六西格瑪之改善DOE計(jì)劃階段改進(jìn)(Improve)階段VitalFewX’S最佳化

(DOEPlanning

)

-對(duì)控制因子實(shí)施DOE,并分析其結(jié)果導(dǎo)出有關(guān)VitalFewX’s最佳條件；-對(duì)對(duì)策因子實(shí)施對(duì)策創(chuàng)造并實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),選出最佳對(duì)策方案；INPUT控制因子對(duì)策因子專家Team員控制因子(OperatingParameter)對(duì)策因子(Criticalelement)實(shí)施實(shí)驗(yàn)計(jì)劃最佳條件評(píng)價(jià)對(duì)策方案實(shí)驗(yàn)及產(chǎn)出效果最佳對(duì)策方案OUTPUT最佳條件最佳對(duì)策方案結(jié)果分析定義推進(jìn)順序重要性及教育目標(biāo)重要性這是與項(xiàng)目成功直接相連的VitalFew最佳條件或最佳對(duì)策方案的確定階段,為了實(shí)行正確的最佳化,需要理解符合目的的實(shí)驗(yàn)實(shí)施及數(shù)學(xué)模型的導(dǎo)出過程,在結(jié)合多種經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的背景下,在對(duì)控制條件的最佳條件選定的過程中需要保持客觀性.教育目標(biāo)理解實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,可以設(shè)計(jì)符合目的的實(shí)驗(yàn)實(shí)施正確的實(shí)驗(yàn),可以設(shè)定最佳運(yùn)營條件可以理解對(duì)策方案提出方法,并導(dǎo)出對(duì)策方案可以評(píng)價(jià)對(duì)策方案的風(fēng)險(xiǎn)因素,并選出最佳對(duì)策方案實(shí)驗(yàn)計(jì)劃實(shí)驗(yàn)定義6SIGMA方法把任何活動(dòng)都看作是一個(gè)過程，如設(shè)計(jì)過程，生產(chǎn)過程等。過程的某個(gè)輸出可能是我們和客戶都特別關(guān)注的（CTQ’s）。但影響過程輸出的因素往往很多，DOE就是一種同時(shí)研究多個(gè)輸入因素（X‘s）對(duì)輸出（Y）的影響的方法，它是通過對(duì)選定的輸入因素進(jìn)行精確、系統(tǒng)的人為調(diào)整（變化）來觀察輸出變量的變化情況；并通過對(duì)結(jié)果的分析，最終確定影響結(jié)果的關(guān)鍵因素及其最有利于結(jié)果的取值的方法。

ProcessInput(原材料,部品等)OutputX1X2...Xp可能控制的因子(輸入變數(shù))

N1N2...Nq不可能控制的因子(噪音變數(shù))Y輸出變數(shù)<工程或系統(tǒng)的一般模型>實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就是對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、以降低實(shí)驗(yàn)誤差和生產(chǎn)費(fèi)用，減少實(shí)驗(yàn)工作量并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析的一種科學(xué)方法找出對(duì)輸出變數(shù)(Y)引起顯著影響的輸入變數(shù)(X)有哪些?在數(shù)值上有多大的影響?-不顯著的輸入變數(shù)影響的和占總體有多大?-測量誤差是多少?-有顯著影響的輸入變數(shù)在什么條件下才能得到最佳的輸出?DOE(DesignofExperiment):實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE(DesignofExperiment):實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是通過對(duì)品質(zhì)特性帶來影響的多個(gè)因子的選定,并為了觀察他們之間的關(guān)系,實(shí)施實(shí)驗(yàn)，能經(jīng)濟(jì)性尋找出產(chǎn)品的最佳條件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃方法，對(duì)要想解決的問題怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、怎樣收集數(shù)據(jù)、用怎樣的統(tǒng)計(jì)手法、用最少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，計(jì)劃得到最大的情報(bào).實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE的目的把握VitalFewX’s的影響程度(驗(yàn)證和推測的問題)把握選定的重要X間的交互作用利用X制定Y的預(yù)測模型決定使Y最佳化的X條件(最佳條件的決定問題)-探測不顯著要因的影響程度和測量誤差各是多少(誤差項(xiàng)推測的問題)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃其結(jié)果解釋要相對(duì)容易；要用最少的費(fèi)用得出盡可能明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在輸入變數(shù)(可能控制因子)的設(shè)定中要慎重的檢驗(yàn)和確認(rèn)相對(duì)復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析來說，更重要的是要有適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可根據(jù)特定狀況(特定問題,生產(chǎn)樣本,樣本利用性及控制實(shí)驗(yàn))等進(jìn)行必要的調(diào)整DOE的特征實(shí)驗(yàn)計(jì)劃輸出變量-Y

