六西格玛之改善-DOE计划-改进阶段

1、改进(Improve)阶段VitalFewXS最佳化( DOEPlanning)DefineMeasureAnalyzeImproveControlPlanningDOE最佳条件件导出-全因子实实验-2k因子实验验提出对策策方案选定最佳佳对策方方案Step10-制定改进进方案Step11-VitalFew Xs最佳化Step12-结果验证证路 径-对控制因因子实施施DOE,并分析其其结果导导出有关关VitalFew Xs最佳条件件；-对对策策因子实实施对策策创造并并实施风风险评价价,选出最佳佳对策方方案；INPUT控制因子子对策因子子专家Team员控制因子子(Operating Paramet

2、er)对策因子子(Criticalelement)实施实验验计划最佳条件评价对策策方案实验及产产出效果果最佳对策方案OUTPUT最佳条件件最佳对策策方案结果分析析定 义推进顺序序重要性及及教育目目标重要性这是与项项目成功功直接相相连的VitalFew最佳条件件或最佳佳对策方方案的确定阶阶段,为了实行行正确的的最佳化化,需要理解解符合目目的的实实验实施施及数学模模型的导导出过程程,在结合多多种经验验知识的的背景下下,在对控制制条件的最最佳条件件选定的的过程中中需要保保持客观观性.教育目标标理解实验验计划,可以设计计符合目目的的实实验实施正确确的实验验,可以设定定最佳运运营条件件可以理解解对策方方

3、案提出出方法,并导出对对策方案案可以评价价对策方方案的风风险因素素,并选出最最佳对策策方案实验计划划实验定义义6SIGMA方法把任任何活动动都看作作是一个个过程，如设计计过程，生产过过程等。过程的某某个输出出可能是是我们和和客户都都特别关关注的（CTQs）。但影响过过程输出出的因素素往往很很多，DOE就是一种种同时研研究多个个输入因因素（Xs）对输出出（Y）的影响响的方法法，它是通过过对选定定的输入入因素进进行精确确、系统统的人为为调整（变化）来观察察输出变变量的变变化情况况；并通过对对结果的的分析，最终确确定影响响结果的的关键因因素及其其最有利利于结果果的取值值的方法法。ProcessInp

4、ut(原材料,部品等)OutputX1X2 . . . Xp可能控制的因子(输入变数) N1N2 . . .Nq不可能控制的因子(噪音变数)Y输出变数Process-对输入变变数为一一个以上上输出的的设备,方法,人或原资资材的组组合工程/系统的例例题输入变数工程/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,电焊机实验计划划实验设计计就是对对实验方方案进行行优化设设计、以以降低实实验误差差和生产产费用，减少实实验工作作量并对对实验结结果进行行科学分分析的一一种科学学方法找出对输输出变数数(Y)引起显著著影响的的输入变变数

5、(X)有哪些?在数值上上有多大大的影响响?-不显著的的输入变变数影响响的和占占总体有有多大?-测量误差差是多少少?-有显著影影响的输输入变数数在什么么条件下下才能得得到最佳佳的输出出?DOE(DesignofExperiment):实验设计计实验计划划DOE(DesignofExperiment):实验设计计实验设计计是通过过对品质质特性带带来影响响的多个个因子的选定,并为了观观察他们们之间的的关系,实施实实验，能能经济性性寻找出出产品的的最佳条条件实验设计计是实验验的计划划方法，对要想想解决的的问题怎怎样进行行实验、怎样收收集数据据、用怎怎样的统统计手法法、用最最少的实实验次数数，计划划得到

6、最最大的情情报.实验计划划DOE的目的把握VitalFewXs的影响程程度(验证和推推测的问问题)把握选定定的重要要X间的交互互作用利用X制定Y的预测模模型决定使Y最佳化的的X条件(最佳条件件的决定定问题)-探测不不显著要要因的影影响程度度和测量量误差各各是多少少(误差项推推测的问问题)实验计划划描述工程程的特征征判断哪个个X对Y的影响最最大（包包括可控控和不可可控的X）明确关键键性的工工程和噪噪音变量量明确过程程中需要要仔细控控制的变变量为控制输输入而作作的控制制图提供供方向优化工程程决定关键键性输入入应该设设置在什什么地方方决定“真真实的”规格限限产品设计计在早期设设计阶段段帮助理理解X为

