実験計画法

前書き

実験計画法（DOE）は、プロジェクトに影響を与えるさまざまな要因（たとえば、X変数）とプロジェクトのさまざまな結果（たとえば、Y変数）の間の関係を見つけるために使用される、構造化された計画手法を指します。

この方法は、1920年代と1930年代にロナルドA.フィッシャー卿によって造られました。

10から20の実験は、適用可能な要因が系統的に変化するように設計されています。次に、実験の結果を分析して、最適条件を分類し、結果に最も影響を与える要因と影響を与えない要因を見つけ、要因間のインターフェースと相乗効果を特定します。

DOEは主に、リソースの大部分が最適化問題に向けられている組織の研究開発部門で使用されます。

最適化問題を最小限に抑えるには、いくつかの実験を行ってコストを低く抑えることが重要です。この場合、実験計画法は少数の実験しか必要としないため、コストを削減するのに役立ちます。

DoEの基本概念

実験計画法をうまく使用するには、8つの基本的な概念に従うことが重要です。

次の8つの手順を順番に実行すると、実験計画法から成功した結果を受け取ることができます。

ステップ1

Set Good Objectives:実験の設計を始める前に、その目的を設定することが重要です。目的を定義すると、実験に関係のない要因を簡単に排除できます。このようにして、重要な重要な要素を最適化します。

プロジェクト開発の初期段階では、実験計画法、分数の2レベル階乗の選択を使用することをお勧めします。この実験計画法は、最小限の実行で多数の要因をスクリーニングします。

ただし、一連の適切な目標を設定すると、多くの無関係な要素が排除されます。明確に定義された目的により、管理者は、多くのレベルではありますが、いくつかの要因を調査する実験の応答曲面計画法を使用できます。

また、最初に適切な目標を作成することで、プロジェクトをしっかりと理解し、プロジェクトの結果に現実的な期待を抱かせることができます。

ステップ2

Measure Responses Quantitatively: 多くの実験計画法は、応答を定量的に測定できないため、失敗に終わります。

たとえば、製品検査官は、製品が品質保証に合格するかどうかを決定する定性的な方法を使用します。合格/不合格は十分に正確ではないため、これは実験計画では効率的ではありません。

ステップ3

制御不能な変動を抑えるために複製する：特定の条件のセットを何度も複製すると、応答を正確に推定する機会が増えます。

複製することで、ノイズなどの自然なプロセスの制御できない変動の中で信号などの重要な影響を検出する機会も得られます。

一部のプロジェクトでは、ノイズなどの変動によって信号が失われるため、実験計画を行う前に信号対ノイズ比を見つけると便利です。

ステップ4

Randomize the Run Order: 原材料の変更や工具の摩耗などの制御できない影響を回避するために、ランダムな順序で実験を実行する必要があります。

これらの変数の影響は、選択した変数に大きな影響を与える可能性があります。実験がランダムな順序で実行されない場合、実験計画法は、実際にはこれらの変数の影響から生じる因子効果を指定します。

ステップ5

既知の変動の原因をブロックする：ブロックすることで、シフトの変更やマシンの違いなどの既知の変数の影響を排除できます。

実験の実行を均質なブロックに分割し、数学的に違いを取り除くことができます。これにより、実験計画の感度が向上します。ただし、勉強したいものをブロックしないことが重要です。

ステップ6

Know Which Effects (if any) Will be Aliased: エイリアスとは、1つまたは複数のものを同じ方法で同時に変更したことを意味します。

ステップ7

Do a Sequential Series of Experiments: 実験計画法を実施する場合、時系列で実施することが重要です。つまり、ある実験で収集した情報を次の実験に適用できるようにする必要があります。

ステップ8

Always Confirm Critical Findings: 実験計画の最後に、結果が正確であると簡単に推測できます。

ただし、自分の発見を確認し、結果を検証することが重要です。この検証は、利用可能な他の多くの管理ツールを使用して実行できます。

結論

実験計画法は、ほとんどの製造業で利用できる重要なツールです。この方法を使用する管理者は、コストを節約するだけでなく、製品の品質を向上させ、プロセスの効率を確保します。

実験計画法が完了したら、管理者は結果を検証し、調査結果のさらなる分析を実行するために追加の努力をする必要があります。