DOE-(试验设计)培训-课件

1DOE(试验设计)培训 DOE（design of experiments)试验设计是对试验方案进行优化设计，试验设计是对试验方案进行优化设计，以降低实验误差和生产费用，减少实验工以降低实验误差和生产费用，减少实验工作量，并对试验结果进行科学分析的一种作量，并对试验结果进行科学分析的一种科学方法。试验设计方法最早由费雪在农科学方法。试验设计方法最早由费雪在农业试验时提出，业试验时提出，20世纪世纪60年代，日本年代，日本2DOE(试验设计)培训的质量管理专家田口玄一博士将其用于工的质量管理专家田口玄一博士将其用于工业过程优化，使此方法得以普及和发展。业过程优化，使此方法得以普及和发展。在在20世纪世纪80年代早期兴起的年代早期兴起的6西格玛管理西格玛管理系统中，作为系统中，作为DMAIC模式的重要一环，模式的重要一环，试验设计成为过程改善不可或缺的利器。试验设计成为过程改善不可或缺的利器。在过程中，影响输出的因素往往非常多，在过程中，影响输出的因素往往非常多，试验设计方法就是一种同时研究多个试验设计方法就是一种同时研究多个3DOE(试验设计)培训因素（因素（XS）对输出（）对输出（Y）的影响的方法，）的影响的方法，它是通过对选定的输入因素进行精确，系它是通过对选定的输入因素进行精确，系统的人为调整（变化）来观察输出变量的统的人为调整（变化）来观察输出变量的变化情况，并通过对结果的分析，最终确变化情况，并通过对结果的分析，最终确定影响结果的关键因素及其最有利于结果定影响结果的关键因素及其最有利于结果的取值方法。如下图：的取值方法。如下图：4DOE(试验设计)培训 输入（输入（XS）输出（输出（Y）5DOE(试验设计)培训6 Sigma相关知识介绍相关知识介绍n一、一、6 Sigma的定义的定义n1、什么是“6Sigma”nA：6Sigma是一整套系统的企业管理理论和实践方法，其目标是最大程度地实现和保持企业运营成功。nB：6Sigma的原动力来自对客户需求的理解，对企业现状，数据地科学分析，及对改进企业的运营过程的渴望。nC：6Sigma的质量目标小于3.4DPMO，99.99966%合格-每百万机会中只有3.4个缺陷6DOE(试验设计)培训n2、6Sigma经历的四个里程碑nA：30年代，SHEWHART（休哈特）引入统计过程图（COTROLCHART）nB：50年代，DEMING（戴明）对“新”管理哲学的贡献nC：70年代，TAGUCHI（田口玄一）引入质量工程nD：90年代，世界市场的出现和6Sigma-ROBERTGALVIN请MIKELHARRY创建摩托罗拉的6Sigma的研究院，后在亚利桑那洲创建6Sigma学院7DOE(试验设计)培训3、衡量6Sigma的度量指标nA：质量合格率（QUALITYYIELD）nB：百万分之一PPMnC：每百万中的缺陷DPMnD：每百万机会中的缺陷DPMO8DOE(试验设计)培训n4、6Sigma的团队：绿带（GreenBelts）、黑带（BlackBelts）、大黑带（MasterBlackBelts）、倡导者（CHAMPIONS）、执行官（EXECUTIVELEADER），团体从小到大各司其职。9DOE(试验设计)培训二、运用运用6 Sigma解决问题的方法解决问题的方法 