DOE-(试验设计)培训.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,DOE,试验简介,（培训资料）,Co,新加坡黑带大师,1,DOE,（,design of experiments),试验设计是对试验方案进行优化设计，以降低实验误差和生产费用，减少实验工作量，并对试验结果进行科学分析的一种科学方法。试验设计方法最早由费雪在农业试验时提出，,20,世纪,60,年代，日本,一、起源及概念：,Co,2,的质量管理专家田口玄一博士将其用于工业过程优化，使此方法得以普及和发展。在,20,世纪,80,年代早期兴起的,6,西格玛管理系统中，作为,DMAIC,模式的重要一环，试验设计成为过程改善不可或缺的利器。在过程中，影响输出的因素往往非常多，试验设计方法就是一种同时研究多个,Co,3,因素（,XS,）对输出（,Y,）的影响的方法，它是通过对选定的输入因素进行精确，系统的人为调整（变化）来观察输出变量的变化情况，并通过对结果的分析，最终确定影响结果的关键因素及其最有利于结果的取值方法。如下图：,Co,4,输入（,XS,）,输出（,Y,）,制造过程,Co,5,6 Sigma,相关知识介绍,一、,6 Sigma,的定义,1,、什么是“,6 Sigma”,A,：,6 Sigma,是一整套系统的企业管理理论和实践方法，其目标是最大程度地实现和保持企业运营成功。,B,：,6 Sigma,的原动力来自对客户需求的理解，对企业现状，数据地科学分析，及对改进企业的运营过程的渴望。,C,：,6 Sigma,的质量目标小于,3.4DPMO,，,99.99966%,合格,-,每百万机会中只有,3.4,个缺陷,6,2,、,6 Sigma,经历的四个里程碑,A,：,30,年代，,SHEWHART,（休哈特）引入统计过程图（,COTROL CHART,）,B,：,50,年代，,DEMING,（戴明）对“新”管理哲学的贡献,C,：,70,年代，,TAGUCHI,（田口玄一）引入质量工程,D,：,90,年代，世界市场的出现和,6 Sigma-ROBERT GALVIN,请,MIKEL HARRY,创建摩托罗拉的,6 Sigma,的研究院，后在亚利桑那洲创建,6 Sigma,学院,7,3,、衡量,6 Sigma,的度量指标,A,：质量合格率（,QUALITY YIELD,）,B,：百万分之一,PPM,C,：每百万中的缺陷,DPM,D,：每百万机会中的缺陷,DPMO,8,4,、,6 Sigma,的团队：绿带（,Green Belts,）、黑带（,Black Belts,）、大黑带（,Master Black Belts,）、倡导者（,CHAMPIONS,）、执行官（,EXECUTIVE LEADER,），团体从小到大各司其职。,9,二、,运用,6 Sigma,解决问题的方法,5,个步骤,DMAIC,1,、,DEFINE,（定义）,-,识别改进机会,A,：界定项目的范围,B,：筹集资源，为项目分配时间,2,、,MEASURE,（测量）,-,量过程的当前状态,A,：绘制过程图，特别注意影响质量的关键过程和不增加价值的时间,B,：制定收据收集计划,/,度量指标,C,：收集数据，评估当前状态（例如每百万中的缺陷）,10,3,、,ANALYZE,（分析）,-,找出造成缺陷的原因（长期和偶然问题）,A,：确定造成缺陷的原因,B,：找出影响关键输出的少数几个至关重要的过程输入标量,C,：优先使用简单工具，适当运用,QC,手法,4,、,IMPROVE,（提高）,-,开发和执行解决问题方案,A,：改变过程设置,B,：重新设计过程，减少缺陷,5,、,CONTROL,（控制）,-,实施控制，预防缺陷,A,：控制阶段目标，实施新机制或新过程，防止问题重现,B,：包括开发文档记录和实施控制计划,DMAIC-,提供问题求解的框