Planowanie eksperymentu Przekierowano ze strony: DOE ang. design of experiments, DOE, experimental design

Planowanie eksperymentu
Metoda
Zarządzanie jakością
TwórcaRonald Fisher
Powstanieok. 1920 r.


Planowanie eksperymentu (teoria eksperymentu, projektowanie eksperymentu) - zespół metod wykorzystywanych do stosowania eksperymentów w projektowaniu wyrobu i procesu; polega na stworzeniu matematycznego modelu opisującego jak zachowuje się badany system pod wpływem zmiany parametrów wyrobu lub procesu. DOE zostało opracowane w latach dwudziestych XX w. Przez R. Fishera, a następnie rozwinięte przez Boxa.

Spis treści

Zastosowanie

Projektowanie eksperymentu jest jedną z najskuteczniejszych i zarazem najbardziej zaawansowanych metod badania wpływu różnorodnych zmiennych wejściowych w procesie na wynik analizowanego procesu. Metoda ta może być wykorzystana do zgłębienia wiedzy na temat nowo projektowanych procesów lub wyrobów oraz do doskonalenia już istniejących.

DOE jest niezwykle ważnym narzędziem, za pomocą, którego możliwe jest ustalenie źródłowej przyczyny problemu, poprzez identyfikację zmiennych mających istotne znaczenie z punktu widzenia analizowanego zagadnienia. Może być wykorzystywane do identyfikacji czynników wpływających na proces, oceny wielkości tego wpływu oraz wzajemnej relacji (interakcji) pomiędzy czynnikami. Projektowanie eksperymentu może również zostać wykorzystane w celu określenia konkretnych poziomów, na jakich powinny zostać ustawione te zmienne, aby zoptymalizować wynik procesu.

Opis

Chcąc otrzymać produkt o wyższej jakości i o niższych kosztach, w porównaniu z wyrobami konkurencji, należy zredukować koszty złej jakości (ang. Cost of Poor Quality, COPQ). Jest to możliwe do osiągnięcia poprzez zmniejszenie zmienności procesów produkcyjnych, dzięki kontrolowaniu i analizowaniu zmian krytycznych parametrów procesów produkcyjnych w czasie.

Rzeczywistą redukcję zmienności parametrów (jak również procesów produkcyjnych) można osiągnąć przez użycie nowoczesnych metod i technik zapewnienia jakości, takich jak Planowanie Eksperymentu. Metoda ta, poprzez likwidację przyczyn zewnętrznych, pozwala znaleźć takie ustawienia kontrolowanych parametrów procesu, by uczynić ten proces jak najmniej zmiennym.

Cel

Uzyskanie jak największej ilości wartościowych i wiarygodnych informacji o badanym obiekcie (wyrób lub proces) na podstawie jak najmniejszej liczby doświadczeń. Celem optymalizacji parametrów wyrobu i procesu produkcyjnego może być znalezienie takich nastaw parametrów, aby zapewnić maksymalną jakość, wydajność, zmniejszyć zmienność procesu, bądź zapewnić jego nieczułość na zmiany niekontrolowanych parametrów.

Czynniki uwzględniane w eksperymentach

  1. czynniki sterowalne - ze względu na kształtowanie wyrobu lub procesu mogą być w sposób celowy nastawiane i zmieniane;
  2. czynniki niesterowalne lub sterowalne w ograniczonym zakresie
  3. czynniki zakłócające:
  4. zakłóceń zewnętrznych- odnoszące się do czynników otoczenia lub warunków użytkowania wyrobu bądź prowadzenia procesu
  5. zakłóceń wewnętrznych " odnoszące się do czynników powodujących pogorszenie jakości wyrobów lub zmniejszenie zdolności jakościowej procesu w wyniku zużycia lub starzenia się elementów, zespołów, urządzeń itp.

Ogólny przegląd metod planowania eksperymentu

Sterowanie dowolnym procesem produkcyjnym wymaga monitorowania obserwowanych odchyleń zmiennych diagnostycznych od wartości nominalnych (docelowych). Umożliwia to wykrycie:
  1. systematycznych (nielosowych) odchyleń rzeczywistych wartości przeciętnych od zadanych wartości nominalnych (docelowych),
  2. nadmiernej zmienności rzeczywistych wartości obserwowanych zmiennych diagnostycznych.


We wczesnych etapach tworzenia procesu produkcyjnego, do optymalizacji tych dwóch parametrów wykorzystuje się planowanie doświadczeń:
  • Plany frakcyjne 2(k-p)
  • Plany frakcyjne trójwartościowe 3(k-p), Boxa-Behnkena oraz dwu- i trójwartościowe
  • Plany 2(k-p) maksymalnie nieuwikłane i o najmniejszej aberracji
  • Plany centralne kompozycyjne i wyznaczanie powierzchni odpowiedzi
  • Plany kwadratów łacińskich
  • Plany dla mieszanin i powierzchnie o podstawie trójkątnej
  • Plany dla ograniczonych obszarów i mieszanin
  • Plany D i A-optymalne


Służą one do bieżącego monitorowania procesu produkcji.

Do rozwoju metod eksperymentalnych w sposób szczególny przyczynili się dwaj Japończycy Taguchi i Shainin. Metody Taguchi'ego w rozmaitych aspektach odbiegają od tradycyjnych procedur sterowania jakością i doświadczalnictwa przemysłowego. Przygotował on grunt pod stosowanie metod planowania eksperymentów zorientowanych na projektowanie dla jakości, zaś Shainin wniósł ogromny wkład w rozwój metod planowania eksperymentów do warunków produkcyjnych.

Linki zewnętrzne

Bibliografia

  • A. Hamrol: Zarządzanie jakością z przykładami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005
  • W. Mantura, A. Hamrol: Zarządzanie jakością - teoria i praktyka, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa - Poznań 1999
ostatnia modyfikacja 20 sierpnia 2016 r.