5个个步骤步骤DMAICn1、DEFINE（定义）-识别改进机会nA：界定项目的范围nB：筹集资源，为项目分配时间n2、MEASURE（测量）-量过程的当前状态nA：绘制过程图，特别注意影响质量的关键过程和不增加价值的时间nB：制定收据收集计划/度量指标nC：收集数据，评估当前状态（例如每百万中的缺陷）10DOE(试验设计)培训n3、ANALYZE（分析）-找出造成缺陷的原因（长期和偶然问题）nA：确定造成缺陷的原因nB：找出影响关键输出的少数几个至关重要的过程输入标量nC：优先使用简单工具，适当运用QC手法n4、IMPROVE（提高）-开发和执行解决问题方案nA：改变过程设置nB：重新设计过程，减少缺陷n5、CONTROL（控制）-实施控制，预防缺陷nA：控制阶段目标，实施新机制或新过程，防止问题重现nB：包括开发文档记录和实施控制计划nDMAIC-提供问题求解的框架11DOE(试验设计)培训一）在工作实践中，我们无时无刻不在进行一）在工作实践中，我们无时无刻不在进行试验，只不过是有时无意识罢了，通过试验试验，只不过是有时无意识罢了，通过试验我们可以达成下列目标：我们可以达成下列目标：1、确定、验证和优化制造过程的主要影响变、确定、验证和优化制造过程的主要影响变量及其影响；量及其影响；2、创造对物料和产品变化不敏感的制造过程；、创造对物料和产品变化不敏感的制造过程；12DOE(试验设计)培训3、设计对使用环境不敏感（既受环境的影响、设计对使用环境不敏感（既受环境的影响小）的产品；小）的产品；4、降低总的设计周期；、降低总的设计周期；5、减少、减少ECN(设计变更通知书设计变更通知书)数量；数量；6、改进与、改进与CTQS有关的产品品质、成本和有关的产品品质、成本和性能指标；性能指标；7、提高新设计产品的工艺性；、提高新设计产品的工艺性；8、制造过程列出问题及解决方案；、制造过程列出问题及解决方案；9、减少对产品的检查和测试；、减少对产品的检查和测试；13DOE(试验设计)培训一）在进行基础研究时，试验设计可用来：一）在进行基础研究时，试验设计可用来：1、发现变量间的联系；、发现变量间的联系；2、明确技术要点；、明确技术要点；二）在进行产品设计时，试验设计可用来：二）在进行产品设计时，试验设计可用来：1、做灵敏度分析；、做灵敏度分析；2、建立可靠性公差；、建立可靠性公差；3、确定部品特性；、确定部品特性；4、确定设计布局；、确定设计布局；14DOE(试验设计)培训5、使用较低等的材料和部品以降低成本；、使用较低等的材料和部品以降低成本；6、减少变异；、减少变异；7、改善新设计产品的性能；、改善新设计产品的性能；三）在进行制造过程（工艺）设计时，试验设计三）在进行制造过程（工艺）设计时，试验设计可用来：可用来：1、进行过程变量研究；、进行过程变量研究；2、变量的优化设置；、变量的优化设置；3、建立可靠的公差；、建立可靠的公差；4、发现低成本的解决方案；、发现低成本的解决方案；15DOE(试验设计)培训5、减少过程变化；、减少过程变化；6、将过程均值逼近目标值；、将过程均值逼近目标值；7、缩短制造周期；、缩短制造周期；8、消除缺陷；、消除缺陷；9、提升产品可靠性；、提升产品可靠性；四）在过程改善时，试验设计可用来：四）在过程改善时，试验设计可用来：1、解决问题；、解决问题；2、研究过程变量间的相互关系；、研究过程变量间的相互关系；3、进行过程能力研究；、进行过程能力研究；4、比较设备和方法的影响度；、比较设备和方法的影响度；16DOE(试验设计)培训五）计量时，试验设计可用来：五）计量时，试验设计可用来：1、进行量具研究；、进行量具研究；2、确定主要误差；、确定主要误差；3、将测量误差降至最小；、将测量误差降至最小；四、试验设计的一些相关概念：四、试验设计的一些相关概念：一）指标：在试验中用来衡量试验结果的量叫一）指标：在试验中用来衡量试验结果的量叫试验指标，在六西格玛系统中，试验指标是公试验指标，在六西格玛系统中，试验指标是公司与客户共同关心的项目的（司与客户共同关心的项目的（CTQ S：关键影：关键影响因素）；响因素）；17DOE(试验设计)培训二）因素又称因子，在试验中，影响试验考二）因素又称因子，在试验中，影响试验考核指标的量称为因素。因素是我们前面说过核指标的量称为因素。