架,11,二、试验设计用途,一）在工作实践中，我们无时无刻不在进行试验，只不过是有时无意识罢了，通过试验我们可以达成下列目标：,1,、确定、验证和优化制造过程的主要影响变量及其影响；,2,、创造对物料和产品变化不敏感的制造过程；,Co,12,3,、设计对使用环境不敏感（既受环境的影响小）的产品；,4,、降低总的设计周期；,5,、减少,ECN(,设计变更通知书,),数量；,6,、改进与,CTQS,有关的产品品质、成本和性能指标；,7,、提高新设计产品的工艺性；,8,、制造过程列出问题及解决方案；,9,、减少对产品的检查和测试；,Co,13,一）在进行基础研究时，试验设计可用来：,1,、发现变量间的联系；,2,、明确技术要点；,二）在进行产品设计时，试验设计可用来：,1,、做灵敏度分析；,2,、建立可靠性公差；,3,、确定部品特性；,4,、确定设计布局；,三、试验设计的使用：,Co,14,5,、使用较低等的材料和部品以降低成本；,6,、减少变异；,7,、改善新设计产品的性能；,三）在进行制造过程（工艺）设计时，试验设计可用来：,1,、进行过程变量研究；,2,、变量的优化设置；,3,、建立可靠的公差；,4,、发现低成本的解决方案；,Co,15,5,、减少过程变化；,6,、将过程均值逼近目标值；,7,、缩短制造周期；,8,、消除缺陷；,9,、提升产品可靠性；,四）在过程改善时，试验设计可用来：,1,、解决问题；,2,、研究过程变量间的相互关系；,3,、进行过程能力研究；,4,、比较设备和方法的影响度；,Co,16,五）计量时，试验设计可用来：,1,、进行量具研究；,2,、确定主要误差；,3,、将测量误差降至最小；,四、试验设计的一些相关概念：,一）指标：在试验中用来衡量试验结果的量叫试验指标，在六西格玛系统中，试验指标是公司与客户共同关心的项目的（,CTQ S,：关键影响因素）；,Co,17,二）因素又称因子，在试验中，影响试验考核指标的量称为因素。因素是我们前面说过的作用因素即自变量（,X S,）；,三）水平是试验中各因素的不同取值；,四）通用符号：在试验表中，一般用“,+”,、“,-”,号或“,1”,、“,2”,、“,3”,等来表示因素的不同水平，当因素只有高低两个水平时，用,“,+”,号代表高水平，“,-”,代表低水平（数值较,Co,18,低），当因素有,3,个以上水平时，用“,1”,、“,2”,、”,3“,来依次表示从低到高的水平，值得一提出来的是，在同一试验表中，只能出现同类符号，以“,+”,、“,-”,或“,1,、”,2”,、“,3”,而不可相混用；,五）为了更加清楚的说明以上概念，举实例如下：,例,1,：,7571250,成品尺寸变异不稳定遭客户投诉，公司决定成立西格玛项目组进行改善，经前期定义测量，分析阶段后，项目组确定成品尺寸变异,Co,19,是由于硅胶尺寸引起，他们得出以下试验表：,Co,20,RUNS,A,B,C,D,Y,1,-1,-1,-1,-1,2,-1,-1,+1,+1,3,-1,+1,-1,+1,4,列表说明如下：,Co,21,在试验设计时，试验因素（输入变量）有两种：一种是在试验时我们可以以人为进行控制的，称为可控因素；一种是人为无法控制的称为噪声（随机）因素：,一）可控因素是在试验过程中我们可以设置和保持其在一个希望的水平上的因素，有以下特征：,1,、改善团队可以确信（根据经验和以往数据）其对指标,Y,有重要影响；,五、因素的分类：,22,2,、在试验过程中可以比较容易地进行人为改变：如：喷涂工艺中的油墨粘度、喷枪方向、喷枪距离等；,二）噪声因素是试验过程中可使试验结果发生偏差，但我们无法对其进行控制的因素，或要控制它需付出高昂的代价，其特征如下：,1,、使试验结果偏离目标；,2,、无法或很难人为控制；如：人的思维、天气状况、季节变化、自然发展等。