六西格玛试验设计(DOE)的作用及应用

试验设计田口法自诞生以来，一直被广泛使用，尤其是在日本。田口方法在“质量立国”战略中发挥了巨大作用，从建造飞船到烤面包，都被用来寻找最佳配方。日本人认为不懂田口方法的工程师不可能是合格的工程师。

六西格玛诞生后，将试验设计的应用提升到了一个新的高度，成为设计和工艺改进中不可或缺的一部分，使用它的公司也获得了数万元到数亿元的利润。

1.在我们的工作实践中，我们无时无刻不在做实验，但有时我们是无意识的。通过实验，我们可以达到以下目的。

1.识别、验证和优化制造过程的主要影响变量及其影响。

2.创建对材料和零件变化不敏感的制造流程。

3.设计对使用环境不敏感(即受环境影响小)的产品。

4.缩短总设计周期。

5.减少ECN(设计变更通知)的数量。

6.改善与CTQ相关的产品质量、成本和性能指标。

7.提高新设计产品的可制造性。

8.列出制造过程中的问题和解决方案。

二、试验设计的作用

1.试验设计可用于基础研究。

①找出变量之间的联系。

②明确技术要点。

2.试验设计可用于产品设计。

①做敏感性分析。

②建立可靠的容差。

③确定零件特征。

④确定设计布局。

⑤使用较低档的材料和零件，降低成本。

⑥减少变异。

⑦提高新设计产品的性能。

3.试验设计可用于制造工艺(流程)设计。

①过程变量的研究。

②变量的最优设置。

③建立可靠的容差。

④寻找低成本的解决方案。

⑤减少工艺变化。

⑥使过程平均值接近目标值。

⑦缩短制造周期。

⑧消除缺陷。

⑨提高产品可靠性。

4.当流程改进时，可以使用试验设计

①解决问题。

②确定过程变量之间的关系。

③进行过程能力研究。

④比较设备和方法的影响。

5.测量时，可使用试验设计

①测量工具的研究。

②确定主要误差。

③最小化测量误差。

三.试验设计该方法与“实践是检验真理的唯一标准”这一著名论断不谋而合

六西格玛系统讲究“用事实和数据说话”。往往经过大量的推理和统计分析，结论的价值是无法和试验设计相比的，因为后者是建立在事实基础上的。因此试验设计在设计、改进等阶段和领域都有很大的应用价值。但由于种种原因，目前试验设计在中国企业的应用还非常有限，造成了不可估量的损失。如果有一半的中国企业在产品设计和制造中应用试验设计，将节省数千亿美元。

四.试验设计在六西格玛系统中的应用

六西格玛是项目制推动的，有两种突破模式六西格玛:一种是流程改进——DMAIC；一个是六西格玛设计-DMADV(定义、测量、分析、设计和验证)。最常用、最成熟的是DMAIC(定义、测量、分析、改进和控制)。DMAIC中的“I”步骤，即改进过程中的主要工具是试验设计，其目的如下:

图 六西格玛DMAI在试验设计中的用途

从上图可以看出，DMAIC突破模式的M阶段和I阶段都使用了试验设计在改进阶段，试验设计用于确定几个关键输入变量及其对输出特性的影响。下面的果实采收树生动地展示了各种六西格玛工具及其成就。