7、“强健健的”设设计提供供方向DOE的用途实验计划划其结果解解释要相相对容易易；要用最少少的费用用得出尽尽可能明明确的实实验结果果在输入变变数(可能控制制因子)的设定中中要慎重重的检验验和确认认相对复杂杂的统计计分析来来说，更更重要的的是要有有适当的的实验设设计各种实验验设计可可根据特特定状况况(特定问题题,生产样本本,样本利用用性及控控制实验验)等进行必必要的调调整DOE的特征实验计划划输出变量量-Y也称作反反应变数数(Response)是实验设设计的输输出结果果，也是是实验设计计优化、改善的的目标如半导体体Process的产出率输入变量量(因子)-Xs也称作因因子(Factor)潜在解决决方

8、案或或研究中中的变量量因子，可可按水平平不同分分类如半导体体Process中输出变变量为产出率时时,其因子为为:压力、温温度关联术语语输出变数数YX1X2X3X4X5输出变数Y输入变数数X实验计划划关联术语语RUN温度压力1100121003320014200351001610037200182003因子处理组合合水平反复再现一个工程程师想检检验温度度和压力力对一个个化学收收益的影影响实验计划划 因子ProcessInput(原材料,部品等)Output(品质特性性值等)X1X2. .Xp可控的InputN1N2 .Nq不可控的的InputY1,Y2, etc.因子:因子（Factor）是指在

9、在所研究究的实验验中对反反应（Response）有影响响的可控控或不可控控的变量量。因子可以以是定量的，如以度度为单位位的温度度和以秒秒为单位位的时间间；因子也可可以是定性的，如不同同的设备备、不同同的作业业者、清清洁或不不清洁的的状况都都可成为为因子实验计划划压力:HHHH LLLLHHHHLLLL HHHHLLLL温度:HHLL HHLLHHLLHHLL HHLLHHLL实验顺序序水平因子 水平水平:因子的“水平平”是指指实验中中被调查查的因子子的不同同取值。对于定量的因子，所所选择每每个的数数值成为为一个水水平，即即如果某某实验在在两个不不同的温温度下运运行，那那么就说说该因子子“温度度

10、”就就有两个个“水平平”对于定性的因子，类似如干干净程度度的情况况下也有有两个“水水平”：干净与与不干净净实验计划划Run温度压力1HiHi2HiHi3LoHi4LoHi5HiLo6HiLo7LoLo8LoLo处理组合合配置组合合配置组合合:是指实验验中不同同因子的的不同水水平的一一个组合合。一个全体体实验中中处理组组合的个个数通常常是等于于各因子子水平数的的乘积。实验计划划压力:HHHHLLLLHHHHLLLLHHHHLLLL温度:HHLLHHLLHHLLHHLLHHLLHHLLTest Sequence重复2次反复和再再现第1次再现第2次再现Repetition和replication实验

11、计划划重复(Repetition):在一个实实验配置置组合条条件下测测试数个个样品（揭示短期有效效性）再现(replication):在一个时时间序列列上重做做整个实实验（揭示长期期有效性性）-重复和再再现主要要是为实实验系统统中的自自然散布布提供估估计-在同一实实验中你你可以两两个都使使用-在实验中中两个都都直接与与样品数数相关反复和再再现实验计划划反复实验验法（TrialandError）单因子法法（One-Factor-at-a-Time）(OFAT)部分阶乘乘法（Fractional Factorials）全阶乘法法（Full Factorials）反应表面面法（ResponseSur

