DOE培训教材

SIGMA实验设计实验设计介绍BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page26Sigma实验设计课程规划•各节内容1.课程介绍2.实验设计介绍3.全因数4.部分因数5.实验设计规划6.案例SIGMA实验设计-1全因数BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page4根本原因分析的两种方法(Twomethodforrootcauseanalysis)1.用历史数据观察流程散布图，进行图，控制图，分层(scatterplot/runchart/controlchart/deplay相关性，差异分析，回归分析(correlation/ANOVA/regression)2.流程的实验，用一个规划好的方法变流程并衡量结果实验设计实验设计是有效率和有效果地探究许多流程变量（X）和产出衡量或关键量点（Y）的因果关系的一种方法。BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page5使用历史数据的一些限制somelimitationwhenusinghistorydata•记录常是不完整的(省略的变量（X）缺少的值或观察数据包含数据惧错误•流程变量通常是有相互关系的•重要变量可能没有变化得足够充分到能了解它们的影响的程度•通常来就，必要数据不是立刻可得到的，获得正确数据是非常必要的。SIGMA识别关键变量(Identifykeyvariables)历史方法(historymethod)BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page7练习：确定最佳关键变量设置-历史方法目标:了解到识别影响化学流程产量的关键变量的难点（30分钟）说明：用下页的信息来设置一个衡量计划，从而发现能使流程产量最大化的各变量最好设置。每个实验运行成本$2,000你对初始调查的总体预算是$30,000如果有足够的证据，另外有$50,000可用于将来的研究1.确定在给定的不同标准内可能的变量组合总数2.确定在现在预算内你可作出的变量组合总数3.你会检验什么组合？4.你用什么策略来识别关键变量？BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page8练习：确定最佳关键变量设置-历史方法•练习：•流程中的关键变量是：原料卖主。（A，B，C）原料放进混合桶中的温度。（高，中，低）在混合桶顶部的温度。（高，中，低）在混合桶底部的温度。（高，中，低）混合桶中的压力。（高，中，低）桶中的原料量。（20,50,100,150公吨）原料拿离混合桶的温度。（高，中，低）BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page9识别关键变量-历史方法概要1.确定给定不同标准内可能的变量组合总数。3x3x3x3x3x4x3=2,916个组合2.确定在现有预算内你可作出的变量组合数3.你会检验什么组合4.你用什么策略来识别关键变量•两个常用策略是一次一个因素一次多个因素•多数人由他们能作出的最佳猜测开始，然后一次改变一个变量。这就是我们多数人是学习实验的方法，这也是在工程学校中所教授的。•一次改变一个变量让你可看见这个变量的效果，但是可能导致额外时间和成本的浪费。BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page10识别关键变量-历史方法概要•同时改变多种因素一次改变多种因素也是一个非常普通的实验方法•当小级做以下事时，他们常会选用这个方法集体讨论可能改进流程的方法。择优选用个人想法实施所有你一次可做到的高优先权想法。•这个方法的问题你不知道什么样变化是对结果的改进负责的你或许把变量维持在减少你效力的水平上。了解每个变化的成本/收益事项是不可能的。•这些方法是可用的，但是良好的实验设计会是更有效率及效力的方法。BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page11识别关键变量-历史方法概要实验设计•很有代表性的，你对结果的直觉很少会与设计好的实验结果相一致。你将发现你经常会学习某些高出或低于你直觉的事。•这就是6Sigma是有关什么的-使数据基于如何改进流程的决定•设计良好并以统计为基础的实验可提供高质量，含大量信息的数据SIGMA全因数-介绍实验设计BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page13实验设计的介绍•实验设计是一种组织我们的思想，从而检测我们确信对关键质量点有影响的X变量的方法。•它在6Sigma中的目标主要是识别重要的少数因素，知道并了解关键流程变量对关键质量点的影响。•实验设计基于由以下获得的知识：分析流程业绩表现了解变量间的关系制定有关根本原因的假设•实验设计帮助我们检测这些假设，以核实并了解流程中所做的改进。BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page14流程的实验对流程知识的系统追求实验设计帮助规划，收集特殊数据并确认流程的理论。一个黑带或流程拥有者通常会自有一套有关不同变量是如何影响关键质量点的理论。这个方法是对流程知识的系统追求。业务流程客户数据数据流程知识增加计划计划分析分析理论理论理论BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page15实验设计•确定流程和产出衡量之间的关系•识别差异的“重要少数”来源•提供“重要少数据”对回应变量（关键质量点）影响的衡量。•提供比一次检测一个因素更有效的衡量和更高质量的数据•最小化你必须执行的检测次数目标：提高发现“重要少数”的可能性“为确定在你干涉流程时会发生什么事，你必须干涉流程，非凡不是被动观察它”——GeorgeBoxBBmaterialSIGMAVersionNov2002Page16使用统计设计实验的好处•检测的系统方法•发展高质量的数据•评估大量变量•控制有损害的变量•对效果的定量估计•不确定性的衡量•有效力和有效率的数据使用BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page173个因素：一次一个的策略2个标准试验因素因素因素1231———2+——3—+—4——+—低设置+设置BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page183个因素：一次一个的策略—+—3+——4——+2———1321因素因素因素试验少了哪些因素设置的组合？