六西格玛教材40-26Unit-5改善52DOE计划ppt课件

1、改良改良(Improve)阶段阶段Step 10- 制定改良方案制定改良方案 路路 径径-对控制因子实施对控制因子实施DOE,并分析其结果导出有关并分析其结果导出有关Vital Few Xs最正确条件最正确条件；-对对策因子实施对策发明并实施风险评价对对策因子实施对策发明并实施风险评价,选出最正确对策方案；选出最正确对策方案；控制因子控制因子(Operating Parameter)对策因子对策因子(Critical element)实施实验方案实施实验方案最正确最正确条件条件评价对策方案评价对策方案实验及产出效果实验及产出效果最正确对最正确对策方案策方案结果分析结果分析 定定 义义&

2、推进顺序重要性及教育目的重要性及教育目的&重要性&这是与工程胜利直接相连的Vital Few最正确条件或最正确对策方案& 确实定阶段,为了实行正确的最正确化,需求了解符合目的的实验实施& 及数学模型的导出过程,在结合多种阅历知识的背景下,在对控制& 条件的最正确条件选定的过程中需求坚持客观性. &教育目的&了解实验方案,可以设计符合目的的实验&实施正确的实验,可以设定最正确运营条件&可以了解对策方案提出方法,并导出对策方案&可以评价对策方案的风险要素,并选出最正确对策方案实验方案实验方案&实验定义&

3、6SIGMA方法把任何活动都看作是一个过程，如设计过程，消费过程等。&过程的某个输出能够是我们和客户都特别关注的CTQs。&但影响过程输出的要素往往很多，DOE就是一种同时研讨多个输入要素Xs对输出Y的影响的方法，&它是经过对选定的输入要素进展准确、系统的人为调整变化来察看输出变量的变化情况；&并经过对结果的分析，最终确定影响结果的关键要素及其最有利于结果的取值的方法。 ProcessInput(原原资资料料,部品等部品等)OutputX1 X2 . . . Xp能够控制的因子能够控制的因子( (输入变数输入变数) ) N1 N2 . . .Nq不能够控制的因子

4、不能够控制的因子(噪音变数噪音变数)Y Y输出变数输出变数 &Process& -对输入变数为一个以上输出的设备,方法,人或原资材的组合&工程工程/ /系统的例题系统的例题输入变数工程/系统输出变数噪音变数销售价营业部门销售额其他公司销售额焊接温度PCB制造线产出率PCB异物,部品形态电流量电焊线强度人,电焊机实验方案实验方案 实验设计就是对实验方案进展优化设计、以降低实验误差和消费实验设计就是对实验方案进展优化设计、以降低实验误差和消费费用，减少实验任务量并对实验结果进展科学分析的一种科学方法费用，减少实验任务量并对实验结果进展科学分析的一种科学方法找出对输出变数找出

5、对输出变数(Y)(Y)引起显著影响的输入变数引起显著影响的输入变数(X)(X)有哪些有哪些? ? 在数值上有多大的影响在数值上有多大的影响? ? - - 不显著的输入变数影响的和占总体有多大不显著的输入变数影响的和占总体有多大? ?- - 丈量误差是多少丈量误差是多少? ?- - 有显著影响的输入变数在什么条件下才干得到最正确的输出有显著影响的输入变数在什么条件下才干得到最正确的输出? ?& DOE (Design of Experiment): DOE (Design of Experiment):实验设计实验设计实验方案实验方案& DOE (Design of Experi

6、ment): DOE (Design of Experiment):实验设计实验设计q 实验设计是经过对质量特性带来影响的多个因子的选定实验设计是经过对质量特性带来影响的多个因子的选定, 并为了并为了察看他们之间的关系察看他们之间的关系,实施实验，能经济性寻觅出产品的最正确条实施实验，能经济性寻觅出产品的最正确条件件q 实验设计是实验的方案方法，对要想处理的问题怎样进展实验、实验设计是实验的方案方法，对要想处理的问题怎样进展实验、怎样搜集数据、用怎样的统计手法、用最少的实验次数，方案得怎样搜集数据、用怎样的统计手法、用最少的实验次数，方案得到最大的情报到最大的情报. 实验方案实验方案&

