DOE case study

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1、實驗設(shè)計21引言我們「輸入」訊號和雜訊，製程或產(chǎn)品產(chǎn)生「輸出」，但是我們利用「回饋調(diào)整」來矯正錯誤或減少誤差。若能將圖面公差轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)差，釐清性能的關(guān)係式，我們往往可能利用蒙地卡羅技術(shù)進(jìn)行模擬。的確可以「虛擬實境」方式來評價參數(shù)設(shè)計和公差設(shè)計的良窳。3解決技巧從千百項變數(shù)之中層別出問題要因，而將焦點集中於五至二十項變數(shù)；若有資料庫我們可以使用時空輪法；若無資料庫則可以使用抽料剝材法或調(diào)配比對法。當(dāng)面對五至二十項變數(shù)，我們可以使用抽絲剝繭法將變數(shù)數(shù)目壓縮至不多於四項。面對少於四項變數(shù)，我們可以使用全式設(shè)計法來釐清主效應(yīng)和交互效應(yīng)。採行比優(yōu)驗證法來驗收最佳製程的配套條件。另外，

2、必要時可以採行公差平行法來制定製程參數(shù)的公差條件。4解決方法52穩(wěn)健設(shè)計穩(wěn)健設(shè)計的目的是：「降低對雜訊的敏感，以達(dá)成性能的最小變異?！轨对O(shè)計階段，我們需要統(tǒng)計方法來恰當(dāng)評價產(chǎn)品的性能，包括對目標(biāo)及變異兩項的敏感度。於設(shè)計階段，我們應(yīng)當(dāng)用盡辦法，讓產(chǎn)品的設(shè)計性能除了能貼近目標(biāo)值之外，性能變異的也同時要小。6黏膠工程冀望量產(chǎn)時黏膠工程後黏結(jié)強(qiáng)度能夠達(dá)到目標(biāo)值，而且黏結(jié)強(qiáng)度的變異夠小。72.1設(shè)計程序產(chǎn)品設(shè)計階段之計畫其內(nèi)容包括了：產(chǎn)品本體、產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)品參數(shù)、性能模式及性能變異。於執(zhí)行階段進(jìn)行實驗或演算；於研析階段驗證成果；於最適階段設(shè)計或參數(shù)變更。8設(shè)計之計畫階段從對策、輸入

3、及工具或要領(lǐng)，我們輸出宗旨、品質(zhì)、參數(shù)、模式和變異等內(nèi)容。9設(shè)計之執(zhí)行階段進(jìn)行實驗或演算，輸入項目有實驗計畫、數(shù)量模式和參數(shù)變異，而常用工具有MatLab、MathCAD、Excel、StatPlus等等。設(shè)計之研析階段進(jìn)行成果驗證，對策有分析成果和驗證成果，而輸入項目有量測數(shù)據(jù)、製程情報和使用情報。設(shè)計之最適階段進(jìn)行設(shè)計或參數(shù)變更，對策是選擇最適策略，而輸入項目有性能之統(tǒng)計成果、和目標(biāo)及規(guī)格。102.2設(shè)計範(fàn)例池座設(shè)計收納三只電池，簧力足夠時才可能產(chǎn)生可靠的觸通，當(dāng)填滿電池時會將彈簧向右頂長，使彈簧產(chǎn)生回復(fù)力而實現(xiàn)電流的迴路。假設(shè)池座長度為A，電池長度為B，三只電池讓彈簧

4、尖端向右位移3B-A，可是市售電池大小尺寸是參差不齊的，以致簧力的大小變異甚大。11計畫階段12執(zhí)行階段取各個參數(shù)的目標(biāo)值為平均數(shù)m和D/3為標(biāo)準(zhǔn)差s，然後利用Excel函數(shù)NORMINV(RAND(),m,s)製造千組常態(tài)隨機(jī)亂數(shù)，包括池座尺寸、電池長度、彈簧長度、彈簧寬度、彈簧厚度及簧材彈性等等。13研析階段利用模擬結(jié)果，首先計算各組的慣性力I和位移量u，再計算觸力F及折力S。結(jié)論：數(shù)量模式相當(dāng)可信。成果：牴觸力稍偏變異過大；折力相當(dāng)充分。14最適階段牴觸力的CPK才僅0.35，原有設(shè)計或設(shè)計的參數(shù)必須變更。電池長度及簧材彈性都是牴觸力的關(guān)鍵參數(shù)，但電池市售品，尺寸無力

5、控制其變異，而簧材彈性的變異也棘手。結(jié)論：數(shù)量模式相當(dāng)可信。成果：牴觸力稍偏變異過大；折力相當(dāng)充分。15研析階段計算彈簧牴觸力與各參數(shù)的相關(guān)係數(shù)。結(jié)論：影響彈簧牴觸力的關(guān)鍵參數(shù)是彈簧長度和簧材彈性。16最適階段牴觸力的CPK才僅0.35，原有設(shè)計或設(shè)計的參數(shù)必須變更。電池長度及簧材彈性都是牴觸力的關(guān)鍵參數(shù)，但電池市售品，尺寸無力控制其變異，而簧材彈性的變異也棘手。17公差設(shè)計結(jié)論：牴觸力的CPK才僅提升至0.37。公差設(shè)計已經(jīng)無法解決目前的難題。將池座尺寸A及彈簧厚度h的公差減半，惟縮緊公差會增加許多成本。18參數(shù)設(shè)計結(jié)論：牴觸力的CPK業(yè)已提升至0.70，稍稍偏心。此際的

6、參數(shù)設(shè)計也走到盡頭了。將池座長度減至110mm及加長彈簧長度至60mm，惟公差取原先水準(zhǔn)。19系統(tǒng)設(shè)計彈簧新設(shè)計：以螺旋取代直桿，繼續(xù)如前的模擬和研析。203實驗計畫製造時面臨許許多多的品質(zhì)問題，常常苦於沒有模式可以憑藉。製程的原理總是「種瓜得瓜，種豆得豆」。將反應(yīng)過程視為黑箱，「踢踹」兩腳可能讓它亮起，進(jìn)而讓我們有望加以改善。輸入訊號{X1,X2,…,Xk}至黑箱之中，黑箱就會輸出一定的效應(yīng)數(shù)值Y，但是除了控制要因之水準(zhǔn)會有變化之外，輸入之訊號中往往夾有各式各樣的雜訊。要因控制之後，雜訊的效應(yīng)如何予以阻絕，或者於計算時如何扣除，實驗計畫法能給我們一些技術(shù)指導(dǎo)。21DOE(

7、實驗計畫法)有計畫地操作實驗的條件，從現(xiàn)象裡歸納出黑箱過程的普遍性及再現(xiàn)性，爾後即可利用所發(fā)現(xiàn)的最適當(dāng)條件來獲得最佳成果。實驗計畫是結(jié)構(gòu)性的方法，於實驗前配置相關(guān)要因KPIV，預(yù)判反應(yīng)值KPOV之成分及機(jī)率，然後決定要因之水準(zhǔn)以進(jìn)行實驗，最後經(jīng)由統(tǒng)計之變異數(shù)分析或者迴歸分析後，可望釐清各項要因的最佳配套水準(zhǔn)。22實驗效益增加我們對製造流程的了解，將流程知識從定性轉(zhuǎn)至定量，而且萃取出主因效應(yīng)及交因效應(yīng)的影響，讓我們能夠?qū)⒀u造流程參數(shù)最佳化。使電腦觸碰式螢?zāi)坏脑峦寺蕪?5%減少至1%。讓紙廠維持同樣的出紙品級，但換用了