作用的大小?析因設(shè)計(jì)(DOEFullFactorial)

所謂析因設(shè)計(jì)是指,在實(shí)驗(yàn)的每一次完全試驗(yàn)或每一次重復(fù)中,各個(gè)因素的所有可能的水平組合都被研究到.

借助析因設(shè)計(jì),我們能:確定各因素的主效應(yīng)確定各因素之間的互交作用效應(yīng)

估計(jì)獲得最佳結(jié)果的因素水平13析因設(shè)計(jì)OFAT中試驗(yàn)運(yùn)行問題:汽車每加侖汽油行程為20公里,希望能達(dá)到30公里以上試說明你的結(jié)論?該設(shè)計(jì)中包含多少個(gè)運(yùn)行?每一水平設(shè)置中包含多少個(gè)觀察值?我們能否認(rèn)為32是最佳值?

MPG=f(Speed,Octane,TirePressure)14析因設(shè)計(jì)7332,187因素?cái)?shù)

水平數(shù)

符號(hào)

運(yùn)行次數(shù)

2222432238722712815221532,768233293333277優(yōu)點(diǎn)確定所有因素的主效應(yīng)確定所有因素之間的互交作用效應(yīng)量化各因素對(duì)輸出響應(yīng)的影響,即確定Y=f(x)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)資源限制我們?nèi)绾螒?yīng)付實(shí)驗(yàn)資源限制?15分式析因設(shè)計(jì)(FractionalFactorial)僅對(duì)析因設(shè)計(jì)中所有因素組合的一部分組合進(jìn)行考察

如實(shí)驗(yàn)包含的因素較多,借助分式析因設(shè)計(jì)能:

以較少的投入獲得所需的信息控制實(shí)驗(yàn)資源缺點(diǎn)放棄了部分互交作用效應(yīng)

對(duì)實(shí)驗(yàn)者的統(tǒng)計(jì)技術(shù)要求較高統(tǒng)計(jì)信息損失 優(yōu)點(diǎn)經(jīng)濟(jì)快速實(shí)驗(yàn)運(yùn)行次數(shù)較少放棄部分信息,控制實(shí)驗(yàn)資源投入

16分式析因設(shè)計(jì)問題:汽車每加侖汽油行程為20公里,希望能達(dá)到30公里以上該設(shè)計(jì)中共有多少個(gè)運(yùn)行?該設(shè)計(jì)中包含多少信息?17實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)概念實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含一系列系統(tǒng)的試驗(yàn),通過有目的地改變輸入變量(X’s)的大小來考察其對(duì)輸出變量(Y’s)的影響.通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),可以確定哪一X對(duì)Y的影響最大確定作用變量X的水平,使輸出變量Y對(duì)中確定作用變量X的水平,使輸出變量Y的波動(dòng)最小

確定作用變量X的水平,使噪聲變量對(duì)輸出變量Y的影響最小

一個(gè)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),即使在噪聲背景下也能找出因素效應(yīng).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有助于確定...影響均值偏移的因素

影響方差波動(dòng)的因素

影響均值偏移及方差波動(dòng)的因素

無效應(yīng)的因素A1A2D1=D2B1B2C1C2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用重要因素篩選(Screening)找出起作用的因素及互交作用關(guān)鍵是減少需分析和控制的因素?cái)?shù)量過程特征定義(Characterization)確定哪一變量X對(duì)輸出Y的影響最大

確定可控變量及不可控變量

確定關(guān)鍵過程變量及噪聲變量

確定需嚴(yán)格控制的變量

指導(dǎo)控制導(dǎo)向,由控制輸出變量轉(zhuǎn)為控制輸入變量

過程優(yōu)化(Optimizing)確定關(guān)鍵輸入變量的設(shè)置水平

確定合理的公差

產(chǎn)品設(shè)計(jì)(Design)有助于在設(shè)計(jì)初期認(rèn)識(shí)各輸入變量對(duì)產(chǎn)品特性的影響為產(chǎn)品穩(wěn)健設(shè)計(jì)提供參數(shù)設(shè)置水平

