Дизайн экспериментов

Введение

Планирование экспериментов (DOE) относится к структурированному, запланированному методу, который используется для определения взаимосвязи между различными факторами (скажем, переменными X), которые влияют на проект, и различными результатами проекта (скажем, переменными Y).

Этот метод был изобретен сэром Рональдом А. Фишером в 1920-х и 1930-х годах.

Планируется от десяти до двадцати экспериментов, в которых применимые факторы методически варьируются. Затем результаты экспериментов анализируются, чтобы классифицировать оптимальные условия, чтобы найти факторы, которые имеют наибольшее влияние на результаты, а также те, которые не влияют, а также для выявления взаимодействий и синергии между факторами.

DOE в основном используются в отделе исследований и разработок организации, где большая часть ресурсов идет на решение задач оптимизации.

Чтобы свести к минимуму проблемы оптимизации, важно поддерживать низкие затраты, проводя небольшое количество экспериментов. Планирование экспериментов полезно в этом случае, поскольку оно требует лишь небольшого количества экспериментов, что помогает снизить затраты.

Основные концепции DoE

Для успешного использования Планирования экспериментов важно придерживаться восьми фундаментальных концепций.

После того, как следующие восемь шагов будут последовательно выполнены, вы сможете получить успешный результат от Планирования экспериментов.

Шаг 1

Set Good Objectives:Прежде чем приступить к разработке эксперимента, важно определить его цель. Имея определенную цель, легко отсеять факторы, не относящиеся к эксперименту. Таким образом оптимизируются ключевые критические факторы.

На начальных этапах разработки проекта рекомендуется использовать план эксперимента, выбор дробного двухуровневого факториала. Такой план экспериментов учитывает большое количество факторов в минимальных сериях.

Однако, когда ставится набор хороших целей, многие нерелевантные факторы устраняются. Имея четко сформулированные цели, менеджеры могут использовать экспериментальный план поверхности отклика, который исследует несколько факторов, хотя и на многих уровнях.

Кроме того, составление хороших целей в начале помогает сформировать твердое понимание проекта, а также сформировать реалистичные ожидания его результата.

Шаг 2

Measure Responses Quantitatively: Многие схемы экспериментов заканчиваются неудачей, потому что их ответы невозможно измерить количественно.

Например, инспекторы продукта используют качественный метод определения того, проходит ли продукт контроль качества или нет. Это неэффективно при планировании экспериментов, так как результат «прошел / не прошел» недостаточно точен.

Шаг 3

Воспроизведение для подавления неконтролируемых изменений: многократное воспроизведение заданного набора условий дает больше возможностей для точной оценки ответов.

Репликация также дает возможность обнаруживать значительные эффекты, такие как сигналы, на фоне неконтролируемых изменений естественного процесса, таких как шум.

В некоторых проектах такие вариации, как шум, заглушают сигнал, поэтому полезно определить отношение сигнал / шум до проведения плана эксперимента.

Шаг 4

Randomize the Run Order: Чтобы избежать неконтролируемых воздействий, таких как изменения в сырье и износ инструмента, необходимо проводить эксперименты в случайном порядке.

Эти переменные влияния могут существенно повлиять на выбранную переменную. Если эксперимент не проводится в случайном порядке, план эксперимента будет определять эффекты факторов, которые на самом деле являются результатом этих переменных влияний.

Шаг 5

Блокировка известных источников отклонений: блокируя, можно исключить влияние известных переменных, таких как изменения смен или различия в машинах.

Можно разделить экспериментальные серии на однородные блоки, а затем математически удалить различия. Это увеличивает чувствительность плана эксперимента. Однако важно не блокировать то, что хочется изучать.

Шаг 6

Know Which Effects (if any) Will be Aliased: Псевдоним означает, что кто-то изменил одно или несколько вещей одинаково одновременно.

Шаг 7

Do a Sequential Series of Experiments: При планировании эксперимента важно проводить его в хронологическом порядке, то есть информация, полученная в одном эксперименте, должна быть применима к следующему.

Шаг 8

Always Confirm Critical Findings: В конце плана эксперимента легко предположить, что результаты точны.

Однако важно подтвердить свои выводы и проверить результаты. Эту проверку можно выполнить с помощью множества других доступных инструментов управления.

Заключение

Планирование экспериментов - важный инструмент, который можно использовать в большинстве производств. Руководители, использующие этот метод, не только сэкономят на затратах, но и улучшат качество своей продукции, а также обеспечат эффективность процесса.

После завершения Планирования экспериментов менеджеры должны приложить дополнительные усилия, чтобы подтвердить результат и провести дальнейший анализ результатов.