因素是我们前面说过的作用因素即自变量（的作用因素即自变量（X S）；）；三）水平是试验中各因素的不同取值；三）水平是试验中各因素的不同取值；四）通用符号：在试验表中，一般用四）通用符号：在试验表中，一般用“+”、“-”号或号或“1”、“2”、“3”等来表示因等来表示因素的不同水平，当因素只有高低两个水平时，素的不同水平，当因素只有高低两个水平时，用用“+”号代表高水平，号代表高水平，“-”代表低水平代表低水平（数值较（数值较18DOE(试验设计)培训n 低），当因素有低），当因素有3个以上水平时，用个以上水平时，用“1”、“2”、”3“来依次表示从低到高的水平，值得来依次表示从低到高的水平，值得一提出来的是，在同一试验表中，只能出现同类一提出来的是，在同一试验表中，只能出现同类符号，以符号，以“+”、“-”或或“1、”2”、“3”而不而不可相混用；可相混用；n五）为了更加清楚的说明以上概念，举实例如下：五）为了更加清楚的说明以上概念，举实例如下：n例例1：成品尺寸变异不稳定遭客户投诉，公司决：成品尺寸变异不稳定遭客户投诉，公司决定成立西格玛项目组进行改善，经前期定义测量，定成立西格玛项目组进行改善，经前期定义测量，分析阶段后，项目组确定成品尺寸变异分析阶段后，项目组确定成品尺寸变异19DOE(试验设计)培训是由于硅胶尺寸引起，他们得出以下试验表：是由于硅胶尺寸引起，他们得出以下试验表：20DOE(试验设计)培训列表说明如下：列表说明如下：21DOE(试验设计)培训 在试验设计时，试验因素（输入变量）有在试验设计时，试验因素（输入变量）有两种：一种是在试验时我们可以以人为进行控两种：一种是在试验时我们可以以人为进行控制的，称为可控因素；一种是人为无法控制的制的，称为可控因素；一种是人为无法控制的称为噪声（随机）因素：称为噪声（随机）因素：一）可控因素是在试验过程中我们可以设置和一）可控因素是在试验过程中我们可以设置和保持其在一个希望的水平上的因素，有以下特保持其在一个希望的水平上的因素，有以下特征：征：1、改善团队可以确信（根据经验和以往数、改善团队可以确信（根据经验和以往数据）其对指标据）其对指标Y有重要影响；有重要影响；22DOE(试验设计)培训2、在试验过程中可以比较容易地进行人为改变：、在试验过程中可以比较容易地进行人为改变：如：喷涂工艺中的油墨粘度、喷枪方向、喷枪如：喷涂工艺中的油墨粘度、喷枪方向、喷枪距离等；距离等；二）噪声因素是试验过程中可使试验结果发生二）噪声因素是试验过程中可使试验结果发生偏差，但我们无法对其进行控制的因素，或要偏差，但我们无法对其进行控制的因素，或要控制它需付出高昂的代价，其特征如下：控制它需付出高昂的代价，其特征如下：1、使试验结果偏离目标；、使试验结果偏离目标；2、无法或很难人为控制；如：人的思维、天气、无法或很难人为控制；如：人的思维、天气状况、季节变化、自然发展等。状况、季节变化、自然发展等。23DOE(试验设计)培训六、试验设计的类别：六、试验设计的类别：一）试验类别的选择依据：一）试验类别的选择依据：1、研究目标立即通过试验希望达到什么目的、解、研究目标立即通过试验希望达到什么目的、解决什么问题；决什么问题；2、因素和水平数：我们调查、分析范围；、因素和水平数：我们调查、分析范围；3、每次试验成本；、每次试验成本；二）试验类别如下表：二）试验类别如下表：24DOE(试验设计)培训25DOE(试验设计)培训三）试验方案（类别）的选择流程：如下图三）试验方案（类别）的选择流程：如下图：26DOE(试验设计)培训由上表可以看出：由上表可以看出：1、通过确认历史数据或收集现场数据来确、通过确认历史数据或收集现场数据来确定目前的过程能力；定目前的过程能力；2、确立试验目标；、确立试验目标；3、确立衡量试验输出结果的变量；、确立衡量试验输出结果的变量；4、确立影响输出结果的各类可控因素和噪、确立影响输出结果的各类可控因素和噪声因素；声因素；27DOE(试验设计)培训 