Case study về DOE

Thiết kế thử nghiệm (DOE Design of Expirement) là một công cụ hữu ích để xác định các yếu tố cụ thể ảnh hưởng đến mức độ khuyết tật trong sản phẩm. Một công ty ô tô lớn đã học được công cụ này có giá trị như thế nào khi họ tiến hành một nghiên cứu về các khiếm khuyết xảy ra trong sản phẩm máy phát điện. DOE đã được áp dụng để xác định nguyên nhân gây ra tiếng ồn thông gió trong máy phát điện, một vấn đề dẫn đến việc khách hàng từ chối sản phẩm.

Phương pháp tiếp cận DOE

Bước đầu tiên trong việc áp dụng các nguyên tắc DOE liên quan đến việc xác định tất cả các yếu tố có thể được coi là các biến độc lập và lựa chọn. 

Nhóm phát điện đã xác định bốn bộ phận: cân bằng cánh quạt ; động cơ roto; bệ giá đỡ, cấu hình stator

Để hiểu được sự đóng góp của các yếu tố riêng lẻ cho vấn đề tiếng ồn, nhóm nghiên cứu đã áp dụng thiết kế sàng lọc, 23 và sau đó là 24. 

Điều này được thực hiện để loại bỏ một số yếu tố và thêm các yếu tố khác và để giảm thiểu số lượng thử nghiệm tiếng ồn cần thiết.

Trong quá trình thiết kế sàng lọc, cấu hình stator được coi là cố định, phản ứng giống nhau trong mỗi thí nghiệm. 

Cấu hình stator được chọn để kiểm tra dựa trên phân tích dữ liệu lịch sử, trong đó hình dạng của stator có ảnh hưởng lớn đến mức độ nhiễu của máy phát điện. 

Các thí nghiệm được thực hiện bằng cách thay đổi stato một khi tất cả các yếu tố khác bị loại bỏ. 

Mỗi yếu tố được đặc trưng bởi hai cấp độ:
Cân bằng cánh quạt: Cao (H) hoặc Thấp (L) 

động cơ Roto vát cạnh (C) hoặc sản xuất bình thường (NP)
Khung: hãng ô tô P hoặc hãng ô tô 

Cánh quạt cân bằng ảnh hưởng đến tiếng ồn thông qua chế độ vòng / phút. 

Các giá đỡ được vát là yếu tố quan trọng nhất cho sự phát triển sản phẩm. Trên thực tế, hình dạng của giá đỡ có tác động lớn đến chi phí sản xuất.
Do đó, đối với công ty, việc đo lường tác động tiếng ồn của sản phẩm này trước khi thay đổi đặc tính sản phẩm là rất có giá trị và do đó là quá trình sản xuất.

Yếu tố cuối cùng được đại diện bởi khung.Tiến hành phân tích DOE.  Tại thời điểm này trong phân tích DOE, nhóm đã xây dựng một bảng thống kê so sánh sự kết hợp giữa mức thấp và mức cao cho từng yếu tố. 

Tám lần chạy thử nghiệm đã được tạo ra trong thiết kế sàng lọc như trong bảng phía dưới. Nhóm nghiên cứu không thể ngẫu nhiên hóa hoàn toàn các lần chạy do môi trường thí nghiệm, nằm trong phòng thí nghiệm bán không đối xứng với số lượng hợp đồng lắp đặt cao.

Order	Block	Claw Pole	Rotor Bal.	Bracket
1	1	NP	L	P
2	1	C	H	P
3	1	C	L	F
4	1	NP	H	F
5	2	C	L	P
6	2	NP	H	P
7	2	NP	L	F
8	2	C	H	F

Hai loại jig đã được sử dụng với hai bệ đỡ thay thế. Do đó, thử nghiệm đã được tiến hành với một thiết kế giai thừa bao gồm hai khối, làm giảm số lượng thay đổi hợp đồng lắp đặt.

Các thử nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 3745-1977 để xác định mức công suất âm thanh liên quan đến các nguồn tiếng ồn. Quy trình ISO chỉ định hai phương pháp phòng thí nghiệm để xác định công suất âm thanh được phát ra bởi một thiết bị, máy, bộ phận hoặc bộ phận phụ sử dụng phòng không phản xạ trong phòng thí nghiệm. 

Các phương pháp này đặc biệt mạnh mẽ để đánh giá đầu ra âm thanh của các nguồn phát ra tiếng ồn ổn định và thông tin hướng dẫn nào về nguồn có thể được thu thập. Trong quá trình phân tích DOE, nhóm nghiên cứu đã đo lường tác động của các yếu tố sử dụng vùng (A) dưới đường cong nhiễu (Hình 1) làm hệ số đáp ứng.

Đường cong tiếng ồn mô tả mối quan hệ giữa áp suất âm thanh, dbA và vòng / phút. Phạm vi quan trọng là từ 6.000 đến 8.000 vòng / phút. Nếu vấn đề thông gió tiếng ồn xảy ra trong phạm vi này, khách hàng có thể từ chối sản phẩm.

Khu vực tiếng ồn biểu thị qua đường cong, cho mỗi thử nghiệm cho thiết kế giai thừa 23 được hiển thị trong bảng dữ liệu phía trên.

Trong quá trình thiết kế sàng lọc, một chiến lược sao chép đơn được sử dụng để xác định các mức yếu tố. Chỉ với một bản sao, không có ước tính lỗi nội bộ.

Do đó, nhóm nghiên cứu kết luận rằng một số tương tác bậc cao nhất định là không đáng kể và do đó kết hợp bình phương trung bình để ước tính sai số. Một cuộc kiểm tra biểu đồ xác suất bình thường để ước tính các hiệu ứng cho thấy chúng thường được phân phối với giá trị trung bình bằng 0 và phương sai của sigma bình phương (Hình 2).

Vì tất cả các hiệu ứng nằm dọc theo đường thẳng là không đáng kể, nên xem xét các tác động chính của động cơ roto (A) và giá đỡ (C). Cả hai hiệu ứng này đều tiêu cực đòi hỏi phải chạy cả hai yếu tố ở mức cao để đạt được mức giảm tối đa tiếng ồn thông gió. Biểu đồ tương tác cho các yếu tố cho thấy không có hiệu ứng tương tác (Hình 3).

Do cân bằng roto (B) không phải là yếu tố quan trọng và tất cả các tương tác liên quan đến cân bằng roto là không đáng kể, nên nó đã bị loại bỏ khỏi thí nghiệm, sau đó trở thành thiết kế 22 nhân tố trong A và C với hai lần lặp. Bảng dữ liệu cho thấy hằng số tương phản cho thiết kế 23 theo hiệu ứng giai thừa. Những kết quả này được xác nhận bằng phân tích phương sai cho dữ liệu bằng mô hình tương tác đơn giản hóa.

Các điểm trên đồ thị plot nằm gần một đường thẳng, hỗ trợ cho kết luận của nhóm: cho thấy cả roto và giá đỡ là những tác động có ý nghĩa thống kê duy nhất và các giả định cơ bản của phân tích được thỏa mãn.

Kết luận: 

Việc giải quyết vấn đề thể hiện một mục tiêu quan trọng cho chiến lược sản xuất trong tương lai của công ty ô tô. Áp dụng phương pháp DOE cho thấy rằng có thể đạt được sự cải thiện lớn của sản phẩm thông qua hình dạng tốt hơn của roto cũng như giá đỡ. Do đó, hãng có thể mong đợi giảm tỷ lệ từ chối của khách hàng đối với sản phẩm máy phát điện.

https://www.isixsigma.com/implementation/