План экспериментов (DOE) относится к структурированному, запланированному методу, который используется для нахождения взаимосвязи между различными факторами (скажем, X-переменными), которые влияют на проект, и различными результатами проекта (скажем, Y-переменными).
Метод был придуман сэром Рональдом А. Фишером в 1920-х и 1930-х годах.
Десять-двадцать экспериментов разработаны, где применимые факторы менялись методически. Результаты экспериментов затем анализируются, чтобы классифицировать оптимальные условия, чтобы найти факторы, которые оказывают наибольшее влияние на результаты, а также те, которые не влияют, и идентифицировать связи и синергизм между факторами.
DOE в основном используются в отделе исследований и разработок организации, где большая часть ресурсов направляется на проблемы оптимизации.
Чтобы минимизировать проблемы оптимизации, важно поддерживать затраты на низком уровне, проводя несколько экспериментов. Дизайн экспериментов полезен в этом случае, поскольку он требует лишь небольшого количества экспериментов, что помогает снизить затраты.
Основные понятия DoE
Чтобы успешно использовать дизайн экспериментов, важно придерживаться восьми фундаментальных концепций.
После последовательного выполнения следующих восьми этапов вы сможете получить успешный результат из плана экспериментов.
Шаг 1
Ставьте хорошие цели. Прежде чем приступить к разработке эксперимента, важно установить его цель. С определенной целью легко отсеять факторы, не относящиеся к эксперименту. Таким образом, оптимизируются ключевые критические факторы.
На начальных этапах разработки проекта рекомендуется использовать план эксперимента, выбор дробного двухуровневого факториала. Этот план экспериментов позволяет выявить большое количество факторов в минимальных количествах.
Однако, когда кто-то ставит ряд хороших целей, многие несущественные факторы устраняются. С четко определенными целями, менеджеры могут использовать план экспериментальной поверхности реакции, который исследует несколько факторов, хотя и на многих уровнях.
Кроме того, постановка хороших целей в начале помогает создать четкое понимание проекта, а также создать реалистичные ожидания его результатов.
Шаг 2
Измерьте ответы количественно: многие планы экспериментов заканчиваются неудачей, потому что их ответы не могут быть измерены количественно.
Например, инспекторы продукта используют качественный метод определения того, проходит ли продукт контроль качества или нет. Это неэффективно в планах экспериментов, поскольку проход / неудача недостаточно точен.
Шаг 3
Репликация для ослабления неконтролируемого изменения: многократная репликация заданного набора условий дает больше возможностей для точной оценки ответов.
Репликация также дает возможность обнаружить значительные эффекты, такие как сигналы, среди неконтролируемых изменений естественного процесса, таких как шум.
В некоторых проектах такие изменения, как шум, заглушают сигнал, поэтому полезно найти отношение сигнал / шум, прежде чем приступать к эксперименту.
Шаг 4
Рандомизация порядка выполнения. Чтобы избежать неконтролируемых воздействий, таких как изменения в сырье и износе инструмента, необходимо проводить эксперименты в случайном порядке.
Эти переменные влияния могут оказать существенное влияние на выбранную переменную. Если эксперимент не проводится в случайном порядке, план эксперимента будет определять факторные эффекты, которые фактически являются результатом этих переменных воздействий.
Шаг 5
Блокируйте известные источники вариаций: с помощью блокировки можно отфильтровать эффекты известных переменных, таких как изменения смены или машинные различия.
Можно разделить экспериментальные прогоны на однородные блоки, а затем математически устранить различия. Это повышает чувствительность дизайна эксперимента. Тем не менее, важно не блокировать то, что каждый хочет изучать.
Шаг 6
Узнайте, какие эффекты (если они есть) будут псевдонимами: псевдоним означает, что вы изменили одну или несколько вещей одним и тем же способом одновременно.
Шаг 7
Проведите последовательную серию экспериментов: при проведении плана эксперимента важно проводить его в хронологическом порядке, то есть информация, полученная в одном эксперименте, должна быть применима к следующему.
Шаг 8
Всегда подтверждайте критические результаты. В конце эксперимента легко предположить, что результаты точны.
Тем не менее, важно подтвердить свои выводы и проверить результаты. Эта проверка может быть выполнена с использованием многих других доступных инструментов управления.
Заключение
Дизайн экспериментов является важным инструментом, который может быть использован в большинстве отраслей промышленности. Менеджеры, использующие этот метод, не только сэкономят на затратах, но и улучшат качество своего продукта, а также обеспечат эффективность процесса.
После завершения разработки экспериментов руководители должны приложить дополнительные усилия для подтверждения результатов и проведения дальнейшего анализа результатов.