Improve6西格玛改善阶段绿带教材(New)

6Sigma绿带培训-改善阶段6Sigma绿带培训-改善阶段实验设计简介2K因子实验设计简介23实验部分因子设计响应面方法（RMS）进化操作（EVOP）I阶段路径目录IntroductiontoExperimentation实验设计简介Thepurposeofanexperimentistobetterunderstandtherealworld,nottounderstandtheexperimentaldata进行一个实验的目的是为了更好的了解真实的世界，而不是了解实验数据。WilliamDiamondIBM-retiredstatistician)IBM-已退休的统计员Learningobjectives学习目的通过对本文章的学习，学员将能够解释什么是DOE。理解为什么使用DOE解释一些DOE的术语描述DOE的基本步骤描述有效效果设计的一些阻碍了解OFAT实验设计的局限性WhatisDesignofExperiments(DOE)什么是实验设计DOEconsistsofpurposefulchangesofinputvariables(factors)toaprocess(oractivity)inordertoobservethecorrespondingchangesintheoutputvariables(Responses)实验设计通过有目的地改变一个过程（或活动）的输入变量（因子），以观察输出变量（响应量）的相应变化。ItisascientificapproachwhichallowstheresearchertogainKnowledgeinordertobetterunderstand它是一种科学的方法，使研究者更好地了解一个过程并确定输入（因子）是如何影响输出（响应量）WhatisDesignofExperiments(DOE)什么是实验设计Product产品Or或者Process过程Factors因子(controlledvariables可控制的变量)X1X2:XnResponse响应变量(measuredoutcome可测量的输出)YNoise噪音(uncontrolledvariables非可控制变量)~NID(0,²)^Y=Y+^WhyUseDOE为什么使用试验设计试验设计是识别关键输入因子的最有效方法。试验设计是帮助我们了解输入因子和响应变量关系的最高效途径。试验设计是建立响应变量与输入因子之间的数学关系模型的方法试验设计是确定优化输出并减少成本的输入设定值的途径。试验设计是设定公差的科学方法。BenefitofDOE实验设计的益处ThebenefitsofDOEare:实验设计的益处如下a)Processperformanceimprovement改善过程绩效水平b)Costsreduction降低成本c)Shorteningproductdevelopmenttime.缩短产品开发时间和生产时间BasicTerminology基本术语Response响应变量所关注的可测量的输出结果，如良率、强度等。Factors因子可控制的变量，通过有意义的变动，可确定其对响应变量的影响，如温度、时间等。Level水平因子的取值或设定，如：e.g.Level1fortime=2hrLevel2fortime=3hr举例：时间因子的水平1＝2小时时间因子的水平2＝3小时BasicTerminology基本术语Treatment处理asetofspecifiedfactorlevelsforanexperimentalrun某次实验的整套因子e.g.Treatment1:time=2hrandtemperature=175ºcTreatment1:time=3hrandtemperature=225ºc举例：处理1：时间＝2小时，温度＝175ºc处理1：时间＝3小时，温度＝225ºcBasicTerminology基本术语Repetition重复重复指在不重新组合实验设定的情况下，连续进行试验并收集数据。Replication复制复制意味每个数据值在重新设定测试组合之后收集。Randomization随机化适当安排实验次序，使每个实施被选出的机会都相等目的:避免噪音因子的变化对结果的影响.StepsofDOE实验设计步骤I、statementoftheproblem陈述问题II、settheobjectiveoftheDOE设立目标III、determinetheoutputresponse(s)确定输出变量IV、identifyinputfactors(controlfactorsandnoisefactors）识别输入因子（可控因子/噪声因子）V、selectthelevelsforeachfactors选定每个因子的水平StepsofDOE实验设计步骤VI.SelectthetypeofDOE选择实验设计类型VII.Planandpreparetheresourceforconductingtheexperiments计划并为实施实验做准备.VIII.Conducttheexperimentsandrecordthedata实施实验并记录数据.IX.Analyzethedataanddrawconclusion分析数据并得出结论.X.Runconfirmatoryexperiments,ifnecessary.必要时进行确认实验.StepIII:DeterminetheResponse(s)步骤三：确定响应变量Usecontinuousresponseswheneverpossible尽量使用连续数据作输出变量.-Continuousdataprovidemoreinformation连续数据提供更多的信息.-Attributedataneedslargersamplesize计数型数据需要大样本量.Useresponsewhichcanbemeasuredprecisely,accurately,andwithstability.