5、确定每个因素的水平数和各水平的实际取值；、确定每个因素的水平数和各水平的实际取值；6、选择试验用表、使其能适应所选择的因素、选择试验用表、使其能适应所选择的因素 和水平数需确定试验次数；和水平数需确定试验次数；7、验证测量系统；、验证测量系统；8、试验资源准备：包括人员、材料、设备、试验资源准备：包括人员、材料、设备、资金等建立测试计划；资金等建立测试计划；9、进行试验：确信每个试验单元均被对应于、进行试验：确信每个试验单元均被对应于 其试验条件做好标示；其试验条件做好标示；28DOE(试验设计)培训10、测量试验单元；、测量试验单元；11、分析数据标准是否影响因素、分析数据标准是否影响因素；12、确认取得最好输出结果的因素水平的组、确认取得最好输出结果的因素水平的组合；合；13、在此优化组合的因素和水平值上进行重、在此优化组合的因素和水平值上进行重复试验以确认效果；复试验以确认效果；29DOE(试验设计)培训14、通过标准作业程序固定优化以试验条、通过标准作业程序固定优化以试验条件（因素和水平），并进行应有的控制；件（因素和水平），并进行应有的控制；15、重新评估过程能力。、重新评估过程能力。30DOE(试验设计)培训一）一）31DOE(试验设计)培训二）二）32DOE(试验设计)培训三）三）33DOE(试验设计)培训 “实践是检验真理的唯一标准实践是检验真理的唯一标准”这句名言，这句名言，也许可以很好诠释也许可以很好诠释“实验设计实验设计”。实验设计是。实验设计是在大量的事实基础之上，以事实说话。记住一在大量的事实基础之上，以事实说话。记住一种品管永恒不变的管理方式种品管永恒不变的管理方式“以事实为基础的以事实为基础的管理方式管理方式”。34DOE(试验设计)培训nDOE试验案例说明35DOE(试验设计)培训n案例一（结论确定型）36DOE(试验设计)培训37DOE(试验设计)培训一：前期n1、成立小组:张三、李四、王五、赵六n附会议纪要).38DOE(试验设计)培训n2：分析（鱼骨图分析）小组人员：小组人员：张三、李四、王五、赵六。工序：油压。工序：油压。时间：时间：2005、9、19。制作：张三。制作：张三。39DOE(试验设计)培训3：总结n经过小组的分析，认为影响产品尺寸偏长的主要原因为：“油压硫化时间”，“油压机台压力”设置偏高。分析小组决定进行DOE试验确定最佳的机台参数。40DOE(试验设计)培训n一）进行试验：n1、试验目标：是确定不同生产条件对产品尺寸的影响及确定最佳条件组合;、n2、测量指标：油压产品的尺寸；3、影响因素XS：本试验已确定是考察不同生产条件(硫化时间,机台压力)对测量指标的影响，即影响因素为2个:硫化时间,机台压力；4、确定可能影响到输出指标的噪声因素；5、列出DOE试验计划表：41DOE(试验设计)培训42DOE(试验设计)培训43DOE(试验设计)培训44DOE(试验设计)培训6、决定对每次试验抽取5PCS样品进行研究，试验结果如下表：45DOE(试验设计)培训n二)分析不同条件对产品尺寸的影响;46DOE(试验设计)培训47DOE(试验设计)培训n2、设：A1=150sA2=100snA1=33.93+34+34.2+33.8+34.09+33.8+34.2+33.9+35+35.5/10=34.242nA2=33.5+34.08+34.01+33.9+34.2+33.98+34.5+34.2+33.7+34.5/10=34.05748DOE(试验设计)培训从上图可以看出，硫化时间对产品尺寸影响很小。从上图可以看出，硫化时间对产品尺寸影响很小。49DOE(试验设计)培训3、分析不同机台压力对产品尺寸的影响;50DOE(试验设计)培训51DOE(试验设计)培训n4、设：B1=90kg/cm2B2=130kg/cm2nB1=33.93+34+34.2+33.8+34.09+33.5+34.08+34.01+33.9+34.2/10=33.98nB2=33.8+34.2+33.9+35.0+35.5+33.98+34.5+34.2+33.7+34.5/10=34.32852DOE(试验设计)培训从上图可以看出，机台压力对产品尺寸影响较大。