Progettazione di esperimenti
introduzione
Il Design of Experiments (DOEs) si riferisce a un metodo strutturato e pianificato, che viene utilizzato per trovare la relazione tra diversi fattori (diciamo, variabili X) che influenzano un progetto ei diversi risultati di un progetto (diciamo, variabili Y).
Il metodo è stato coniato da Sir Ronald A. Fisher negli anni '20 e '30.
Vengono progettati da dieci a venti esperimenti in cui i fattori applicabili variavano metodicamente. I risultati degli esperimenti vengono quindi analizzati per classificare le condizioni ottimali per trovare i fattori che hanno la maggiore influenza sui risultati e quelli che non lo fanno e per identificare interfacce e sinergie tra i fattori.
I DOE sono utilizzati principalmente nel dipartimento di ricerca e sviluppo di un'organizzazione in cui la maggior parte delle risorse è destinata a problemi di ottimizzazione.
Per ridurre al minimo i problemi di ottimizzazione, è importante mantenere bassi i costi conducendo pochi esperimenti. La progettazione degli esperimenti è utile in questo caso, poiché richiede solo un numero limitato di esperimenti, contribuendo così a ridurre i costi.
Concetti fondamentali di DoE
Per utilizzare con successo il Design of Experiments, è importante aderire a otto concetti fondamentali.
Una volta seguiti in sequenza i seguenti otto passaggi, sarai in grado di ricevere un risultato positivo da Design of Experiments.
Passo 1
Set Good Objectives:Prima di iniziare a progettare un esperimento, è importante stabilire il suo obiettivo. Con un obiettivo definito, è facile escludere fattori non rilevanti per l'esperimento. In questo modo si ottimizzano i principali fattori critici.
Nelle fasi iniziali dello sviluppo del progetto, si consiglia di utilizzare un disegno sperimentale, la scelta di un fattoriale frazionario a due livelli. Questo progetto di esperimenti vaglia un gran numero di fattori in esecuzioni minime.
Tuttavia, quando si stabilisce una serie di buoni obiettivi, molti fattori irrilevanti vengono eliminati. Con obiettivi ben definiti, i manager possono utilizzare un design della superficie di risposta dell'esperimento che esplora pochi fattori, anche se a molti livelli.
Anche la definizione di buoni obiettivi all'inizio aiuta a costruire una solida comprensione del progetto oltre a creare aspettative realistiche sul suo risultato.
Passo 2
Measure Responses Quantitatively: Molti progetti di esperimenti finiscono con un fallimento perché le loro risposte non possono essere misurate quantitativamente.
Ad esempio, gli ispettori del prodotto utilizzano un metodo qualitativo per determinare se un prodotto supera o meno la garanzia di qualità. Questo non è efficiente nei progetti di esperimenti in quanto un passaggio / non superato non è sufficientemente accurato.
Passaggio 3
Replica per smorzare la variazione incontrollabile: replicare un dato insieme di condizioni molte volte offre più opportunità per una stima precisa delle risposte.
La replica offre anche l'opportunità di rilevare effetti significativi come i segnali in mezzo a variazioni incontrollabili del processo naturale, come il rumore.
Per alcuni progetti, variazioni come il rumore annegano il segnale, quindi è utile trovare il rapporto segnale / rumore prima di fare un progetto di esperimento.
Passaggio 4
Randomize the Run Order: Per eludere influenze incontrollabili come i cambiamenti nella materia prima e l'usura degli utensili, è necessario eseguire gli esperimenti in ordine casuale.
Queste influenze variabili possono avere un effetto significativo sulla variabile selezionata. Se un esperimento non viene eseguito in un ordine casuale, il progetto dell'esperimento specificherà gli effetti dei fattori che derivano di fatto da queste influenze variabili.
Passaggio 5
Blocco delle fonti di variazione note: tramite il blocco, è possibile escludere gli effetti di variabili note come i cambi di turno o le differenze della macchina.
Si possono dividere le corse sperimentali in blocchi omogenei e quindi rimuovere matematicamente le differenze. Ciò aumenta la sensibilità del design dell'esperimento. Tuttavia, è importante non bloccare nulla che si vuole studiare.
Passaggio 6
Know Which Effects (if any) Will be Aliased: Uno pseudonimo significa che una o più cose sono cambiate nello stesso modo contemporaneamente.
Passaggio 7
Do a Sequential Series of Experiments: Quando si conduce un progetto di esperimento è importante condurlo in modo cronologico, vale a dire che le informazioni raccolte in un esperimento dovrebbero essere in grado di essere applicate a quello successivo.
Passaggio 8
Always Confirm Critical Findings: Alla fine di un progetto di esperimento, è facile presumere che i risultati siano accurati.
Tuttavia, è importante confermare i propri risultati e verificare i risultati. Questa convalida può essere eseguita utilizzando molti altri strumenti di gestione disponibili.
Conclusione
Il Design of Experiments è uno strumento importante che può essere utilizzato nella maggior parte delle industrie manifatturiere. I manager, che utilizzano il metodo, non solo risparmieranno sui costi, ma miglioreranno anche la qualità del loro prodotto e garantiranno l'efficienza del processo.
Una volta completata la progettazione degli esperimenti, i manager dovrebbero fare uno sforzo supplementare per convalidare il risultato ed effettuare ulteriori analisi dei risultati.