5678—低设置+设置BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page193个因素：一次一个的策略—+—3+——4——+2———1321因素因素因素试验少了哪些因素设置的组合？5678++-+-+-+++++—低设置+设置BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page20一次改变一个因素对比实验设计设计好的实验优点•增加两倍有关从标准A到新A产生影响的信息•增加两倍有关从标准B到新B产生影响的信息•有关A和B的影响是否是添加的信息（它们是互相影响或是有结合在一起的影响吗？）标准标准新因素B因素A新标准标准新因素B因素A新对两个有兴趣的因素的一次一个因素对两个有兴趣的因素的设计实验SIGMA全因数用MINITAB设计实验23范例BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page22设计一个全因数23实验•一个全因数设计能检验所有标准上的全部因素。它使用整个设计空间它检测所有标准上的全部因素以及它们的相互影响•23范例2是每个因素（变量）的标准数3是因素的数量23因素的数量=3因素的标准=2BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page233个因素：全因数排列对于3个因素，每个在2个标准上，有23=2x2x2=8个因素设置的组合，注意标准次序内的因素的设置模型。标准因素因素因素次序1231---2+--3-+-4++-5--+6+-+7-++8+++一半+/1一半+/1一半+/1BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page24一个23因数排列范例对三个可能影响产量的因素•因为重复模型而容易排列•包括了整个设计空间标准因素1因素2因素3次序反应物催化剂供货商120%5磅A225%5磅A320%10磅A425%10磅A520%5磅B625%5磅B720%10磅B825%10磅BBBmaterialSIGMAVersionNov2002Page252k实验的模型试验数=（2个标准）（个因素）=2k因此，叫做“因数设计”注意：每额外因素加倍了所需的运行数。#ofkfactorsX1X2X3X4X5...Xk1234567891011121314151617181920212223242526272829303132...2nStd.OrderK=1K=2K=3K=4K=5BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page26概要：因数策略（2）k•当因素增加，运行次数成指数倍增加•全因数设计包括了整个设计空间•有三个因素的实验设计空间可由一个立方体来表示•因为标准次序中的重复模型，所以全因数设计容易排列。•2个标准实验的组合数=2k，=2x2x2…2(k次），这里k=因素数目•一次一个的设计探究了设计空间一个潜在易引起误解的部分。BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page276Sigma实验确定衡量分析实验设计1.识别回应衡量YS2.识别因素和因素标准XS3.选择设计和障碍4.任意排列运行实验分析5.收集资料6.分析资料7.得出结论8.核实结果改进控制BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page28实验-实验设计范例•项目声明-背景产品的高失效率造成客户投诉，为此组建一个小组客户心声（VOC）显示了大多数的产品失效发生在首次使用时一个对退回产品的工程分析识别出不合格产品是因为微电子部件的损坏小组进行了根本原因分析并确定损坏发生在产品在传送带上的时候对传送带的调查发现因为振动产生电火花引起产品漏电，从而造成许多接地线的损坏。•现在的任务是识别最耐用的，能支持传送带的正常振动的接地线小级由制订石川图开始工作，来识别有关接地线耐久性的关键因素。BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page29实验-石川图接地线的耐久性程序环境原料人原料电镀铜供应商AB尺寸16量度24量度仓库购买代理请求人清洁检查保护方法原料收到检查存储包装原因结果BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page30实验-石川图•小组识别出三个他们相信对接地线耐久性有最大影响的因素。所这三个因素都与材料有关：1.电线量度（尺寸）16量度24量度2.电线类型（原料）铜电镀铁3.电线厂商（供货商）Elco工业齿冠螺栓BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page31MINITAB设计实验的步骤步骤MINITAB命令1.识别回应衡量YSY=接地线的耐久性STAT-DOE-CREATEFACTORIALDESIGN2.识别因素和因素标准XSTypeofDesign:2levelfactorial;Numberoffactors:33.选择设计和障碍SelectDesignsFullorfractionalNumberofreplicatesNumberofblocksSelectFactorsNamesLowLevelHighLevel4.任意排列运行SelectOptionRandomizeRuns实验设计BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page32用Minitab设计实验Minitab命令：STAT-DOE-CREATEFACTORIALDESIGNBBmaterialSIGMAVersionNov2002Page33用Minitab设计实验Minitab命令：STAT-DOE-CREATEFACTORIALDESIGN显示可用的设计BBmaterialSIGMAVersionNov2002Page34用Minitab设计实验Minitab命令：STAT