从上图可以看出，机台压力对产品尺寸影响较大。53DOE(试验设计)培训n5、分析两因素交互作用对产品尺寸的影响;54DOE(试验设计)培训55DOE(试验设计)培训6、交互作用影响可表达为A1B1，A1B2，A2B1，A2B2。共有四种交互作用。nA1B1=33.93+34+34.2+33.8+34.09/5=34.004A1B2=33.8+34.2+33.9+35.0+35.5+/5=34.48nA2B1=33.5+34.08+34.01+33.9+34.2/5=33.956A2B2=33.98+34.5+34.2+33.7+34.5/5=34.17656DOE(试验设计)培训150s100s交交 互互 作作 用用 对对 尺尺 寸寸 的的 影影 响响7）、从上图看出）、从上图看出,硫化时间和机台压力之间有交互作用，因为图中的两条直线硫化时间和机台压力之间有交互作用，因为图中的两条直线不是平行线。不是平行线。57DOE(试验设计)培训n8、交互作用分析：从图中可以看出：A1B1=34.004nA1B2=34.4834.48-34.004=0.476nA2B1=33.95634.176-33.956=0.22nA2B2=34.176由此可以看出硫化时间取100s时比150s的尺寸变异要小,可以确定硫化时间取100s。58DOE(试验设计)培训n8、交互作用分析：从图中可以看出：A1B1=34.004nA2B1=33.95634.004-33.956=0.048nA1B2=34.48A2B2=34.17634.48-34.176=0.304由此可以看出机台压力取90kg/cm2时比130kg/cm2的尺寸变异要小,可以确定机台压力取90kg/cm259DOE(试验设计)培训三、试验结论：n1、经过小组成员的分析及QC手法的运用，得出影响产品尺寸的关键因素为：硫化时间、机台压力。60DOE(试验设计)培训2、将各影响因素设置在如下水平时，产品尺寸最好且变异小。61DOE(试验设计)培训n3、现场标准的制定及标准卡的修正62DOE(试验设计)培训n案例二（结果验证型）63DOE(试验设计)培训n7575126A01成品近段时间，出现了多次RCA摩擦寿命NG的现象。针对此情况，n品管部决定成立一个试验小组，为解决此问题进行DOE试验。64DOE(试验设计)培训一、前期：n1、成立小组:张三、李四、王五、赵六(附会议纪要).65DOE(试验设计)培训2：分析（鱼骨图分析）小组人员：小组人员：张三、李四、王五、赵六。工序：喷涂。工序：喷涂。时间：时间：2006、2、19。制作：王五。制作：王五。66DOE(试验设计)培训3：总结n经过小组大量的分析，认为问题出在不同供应商的油墨上，7575126A01目前使用三家供应商的油墨。分析小组针对此分析结论决定做DOE试验进行验证。67DOE(试验设计)培训n一）进行试验：1、试验目标：是确定不同供应商提供的油墨对RCA摩擦寿命的影响测量指标；2、测量指标：成品的RCA摩擦寿命；3、影响因素XS：本试验已确定是考察不同供应商的油墨对测量指标的影响，即影响因素只有1个：油墨供应商；4、确定可能影响到输出指标的噪声因素；5、列出DOE试验计划表：68DOE(试验设计)培训69DOE(试验设计)培训70DOE(试验设计)培训71DOE(试验设计)培训6、根据以上信息确定试验表如下：供应商供应商A（水平（水平1）供应商供应商B（水平（水平2）供应商供应商C（水平（水平3）72DOE(试验设计)培训7、决定对每次试验抽取5PCS样品进行研究，试验结果如下表：73DOE(试验设计)培训三、用方差分析法分析：油墨供应商不同对RCA寿命有无关键影响。