也稱作反應(yīng)變數(shù)(Response)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的輸出結(jié)果，也是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化、改善的目標(biāo)如半導(dǎo)體Process的產(chǎn)出率

輸入變量(因子)-X’s

也稱作因子(Factor)潛在解決方案或研究中的變量因子，可按水平不同分類如半導(dǎo)體Process中輸出變量為產(chǎn)出率時(shí),其因子為:壓力、溫度

關(guān)聯(lián)術(shù)語輸出變數(shù)YX1X2X3X4X5……輸出變數(shù)Y輸入變數(shù)X實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

關(guān)聯(lián)術(shù)語RUN溫度壓力1100121003320014200351001610037200182003因子處理組合水平反復(fù)再現(xiàn)一個(gè)工程師想檢驗(yàn)溫度和壓力對(duì)一個(gè)化學(xué)收益的影響

實(shí)驗(yàn)計(jì)劃壓力:

HHHHLLLLHHHHLLLLHHHHLLLL溫度:HHLLHHLLHHLLHHLLHHLLHHLL實(shí)驗(yàn)順序水平因子

水平水平:因子的“水平”是指實(shí)驗(yàn)中被調(diào)查的因子的不同取值。

對(duì)于定量的因子，所選擇每個(gè)的數(shù)值成為一個(gè)水平，即如果某實(shí)驗(yàn)在兩個(gè)不同的溫度下運(yùn)行，那么就說該因子“溫度”就有兩個(gè)“水平”

對(duì)于定性的因子，類似如干凈程度的情況下也有兩個(gè)“水平”：干凈與不干凈實(shí)驗(yàn)計(jì)劃Run

溫度

壓力1 Hi Hi2 Hi Hi3 Lo Hi4 Lo Hi5 Hi Lo6 Hi Lo7 Lo Lo8 Lo Lo

處理組合配置組合配置組合:是指實(shí)驗(yàn)中不同因子的不同水平的一個(gè)組合。一個(gè)全體實(shí)驗(yàn)中處理組合的個(gè)數(shù)通常是等于各因子 水平數(shù)的乘積。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃重復(fù)(Repetition

):在一個(gè)實(shí)驗(yàn)配置組合條件下測試數(shù)個(gè)樣品（揭示短期有效性）再現(xiàn)(replication):

在一個(gè)時(shí)間序列上重做整個(gè)實(shí)驗(yàn)（揭示長期有效性）

-重復(fù)和再現(xiàn)主要是為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的自然散布提供估計(jì)

-在同一實(shí)驗(yàn)中你可以兩個(gè)都使用

-在實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)都直接與樣品數(shù)相關(guān)

反復(fù)和再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃反復(fù)實(shí)驗(yàn)法（TrialandError

）單因子法（One-Factor-at-a-Time）(OFAT)部分階乘法（FractionalFactorials）全階乘法（FullFactorials）反應(yīng)表面法（ResponseSurfaceMethods）其他方法

EVOP(EvolutionaryOperation)

實(shí)驗(yàn)的類型實(shí)驗(yàn)計(jì)劃速度燃料輪胎壓力每升行使距離55853023658530296591302365853524你需要多少次運(yùn)行才能判斷出這些變量的最佳組合呢？

你將如何解釋以上結(jié)果？

假如還有更多的變量，要花多長時(shí)間才能得到一個(gè)滿意的解決方案？

假如有兩個(gè)或多個(gè)變量的特定組合決定著最佳的耗油量怎么辦？

問題:耗油量是100Km/5L

單因子法(OFAT)—對(duì)所有相關(guān)因子進(jìn)行有次序的關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn),在前一個(gè)因子的最佳條件下進(jìn)行下一個(gè)因子的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃OFAT實(shí)驗(yàn)這時(shí)你可以得出什么結(jié)論？問題:耗油量是

100Km/5L溫度燃料輪胎壓力每升行使距離5585302365853029559130376591302355853537658535245591353065913536

全階乘法(FullFactorialExperiment) --對(duì)所有因子的所有可能的全部組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE的階段Screening從多數(shù)的輸入變量中篩選出少數(shù)重要的輸入變量特征化把握重要輸入變量影響輸出變量的特征最佳化設(shè)定重要的輸入變量的最佳條件PB篩選法部分階乘法(1/2-半階乘)全階乘法反應(yīng)表面法(RSM)部分階乘法(1/2n,n>1)EVOP精密度實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE階段的例子因子的選定可能控制的因子(輸入變數(shù))焊接溫度預(yù)熱溫度焊接深度Flux形態(tài)Flux比重傳送速度傳送角度不可能控制的因子(噪音變數(shù))作業(yè)者生產(chǎn)計(jì)劃