,23,六、试验设计的类别：,一）试验类别的选择依据：,1,、研究目标立即通过试验希望达到什么目的、解决什么问题；,2,、因素和水平数：我们调查、分析范围；,3,、每次试验成本；,二）试验类别如下表：,24,25,三）试验方案（类别）的选择流程：如下图,：,26,由上表可以看出：,1,、通过确认历史数据或收集现场数据来确定目前的过程能力；,2,、确立试验目标；,3,、确立衡量试验输出结果的变量；,4,、确立影响输出结果的各类可控因素和噪声因素；,七、试验设计的一般步骤：,27,5,、确定每个因素的水平数和各水平的实际取值；,6,、选择试验用表、使其能适应所选择的因素,和水平数需确定试验次数；,7,、验证测量系统；,8,、试验资源准备：包括人员、材料、设备、,资金等建立测试计划；,9,、进行试验：确信每个试验单元均被对应于,其试验条件做好标示；,28,10,、测量试验单元；,11,、分析数据标准是否影响因素,；,12,、确认取得最好输出结果的因素水平的组合；,13,、在此优化组合的因素和水平值上进行重复试验以确认效果；,29,14,、通过标准作业程序固定优化以试验条件（因素和水平），并进行应有的控制；,15,、重新评估过程能力。,八、,DOE(,试验设计,),的几种表格,30,一）,31,二）,32,三）,33,“,实践是检验真理的唯一标准,”,这句名言，也许可以很好诠释,“,实验设计,”,。实验设计是在大量的事实基础之上，以事实说话。记住一种品管永恒不变的管理方式,“,以事实为基础的管理方式,”,。,九、总结：,34,DOE,试验案例说明,35,案例一（结论确定型）,36,型号,:748H00483-00M.,客户 要求的,CPK,尺寸标准为：,33.910.1mm(,两个定位孔的距离,).,但最近出现多次尺寸变异偏长,因是客户要求的,CPK,重点尺寸,品管部决定试验重新验证现在的生产条件,并寻找最佳的机台条件。（机台吨位,:200T).,37,一：前期,1,、成立小组,:,张三、李四、王五、赵六,附会议纪要,).,38,2,：分析（鱼骨图分析）,小组人员：,张三、李四、王五、赵六,。工序：油压。时间：,2005,、,9,、,19,。制作：张三。,39,3,：总结,经过小组的分析，认为影响产品尺寸偏长的主要原因为：“油压硫化时间”，“油压机台压力”设置偏高。分析小组决定进行,DOE,试验确定最佳的机台参数。,40,一）进行试验：,1,、试验目标：是确定不同生产条件对产品尺寸的影响及确定最佳条件组合,;,、,2,、测量指标：油压产品的尺寸；,3,、影响因素,XS,：本试验已确定是考察不同生产条件,(,硫化时间,机台压力,),对测量指标的影响，即影响因素为,2,个,:,硫化时间,机台压力；,4,、确定可能影响到输出指标的噪声因素；,5,、列出,DOE,试验计划表：,41,DOE,试验计划表,项目负责人：张三 部门：品管部,项目：改善油压条件对产品尺寸变异的影响,.,日期：,2006.2.20,DOE,目标：确定产品生产的最佳的机台条件,.,相关背景：油压条件不稳尺寸变异偏大,.,需近快确定生产最佳条件,.,输出特性指标：,关键特性,如何测量,是否用于,DOE,产品尺寸,常温下,2D,测量,是,42,43,44,6,、决定对每次试验抽取,5PCS,样品进行研究，试验结果如下表：,试 验,因 素,样品尺寸,(,单位,:mm),硫化时间,机台压力,1,2,3,4 5,1,150s,90kg/cm,2,33.93,34,34.2,33.8 34.09,2,150s,130kg/cm,2,33.8,34.2,33.9,35 35.5,3,100s,90kg/cm,2,33.5,34.08,34.01,33.9 34.2,4,100s,130kg/cm,2,33.98,34.5,34.2,33.7 34.5,45,二,),分析不同条件对产品尺寸的影响,;,46,硫化时间,压 