實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃課件

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃,學(xué)習(xí)目標(biāo),瀏覽實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合與優(yōu)點(diǎn)及常用術(shù)語(yǔ) 討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃中的步驟及思考點(diǎn) 提供實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃樣表,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),.是一產(chǎn)生有效信息事件的系統(tǒng)的方法, 有目的地改變輸入以研究它們對(duì)輸出的效應(yīng),舉例 (彈射器 DOE),8,180,4,rubber,X1 = 后拉距離 X2 = 銷子高度 X3 = 小球類型,Y1= 彈射距離,設(shè)計(jì)安排,這是哪一類設(shè)計(jì)?,處理組合或試驗(yàn)運(yùn)行,彈射,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ),響應(yīng)變量(Response Variable )- 被測(cè)量或觀測(cè)的輸出變量 因素(Factor) - 可控或不可控的輸入變量 水平(Level) - 一因素的規(guī)定數(shù)值或設(shè)置 效應(yīng)(Effec

2、t) - 一因素從一個(gè)水平變?yōu)榱硪凰綍r(shí)響應(yīng)變量的變化量 互交作用(Interaction) - 一因素對(duì)響應(yīng)變量的效應(yīng)取決于另一因素的水平設(shè)置 重復(fù)(Repetition) - 在同一試驗(yàn)條件設(shè)置下進(jìn)行多次采樣(見后例) 反復(fù)(Replication) - 按時(shí)間順序重復(fù)整個(gè)試驗(yàn)序列 (見后例) 隨機(jī)化(Randomization)- 通過隨機(jī)數(shù)決定試驗(yàn)運(yùn)行順序,重復(fù)(Repetition),Pull Back: LLLH HHLL LHHH LLLH HHLL LHHH Pin Height: LLLL LLHH HHHH LLLL LLHH HHHH Ball Type: LLLL LL

3、LL LLLL HHHH HHHH HHHH,重 復(fù),反復(fù)(Replication),第二次 反復(fù),第一次 反復(fù),Pull Back: LHLH LHLH LHLH LHLH LHLH LHLH Pin Height: LLHH LLHH LLHH LLHH LLHH LLHH Ball Type: LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)涉及的典型問題,哪一因素對(duì)響應(yīng)的效應(yīng)最大? 哪些因素影響響應(yīng)均值? 哪些因素影響響應(yīng)方差? 輸入變量的最佳設(shè)置是什么? 哪些因素?zé)o效應(yīng)? 輸入變量與輸出變量的關(guān)系如何? Y = f(X),對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃的建議,團(tuán)隊(duì)合作 充實(shí)知識(shí)

4、用績(jī)效指標(biāo)來定義問題(RTY, COPQ, Cp, etc.) 目標(biāo)值應(yīng)能明確度量 . 提高產(chǎn)量20% . 達(dá)到6s 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) . 確定材料波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響 . 確定廉價(jià)材料對(duì)產(chǎn)品性能的影響 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃應(yīng)包含所有階段的執(zhí)行方案(包括確認(rèn)階段) 對(duì)數(shù)據(jù)采集及分析分配足夠的資源 樣本量應(yīng)正確 記錄各方建議并討論,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃樣表,舉例 (彈射器 DOE),定義輸出(響應(yīng))變量,輸出變量是定性數(shù)據(jù)還是定量數(shù)據(jù)? (建議采用定量數(shù)據(jù),為什么?) 所測(cè)量的輸出變量是否是客戶要求的或關(guān)心的? (不只是因?yàn)樗菀诇y(cè)量) 目標(biāo)是什么:對(duì)中,減少波動(dòng),還是兩者兼有? 當(dāng)前的基準(zhǔn)水平是什么? (均值與標(biāo)準(zhǔn)差)

5、 輸出變量是否統(tǒng)計(jì)受控? 輸出變量是否穩(wěn)定? 希望能檢測(cè)出多大的輸出變量波動(dòng)? 如何測(cè)量輸出變量? 測(cè)量系統(tǒng)能力是否足夠? 預(yù)期的輸出變量波動(dòng)是多大? 是否是多變量輸出? 他們的優(yōu)先權(quán)如何?,因素選擇,如何選擇實(shí)驗(yàn)因素? 因素來源: 流程圖 因果表 FMEA 多變量分析結(jié)果 文獻(xiàn) 腦力激蕩 科學(xué)原理 操作工經(jīng)驗(yàn) 客戶/供應(yīng)商輸入 評(píng)價(jià)方法 回顧各個(gè)變量,并選擇實(shí)驗(yàn)因素,因素分類,因素可分為: 噪聲因素 (Ns) -不受控因素,不可控或控制成本很高的因素 例如:天氣,班次,供應(yīng)商,用戶機(jī)器壽命等. 可控因素 (Xs) - 這些因素改變時(shí),能相應(yīng)的觀察到對(duì)輸出的效應(yīng) 常定因素 (Cs) 或 標(biāo)準(zhǔn)操