12、face Methods）其他方法法EVOP (Evolutionary Operation)实验的类类型实验计划划问题:当当前前的耗油油量是20mpg.想要达到到30mpg.我们可以以先后尝尝试:改用汽油油的品牌牌改变辛烷烷值慢点开调整发动动机清洗并打打蜡购买新轮轮胎改变轮胎胎冲气压压如果某一一个或几几个起作作用将如如何认识识？如果某一一个或几几个不起起作用有有将如何何处理？反复实验验法对每个相相关因子子分别进进行实验验,从中中选择一一个有效效的方案案实验计划划速度燃料轮胎压力力每升行使使距离55853023658530296591302365853524你需要多多少次运运行才能能判断出出这

13、些变变量的最最佳组合合呢？你将如何何解释以以上结果果？假如还有有更多的的变量，要花多多长时间间才能得得到一个个满意的的解决方方案？假如有两两个或多多个变量量的特定定组合决决定着最最佳的耗耗油量怎怎么办？问题:耗耗油油量是100Km/ 5L单因子法法(OFAT)对所有相相关因子子进行有有次序的的关联实实验,在在前一个个因子的最最佳条件件下进行行下一个个因子的的实验实验计划划OFAT实验这时你可可以得出出什么结结论？问题:耗耗油油量是100Km/ 5L温度燃料轮胎压力每升行使距离558530236585302955913037659130235585353765853524559135306591

14、3536全阶乘法法(FullFactorialExperiment)-对所有因因子的所所有可能能的全部部组合进进行实验验实验计划划DOE的阶段Screening从多数的的输入变变量中筛选出出少数重要的输输入变量量特征化把握重要要输入变变量影响输出出变量的特征最佳化设定重要要的输入入变量的最佳条条件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精密度实验计划划例题-问题状况况:PCB制造工程程使用的的波峰焊焊设备,最近出现现下列情情况,一个PCB板上将实实施2000次的焊接接作业,检查发现现平均每每个PCB板上发生生有20个缺陷,即缺陷率率

15、为1.0%-对缺陷的的处理:对于发现现的缺陷陷,将实施手手工焊接接作业进进行修理理-工程师要要进行的的工作:什么变量量对缺陷陷的产生生有影响响?为了减少少焊接缺缺陷针对对某种变变量应采采取哪些些措施?实验计划划DOE阶段的例例子因子的选选定可能控制制的因子子(输入变数数)焊接温度度预热温度度焊接深度度Flux形态Flux比重传送速度度传送角度度不可能控控制的因因子(噪音变数数)作业者生产计划划PCB厚度PCB上使用的的部品形形态PCB上部品的的配置实验计划划DOE阶段的例例子-筛选(Screening)阶段筛选阶段段的目的的:就是识别别或查找找出对发发生缺陷陷有影响响的重要要因子为了找出出对发

16、生生缺陷有有影响的的重要因因子,就就要了了解哪些些因子是是输入因子,哪哪些是是噪音因因子对发生PCB缺陷有影影响,利用PB法或部分分阶乘法法实施实实验,并分析其其结果,找出两个个重要因因子焊接温度度焊接深度度实验计划划DOE阶段的例例子-特征化阶阶段特征化的的目的:就是明白白焊接温温度和焊焊接深度度对发生生缺陷起起什么作作用为了减少少单位缺缺陷数,决定焊接接温度和和焊接深深度的设设定或调调整方向向;为了避免免缺陷率率变高或或发生意意想不到到的工程程结果,提供全体体制造工工程中需要谨谨慎控制制的变量量的相关关情报;以焊接温温度和焊焊接深度度为例的的两个输输入变量量实施2K全阶乘加加中心点点实验得

17、到到下列结结果实验计划划DOE阶段的例例子3002602802402202000.50.751.01.251.5焊接温度度()焊接深度度(mm)0.8%1.2%1.5%1.6%1.0%当前缺陷陷率往低缺陷陷率变化化的方向向焊接温度度增加缺陷率减减少焊接深度度减少缺陷率减减少实验计划划DOE阶段的例例子-最佳化阶阶段最佳化阶阶段的目目的:就是查找找出缺陷陷率最小小的时候候焊接温温度和焊焊接深度的水水平设置置以焊接温温度和焊焊接深度度为例的的两个输输入变量量实施2K全阶乘或或RSM实验得到到下列结结果焊接温度度为: 255()焊接深度度为: 0.83(mm)结果:缺陷为0.8%实验计划划建议事项项