力,90kg/cm,2,130kg/cm,2,150s,33.93,、,34,、,34.2,、,33.8,、,34.09,33.8,、,34.2,、,33.9,35,35.5,100s,33.5,、,34.08,、,34.01,、,33.9,、,34.2,33.98,、,34.5,、,34.2,、,33.7,、,34.5,47,2,、设：,A1=150s A2=100s,A1=33.93+34+34.2+33.8+34.09+33.8+34.2+33.9+35+35.5/10=34.242,A2=33.5+34.08+34.01+33.9+34.2+33.98+34.5+34.2+33.7+34.5/10=34.057,48,从上图可以看出，硫化时间对产品尺寸影响很小。,49,3,、分析不同机台压力对产品尺寸的影响,;,50,硫化,时间,压 力,90kg/cm,2,130kg/cm,2,150s,33.93,34,34.2,33.8,34.09,33.8,34.2,33.9,35,35.5,100s,33.5,34.08,34.01,33.9,34.2,33.98,34.5,34.2,33.7,34.5,51,4,、设：,B1=90kg/cm,2,B2=130kg/cm,2,B1=33.93+34+34.2+33.8+34.09+33.5+34.08+34.01+33.9+34.2/10=33.98,B2=33.8+34.2+33.9+35.0+35.5+33.98+34.5+34.2+33.7+34.5/10=34.328,52,从上图可以看出，机台压力对产品尺寸影响较大。,53,5,、分析两因素交互作用对产品尺寸的影响,;,54,硫化时间,压 力,90kg/cm,2,（,B1,）,130kg/cm,2,（,B2,）,150s,（,A1,）,33.93,34,34.2,33.8,34.09,33.8,34.2,33.9,35,35.5,100s,（,A2,）,33.5,34.08,34.01,33.9,34.2,33.98,34.5,34.2,33.7,34.5,55,6,、交互作用影响可表达为,A1B1,，,A1B2,，,A2B1,，,A2B2,。共有四种交互作用。,A1B1=33.93+34+34.2+33.8+34.09/5=34.004 A1B2=33.8+34.2+33.9+35.0+35.5+/5=34.48,A2B1=33.5+34.08+34.01+33.9+34.2/5=33.956 A2B2=33.98+34.5+34.2+33.7+34.5/5=34.176,B1,B2,A1,34.004,34.48,A2,33.956,34.176,56,150s,100s,交 互 作 用 对 尺 寸 的 影 响,7,）、从上图看出,硫化时间和机台压力之间有交互作用，因为图中的两条直线不是平行线。,57,8,、交互作用分析：从图中可以看出：,A1B1=34.004,A1B2=34.48 34.48-34.004=0.476,A2B1=33.956 34.176-33.956=0.22,A2B2=34.176,由此可以看出硫化时间取,100s,时比,150s,的尺寸变异要小,可以确定硫化时间取,100s,。,58,8,、交互作用分析：从图中可以看出：,A1B1=34.004,A2B1=33.956,34.004-33.956=0.048,A1B2=34.48 A2B2=34.176 34.48-34.176=0.304,由此可以看出机台压力取90kg/cm,2,时比130kg/cm,2,的尺寸变异要小,可以确定机台压力取90kg/cm,2,59,三、试验结论：,1,、经过小组成员的分析及,QC,手法的运用，得出影响产品尺寸的关键因素为：硫化时间、机台压力。,60,2,、将各影响因素设置在如下水平时，产品尺寸最好且变异小。