7、 DOE DOE的目的的目的- 把握把握Vital Few Xs的影响程度的影响程度 (验证和推测的问题验证和推测的问题)- 把握选定的重要把握选定的重要X间的交互作用间的交互作用- 利用利用X制定制定Y的预测模型的预测模型- 决议使决议使Y最正确化的最正确化的X条件条件 (最正确条件的决议问题最正确条件的决议问题)-探测不显著要因的影响程度和丈量误差各是多少探测不显著要因的影响程度和丈量误差各是多少 (误差项推测的问题误差项推测的问题)实验方案实验方案描画工程的特征描画工程的特征判别哪个判别哪个X X对对Y Y的影响最大包括可控和不可控的的影响最大包括可控和不可控的X X 明确关键性的工程和

8、噪音变量明确关键性的工程和噪音变量 明确过程中需求仔细控制的变量明确过程中需求仔细控制的变量 为控制输入而作的控制图提供方向为控制输入而作的控制图提供方向 优化工程优化工程决议关键性输入应该设置在什么地方决议关键性输入应该设置在什么地方 决议决议“真实的规格限真实的规格限 产品设计产品设计 在早期设计阶段协助了解在早期设计阶段协助了解X X 为为“强壮的设计提供方向强壮的设计提供方向 & DOE DOE的用途的用途实验方案实验方案其结果解释要相对容易；要用最少的费用得出尽能够明确的实验结果在输入变数(能够控制因子)的设定中要慎重的检验和确认相对复杂的统计分析来说，更重要的是要有适当的实

9、验设计各种实验设计可根据特定情况(特定问题,消费样本,样本利用性及控制实验) 等进展必要的调整& DOE DOE的特征的特征实验方案实验方案 输出变量输出变量-Y 也称作反响变数也称作反响变数(Response) 是实验设计的输出结果，也是是实验设计的输出结果，也是 实验设计优化、改善的目的实验设计优化、改善的目的 如半导体如半导体Process的产出率的产出率 输入变量输入变量(因子因子)-Xs 也称作因子也称作因子(Factor)潜在处理方案或研讨中的变量潜在处理方案或研讨中的变量因子，可按程度不同分类因子，可按程度不同分类如半导体如半导体Process中输出变量为中输出变量为 产

10、出率时产出率时,其因子为其因子为: 压力、温度压力、温度& 关联术语关联术语输出输出变数变数YX1X2X3X4X5输出输出变数变数Y输入变数输入变数X实验方案实验方案& 关联术语关联术语RUN温度压力1100121003320014200351001610037200182003因子因子处置组合处置组合程度程度反复反复再现再现一个工程师想检验温度和压力对一个化学收益的影响一个工程师想检验温度和压力对一个化学收益的影响 实验方案实验方案2 因子因子ProcessInput(原原资资料料,部品等部品等)Output(质质量特性量特性值值等等)X1X2 . . . Xp可控的可控的

11、Input N1N2 . . .Nq不可控的不可控的 InputY1, Y2, etc.因子: 因子Factor是指在所研讨的实验中对反响Response有影响的可控 或不可控的变量。 因子可以是定量的，如以度为单位的温度和以秒为单位的时间； 因子也可以是定性的，如不同的设备、不同的作业者、清洁或不清洁的情况都可成为因子 实验方案实验方案2520151051 3 01 2 01 1 01 0 0In d e xYield压力压力: HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL温度温度: HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL实验顺序实验顺序程度程度因子因子2

