DOE

DOE (Design of Experiments) je experimentální strategie, při které najednou studujeme účinky několika faktorů, prostřednictvím jejich testování na různých úrovních. Jednou z nejpoužívanějších variant DOE je přístup japonského odborníka Dr. Taguchiho. Pokud je Taguchiho přístup realizován v plném rozsahu, používá se i často termín "robustní návrh".  Taguchiho přístup popisujeme i na této stránce.


Definice základních pojmů

Charakteristika jakosti, Y = veličina, pomocí které vyjadřujeme určité vlastnosti produktu nebo procesu. V experimentální terminologii představuje charakteristika jakosti závislou proměnnou, pomocí které kvantifikujeme výsledky experimentů.

Faktor (parametr) = nezávislá návrhová proměnná, která ovlivňuje charakteristiku kvality. Symbolicky označujeme faktory velkými tiskacími písmeny, tj. A, B, C, atd. a jejich úrovně  pro experiment označujeme jako A1 (faktor A na první úrovni),  A2  (faktor A na druhé úrovni), atd.


Pokud chceme studovat, jaký má faktor vliv, musíme provést experimenty se 2 nebo více úrovněmi faktorů. Nejmenší možný experiment bude testování jednoho faktoru ve 2 úrovních. Např. chceme zjistit vliv tlaku:

 A1=2MPa      A2= 3MPa 

 A provedeme 2 testy.

Co když budeme potřebovat testovat více faktorů ve 2 úrovních? Budeme muset testovat všechny kombinace a jejich počet bude strmě růst. např.: 

  • 3 faktory ve 2 úrovních        23=8, podle Taguchiho jen 4 testy
  • 7 faktorů ve 2 úrovních       27=128, podle Taguchiho jen 8 testů
  • 15 faktorů ve 2 úrovních      215=32 768, podle Taguchiho jen 16 testů

 Je zřejmé, že v podnikové praxi není možné provádět experimenty, kde bychom testovali všechny kombinace faktorů. Je jich příliš mnoho. Z tohoto důvodu sestavil Taguchi sadu speciálních tabulek (tzv. ortogonální soustavy, OA), podle kterých lze provádět pouze malou část z celkového počtu možných experimentů. Pomocí těchto soustav provádíme nejmenší možný počet experimentů s maximálním množstvím informací. 


Experimentální procedura

  • Plánování experimentů - definování problému, sestavení týmu, stanovení cíle experimentu a znaku kvality, který budeme optimalizovat (Y), pomocí brainstormingu a screeningu nalezení všech možných faktorů, které mohou danou charakteristiku jakosti ovlivňovat. 
  • Navrhování experimentů - navržení experimentů pomocí vybrané ortogonální soustavy, výstupem je nutný minimální počet experimentů, který musíme provést a konfigurace každého experimentu.
  • Provedení experimentů - experimenty navržené v předchozím kroku provedeme ve výrobě, laboratoři, aj.
  • Analýza experimentů - analýzou zjišťujeme účinky faktorů, jejich optimální kombinaci, která dává nejlepší jakost, % vliv jednotlivých faktorů na kvalitu.
  • Ověřovací testy - protože jde o statistický návrh experimentů, musíme vypočtené výsledky ověřit i prakticky.

Výstupem DOE jsou
  • optimální (maximální) kvalita,
  • robustní kvalita (nemění se ani v různých podmínkách užívání),
  • snížená variabilita - projeví se i ve zvýšení hodnoty známého ukazatele Cpk (způsobilost procesu-viz stránka Základy SPC),
  • snížení nákladů na výrobek/proces,
  • dokonalá znalost vztahů mezi faktory a kvalitou,
  • zkrácení času vývoje nového výrobku/procesu,
  • nebo vyřešení chronických problémů s kvalitou u stávajícího výrobku/procesu.


Podřízené stránky (1): DOE_case