دوستان عزیز در انتهای این پست دو پروژه ویژه طراحی آزمایشات با نرم افزار مینی تب قرار داده شده است که میتوایند جهت رجوع به انتهای صفحه اینجا را کلیک کنید.
طراحی آزمایش ها (DOE) چیست؟
فعاليت هاي طراحي شده اي كه با هدف پي بردن به عوامل تأثيرگذار و چگونگي تأثير آن ها بر فرآيند انجام مي شود، آزمايش هاي طراحي شده یا DOE ناميده مي شود. در گذشته در اكثر كارهاي تحقيقاتي حفظ يک عامل در هر زمان تغيير مي كرد كه انرژي بر و زمان بر بود و بايد از ثابت ماندن بقيه عوامل اطمينان خاطر حاصل مي شد. با پيچيده تر شدن فرآيند مورد بررسي و ظريف تر بودن تأثير عوامل بر آن، موفقيت آزمايش هاي در رسيدن به هدف اصلي به شدت كاهش مي يابد. در طراحي آزمايش ها، اصطلاح ماتريس كه در واقع رديف هاي آن نحوه انجام آزمايش و ستون هاي آن مقادير عوامل مختلف را نشان مي دهد، مورد استفاده قرار مي گيرد. روش طراحي آزمايش ها (DOE) از عبارت Design Of Experiment برگرفته شده است و يكي از روشهاي جدید آمار است كه به وسيله آن مي توان متغيرهاي مهم و کلیدی را که بر کیفیت محصول اثر مي گذراند شناسايي كرد. با استفاده از این تکنیک می توان بر روی عوامل ورودی تغییراتی ایجاد کرد تا به بهترین کیفیت دست پیدا کرد. همچنین می توان سطوح متغیرها را برای دستیابی به بهترین سطح تعیین کرد.
به طور کلی هر سیستم را می توان ترکیبی از اجزاء فرض نمود که یک یا چند ورودی را به یک یا چند خروجـی تـبدیل مـی نمایند. معمولاً خروجی سیستم دارای یک یا چند مشخصه می باشد که به عنوان عملکـرد سیسـتم مطـرح و دارای اهمیت می باشند. از طرف دیگر در جریان تبدیل ورودی سیستم به خروجــی مــورد نظــر یک ســری عوامــل و متغــیرها بــر چگونگــی ایــن تــبدیل تأثــیر مــی گذارنــد. شکل زیر ارتباط بین خروجی و ورودی های یک سیستم را از دیدگاه طراحی آزمایش ها نشان می دهد.
آیا طراحی آزمایشات (DOE) مشکل است؟
علي رغم ترس اكثر مهندسان، به كارگيري روش هاي طراحي آزمايش ساده تر از آن است كه تصور ميشود. مثال زير مراحل مختلف اين روش را نشان مي دهد.
