DOE简介(经典方法).ppt
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1、试验设计(Design of Experiments)简介Pg 2确认偏差来源:探测性分析取得突破的蓝图优化输出变量控制 X和 监控 Y确立长期质量管理控制明确项目定义确认输入及输出指标分析测量系统确定工艺能力测量确认偏差来源:统计性分析确认偏差来源:方差分析规划试验设计分析筛选关键输入变量(DOE)找寻交互作用(DOE)确定 Y=f(X)改进6 Sigma 概论项目管理计算机应用基础统计学确定Pg 3改进阶段:可能取得的成果l项目回顾和第一,二次课程其余成果l筛选关键输入变量 设计一个试验部分因子试验l找寻交互作用(DOE)及 定义 Y=f(X)2K 因子试验2K:中心点及分区试验为 DOE
2、选定样本尺寸全因子试验优化试验简介l完成阶段总结结论,问题和下阶段任务Pg 4Y=f(x)试验 定义 试验是一个或一系列有目的有目的地改变流程或系统的输入变量输入变量以观察识别输出应变量输出应变量随之改变的实验Douglas C.Montgomery那些自变量X显著的影响着Y?这些自变量X取什么值时将会使Y达到最佳值?Pg 5流程或系统的一般模型?Pg 6试验的目的l确定 那些输入对输出影响最大(确定关键输入变量)什么样的输入设置能产生理想的输出结果怎样设置影响最大的输入水平以减少输出变量的变化范围怎样设置可控输入水平使得不能控制的输入变量对输出的影响减到最小l找出定义流程的公式(y=f(x)
3、以优化流程Pg 7试验设计中的基本术语l因子(可控因子,非可控因子)Xl水平:为了研究因子对响应的影响,需要用到因子的两个或更多的不同的取值,这些取值称为因子的水平(level)或设置(Setting).l处理:按照设定因子水平的组合,我们就能进行一次试验,可以获得一次响应变量的观测值,也可以称为一次“试验”(trial,experimental run),也称为“一次运行”(run).l试验单元(experiment unit):对象,材料或制品等载体,处理(试验)应用其上的最小单位l试验环境:以已知或未知的方式影响试验结果的周围环境l模型:可控因子(X1,X2,Xn),响应变量(Y),f
4、某个确定的函数关系lY=f(X1,X2,X3,.Xk)+Error(误差)l主效应:某因子处于不同水平时响应变量的差异l交互效应:如果因子A的效应依赖于因子B所处的水平时,我们称A与B之间有交互作用.lOFAT法(One-Factor-At-a-Time):在各因子的变化范围每次改变一个因子的水平以选定各因子的最佳水平。.Pg 8试验设计的基本原则l重复试验(replication)一个处理施加于多个试验单元。我们一定要进行不同单元的重复(replicate),而不能仅进行同单元的重复(repetition):要重做试验,而不能仅重复观测或重复取样。l随机化(randomization):用完
5、全随机的方式安排各次试验的顺序和或所用的试验单元。防止那些试验者未知的但可能会对响应变量产生的某种系统的影响。l划分区间(blocking):按照某种方式把各个试验单元区分成组,每组内保证差异较小,使他们具有同质齐性(homogeneous),则我们可以在很大程度上消除由于较大试验误差所带来的分析上的不利影响。如果分区组有效,则这种方法在分析时,可以将区组内与区组间的差异分离出来,这样就能大大减少可能存在的未知变量的系统影响。l能划分区组者则划分取组,不能划分区组者则随机化。lBlock what you can and randomize what you cannotPg 9l打一轮高尔夫
6、球的输出变量是什么?分数,越低越好(击球及推杆数少)l可控制的输入变量是什么?球及球杆的类型带着球杆步行或开车运送玩球时喝掉的啤酒瓶数l不可控制的输入变量是什么?击球的前后一致性天气 风,雨,太阳,温度设想打高尔夫球是一个试验?Pg 10“最佳猜测”法l工业界最常用l程序选择“最佳估计”的因子组合lPing 牌球杆,Titleist 牌球,开车,四瓶啤酒进行一次试验(打一轮)输出结果与预期值比较 (分数:94 不太好)如结果不理想,将其中一个因子的水平改变 重新试验如需要重复试验l缺点如第一次估计错误,需要更多次试验 低效率且时间长如第一次估计可以接受,试验会停止下来,“最佳”方案可能永远找不
7、到Pg 11OFAT法 每次一个因子(One-Factor-At-a-Time)l常用于对所研究流程了解有限的情况l程序选择一个因子水平的组合作基线在各因子的变化范围每次改变一个因子的水平选定各因子的最佳水平l对啤酒及走或开车的组合:?Pg 12OFAT的缺点l主要缺点 OFAT 未能考虑交互作用交互作用 在另一个因子的不同水平,一个因子产生的效果不相同l另一个缺点OFAT 总是比统计学试验设计效率差Pg 13解决方案-因子试验设计l处理多个因子的正确方法是进行因子因子 试验即 DOE(Design Of Experiments)l因子试验各因子一起改变其水平而不是一次一个试验设计是进行一整套
8、试验且所有试验完成后才进行分析Pg 14因子试验 实例l考虑高球例子的两个因子:啤酒和 开车l一个因子试验会设置如下:各因子在另一个因子的各水平改变其水平lI如加上第三个因子,球的类型(Titleist 或 Pinnacle),设计会变成:车啤酒wr04车啤酒wr04球TPT?Pg 15因子试验 练习l把前例的试验设计方案填如表中车 l低水平:走 l高水平:开车啤酒 l低水平:0 l高水平:4Ballsl低水平:Titleist l高水平:PingPg 16试验 通用处方定义定义1.陈述实际问题2.陈述试验目的3.陈述因变量(Y)4.选择输入变量5.选择输入因子的水平实施实施6.选择试验设计方
9、案及样本尺寸7.进行试验并采集数据8.分析数据 9.得到统计学及实际答案10.把结论转化为实际问题的方案Pg 17试验目的l试验目的和项目目的不同一个试验通常不够一系列试验通常导致优化试验lDOE 与项目目的有关进行试验是为了达到项目目的进行试验不只是满足试验者的好奇心.Pg 18选择输出变量l试验因变量的例子:电镀流程 厚度,均匀度,纯度开发票流程 正确发票数,周期时间l高球例子:主要因变量:总杆数其它可能因变量:距发球点及球道中心的距离(球杆及球的类型试验)Pg 19选择输入因子l输入因子 在试验中要研究其对因变量影响的流程输入变量之一定量(连续)输入:温度,压力,时间等.定性(离散)输入
10、:操作员,机器,工厂,批次,触媒等.l应选那些因子?用6 Sigma 工具!l流程图,C&E 矩阵,FMEAl多变量分析,假设检验Pg 20选择输入因子l高球实例:因子:球杆类型(商标)球的类型(商标)行走或开车啤酒瓶数?Pg 21选择各因子的水平l水平:输入变量的值(设置)例如:如温度是输入 l水平:125,150,175例如:如操作员是输入lMary,Beth,Tom,Saundersl在高球例子中:因子因子水平水平球杆Ping,Titleist球Top Flite,Titleist交通工具走,车啤酒0,4Pg 22选择各因子的水平l选择各因子水平应考虑:我希望看到多大的变化?偏差的正常范
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