n1、计算每个水平评价指标之和：5 L3=Xi3 =102+98+102+103+104=5095 5 L2=Xi2 =98+102+105+121+97=52374DOE(试验设计)培训2、计算总和：353i=175DOE(试验设计)培训3、计算每个水平对应的评价指标的平均值：nX1=100.4nX2=104.6nX3=101.850255235509576DOE(试验设计)培训4、计算总的平均值：nX=T/n.g=1534/15=102.2777DOE(试验设计)培训5、计算Q值：nQ=X2ij=1012+1002+1042=157342j=1 i=1 3 578DOE(试验设计)培训6、计算C值：nC=T2/n.g=15342/15=2353156/15=156877.06779DOE(试验设计)培训7、计算总平均和：nSST=Q-C=157342-156877.067=464.93380DOE(试验设计)培训8、计算组间平方和：nSSB=L2inC=7846145-156877.067=45.733J=1381DOE(试验设计)培训9、计算组内平方和：nSSW=SST-SSB=464.933-45.733=419.282DOE(试验设计)培训10、用方差分析表进行分析：F值值FcaleMSB/MSW83DOE(试验设计)培训F值值Fcale0.654684DOE(试验设计)培训查F分布表得F临界值:F0.05（2,12）=3.89n由于Fcale=0.6546Fcrit=3.89,所以在95%的置信度下认为3个供应商的油墨差异对RCA摩擦寿命NG无显著影响。85DOE(试验设计)培训11、各水平（供应商）的平均值分布图：86DOE(试验设计)培训12、水平差异（供应商差异）对输出的影响：nRB=100%（SSB/SST）=100%（45.733/464.933）=9.836%n表示有9.836%的输出变异由水平差异引起。87DOE(试验设计)培训13、用圆饼图表示影响如下：88DOE(试验设计)培训n14、结论：经过所有小组成员的共同努力，精密的计算。n由于Fcale=0.6546Fcrit=3.89,所以在95%的置信度下认为三个n供应商的油墨差异对RCA寿命NG无显著影响并通过计算得出：供应商的差异对RCA寿命NG的影响只有9.836%。n到此，小组成员圆满完成验证工作。89DOE(试验设计)培训n故事一）、有三个人要被关进监狱三年，监狱长给他们三个一人一个要求。美国人爱抽雪茄，要了三箱雪茄。法国人最浪漫，要一个美丽的女子相伴。而犹太人说，他要一部与外界沟通的电话。三年过后，第一个冲出来的是美国人，嘴里鼻孔里塞满了雪茄，大喊道：“给我火，给我火！”原来他忘了要火了。接着出来的是法国人。只见他手里抱着一个小孩子，美丽女子手里牵着一个小孩子，肚子里还怀着第三个。最后出来的是犹太人，他紧紧握住监狱长的手说：“这三年来我每天与外界联系，我的生意不但没有停顿，反而增长了200，为了表示感谢，我送你一辆劳施莱斯！”这个故事告诉我们，什么样的选择决定什么样的生活。今天的生活是由三年前我们的选择决定的，而今天我们的抉择将决定我们三年后的生活。我们要选择接触最新的信息，了解最新的趋势，从而更好的创造自己的将来。90DOE(试验设计)培训n故事二）：两个人在森林里，遇到了一只大老虎。A就赶紧从背后取下一双更轻便的运动鞋换上。B急死了，骂道：“你干嘛呢，再换鞋也跑不过老虎啊！”A说：“我只要跑得比你快就好了。”二十一世纪，没有危机感是最大的危机。特别是入关在即，电信，银行，保险，甚至是公务员这些我们以为非常稳定和有保障的企业，也会面临许多的变数。当更多的老虎来临时，我们没有有准备好自己的跑鞋？91DOE(试验设计)培训谢谢观赏92DOE(试验设计)培训Bye Bye93DOE(试验设计)培训