فرض كنيد كه سلول هاي بزرگ (120 متر مکعبی) در كارخانه جديدي نصب شده اند و قرار است شما به عنوان مهندس مسئول، شرايط عمليات بهينه را براي آن ها پيدا كنيد. با بررسي عوامل دستگاهي و فرآيندي، شما 10 عامل را در بهينه سازي دخيل مي بينيد. روش معمول اين است كه از يک مهندس يا تكنسين با تجربه خواسته شود كه با تنظيم اوليه اين عوامل (با توجه به فيزيک فرآيند و تجربه شخصي) آزمايش هايي را جهت رسيدن به نقطه مطلوب شروع كند. با سعي و خطا و كمي شانس، ممكن است بين 20تا 30آزمايش لازم باشد تا به تركيبي از عوامل دست يافت كه نتايج مطلوب به همراه داشته باشد ولي اگر تأثير متقابل بين عوامل وجود داشته باشد، ممكن است اين روش سعي و خطا هفته ها طول بكشد و به نتيجه مطلوبي نرسد. شايد نتايج خوب در شرايطي به دست آيد ولي پايدار نباشد. در صورتي كه از طراحي آزمايش براي مسأله بالا استفاده شود، يک طرح 12 آزمايشي كه هدف اصلي آن اولويت بندي 10 عامل دخيل از جهت تأثيرگذاري در فرآيند است، انتخاب مي شود. اين طرح طبقه بندي، 2 تا 5 عامل مهم را از بقيه جدا مي كند. فرض كنيد كه از اين مرحله مشخص گرديد كه 4 عامل نسبت به بقيه عوامل مؤثرترند. در صورتي كه احتمال وجود تأثير متقابل بين عوامل داده شود، مي توان از يک طرح 16 آزمايشي براي تعيين تأثير متقابل بين چهار عامل استفاده كرد(6 عامل ديگر در مقاديري كه به نظر مطلوب مي باشند، ثابت نگه داشته مي شوند). در مجموع با انجام 28 آزمايش و صرف چند روز مي توان به نتايجي دست يافت كه ممكن است با روش معمول تا هفته ها طول بكشد.
طرح های مختلف طراحی آزمایشات
هدف از بکارگیري تکنیک هاي مختلف طراحی آزمایش هـا، شناسـایی عوامـل مـؤثر در فرآینـد و تعیـین مقـادیر بهینـه مـی باشـد . بـا کمـک تکنیک هاي DOE می تـوان اولاً متغیرهـایی کـه بیـشترین تـأثیر را در خروجی دارند، تعیین کرد. ثانیاً متغیرهاي ورودي مؤثر را به گونه اي تعیین کرد که مقادیر پاسخ را به مقدار اسـمی خـود نزدیک کرده، تغییرپذیري آنها را کوچک نموده و تأثیر عوامل غیرقابل کنترل را بر متغیر پاسخ مینیمم نمود. مهمتـرین تکنیک هاي مؤثر در طراحی آزمایش ها ، تکنیک هاي آماري می باشد که از معمول ترین این متدها ، روش هاي آمـاري نظیـر آنالیز واریانس یک طرفه، آنـالیز واریـانس دوطرفـه، رو شهـاي طـرح هـاي عـاملی (فاکتوریـل)، روش رگرسـیون و … مـیباشند.
در ميان طرح هاي DOE، طرح هاي عاملي كامل طرح هايي هستند كه در آنها در هر آزمايش، تمام تركيب هاي ممكن سطوح عوامل بررسي مي شوند. اين طرح ها امكان بررسي آثار اصلي و آثار متقابل عوامل را به وجود مي آورند. اين طرح هاي عاملي كامل a^k قابلیت آزمایش k عامل در a سطح را دارند، اما واحد هاي تحقيقاتي و آزمايشگاهي، به دليل محدوديت زمان، مواد و تجهيزات بايد از حداقل اجرا در آزمايش ها استفاده كنند. بدين منظور، امروزه طرح هاي عاملي كسري، به تازهترين مقوله به منظور افزايش كارايي تبديل شده اند. در اين طرح ها براي هر عامل تنها دو سطح تست مي شود، يعني طرحهاي 2^k با k عامل و 2 سطح. در نهایت به منظور کاهش هرچه بیشتر تعداد اجرا، طرح های عاملی کسری با k-p عامل و 2 سطح پیاده خواهند شد.
در ادامه دو پروژه طراحی آزمایشات که با نرم افزار مینی تب (MINITAB) انجام شده است آورده شده. این دو پروژه هم در قالب فایل گزارش WORD و هم فایل های نرم افزاری آورده شده است.
1- پروژه بررسی عوامل موثر بر کمربند ایمنی با طراحی آزمایشات / توضیحات پروژه / لینک خرید
2- پروژه بهبود کیفیت آجر شومینه با روش طراحی آزمایشات / توضیحات پروژه / لینک خرید
مطالب مشابه و مرتبط