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六西格玛专栏 DOE的作用与DOE使用方法

2017-04-12作者:admin次阅读

DOE的作用

  在工业生产和工程设计中能发挥重要的作用,主要有:

  1.提高产量;

  2.减少质量的波动,提高产品质量水准;

  3.大大缩短新产品试验周期;

  4.降低成本

  5.试验设计延长产品寿命。

  在工农业生产和科学研究中,经常需要做试验,以求达到预期的目的。例如在工农业生产中希望通过试验达到高质、优产、低消耗,特别是新产品试验,未知的东西很多,要通过试验来摸索工艺条件或配方。如何做试验,其中大有学问。试验设计得好,会事半功倍,反之会事倍功半,甚至劳而无功。

  如果要最有效地进行科学试验,必须用科学方法来设计。所谓试验的统计设计,就是设计试验的过程,使得收集的数据适合于用统计方法分析,得出有效的和客观的结论。如果想从数据作出有意义的结论,用统计方法作试验设计是必要的。当问题涉及到受试验误差影响的数据时,只有统计方法才是客观的分析方法。这样一来,任一试验问题就存在两个方面:试验的设计和数据的统计分析。这两个是紧密相连的,因为分析方法直接依赖于所用的设计。

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DOE的方法

  常见的试验设计方法,可分为二类,一类是正交试验设计法,另一类是因法
  (1)正交试验设计法

  ① 定义

  正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。它利用一种规格化的表格——正交表,挑选试验条件,安排试验计划和进行试验,并通过较少次数的试验,找出较好的生产条件,即最优或较优的试验方案。

  ② 用途

  正交试验设计主要用于调查复杂(产品、过程)的某些特性或多个因素对系统(产品、过程)某些特性的影响,识别系统中更有影响的因素、其影响的大小,以及因素间可能存在的相互关系,以促进产品的设计开发和过程的优化、控制或改进现有的产品(或系统)。

  

  当试验中只有一个变化的参数时,属于单因素试验问题。例如,需要确定液压作动器的的面积,以使作动器达到最优性能。人们根据对现象的认识,可以估计出最优参数可能存在的区间。如果对它的认识比较清楚,这种估计比较精确,估计的区间较窄;相反,估计的区间就较宽。现在要通过一系列的试验使认识深化。如果逐步试验,要使估计区间缩小100倍就需要作100次试验。但是如果使用区间缩减法中的“黄金分割试验技术”,只要作11次试验就可以将区间缩小到百分之一,作14次试验就可以对区间的认识精度提高500倍。

  在多因素试验中,往往需要出不同因素的影响。譬如要比较A、B、C3种种子的产量。如果只是单纯的种子产量问题,似乎只要在3块同面积的土地上分别用3种种子播种,然后比较产量就可以了。但是如果试验田的位置在南北方向上处于山地和河流之间,东西方向上处在肥料场和荒地之问,这时仍然任意取3块等面积的试验田作试验,就可能由于土壤的肥脊不同和灌溉的充分与否影响试验田的产量,而不单是种子一个因素的结果。要估计这些因素的影响,合理的方法是将试验区分为9块试验田(如下图),将3种不同的种子的每一种分播在3块不同的试验田里,将3块田的产量平均,就得到由于种子品种造成的差异(排除了土壤和灌溉的因素);而将靠肥料场的3块田的平均产量,与靠荒地的3块田的平均产量比较,就得到由于土地肥脊程度所造成的产量差异(排除了种子品种和灌溉条件因素);用靠山的3块田与傍水的3块田平均产量进行比较可以看出由于灌溉条件造成的差异(排除了种子品种和土壤条件的差异)。

  Image:试验安排.jpg

  (2)析因

  ① 定义析

  析因法又称析因试验设计、析因试验等。它是研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。许多试验要求考察两个或多个变动因素的效应。例如,若干因素:对产品质量的效应;对某种机器的效应;对某种材料的性能的效应;对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的因素按全部因素的所有水平(位级)的一切组合逐次进行试验,称为析因试验,或称完全析因试验,简称析因法。

  ② 用途

  用于新产品开发、产品或过程的改进、以及安装服务,通过较少次数的试验,找到优质、高产、低耗的因素组合,达到改进的目的。
 

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