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六西格玛DOE试验设计概述及思路解读

六西格玛DOE试验设计概述及思路

一、六西格玛试验设计概述

在六西格玛改进阶段经常采用正交试验设计(正交DOE方法合理经济地寻求设

计优化方案,以确定显著影响产品性能的关键设计参数,在过程开发方面可以实现提

高产量,减少波动,缩短开发时间以及降低总成本。

一家专门作西装裤的服装公司,想要比较四种不同布料:麻纱、棉质、丝质和毛

料做出来的西装裤,哪一种布料的西装裤最耐穿?于是,每种布料做10条西装裤,提供

给40位志愿试穿的人各穿6个月,试穿期间每周4天,然后再拿回来比较裤子破损的

情形。但这里有一个问题是,即使同一种布料作的裤子,给不同人试穿,其破损的程度

都不尽相同,何况不同种布料作的呢?换句话说,我们如何分辨哪些破损是由于人为的

因素?哪些是因为布料本身的耐磨?还是一些其他因素的影响?

这类比较试验在日常生活中到处可见,如几种不同的感冒药,哪个疗效最佳?几种

不同的教学方式,哪种教学效果最好?通常每作完一次试验,都会有一些数据,这些数

据经过分析后会得到一些结论,如在六西格玛管理中,通过界定、测量和分析阶段我

们已经收集了一定量的数据,并对这些数据作了一定的考察,发现了一些对响应变量

(指标有重要影响的少量因子。那么这些结论究竟有多少可信度?我们是否可以放心

的引用它?这类试验,若事前没有经过周详的考虑与设计,即使作完试验,所得的结果

可能与事实有极大的偏差。分析试验设计的目的需要包含下列几点:

①确定潜在的少数变量x是否对响应变量y有影响;

②确定这些有影响的变量x值在什么范围内使响应变量y几乎围绕目标值波动;

③确定x的值以改变响应变量分布的均值,并减少其波动;

④确定具有影响的x值使其不可控变量的影响最小,即使响应变量对外部环境

的变化是稳健的。

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试验设计的方法于20年代由英国学者R.A.Fisher所创,他开发出并首次应用

方差分析的方法作为试验设计中主要的统计分析工具,其整个过程可以用一张方差

分析表表示。试验设计的方法有很多,常用的正交试验设计,数据分析的方法用方差

分析法。在试验设计中,所用到因子、水平、指标等概念与方差分析中概念相同,不

再重复。

二、6Sigma试验设计的思路

试验设计是一个试验策划的过程,通过试验,能收集到合适的数据。希望通过最

少的试验次数获得必要的技术信息,而且用合适的统计方法来分析收集到的数据。

如果我们希望从数据中得到有用的结论,则试验设计的统计方法是必要的。因此,任

何试验设计方法都包含两方面的内容:试验设计和对收集到的数据进行统计分析。

它们是紧密相连的,因为统计分析方法依赖于所采用的设计方案。

①试验问题的提出

明确的提出问题有助于理解所要解决隐含问题的现象。

②对目前状况的理解

为试验问题收集尽可能多的相关历史数据是很有必要的,这有助于理解现在的

状况,可以从文献或者涉及的各个方面收集信息,如工程、质量保证、制造、市场、

操作人员等等。

③响应变量的选择

选择合适的响应变量,还要考虑响应变量是如何度量的,这种度量的精度应得到

保证。

④因子及其水平的选择

试验者必须选择影响响应变量的关键变量x(因子,x的选择可以使用项目分析

阶段的技术。应用于试验中因子的值(水平必须仔细选择。通常选用两个或三个水

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平,最多不宜超过五个水平是比较合适的。水平的范围在试验者感兴趣的区域内应

该尽可能的大。

⑤试验设计的选择

这一步是试验设计流程的核心。试验者通过考虑因子的数目、水平多少、所有

可能的水平组合、试验成本以及可利用的时间等,来选择合适的试验设计。

⑥实施试验

这是一个实际收集数据的过程。试验者应该注意尽可能的使试验环境保持一

致。另外,精确地测量试验结果,获得高质量数据也应加以注意。

⑦数据分析

应采用诸如方差分析和参数估计等统计方法。目的就是通过数据分析,找