课程背景:
很多制造型企业在开发新技术,新产品和新工艺的时候,面临着如下问题和困惑:工程师对于在设计过程中的很多影响因素,如何判断哪些是影响设计指标的关键影响因素,各影响因素对于设计指标的影响程度如何,各关键影响因素的最佳参数组合是什么?
传统的做法是工程师按照自己的经验来设计试验,不断通过试错来逼近想要的设计指标。往往会花费巨大的试验成本,很长的时间来进行试验。最终得到的结果也不能确定是否最佳的设计参数。
试验设计(DOE)提供了一种科学有效的方法来解决这个问题。其原理是通过数理统计的方法,科学地设计不同影响因素及其不同大小水平的排列组合,得到合理的试验样本安排。然后再通过分析试验数据,得到不同因素的交互影响关系以及不同因素的影响排序,进一步试验和分析得到满足设计指标的最佳设计参数。这个方法保证了各因素得到全面的评估,得到的结果是最优解决方案之一,同时极大程度地降低了试验的成本和花费的时间。帮助企业在新技术,新产品和新工艺开发上缩短研发周期,提高研发效率。
田口法是DOE众多类型里面应用较广的一种方法,该方法使所设计的产品质量稳定、波动性小,使生产过程对各种噪声不敏感。在产品设计过程中,利用质量、成本、效益的函数关系,在低成本的条件下开发出高质量的产品。降低产品质量对制造过程中的各种干扰因素的敏感度。是特别适合于制造型企业的一种DOE方法。
近年来越来越多的中国企业开始了解并相继使用了DOE这个工具,行业涉及电子、通信、软件、自动化、集成电路、机电设备、材料、食品、日化、医疗等,尽管这些企业规模大小不一、行业领域各异,但多数均在不同程度上取得了良好的收效。
课程收益:
课程特色:
实战化:讲师具有多年的DOE实战经验,并有丰富的团队培训辅导经验,帮助工程师解决实际的技术问题,指导企业研发团队打过胜仗,所讲内容为亲自实战后的提炼总结,理论少,干货多,专业、实战;
定制化:每次内训课均是在对企业现况、核心需求、学员的工作难点深度理解的基础上定制式课件开发,内容针对性强;
落地化:可以解决企业实际的技术问题。企业可以拿实际遇到的产品设计,工艺开发等遇到的问题来进行实战演练,在学习中解决实际问题。确保学习的知识可以应用于实际工作问题的解决。
多元化:丰富的培训模式,采用课堂讲述、案例分析、互动练习、教练演示、现场问答等方式,让培训课堂有料,有趣,让学员沉浸式学习,快速掌握所学的知识和技能
课程时间:2天,6小时/天,第1天,讲授课纲的内容,第2天,结合企业实际案例进行实战演练的案例讲解。两次课之间建议间隔2周左右,学员在间隔期间用来进行DOE实战演练。
课程对象:研发经理,工程经理,品质经理,研发工程师,工艺工程师,品质工程师等企业技术人员
课程方式:讲师讲授+案例分析+课堂互动+实操演练+辅导答疑+课后作业辅导等方式
课程成果:
课程模型:
课程大纲
引言:DOE是什么?和我们有什么关系?为什么要学习DOE?
第一讲:了解工具——DOE的优点及特点
导入:DOE的含义与发展历程
一、试验方法的分类
方法1:试错法
方法2:单因子法
方法3:DOE
对比:三种试验方法的比较及DOE的优势
二、传统试验方法的缺点
缺点1:再现性低
缺点2:无因子交互作用的信息
缺点3:无法缩小试验规模
三、DOE可以达成的目标
1. 设计对使用环境不敏感(即受环境的影响小)的产品
2. 改进产品品质、成本和性能指标
3. 降低总的开发周期
4. 提高新设计产品的工艺性
5. 确定、验证和优化制造过程的主要影响变量及其影响
分享:DOE在不同领域的用途及DOE的分类
四、DOE的使用要求
1. DOE的使用时机
时机1:为产品选择最合理的配方(原料及其含量)
时机2:提高老产品的产量和质量
时机3:对生产过程选择最合理的工艺参数
时机4:研制开发新产品
时机5:寻找最佳的生产条件
分析:DOE实验过程应避免的情况
2. DOE应遵循的三个原则
——分块,随机性,重复性
3. DOE的执行策略
五、DOE基本术语
——指标、因素、水平、主效应与交互作用
案例:DOE在制造型企业中的应用分享
课程成果1:DOE的优点及使用时机
第二讲:巧用方法——田口法(正交试验法)的操作
导入:正交试验法是什么?有什么优点?