12、程度程度程度: 因子的 “程度是指实验中被调查的因子的不同取值。 对于定量的因子，所选择每个的数值成为一个程度，即假设某实验在两个不同的温度下运转，那么就说该因子“温度 就有两个“程度 对于定性的因子，类似如干净程度的情况下也有两个“程度：干净与不干净实验方案实验方案Run 温温度度 压压力力1HiHi2HiHi3LoHi4LoHi5HiLo6HiLo7LoLo8LoLo2 处处置置组组合合配置组合配置组合Z配置组合: 是指实验中不同因子的不同程度的一个组合。Z 一个全体实验中处置组合的个数通常是等于各因子Z程度数的乘积。实验方案实验方案2520151051 3 01 2 01 1 01 0

13、0In d e xYield压力压力 : HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL温度温度: HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLLTest Sequence反复反复2次次2 反复和再现反复和再现第第1 次再现次再现第第2次再现次再现Repetition和和 replication实验方案实验方案反复反复(Repetition ): (Repetition ): 在一个实验配置组合条件下测试数个样品提示短期有效在一个实验配置组合条件下测试数个样品提示短期有效性性再现再现(replication): (replication): 在一个时间序列上重做整个实验

14、提示长期有效性在一个时间序列上重做整个实验提示长期有效性 - - 反复和再现主要是为实验系统中的自然分布提供估计反复和再现主要是为实验系统中的自然分布提供估计 - - 在同一实验中他可以两个都运用在同一实验中他可以两个都运用 - - 在实验中两个都直接与样品数相关在实验中两个都直接与样品数相关2 反复和再现反复和再现实验方案实验方案反复实验法反复实验法 Trial and Error Trial and Error 单因子法单因子法 One-Factor-at-a-Time One-Factor-at-a-Time (OFAT)(OFAT)部分阶乘法部分阶乘法 Fractional Facto

15、rials Fractional Factorials 全阶乘法全阶乘法 Full Factorials Full Factorials 反响外表法反响外表法 Response Surface Response Surface Methods Methods 其他方法其他方法 EVOP ( Evolutionary Operation) EVOP ( Evolutionary Operation)& 实验的类型实验的类型实验方案实验方案u问题: 当前的耗油量是20mpg. u想要到达 30 mpg.u我们可以先后尝试:u改用汽油的品牌 u改动辛烷值 u慢点开 u调整发动机 u清洗并打蜡

16、 u购买新轮胎 u改动轮胎冲气压 u假设某一个或几个起作用将如何认识？u假设某一个或几个不起作用有将如何处置？ 2 反复实验法反复实验法对每个相关因子分别进展实验对每个相关因子分别进展实验, ,从中选择一个有效的方案从中选择一个有效的方案实验方案实验方案速度速度燃料燃料轮胎压力轮胎压力每升行使间隔每升行使间隔55853023658530296591302365853524s 他需求多少次运转才干判别出这些变量的最正确组合呢？他需求多少次运转才干判别出这些变量的最正确组合呢？ s 他将如何解释以上结果？他将如何解释以上结果？ s 假设还有更多的变量，要花多长时间才干得到一个称心的处理方案？假设还

17、有更多的变量，要花多长时间才干得到一个称心的处理方案？ s 假设有两个或多个变量的特定组合决议着最正确的耗油量怎样办？假设有两个或多个变量的特定组合决议着最正确的耗油量怎样办？ 问题问题: : 耗油量是耗油量是100Km / 5L100Km / 5L2 单因子法单因子法(OFAT)(OFAT)对一切相关因子进展有次序的关联实验对一切相关因子进展有次序的关联实验, ,在前一个在前一个2 因子的最正确条件下进展下一个因子的实验因子的最正确条件下进展下一个因子的实验实验方案实验方案OFAT 实验实验这时他可以得出什么结论？这时他可以得出什么结论？问题问题: : 耗油量是耗油量是 100Km / 5L

18、 100Km / 5L温度燃料轮胎压力每升行使距离55853023658530295591303765913023558535376585352455913530659135362 全阶乘法全阶乘法(Full Factorial Experiment)(Full Factorial Experiment)2-对一切因子的一切能够的全部组合进展实验对一切因子的一切能够的全部组合进展实验实验方案实验方案& DOE DOE的阶段的阶段Screening从多数的输入变量从多数的输入变量中挑选出少数中挑选出少数重要的输入变量重要的输入变量特征化特征化把握重要输入变量把握重要输入变量影响输出变量影

19、响输出变量的特征的特征最正确化最正确化设定重要的输入变量设定重要的输入变量的最正确条件的最正确条件PB筛选法部分阶乘法(1/2-半阶乘)全阶乘法反应表面法(RSM)部分阶乘法(1/2n,n1)EVOP精细度精细度实验方案实验方案& 例题例题 -问题情况问题情况: PCB制造工程运用的波峰焊设备制造工程运用的波峰焊设备,最近出现以下情况最近出现以下情况, 一个一个PCB板上将实施板上将实施2000次的焊接作业次的焊接作业,检查发现平均每个检查发现平均每个 PCB板上发生有板上发生有20个缺陷个缺陷,即缺陷率为即缺陷率为1.0%-对缺陷的处置对缺陷的处置: 对于发现的缺陷对于发现的缺陷,将

20、实施手工焊接作业进展修缮将实施手工焊接作业进展修缮-工程师要进展的任务工程师要进展的任务: 什么变量对缺陷的产生有影响什么变量对缺陷的产生有影响? 为了减少焊接缺陷针对某种变量应采取哪些措施为了减少焊接缺陷针对某种变量应采取哪些措施?实验方案实验方案& DOE DOE阶段的例子阶段的例子因子的选定因子的选定能够控制的因子能够控制的因子(输入变数输入变数) 焊接温度焊接温度 预热温度预热温度 焊接深度焊接深度 Flux形状形状 Flux比重比重 传送速度传送速度 传送角度传送角度不能够控制的因子不能够控制的因子(噪音变数噪音变数) 作业者作业者 消费方案消费方案 PCB厚度厚度 PCB上

21、运用的部品形状上运用的部品形状 PCB上部品的配置上部品的配置实验方案实验方案& DOE DOE阶段的例子阶段的例子- 挑选挑选(Screening)阶段阶段 挑选阶段的目的挑选阶段的目的: 就是识别或查找出对发生缺陷有影响的重要因子就是识别或查找出对发生缺陷有影响的重要因子 为了找出对发生缺陷有影响的重要因子为了找出对发生缺陷有影响的重要因子, 就要了解哪些因子是输入就要了解哪些因子是输入 因子因子, 哪些是噪音因子哪些是噪音因子 对发生对发生PCB缺陷有影响缺陷有影响, 利用利用PB法或部分阶乘法实施实验法或部分阶乘法实施实验,并分析并分析其其 结果结果,找出两个重要因子找出两个重

22、要因子 焊接温度焊接温度 焊接深度焊接深度实验方案实验方案& DOE DOE阶段的例子阶段的例子- 特征化阶段特征化阶段 特征化的目的特征化的目的: 就是明白焊接温度和焊接深度对发生缺陷起什么作用就是明白焊接温度和焊接深度对发生缺陷起什么作用 为了减少单位缺陷数为了减少单位缺陷数, 决议焊接温度和焊接深度的设定或调整方向决议焊接温度和焊接深度的设定或调整方向; 为了防止缺陷率变高或发生意想不到的工程结果为了防止缺陷率变高或发生意想不到的工程结果, 提供全体制造工程提供全体制造工程 中需求谨慎控制的变量的相关情报中需求谨慎控制的变量的相关情报; 以焊接温度和焊接深度为例的两个输入变量实施

23、以焊接温度和焊接深度为例的两个输入变量实施2K全阶乘加中心点全阶乘加中心点 实验得到以下结果实验得到以下结果实验方案实验方案& DOE DOE阶段的例子阶段的例子3002602802402202000.50.751.01.251.5焊接温度焊接温度()焊接深度焊接深度(mm)0.8%1.2%1.5%1.6%1.0%当前缺陷率当前缺陷率往低缺陷率变化的方向往低缺陷率变化的方向焊接温度添加焊接温度添加缺陷率减少缺陷率减少焊接深度减少焊接深度减少缺陷率减少缺陷率减少实验方案实验方案& DOE DOE阶段的例子阶段的例子- 最正确化阶段最正确化阶段 最正确化阶段的目的最正确化阶段的目的

24、: 就是查找出缺陷率最小的时候焊接温度和焊就是查找出缺陷率最小的时候焊接温度和焊接接 深度的程度设置深度的程度设置 以焊接温度和焊接深度为例的两个输入变量实施以焊接温度和焊接深度为例的两个输入变量实施2K全阶乘或全阶乘或RSM 实验得到以下结果实验得到以下结果焊接温度为焊接温度为: 255()焊接深度为焊接深度为: 0.83 (mm)结果结果: 缺陷为缺陷为0.8%实验方案实验方案& 建议事项建议事项- 对问题分析要亲密结合非统计性的知识对问题分析要亲密结合非统计性的知识- 这方面工程专家拥有很多的知识和阅历这方面工程专家拥有很多的知识和阅历- 非统计的知识在选定因子非统计的知识在选定

25、因子,决议因子程度决议因子程度,决议反复次数决议反复次数,分析结果分析结果- 的解释等方面要重点的灵敏运用的解释等方面要重点的灵敏运用- 尽量采取简单的设计和分析方法尽量采取简单的设计和分析方法- 请不要盲目滥用过分复杂的统计分析方法请不要盲目滥用过分复杂的统计分析方法;- 比较单纯的设计和分析方法最好比较单纯的设计和分析方法最好实验方案实验方案& 本卷须知本卷须知- 实践与统计的差别实践与统计的差别 留意在统计上有意义的结果留意在统计上有意义的结果,能够在实践上却没有意义能够在实践上却没有意义 如某项改善远远超出规格范围时如某项改善远远超出规格范围时,或某项改善在实践中需求或某项改善

26、在实践中需求 破费很多费用时都是不可取的破费很多费用时都是不可取的- 实验通常要反复实行实验通常要反复实行 - 实验的反复实验的反复,经过实验方法的改善要逐渐到达最终目的经过实验方法的改善要逐渐到达最终目的 - 只做一次实验就想得出结论只做一次实验就想得出结论, 往往是不可行的往往是不可行的实验方案实验方案经过经过DOE 能了解什么能了解什么? 如产出率如产出率, 作业时间作业时间, 清洁度等清洁度等 如温度如温度(100,150),分量分量(20,30,40kg) ANOVA, Factorial Design, RSM Collecting data Running the Minitab

27、, analyze it 改善方案制造改善方案制造 实验方案实验方案- -顺序顺序必要时反复实验必要时反复实验明确实验目的明确实验目的选择输出变量选择输出变量决议因子和程度数决议因子和程度数选择选择DOE实施实验及搜集数据实施实验及搜集数据分析实验结果分析实验结果结论和提案结论和提案2 明确实验的目的明确实验的目的2 明确把握要处理的问题明确把握要处理的问题 2 明确把握要从实验得到的目的明确把握要从实验得到的目的2 - - 如投射器的例子如投射器的例子: :2 想查找弹射间隔最远的组合条件想查找弹射间隔最远的组合条件2 - - 前面波峰焊的例子前面波峰焊的例子: :2 想查找缺陷率最低的因子

28、组合条件想查找缺陷率最低的因子组合条件实验方案实验方案- -顺序顺序2选择输出变量选择输出变量( (特性值特性值) )2 输出变量的定义输出变量的定义2 - - 输出变数是计数型输出变数是计数型, , 还是计量型还是计量型? ?2 - - 改善的目的是什么改善的目的是什么? ? 目的值目的值( (平均平均)/)/分布水准分布水准( (规范偏向规范偏向)2 - - 能否统计性的管理输出变量能否统计性的管理输出变量? ?2 - - 输出变量随着时间变吗输出变量随着时间变吗? ?2 - - 希望能发现出多大的输出变量的变化程度希望能发现出多大的输出变量的变化程度? ?2 - - 输出变量能否具备正态

29、分布输出变量能否具备正态分布? ?2 - MSA - MSA能否可靠能否可靠? ?2 - - 希望得到多个输出变量吗希望得到多个输出变量吗? ? 明确实验目的明确实验目的选择输出变量选择输出变量决议因子和程度数决议因子和程度数选择选择DOE实施实验及搜集数据实施实验及搜集数据分析实验结果分析实验结果结论和提案结论和提案实验方案实验方案- -顺序顺序2 决议因子决议因子2 因子的选择因子的选择 2 - - 确认在实验中一切输入变量能否选定为因子确认在实验中一切输入变量能否选定为因子2 - - 预备对没被选定为因子的输入变量的处置方案预备对没被选定为因子的输入变量的处置方案2 - - 定义因子的类

30、型定义因子的类型2 计数型变量计数型变量2 计量型变量计量型变量2 明确实验目的明确实验目的选择输出变量选择输出变量决议因子和程度数决议因子和程度数选择选择DOE实施实验及搜集数据实施实验及搜集数据分析实验结果分析实验结果结论和提案结论和提案实验方案实验方案- -顺序顺序2 决议因子决议因子2 不可控因子不可控因子( (噪音变量噪音变量) )的定义的定义2 - - 作为对输出变量有影响的变量本应进展控制作为对输出变量有影响的变量本应进展控制, ,2 但有些在现实中是不能够控制的变量但有些在现实中是不能够控制的变量2 处置噪音变量的方法处置噪音变量的方法2 - - 利用随机化利用随机化2 - -

31、 试图把噪音变量维持为常数的方法试图把噪音变量维持为常数的方法2 - - 利用利用BlockBlock化化2 - - 反复实验反复实验明确实验目的明确实验目的选择输出变量选择输出变量决议因子和程度数决议因子和程度数选择选择DOE实施实验及搜集数据实施实验及搜集数据分析实验结果分析实验结果结论和提案结论和提案实验方案实验方案- -顺序顺序2 决议因子的程度决议因子的程度2 按因子数及影响的特性选择程度数按因子数及影响的特性选择程度数2 - - 因子多时因子多时, ,用用2 2程度程度2 - - 只需线形影响时只需线形影响时, ,用用2 2程度程度2 - - 估计有曲线影响时估计有曲线影响时, ,

32、用用3 3程度程度2 程度的范围设定程度的范围设定: :2 - - 原那么是当存在差别时能充分保证显示出此差别原那么是当存在差别时能充分保证显示出此差别2 的程度的程度2 - - 不可脱离实现能够性的范围不可脱离实现能够性的范围( (但可以超出当前但可以超出当前2 Process Process的范围的范围) )2 - - 对计量性数据的输入变量的程度设定对计量性数据的输入变量的程度设定, ,大体上大体上2 要思索当前条件的界限要思索当前条件的界限明确实验目的明确实验目的选择输出变量选择输出变量决议因子和程度数决议因子和程度数选择选择DOE实施实验及搜集数据实施实验及搜集数据分析实验结果分析实

33、验结果结论和提案结论和提案实验方案实验方案- -顺序顺序2选择选择DOEDOE挑选实验选实验6 6以上以上部分阶乘实验部分阶乘实验410410全阶阶乘实验实验1515反响外表实验反响外表实验2323DOE 种类种类因子数因子数选别重要因子选别重要因子部分交互作用部分交互作用因子间的关系因子间的关系设定因子的设定因子的最正确条件最正确条件目的目的为了改善的为了改善的大约方向大约方向( (线形效果线形效果) )主效果和主效果和部分交互作用部分交互作用一切主效果和一切主效果和交互作用交互作用反响变数的反响变数的预测模型预测模型( (曲线效果曲线效果推测推测低低如今如今工序知识工序知识形状形状高高明确实验目的明确实验目的