18、对问题分分析要密密切结合合非统计计性的知知识这方面工工程专家家拥有很很多的知知识和经经验非统计的的知识在在选定因因子,决定因子子水平,决定反复复次数,分析结果果的解释等等方面要要重点的的灵活使使用尽量采取取简单的的设计和和分析方方法请不要盲盲目滥用用过分复复杂的统统计分析析方法;比较单纯纯的设计计和分析析方法最最好实验计划划注意事项项-实际与统统计的差差异注意在统统计上有有意义的的结果,可能在实实际上却却没有意意义如某项改改善远远远超出规规格范围围时,或某项改改善在实实际中需需要花费很多多费用时时都是不不可取的的-实验通常常要反复复实行-实验的反反复,通过实验验方法的的改善要要逐渐达达到最终终

19、目的-只做一次次实验就就想得出出结论,往往是不不可行的的实验计划划明确实验验目的选择输出出变量决定因子子和水平平数选择DOE实施实验验及收集集数据分析实验验结果结论和提提案通过DOE能了解什什么?如产出率率,作业时间间,清洁度等等如温度(100,150),重量(20,30,40kg)ANOVA,Factorial Design,RSMCollecting dataRunning theMinitab,analyze it改善方案案制作实验计划划-顺序必要时重重复实验验明确实验验目的选择输出出变量决定因子子和水平平数选择DOE实施实验验及收集集数据分析实验验结果结论和提提案明确实验验的目的的明确

20、把握握要解决决的问题题明确把握握要从实实验得到到的目的的-如投射器器的例子子:想查找弹弹射距离离最远的的组合条条件-前面波峰峰焊的例例子:想查找缺缺陷率最最低的因因子组合合条件实验计划划-顺序选择输出出变量(特性值)输出变量量的定义义-输出变数数是计数数型,还是计量量型?-改善的目目的是什什么?目标值(平均)/散布水准准(标准偏差差)-能否统计计性的管管理输出出变量?-输出变量量随着时时间变吗吗?-希望能发发现出多多大的输输出变量量的变化化程度?-输出变量量是否具具备正态态分布?-MSA是否可靠靠?-希望得到到多个输输出变量量吗?明确实验验目的选择输出出变量决定因子子和水平平数选择DOE实施实

21、验验及收集集数据分析实验验结果结论和提提案实验计划划-顺序决定因子子因子的选选择-确认在实实验中所所有输入入变量能能否选定定为因子子-准备对没没被选定定为因子子的输入入变量的的处理方方案-定义因子子的类型型计数型变变量计量型变变量明确实验验目的选择输出出变量决定因子子和水平平数选择DOE实施实验验及收集集数据分析实验验结果结论和提提案实验计划划-顺序决定因子子不可控因因子(噪音变量量)的定义-作为对输输出变量量有影响响的变量量本应进进行控制制,但有些在在现实中中是不可可能控制制的变量量处理噪音音变量的的方法-利用随机机化-试图把噪噪音变量量维持为为常数的的方法-利用Block化-反复实验验明确

22、实验验目的选择输出出变量决定因子子和水平平数选择DOE实施实验验及收集集数据分析实验验结果结论和提提案实验计划划-顺序决定因子子的水平平按因子数数及影响响的特性性选择水水平数-因子多时时,用2水平-只有线形形影响时时,用2水平-估计有曲曲线影响响时,用3水平水平的范范围设定定:-原则是当当存在差差异时能能充分保保证显示示出此差差异的程度-不可脱离离实现可可能性的的范围(但可以超超出当前前Process的范围)-对计量性性数据的的输入变变量的水水平设定定,大体上要考虑当当前条件件的界限限明确实验验目的选择输出出变量决定因子子和水平平数选择DOE实施实验验及收集集数据分析实验验结果结论和提提案实验计划划-顺序选择DOE筛选实验验6以上部分阶乘乘实验410全阶乘实实验15反应表面面