Thiết kế các thí nghiệm

Giới thiệu

Thiết kế Thử nghiệm (DOE) đề cập đến một phương pháp có cấu trúc, có kế hoạch, được sử dụng để tìm mối quan hệ giữa các yếu tố khác nhau (giả sử các biến X) ảnh hưởng đến một dự án và các kết quả khác nhau của một dự án (giả sử, các biến Y).

Phương pháp này được đưa ra bởi Sir Ronald A. Fisher vào những năm 1920 và 1930.

Mười đến hai mươi thí nghiệm được thiết kế trong đó các yếu tố áp dụng thay đổi theo phương pháp. Kết quả của các thí nghiệm sau đó được phân tích để phân loại các điều kiện tối ưu nhằm tìm ra các yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả cũng như những yếu tố không và để xác định các giao diện và sự hiệp lực giữa các yếu tố.

DOE chủ yếu được sử dụng trong bộ phận nghiên cứu và phát triển của một tổ chức nơi phần lớn các nguồn lực hướng đến các bài toán tối ưu hóa.

Để giảm thiểu các vấn đề tối ưu hóa, điều quan trọng là phải giữ chi phí thấp bằng cách tiến hành một số thử nghiệm. Thiết kế Thử nghiệm rất hữu ích trong trường hợp này, vì nó chỉ cần một số lượng nhỏ thử nghiệm, do đó giúp giảm chi phí.

Các khái niệm cơ bản về DoE

Để sử dụng thành công Thiết kế Thử nghiệm, điều quan trọng là phải tuân thủ tám khái niệm cơ bản.

Khi tám bước sau được thực hiện tuần tự, bạn sẽ có thể nhận được kết quả thành công từ Thiết kế Thử nghiệm.

Bước 1

Set Good Objectives:Trước khi bắt đầu thiết kế một thử nghiệm, điều quan trọng là phải đặt ra mục tiêu của nó. Với một mục tiêu xác định, có thể dễ dàng sàng lọc các yếu tố không liên quan đến thí nghiệm. Bằng cách này người ta tối ưu hóa các yếu tố quan trọng chính.

Trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển dự án, nên sử dụng thiết kế thử nghiệm, lựa chọn giai thừa hai cấp phân số. Thiết kế thử nghiệm này sàng lọc một số lượng lớn các yếu tố trong thời gian chạy tối thiểu.

Tuy nhiên, khi một người đặt ra một loạt các mục tiêu tốt, nhiều yếu tố không liên quan sẽ bị loại bỏ. Với các mục tiêu được xác định rõ, người quản lý có thể sử dụng thiết kế bề mặt phản ứng của thử nghiệm khám phá một số yếu tố, mặc dù ở nhiều cấp độ.

Ngoài ra, việc vạch ra các mục tiêu tốt ngay từ đầu giúp xây dựng sự hiểu biết vững chắc về dự án cũng như tạo ra những kỳ vọng thực tế về kết quả của dự án.

Bước 2

Measure Responses Quantitatively: Nhiều Thiết kế Thử nghiệm kết thúc thất bại vì không thể đo lường định lượng phản hồi của chúng.

Ví dụ, người kiểm tra sản phẩm sử dụng phương pháp định tính để xác định xem sản phẩm có đạt đảm bảo chất lượng hay không. Điều này không hiệu quả trong các thiết kế thí nghiệm vì điểm đạt / điểm không đủ chính xác.

Bước 3

Sao chép để giảm biến số không thể kiểm soát: Việc sao chép nhiều lần một tập hợp các điều kiện nhất định mang lại nhiều cơ hội hơn cho một trong những ước tính chính xác các phản hồi.

Việc sao chép cũng mang lại cho người ta cơ hội phát hiện những tác động đáng kể như tín hiệu giữa các biến thể không thể kiểm soát của quá trình tự nhiên, như tiếng ồn.

Đối với một số dự án, các biến thể như tiếng ồn át đi tín hiệu, vì vậy sẽ rất hữu ích khi tìm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trước khi thực hiện thiết kế thử nghiệm.

Bước 4

Randomize the Run Order: Để tránh những ảnh hưởng không thể kiểm soát như thay đổi nguyên liệu thô và hao mòn dụng cụ, cần phải chạy các thí nghiệm theo thứ tự ngẫu nhiên.

Những ảnh hưởng của biến này có thể có ảnh hưởng đáng kể đến biến được chọn. Nếu một thử nghiệm không được chạy theo thứ tự ngẫu nhiên, thì việc thiết kế thử nghiệm sẽ chỉ rõ các tác động của yếu tố mà trên thực tế là từ những ảnh hưởng biến đổi này.

Bước 5

Chặn Các Nguồn Biến Thể Đã Biết: Thông qua việc chặn, người ta có thể sàng lọc các ảnh hưởng của các biến số đã biết như thay đổi ca hoặc sự khác biệt của máy móc.

Người ta có thể chia các lần chạy thử nghiệm thành các khối đồng nhất và sau đó loại bỏ các khác biệt về mặt toán học. Điều này làm tăng độ nhạy của thiết kế thí nghiệm. Tuy nhiên, điều quan trọng là không chặn bất cứ điều gì người ta muốn nghiên cứu.

Bước 6

Know Which Effects (if any) Will be Aliased: Bí danh có nghĩa là một người đã thay đổi một hoặc nhiều thứ theo cùng một cách cùng một lúc.

Bước 7

Do a Sequential Series of Experiments: Khi tiến hành thiết kế thử nghiệm, điều quan trọng là phải tiến hành theo trình tự thời gian, tức là thông tin thu thập được trong một thử nghiệm sẽ có thể được áp dụng cho lần tiếp theo.

Bước 8

Always Confirm Critical Findings: Khi kết thúc thiết kế thí nghiệm, người ta dễ dàng cho rằng kết quả là chính xác.

Tuy nhiên, điều quan trọng là phải xác nhận phát hiện của một người và xác minh kết quả. Việc xác nhận này có thể được thực hiện bằng nhiều công cụ quản lý khác có sẵn.

Phần kết luận

Thiết kế Thí nghiệm là một công cụ quan trọng có thể được sử dụng trong hầu hết các ngành sản xuất. Người quản lý sử dụng phương pháp này sẽ không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn cải tiến chất lượng sản phẩm cũng như đảm bảo hiệu quả quy trình.

Sau khi Thiết kế Thử nghiệm được hoàn thành, các nhà quản lý nên nỗ lực thêm để xác nhận kết quả và thực hiện phân tích thêm các phát hiện.