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分類篩選設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)特征化設(shè)計(jì)舉例分式析因設(shè)計(jì)Plackett-Burman設(shè)計(jì)析因設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)公差設(shè)計(jì)中心復(fù)合設(shè)計(jì)Box-Behnken設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一序貫漸進(jìn)過程建立聯(lián)系橋梁...實(shí)際問題統(tǒng)計(jì)答案統(tǒng)計(jì)問題實(shí)際答案y=f(x1,x2,…,xk)具體流程是什么?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義22過程測(cè)量

X1X2X3可控變量N1N2N3輸入:原料,零件等

不可控變量

Y1,Y2,etc.質(zhì)量特性輸出

LSLUSL確定能力基準(zhǔn)水平

過程

X1X2X3可控變量N1N2N3輸入:原料,零件等不可控變量Y1,Y2,etc.質(zhì)量特性輸出LSLUSL過程分析過程過程改進(jìn)不可控變量

X1X2X3可控變量N1N2N3輸入:原料,零件等Y1,Y2,etc.質(zhì)量特性輸出LSLUSLLSLUSL關(guān)鍵X關(guān)鍵X關(guān)鍵X過程過程控制

X1X2X3可控變量輸入:原料,零件等N1N2N3不可控變量Y1,Y2,etc.質(zhì)量特性輸出LSLUSL檢查表防錯(cuò)措施SOP’s5S’s過程計(jì)劃設(shè)計(jì)操作分析

確認(rèn)實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程序貫漸進(jìn)的特性

實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為統(tǒng)計(jì)問題統(tǒng)計(jì)答案轉(zhuǎn)化為

實(shí)際答案 …控制管理層是否支持?受益程度多大?對(duì)當(dāng)前情況即下列要素(基準(zhǔn)水平)的了解程度...波動(dòng),對(duì)中,缺陷率關(guān)鍵質(zhì)量特性(產(chǎn)品及過程)

測(cè)量系統(tǒng)?波動(dòng)來源?是否為當(dāng)務(wù)之急?實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁?..確定關(guān)鍵參數(shù)? 確定目標(biāo)值?減少波動(dòng)? 過程對(duì)中?確定波動(dòng)來源? 過程或產(chǎn)品穩(wěn)健設(shè)計(jì)?響應(yīng)變量是什么?如何測(cè)量響應(yīng)變量?是否有多個(gè)響應(yīng)變量?是否有客戶參與?

是否能達(dá)到目標(biāo)?

前期考慮問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)利益何在?實(shí)驗(yàn)動(dòng)機(jī)如何?實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值是否確定?如何驗(yàn)證是否達(dá)標(biāo)?實(shí)驗(yàn)前應(yīng)能提出盡可能多的問題同時(shí)也必須提出盡可能多的問題28思考點(diǎn)選擇X’s及N’s選擇需固定的因素(SOP’s)選擇因素水平(區(qū)分度應(yīng)大)實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐评砜臻g(大,小)日程及資金健康,安全及環(huán)境管理層支持測(cè)量系統(tǒng)能力計(jì)劃實(shí)驗(yàn)類型分式析因設(shè)計(jì)-篩選析因設(shè)計(jì)-建模其它樣本量 SampleSize區(qū)組化 Blocking中心點(diǎn) CenterPoints重復(fù) Replication反復(fù) Repetition設(shè)計(jì)隨機(jī)化 Randomization區(qū)組化 Blocking紀(jì)律!

遵守SOP’s

遵守實(shí)驗(yàn)流程

記錄操作思考點(diǎn)分析確定顯著效應(yīng)直觀分析圖表分析統(tǒng)計(jì)分析實(shí)際意義預(yù)測(cè)思考點(diǎn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

選用其它過程設(shè)置來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷?fù)合性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)際顯著性

適用空間(實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否適用于更大的推理空間?)

是否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_認(rèn)經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything