aab_doe-minitab.ppt

Etbest-copyright,1,DOEuseminitabsortware,ByETbestConsultingCompanyLookTu,Etbest-copyright,2,課程目標,了解如何應用Minitab來進行以下的工作實驗設計配置實驗設計的數據分析最佳實驗的回應值估計,Etbest-copyright,3,課程內容,Minitab的實驗設計方法說明實驗設計模型說明以minitab來進行相應的工作配置練習數據分析練習一數據分析練習二數據分析練習三,Etbest-copyright,4,Minitab的實驗設計方法,部份因子實驗法,反應曲面法,混合設計法,田口正交實驗法,DOE,Etbest-copyright,5,部份因子法,是由費雪博士所發明使用的方法，為最傳統的實驗設計法。早期是由在農田種作物來進行研究。使用變異數分析法。需要比較複雜的統計知識。,Etbest-copyright,6,反應曲面法(RSM),是當找出影響最重要的因子後，要尋找出其最佳的變化範圍，做為控制使用。必須使用迴歸分析、變異數分析，尋找出最佳反應點。一般應用上比較少。但可以協助針對重要控制因子進行最優值設定。,Etbest-copyright,7,混合設計法,一般應用於化學溶液的配置，當某一個化學成份一變，其他化學成份會受到影響時，那麼就會應用本項方法。目前在業界應用比較少。,Etbest-copyright,8,田口方法,目前在台灣、日本一般都應用本項方法。本項方法的應用較為簡單，不需具備高深的統計知識。本次課程以田口方法為優先介紹，而後再介紹部份因子法、全因子法。,Etbest-copyright,9,實驗設計模型,Etbest-copyright,10,先決定Y,Y：一般是指你所想要達到的目的，你首先要決定你想要解決什麼問題。選Y時要注意到可測量、以及可加性，儘量不要是計數型的，不然要增加實驗成本。,PROCESS,Y,Etbest-copyright,11,再決定X,X：一般是指會影響到Y的一些輸入影響因子，過程影響因子。選X時，一般剛開始時要多，不要少，不然可能會失去一些因子，而導致實驗的效果不佳，再現性不好。,PROCESS,Y,X1,X2,X3,X4,X5,X6,Etbest-copyright,12,DOE的一般性做法,Etbest-copyright,13,DOE的一般性做法,Etbest-copyright,14,STEP1:決定Y,一般是指你所想要達到的目的，你首先要決定你想要解決什麼問題。是望大特性、望目特性、望小特性。選Y時要注意到可測量、以及可加性，儘量不要是計數型的，不然要增加實驗成本。Y可以超過一個，至少可以包含特殊特性，或則當你擔心某一個Y修正可能會影響到另一個特性時，此二個特性可以同時考慮。另外Y的MSA要先考慮，是否有充足的能力偵測Y的變化。,Etbest-copyright,15,STEP2:決定X,一般是指會影響到Y的一些輸入影響因子，過程影響因子。一般剛開始時要多，不要少，不然可能會失去一些因子，而導致實驗的效果不佳，再現性不好。此時可以召開實驗設計會議，由大家運作頭腦風暴法來進行，儘可能多的選擇一些可能因子，當然如果真的沒有影響的就不要列入，不然就可能會造成實驗次數的增加。此時也要考慮到X的MSA能力。,Etbest-copyright,16,STEP3:選擇實驗方法,選擇實驗方法：目前建議先使用田口正交實驗法。因為是目前在工業界比較普遍應用的方法。此時根據所識別的Y以及X，並再考慮是否有交互作用，據此來選擇適合的正交表。選用的原則是實驗次數不要多，但要足夠使用，可以放入所有的因子以及交互作用。,Etbest-copyright,17,STEP4:配置實驗,優先配置有交互作用的主因子，以及配置其交互作用。其餘沒有交互用的因子就可以隨便配置在其他的位置。如果用minitab就不用如此，後面會有練習。,Etbest-copyright,18,STEP5:實驗,將前面配置好的正交實驗表准備好。以隨機的方式進行實驗。各項非因子部份的參數儘量不要有變動，不然可能有雜音。做出Y，對Y進行測量。記錄下Y的結果,Etbest-copyright,19,STEP6:數據分析,將各項的數據進行分析。首先先決定Y特性是望大、望目、望小，以便採用不用的公式。依據正交實驗表來計算各項因子對平均值的影響程度。依據正交實驗表來計算各項因子對變異數的影響程度。而可以計算S/N值。制作回應表。繪出回應圖。此處可以借助MINITAB來進行工作。,Etbest-copyright,20,STEP7:找出關鍵因子,根據平均值回應圖、回應表，找出關鍵的平均值影響因子，藉由這些平均影響因子來調整平均值。根據標准差回應圖、回應表，找出關鍵的標准差影響因子，藉由這些標准差影響因子來調整標准差。分析交互作用回應圖、回應表，找出如果交互作用的顯著狀況，是影響了平均值或是影響了標准差。,Etbest-copyright,21,STEP8:決定最佳實驗組合,根據平均值的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據標准差的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據交互作用的回應圖、回應表找出最佳因子組合。如果有二個Y以上要同時考慮時，必須考慮到妥協。,Etbest-copyright,22,STEP9:估計最佳值,根據平均值的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據標准差的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據交互作用的回應圖、回應表找出最佳因子組合。如果有二個Y以上要同時考慮時，必須考慮到妥協。,Etbest-copyright,23,STEP10:進行確認實驗,根據前面所判定的最佳組合進行確認實驗。切記，一定要做。記錄下各項的實驗結果。,Etbest-copyright,24,STEP11:數據分析,將前面的各項數據進行計算。主要計算內容可為：平均值：是否符合期望。標准差：是否符合期望。或是計算S/N值也可以，看其是否符合期望。如果差距太大表示，可能有些因子未考慮到，或則有效交互作用未考慮到。此時要重做分析。如果是符合期望或高於期望，則可以此項組合進行標准化。,Etbest-copyright,25,STEP12:標准化,將最佳組合予以標准化修改相應的作業標准書、檢驗標准書。並對相關人員進行宣講。針對關鍵的輸入參數或過程參數進行SPC控制，以有效維持過程的穩定。持續的計算其CPK或則PPK，看是否可以接受。,Etbest-copyright,26,以minitab來進行相應的工作,Etbest-copyright,27,CASESTUDY,Etbest-copyright,28,一個模擬程式,請分組，三個人到四個人一組。請先隨便試用做出一個相應的良率。以此為基礎，再進行相應的改善。在前一家公司良率是自50%提升到99%，看貴公司是否可以突破。,Etbest-copyright,29,模擬程式,Etbest-copyright,30,STEP1:決定Y,此部份，minitab不能協助你什麼。此時的工作人員本身要具有相應的工程能力和知識，並以顧客的聲音來判定什麼是我們所要的y特性。田口博士非常重視此階段。Y部份可以來自顧客抱怨，或者是顧客所指定的特殊特性。,Etbest-copyright,31,STEP2:決定X,此階段，minitab也不能幫助你什麼。此時的工作人員本身要具有相應的工程能力和知識，來判定可能影響到y特性的因子有那些，所以一般是由工程人員來共同探討。,Etbest-copyright,32,STEP3:選擇實驗方法,此部份，minitab共有四種方法可以選擇，我們建議目前先使用田口方法，以後陸續有機會我們再教導其它的方法。,Etbest-copyright,33,STEP3:選擇實驗方法,doe,Taguchi,Createtaguchidesign,Etbest-copyright,34,STEP4:配置實驗,此部份我們要做的工作如下：決定我們的因子共有幾個。考慮其有沒有交互作用。要用二水准的實驗或是三水准的實驗。一般篩選實驗只要用二水准。考慮找出最佳水准時可以用三水准的實驗。如果沒有交互作用，可以考慮使用L12,L18等只考慮主因子效果的直交表。,Etbest-copyright,35,STEP4:配置實驗,考慮因子數,顯示可供選擇的直交表,Etbest-copyright,36,STEP4:配置實驗,可供選擇的直交表,Etbest-copyright,37,STEP4:配置實驗,五因子二水准實驗的可選擇直交表，優先選擇實驗次數最低的L8,如果動態實驗，那麼可以在此加上一個動態因子。,Etbest-copyright,38,STEP4:配置實驗,如果只有主因子效果，那麼就選上面的選擇項，如果有交互作用就選擇下面的選擇項,Etbest-copyright,39,STEP4:配置實驗,現試著選有交互作用的直交表。,Etbest-copyright,40,STEP4:配置實驗,現選擇AB，BD二組交互作用。,Etbest-copyright,41,STEP4:配置實驗,ABCDE1111111222121121222121121212122212222211,Etbest-copyright,42,STEP5:實驗,此部份，minitab不能幫助什麼，工程師將前面的實驗組拿到現場去進行實驗，調整出相應的x組合，而後產生y值。每一個實驗組合最好可以測二次以上的y，如此可以了解組內變化。所以不同的組合是屬於組間變化。同一實驗組合，反覆進行二次或二次以上為組內變化。我們期望組內變化小，組間變化大。,Etbest-copyright,43,STEP6:數據分析,我們將各項的實驗數據收集起來，輸入原因實驗組合的表格中，如果有兩個的y特性，就要輸入二個y特性。一般典型的分析只有一個y特性。一般都要有反覆的實驗，以確認其組內的變化。詳細的作業如下：輸入數據定義實驗分析數據,Etbest-copyright,44,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,45,STEP6:數據分析,定義實驗。,Etbest-copyright,46,STEP6:數據分析,定義實驗的因子。一般是靜態實驗，所以不用選擇動態因子,Etbest-copyright,47,STEP6:數據分析,定義好實驗後。就開始進行數據分析。,Etbest-copyright,48,STEP6:數據分析,輸入你的回應值，也就是我們所稱的y值。,Etbest-copyright,49,STEP6:數據分析,按下graph，選擇你所想要看到的回應圖，可以有三種選擇，S/N,平均值，標准差，可以考慮三個都選。,選擇想要了解的交互作用圖。,Etbest-copyright,50,STEP6:數據分析,按下Analysis，選擇你所想要看到的回應表，可以有三種選擇，S/N,平均值，標准差，可以考慮三個都選。,Etbest-copyright,51,STEP6:數據分析,按下terms，選擇你所想要分析的因子效果。,Etbest-copyright,52,STEP6:數據分析,按下option，選擇你的特性是屬於望大特性、望小特性、望目特性。,Etbest-copyright,53,STEP6:數據分析,按下storage，詢問你要儲存那些數據，可以選擇。,Etbest-copyright,54,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,55,望大特性,STEP6:數據分析,TaguchiAnalysis:response1,response2versusA,B,C,D,EResponseTableforSignaltoNoiseRatiosLargerisbetterLevelABCDE121.4320.3919.7420.7520.31219.5520.5921.2420.2320.67Delta1.880.191.490.520.36Rank15234,S/N值分析,A因子的效果最強，其次是C,Etbest-copyright,56,STEP6:數據分析,ResponseTableforMeansLevelABCDE111.87510.6259.87511.010.529.62510.87511.62510.511.0Delta2.2500.2501.7500.50.5Rank1.05.02.03.53.5,平均值分析,A因子的效果最強，其次是C,Etbest-copyright,57,STEP6:數據分析,ResponseTableforStandardDeviationsLevelABCDE10.8838830.8838830.8838831.060660.7071120.8838830.8838830.8838830.707111.06066Delta0.0000000.0000000.0000000.353550.35355Rank4.04.04.01.51.5,標准差分析,D，E二個因子對效果都有變異的影響,Etbest-copyright,58,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,59,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,60,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,61,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,62,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,63,STEP6:數據分析,Etbest-copyright,64,STEP7:找出關鍵因子,我們根據平均值回應圖、回應表，找出關鍵的平均值影響因子，藉由這些平均影響因子來調整平均值。根據標准差回應圖、回應表，找出關鍵的標准差影響因子，藉由這些標准差影響因子來調整標准差。分析交互作用回應圖、回應表，找出如果交互作用的顯著狀況，是影響了平均值或是影響了標准差。此時必須靠工程師自行來進行選擇和判定，MINITAB不會告訴你什麼是最佳組合。,Etbest-copyright,65,STEP7:找出關鍵因子,根據前面分析的結果A,C對平均值以及S/N的影響比較大。D，E對標准差的影響比較大。