,因 素,最优参数,硫化时间,10020s,机台压力,9020kg/cm,2,模温,上,/,下：,168/1655,料重,4.2g0.1,61,3,、现场标准的制定及标准卡的修正,62,案例二（结果验证型）,63,7575126A01,成品近段时间，出现了多次,RCA,摩擦寿命,NG,的现象。针对此情况，,品管部决定成立一个试验小组，为解决此问题进行,DOE,试验。,64,一、前期：,1,、成立小组,:,张三、李四、王五、赵六,(,附会议纪要,).,65,2,：分析（鱼骨图分析）,小组人员：,张三、李四、王五、赵六,。工序：喷涂。时间：,2006,、,2,、,19,。制作：王五。,66,3,：总 结,经过小组大量的分析，认为问题出在不同供应商的油墨上，,7575126A01,目前使用三家供应商的油墨。分析小组针对此分析结论决定做,DOE,试验进行验证。,67,一）进行试验：,1,、试验目标：是确定不同供应商提供的油墨对,RCA,摩擦寿命的影响测量指标；,2,、测量指标：成品的,RCA,摩擦寿命；,3,、影响因素,XS,：本试验已确定是考察不同供应商的油墨对测量指标的影响，即影响因素只有,1,个：油墨供应商；,4、确定可能影响到输出指标的噪声因素；,5,、列出,DOE,试验计划表：,68,DOE,试验计划表,项目负责人：张三 部门：品管部,项目：验证不同供应商油墨对,RCA,寿命的影响。日期：,2005.8.20,DOE,目标：确定不同供应商的油墨对,RCA,摩擦寿命的影响程度。,相关背景：因现成品寿命要求,100,圈，但近段时间,RCA,寿命不过且不稳定。,输出特性指标：,关键特性,如何测量,规格,是否用于,DOE,RCA,摩擦寿命,常温下摩擦至磨破为止,100,圈,是,69,过程可控因素表,可控因素,对输出的影响度,试验时改变难易度,是否作为试验因素,如是试验因素,如非试验因素,目前水平,目标水平,如何固定其为常量,在何种水平,油墨供应商,是,低于,100,圈,100,圈,/,/,油墨粘度,否,/,/,漏斗测量,固定为：,8.5-9.5,秒,/,斗,油墨厚度,否,/,/,千分尺测量,固定为：,6-9um,备注：有重大影响、容易改变,;,70,过程噪声因素表,噪声因素,对输出的影 响 度,试验时改变难易度,是否作为试验因素,如是试验因素,如非试验因 素,策 略,试验水平设置,如何固定其为常量，在何种水平,可靠性设计,中心复和设计,环境温度,否,/,/,/,固定为：,25,10,环境湿度,否,/,/,/,固定为：,50,30%,振动,否,/,/,/,保持自然状 态,备注：有重大影响,容易改变,;,有中等影响,相对容易改变,;,影响很小,很难改变,.,71,6,、根据以上信息确定试验表如下：,试 验,因 素,水 平,1,1,1,2,1,2,3,1,3,4,1,/,5,1,/,供应商,A,（水平,1,）,供应商,B,（水平,2,）,供应商,C,（水平,3,）,72,7,、决定对每次试验抽取,5PCS,样品进行研究，试验结果如下表：,水 平,因 素,指标（各取样品：,5PCS,）,试验（圈）,1,2,3,4 5,1,供应商,A,101,100,99,104 98,2,供应商,B,98,102,105,121 97,3,供应商,C,102,98,102,103 104,73,三、用方差分析法分析：油墨供应商不同对,RCA,寿命有无关键影响。