尽量使用可精确，稳定测量的输出变量.StepIV:IdentifyInputFactors步骤四：识别输入因子Generally，inputfactorscanbeidentifiedthrough:通常可通过以下工具识别输入因子：-Fishbonediagram鱼骨图-C&Ematrix因果矩阵-FMEA潜在失效模式效果分析ControlFactorsvs.NoiseFactors可控因子与噪声因子Controllable(Control)factorsarefactorsforwhichwecansetandmaintainadesiredlevelduringaprocess’normaloperation.可控（控制）因子是我们在工序的正常操作时能设定并且维持在期望水平的因子。NoisefactorsarefactorsthatvaryduringnormalOperation，andwecannotcontrolthem.Or，wepreferNottocontrolthembecausedoingsowouldbeveryexpensive.噪音因子是在正常的操作期间变化的因子，而且我们不能够控制他们；或者我们宁愿不控制他们，因为这么做会很昂贵。StepV:SelectLevelsforEachFactor步骤五：选择输入因子的水平Levelscanbeeitherquantitativeorqualitative.因子水平可以是定量的，也可是定性的。Quantitativeexample.定量举例温度：100℃和120℃压力：20psi和25psi旋转度：3000RPMvs.3500RPMQualitativeexample-定性举例MachineAvs.MachineB机器A和机器BShiftA,B,C曲线A,B,CMaterialtype:Newvsold材料类型：新和旧StepV:SelectLevelsforeachFactor步骤五：选择输入因子的水平LevelsareselectedbasedonDOEobjective.因子水平的选择是基于实验目的。Objective#1:Determinevitalfewinputsfromalargenumberofvariables(Screening)筛选DOE：从大量的变量中确定出重要的少数输入因子Set“Bold”levelsextremesofcurrentcapabilities将当前能力的极限值设定为“大胆”水准StepV:SelectLevelsforeachFactor步骤五：选择输入因子的水平Objective#2:Tounderstandfactorrelationshipsandinteractions量化DOE：了解因素关系及交互作用Oncecriticalinputsareidentified,reducedspacingofthelevelsisusedtoidentifyinteractionsamongInputs一旦确定重要的输入因子，通过减少水平间距来确定输入因子间的关系和交互作用Objective#3:Toidentifytheoperatingwindowofasetofinputvariables(ProcessOptimization)优化/稳健DOE：确定一组输入变量的操作参数（过程最优化)Closesettingsareagainused水平设定进一步接近StepVI:SelectthetypeofDOE步骤六：选择DOE类型实验的常用类型Objectives目的可控因子的多少Screening筛选法•通过测试大量的因子来发现关键的因子不评价交互作用7ormore7个或更多全因子实验法•发现提供最好结果的因子和水平•建立数学模型（可评价所有交互作用）4orfewer4或更少部分因子法•发现提供最好的结果的因子和水平•建立数学模型（可评价部分交互作用)5ormore5个或更多CentralCompositeDesign(CCD),orBox-Behnken中心合成法Box-Behnken•最优化发现提供最好的结果的因子和水平•当存在非线性影响时建立数学模型（经常使用向应面方法）3ormore3个或更多StepVII:Planconductingtheexperiment步骤七：实施实验的计划实施实验的计划应解决以下问题：费用如何？我们已经与内部客户讨论过吗？需要多长时间？有必要做试运行吗？我们需要提案及许可吗？谁来进行实验？StepVIII&IX:Conductexperiments,obtaindataandanalyzedata步骤八和九：实施实验，获取数据并分析数据•Obtainthedata获取数据-Validatethedatacollectionanddatavalues确认数据,收集数据值-Validatethatspecialconditionsdidnotinfluence确认特别情况不会产生影响•AnalyzethedatausingMinitab用Minitab分析数据Wewillcoverthisinlatermodules我们将在接下来的课程里讲解BarrierstoEffectiveDOE实施实验的阻碍Problemnotclear问题不清Objectivesnotclear目标不明Inadequatebrainstorming集体讨论不充分Resultsoftheexperimentunclear实验结果不清DOEistoocostly实验设计费用过高DOEistootimeconsuming实验设计耗时过长LackofunderstandingDOEstrategies对实验设计策略缺乏理解BarrierstoEffectiveDOE实施实验的阻碍No