6、作程序(SOPs) - 是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流程的描述,包括在實(shí)驗(yàn)時(shí)需固定,監(jiān)控及保持的因素水平設(shè)置,因素水平選擇,確定了最終的實(shí)驗(yàn)因素表后,下一步就是確定每個(gè)因素的水平 因素水平選擇時(shí)常見的兩類錯(cuò)誤: 因素水平太接近 不能產(chǎn)生足夠的波動(dòng)或差異用于分析 (測(cè)量系統(tǒng)分辨率不足以識(shí)別這種差異) 高,低水平結(jié)果混雜在一起,無法分離 因素水平間距太大 會(huì)產(chǎn)生不現(xiàn)實(shí)的波動(dòng)或差異 每一因素都有可能被認(rèn)為是顯著的,導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論 會(huì)因忽略非線性關(guān)系而導(dǎo)致錯(cuò)誤 通常,水平數(shù)越多,產(chǎn)生的信息也越多,各個(gè)水平之間的距離應(yīng)相等.,因素水平選擇(基于不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,篩選 目的: 從眾多輸出變量中確定少數(shù)關(guān)鍵輸入 水平距離相對(duì)而言較

7、大 當(dāng)輸入變量設(shè)置為極端值時(shí),如果其確有效應(yīng),就會(huì)從輸出上反映出來 風(fēng)險(xiǎn) - 會(huì)夸大波動(dòng),無法檢測(cè)較復(fù)雜的關(guān)系,其它? 通常每個(gè)因素選擇2個(gè)水平 大水平距離舉例 定性因素: 方法 A對(duì)方法 B;材料1 對(duì)材料2 定量因素: 300 F對(duì) 400 F; 每日曲線對(duì)3日曲線 通常選用分式析因?qū)嶒?yàn)用于篩選目的的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),因素水平選擇(基于不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,特征化 目的: 進(jìn)一步了解輸入變量與輸出變量的關(guān)系以及因素間的互交作用 建議按前期實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確定相應(yīng)的因素水平 一旦確定關(guān)鍵輸入變量,通常應(yīng)縮小水平間距 通常選用析因?qū)嶒?yàn)或高分辨度分式析因?qū)嶒?yàn)用于特征化目的的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 優(yōu)化 目的: 確定過程輸出優(yōu)化所

8、對(duì)應(yīng)的各輸入變量的運(yùn)行位置和范圍,即確定最優(yōu)值對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)空間 因素水平通常很接近 通常實(shí)驗(yàn)因素?cái)?shù)量較少,但是各因素的水平數(shù)會(huì)增加 (3個(gè)或3個(gè)以上) 通常選用析因設(shè)計(jì)或其它特殊的優(yōu)化設(shè)計(jì) (如中心復(fù)合設(shè)計(jì)或Box-Behnken 設(shè)計(jì)),實(shí)驗(yàn)計(jì)劃需考慮的問題,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何度量?是否與企業(yè)運(yùn)作績(jī)效指標(biāo)相關(guān)? 實(shí)驗(yàn)成本是多少? 如何確定樣本容量? 如何考慮隨機(jī)化,重復(fù)及反復(fù)? 隨機(jī)化是否受限制 (有些因素要實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化很困難)? 是否與內(nèi)部客戶討論過? 實(shí)驗(yàn)時(shí)間多大? 如何進(jìn)行數(shù)據(jù)分析? 是否安排“預(yù)運(yùn)行”? 可發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程,數(shù)據(jù)登錄表的錯(cuò)誤,并確保每一實(shí)驗(yàn)參與者完全了解各自的任務(wù) 實(shí)驗(yàn)中是否要其它

9、實(shí)驗(yàn)方法? (分式析因,析因等) 實(shí)驗(yàn)中是否要安排中心點(diǎn)運(yùn)行? (所有因素水平位置為中點(diǎn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行) 目的是什么? 實(shí)驗(yàn)建議,建議表內(nèi)容,問題描述 與績(jī)效指標(biāo)相關(guān) (RTY, COPQ, Cp, etc.) 目的 輸出變量 測(cè)量系統(tǒng)分析 精度 重復(fù)性與再現(xiàn)性 穩(wěn)定性 偏差 輸入變量 可控變量:水平 噪聲變量: 如何處理? 設(shè)計(jì)與流程回顧 資金與期限 組員與各階段任務(wù),總體建議,不要試圖通過一次實(shí)驗(yàn)回答所有的問題,應(yīng)進(jìn)行一系列逐步深入的實(shí)驗(yàn) 初期實(shí)驗(yàn)用2-水平設(shè)計(jì) 計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的最佳時(shí)機(jī)是在前一次實(shí)驗(yàn)完成后. 首次實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用應(yīng)小于25% 的總費(fèi)用 后序?qū)嶒?yàn)中每一步都要確認(rèn)結(jié)果數(shù)據(jù) 需有主動(dòng)精神 - DOE是用于主動(dòng)探索的工具,并不是每一實(shí)驗(yàn)都能產(chǎn)生驚天動(dòng)地的發(fā)現(xiàn),但是你總會(huì)有所獲益.,沒有糟糕的實(shí)驗(yàn),只有糟糕的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和操作.,總結(jié),DOE