考慮交互作用，看誰的影響較大，A，B二個因子的影響比較大。,Etbest-copyright,66,STEP8:決定最佳實驗組合,根據平均值的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據標准差的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據交互作用的回應圖、回應表找出最佳因子組合。如果有二個Y以上要同時考慮時，必須考慮到妥協。,Etbest-copyright,67,STEP8:決定最佳實驗組合,根據此項是望大特性。最大平均值的組合應當是以：A1C2的組合較佳。最小組內變異的組合是：D2E1所以整合起來的最佳組合為：A1B2C2D2E1，其餘可以以最低成本來進行考慮配置。,Etbest-copyright,68,STEP9:估計最佳值,根據平均值的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據標准差的回應圖、回應表找出最佳因子組合。根據交互作用的回應圖、回應表找出最佳因子組合。如果有二個Y以上要同時考慮時，必須考慮到妥協。此時當你選好了最佳組合後，minitab可以協助你推估最佳組合的預測值。,Etbest-copyright,69,STEP9:估計最佳值,估計最佳值。,Etbest-copyright,70,STEP9:估計最佳值,我們根據前面的判定，輸入最佳組合為：A1B2C2D2E1，其餘可以以最低成本來進行考慮配置。,Etbest-copyright,71,STEP9:估計最佳值,選擇你所要預測的項目。,Etbest-copyright,72,STEP9:估計最佳值,按下terms來決定你所考慮到要預測的因子。,Etbest-copyright,73,STEP9:估計最佳值,按下level來決定你所考慮到要預測的因子他們的水平儲存在那裡。,Etbest-copyright,74,STEP9:估計最佳值,列出最佳組合因子。,Etbest-copyright,75,STEP9:估計最佳值,TaguchiAnalysis:response1,response2versusA,B,C,D,EPredictedvaluesS/NRatioMeanStDevLog(StDev)22.192112.8750.883883-0.173287FactorlevelsforpredictionsABCD1222,Etbest-copyright,76,STEP10:進行確認實驗,根據前面所判定的最佳組合進行確認實驗。切記，一定要做。記錄下各項的實驗結果。,Etbest-copyright,77,STEP10:進行確認實驗,利用前面的最佳條件：A1B2C2D2由於E因子控制在2水准時其成本較低，所以就用E2。所以目前決定的組合為A1B2C2D2E2。做了三個的反覆試驗結果如下：12.5,12.8,12.1,Etbest-copyright,78,STEP11:數據分析,將前面的各項數據進行計算。主要計算內容可為：平均值：是否符合期望。標准差：是否符合期望。或是計算S/N值也可以，看其是否符合期望。如果差距太大表示，可能有些因子未考慮到，或則有效交互作用未考慮到。此時要重做分析。如果是符合期望或高於期望，則可以此項組合進行標准化。,Etbest-copyright,79,STEP11:數據分析,做了三個的反覆試驗結果如下：12.5,12.8,12.1所以平均值為:12.47標准差為：0.351估計值為：S/N:22.0594Mean:12.75Stdev:0.88388二者差距不大，而且標准差更佳，所以本實驗結果相當良好，可以予以標准化。,Etbest-copyright,80,STEP12:標准化,將最佳組合予以標准化修改相應的作業標准書、檢驗標准書。並對相關人員進行宣講。針對關鍵的輸入參數或過程參數進行SPC控制，以有效維持過程的穩定。持續的計算其CPK或則PPK，看是否可以接受。,Etbest-copyright,81,STEP12:標准化,將A因子，C因子納為SPC控制的對象。定期對Y特性進行CPK或則PPK的分析，以了解其能力是否為顧客所接受。,Etbest-copyright,82,Practice配置練習,Etbest-copyright,83,配置練習,目標：學習如何配置各項的實驗。步驟：決定y決定x決定二水平或是三水平輸出各項的實驗設計配置,Etbest-copyright,84,練習一(二水平),今有以下的因子：A,B,C,D,E,F交互作用有：AB,CD,EF,AE今打算進行實驗，以二水平的先進行實驗，請問應該選用那一個正交實驗表。請予以製做出來，並進行解釋。,Etbest-copyright,85,練習二(三水平),今有以下的因子：A,B,C,D交互作用有：AB,CD今打算進行實驗，以三水平的先進