一、正交试验法特点与工具运用
工具:正交试验表
1. 选用正交试验表的原则
原则1:列号数不少于因素个数,保证每个因素都有一个列号安排
原则2:水平个数相对应,因素的水平个数与列号中的水平个数对应
2. 正交试验法的优点
优点1:均匀分散性
优点2:整齐可比性
3. 如何使试验设计更加经济
方法1:偷工“加”料法
方法2:不要让列号为空
4. 指标的特性介绍
1)静态特性(望大,望小,望目)
2)动态特性
5. 填写正交试验表的步骤
第1步:根据指标确定其特性
第2步:挑因素,选水平,制定因素水平表
第3步:选正交表及表头设计
第4步:制定正交试验方案表
分析:填写正交试验表的要点:
--指标的特性要正确;每组试验的重复次数不少于两次,选择合适的正交表
分享:如何选择和确定因子及水平
案例:不同的正交试验表填写方法
二、正交试验法的操作步骤
第一步:明确目的
第二步:选择指标
第三步:确认影响因素和水平
第四步:选择正交试验表
第五步:制定试验计划
第六步:实施试验,收集记录数据
第七步:整理和分析数据,确定最优因素组合
第八步:验证试验结果
分析:试验设计过程中的要点:
--尽可能利用历史数据;谨慎选取水平;保证试验的仿真性;不要遗漏关键因素
三、正交试验法的实施与结果分析
1. 执行试验
第1步:按照正交试验表的分组进行样品的准备
第2步:按照计划进行试验
第3步:试验过程中记录试验的条件和结果
分析:试验执行过程中的要点
--测量前评估测量系统的能力;试验次序随机化,记录试验过程的状况,收集好数据并记录
2. 试验结果分析
导入1:几个关键名词(信噪比(S/N),最佳组合,最适组合)
导入2:不同指标特性的S/N计算公式
第1步:计算各试验S/N及Mean值
第2步:计算所有试验的平均 S/N 及 Mean值
第3步:计算每个因素各水平的S/N 及 Mean值
第4步:最佳组合的选择及结果推算
第5步:最适组合的选择及结果推算
分析:分析试验结果过程中的要点:
--确认试验过程是否有异常情况;检查试验条件是否符合要求;检查指标特性和计算公式是否正确
四、验证试验结果
对分析的结果(参数组合)进行验证试验
分析:验证试验过程中的要点
分享:DOE的使用限制
案例:正交试验法案例分析
五、成功进行DOE的十个窍门
1. 选题画龙点睛
2. 充分掌握现况
3. 提升信息质量
4. 拟定有效目标
5. 试验循序渐进
6. 要因深入分析
7. 掌握母数因子
8. 两水平走极端
9. 多水平靠大边
10. 试验善加管理
讨论:结合十个窍门讨论在过往试验中遇到的问题,有哪些启发?
课程成果2:正交试验法的操作方法
第三讲:善用工具——使用Minitab进行DOE数据分析(0.7h)
一、DOE常用工具软件介绍
——Minitab,JMP
对比:两个工具的优缺点
二、使用Minitab进行正交试验的实际案例操作演示
1. 操作界面介绍
2. 操作方法和步骤
第一步:明确目的
第二步:选择指标
第三步:确认影响因素和水平
第四步:选择正交试验表
第五步:制定试验计划
第六步:实施试验,收集记录数据
第七步:整理和分析数据,确定最优因素组合
分析:DOE在实操过程中存在的8个普遍问题及其解决方法(0.3h)
案例:其它行业的案例分享(0.5h)
实操:本企业案例实操分析
课程成果3:使用Minitab进行正交试验的操作方法
课程总结回顾、答疑解惑及经验分享
课后作业:
每个小组完成一个DOE的完整试验,按照模板规定的要求完成,包含试验计划,数据分析,结论以及验证试验。