PCB厚度PCB上使用的部品形態(tài)PCB上部品的配置實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE階段的例子-篩選(Screening)階段篩選階段的目的:就是識(shí)別或查找出對(duì)發(fā)生缺陷有影響的重要因子為了找出對(duì)發(fā)生缺陷有影響的重要因子,就要了解哪些因子是輸入因子,哪些是噪音因子

對(duì)發(fā)生PCB缺陷有影響,利用PB法或部分階乘法實(shí)施實(shí)驗(yàn),并分析其結(jié)果,找出兩個(gè)重要因子焊接溫度

焊接深度實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE階段的例子-特征化階段特征化的目的:就是明白焊接溫度和焊接深度對(duì)發(fā)生缺陷起什么作用為了減少單位缺陷數(shù),決定焊接溫度和焊接深度的設(shè)定或調(diào)整方向;

為了避免缺陷率變高或發(fā)生意想不到的工程結(jié)果,提供全體制造工程中需要謹(jǐn)慎控制的變量的相關(guān)情報(bào);

以焊接溫度和焊接深度為例的兩個(gè)輸入變量實(shí)施2K全階乘加中心點(diǎn)實(shí)驗(yàn)得到下列結(jié)果實(shí)驗(yàn)計(jì)劃DOE階段的例子-最佳化階段最佳化階段的目的:就是查找出缺陷率最小的時(shí)候焊接溫度和焊接深度的水平設(shè)置

以焊接溫度和焊接深度為例的兩個(gè)輸入變量實(shí)施2K全階乘或RSM實(shí)驗(yàn)得到下列結(jié)果焊接溫度為:255(℃)焊接深度為:0.83(mm)結(jié)果:缺陷為0.8%實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

建議事項(xiàng)對(duì)問題分析要密切結(jié)合非統(tǒng)計(jì)性的知識(shí)這方面工程專家擁有很多的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)非統(tǒng)計(jì)的知識(shí)在選定因子,決定因子水平,決定反復(fù)次數(shù),分析結(jié)果的解釋等方面要重點(diǎn)的靈活使用

盡量采取簡單的設(shè)計(jì)和分析方法請(qǐng)不要盲目濫用過分復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析方法;比較單純的設(shè)計(jì)和分析方法最好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

注意事項(xiàng)-實(shí)際與統(tǒng)計(jì)的差異注意在統(tǒng)計(jì)上有意義的結(jié)果,可能在實(shí)際上卻沒有意義如某項(xiàng)改善遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)格范圍時(shí),或某項(xiàng)改善在實(shí)際中需要花費(fèi)很多費(fèi)用時(shí)都是不可取的-實(shí)驗(yàn)通常要反復(fù)實(shí)行

-實(shí)驗(yàn)的反復(fù),通過實(shí)驗(yàn)方法的改善要逐漸達(dá)到最終目的

-只做一次實(shí)驗(yàn)就想得出結(jié)論,往往是不可行的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇輸出變量決定因子和水平數(shù)選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及收集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和提案

明確實(shí)驗(yàn)的目的

?明確把握要解決的問題

?明確把握要從實(shí)驗(yàn)得到的目的

-如投射器的例子:

想查找彈射距離最遠(yuǎn)的組合條件

-前面波峰焊的例子:

想查找缺陷率最低的因子組合條件實(shí)驗(yàn)計(jì)劃-順序

決定因子

?因子的選擇

-確認(rèn)在實(shí)驗(yàn)中所有輸入變量能否選定為因子

-準(zhǔn)備對(duì)沒被選定為因子的輸入變量的處理方案

-定義因子的類型計(jì)數(shù)型變量計(jì)量型變量

明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇輸出變量決定因子和水平數(shù)選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及收集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和提案實(shí)驗(yàn)計(jì)劃-順序

決定因子

?不可控因子(噪音變量)的定義

-作為對(duì)輸出變量有影響的變量本應(yīng)進(jìn)行控制,但有些在現(xiàn)實(shí)中是不可能控制的變量

?處理噪音變量的方法

-利用隨機(jī)化

-試圖把噪音變量維持為常數(shù)的方法

-利用Block化

-反復(fù)實(shí)驗(yàn)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇輸出變量決定因子和水平數(shù)選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及收集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和提案實(shí)驗(yàn)計(jì)劃-順序選擇DOE篩選實(shí)驗(yàn)6以上部分階乘實(shí)驗(yàn)4~10全階乘實(shí)驗(yàn)1~5反應(yīng)表面實(shí)驗(yàn)2~3DOE種類因子數(shù)選別重要因子部分交互作用因子間的關(guān)系設(shè)定因子的最佳條件目的為了改善的大概方向(線形效果)主效果和部分交互作用所有主效果和交互作用反應(yīng)變數(shù)的預(yù)測模型(曲線效果）推測