,1,、计算每个水平评价指标之和：,5,L3=Xi3 =102+98+102+103+104=509,5,5,L1=Xi,1,=101+100+99+104+98=502,L2=Xi,2,=98+102+105+121+97=523,74,2,、计算总和：,3,5,T=,X,ij,=1534,j=1,5,3,i=1,75,3,、,计算每个水平对应的评价指标的平均值：,X1=100.4,X2=104.6,X3=101.8,502,5,523,5,509,5,76,4,、计算总的平均值：,X=T/n.g =1534/15=102.27,77,5,、计算,Q,值：,Q=X,2,ij=101,2,+100,2,+104,2,=157342,j=1 i=1,3 5,78,6,、计算,C,值：,C=T,2,/n.g,=1534,2,/15=2353156/15=156877.067,79,7,、计算总平均和：,SS,T,=Q-C,=157342-156877.067=464.933,80,8,、计算组间平方和：,SS,B,=L,2,i n C,=784614 5-156877.067=45.733,J=1,3,81,9,、计算组内平方和：,SS,W,=SST-SSB,=464.933-45.733=419.2,82,10,、用方差分析表进行分析：,通用单因素方差分析表：,方差来源,SOV,平方和,SS,自由度,(d.f),均方和,(,方差,)MS,F,临界值,Fcrit,水平影响,SS,B,g-1,SS,B,/d.fB,误差,SS,W,g(n-1),SS,W,/d.fw,总和,SS,T,ng-1,F,值,Fcale,MS,B,/MS,W,83,填入上述计算结果,：,SOV,S S,d.f,M S,Fcrit,水平影响,45.733,2,22.8665,3.89,误差,419.2,12,34.933,总和,464.933,14,F,值,Fcale,0.6546,84,查,F,分布表得,F,临界值,:F,0.05,（,2,12,）,=3.89,由于,Fcale=0.6546,Fcrit=3.89,所以在,95%,的置信度下认为,3,个供应商的油墨差异对,RCA,摩擦寿命,NG,无显著影响。,85,11,、各水平（供应商）的平均值分布图：,86,12,、水平差异（供应商差异）对输出的影响：,R,B,=100%,（,SSB/SST,）,=100%,（,45.733/464.933,）,=9.836%,表示有,9.836%,的输出变异由水平差异引起。,87,13,、用圆饼图表示影响如下：,88,14,、结论：经过所有小组成员的共同努力，精密的计算。,由于,Fcale=0.6546,Fcrit=3.89,所以在,95%,的置信度下认为三个,供应商的油墨差异对,RCA,寿命,NG,无显著影响并通过计算得出：供应商的差异对,RCA,寿命,NG,的影响只有,9.836%,。,到此，小组成员圆满完成验证工作。,89,故事一）、有三个人要被关进监狱三年，监狱长给他们三个一人一个要求。美国人爱抽雪茄，要了三箱雪茄。法国人最浪漫，要一个美丽的女子相伴。而犹太人说，他要一部与外界沟通的电话。三年过后，第一个冲出来的是美国人，嘴里鼻孔里塞满了雪茄，大喊道：“给我火，给我火！”原来他忘了要火了。接着出来的是法国人。只见他手里抱着一个小孩子，美丽女子手里牵着一个小孩子，肚子里还怀着第三个。最后出来的是犹太人，他紧紧握住监狱长的手说：“这三年来我每天与外界联系，我的生意不但没有停顿，反而增长了,200,，为了表示感谢，我送你一辆劳施莱斯！”这个故事告诉我们，什么样的选择决定什么样的生活。今天的生活是由三年前我们的选择决定的，而今天我们的抉择将决定我们三年后的生活。我们要选择接触最新的信息，了解最新的趋势，从而更好的创造自己的将来。,90,故事二）：两个人在森林里，遇到了一只大老虎。,A,就赶紧从背后取下一双更轻便的运动鞋换上。,B,急死了，骂道：“你干嘛呢，再换鞋也跑不过老虎啊！”,A,说：“我只要跑得比你快就好了。”二十一世纪，没有危机感是最大的危机。特别是入关在即，电信，银行，保险，甚至是公务员这些我们以为非常稳定和有保障的企业，也会面临许多的变数。当更多的老虎来临时，我们没有有准备好自己的跑鞋？,91,谢 谢 观 赏,92,