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Seminar

Design of Experiments (DoE) - Statistische Versuchsmethodik

Effiziente Versuche zur Produkt- und Prozessentwicklung sowie zur Systemoptimierung

Design of Experiments (DoE) - Statistische Versuchsmethodik
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Design of Experiments (DoE) - Statistische Versuchsmethodik

Sie erfahren mehr zum praxisgerechten Einsatz von DoE. Was kann DoE? Wie läuft ein DoE-Projekt ab? Wie sehen vollständige und reduzierte Pläne aus? Welche Methoden gibt es noch?


Inhalt

Am Anfang steht die Frage nach den Einsatzgebieten und den Grenzen von DoE: Was kann DoE, was nicht? Wie ist DoE im Kontext verschiedener statistischer Methoden und Techniken einzuordnen und abzugrenzen (ANOVA, Regression u.a.)? Zum sachgerechten Einsatz von DoE sind statistische Grundlagen unabdingbar, insbesondere das Verständnis für die Signifikanz statistischer Parameter. Dieses Basiswissen wird kurz und verständlich vermittelt.

Schwerpunkt ist die DoE-Methode selbst. Sie wird in mehreren praktisch nachvollziehbaren Schritten nahegebracht: Von der Identifikation der Zielgröße, der Festlegung zu untersuchender Einflussgrößen über das Versuchsdesign selbst bis hin zur Versuchsdurchführung und -auswertung. In Zusammenhang mit dem Versuchsaufwand und der Aussagekraft der Versuche stehen die Fragen nach einem vollständigen oder reduzierten Design, nach Blockbildung, Vermengung und viele weitere. Wirkungsflächenpläne zur Untersuchung nichtlinearer Effekte bilden den Abschluss der DoE-Methode im engeren Sinn. Darüber hinaus werden verwandte Methoden wie z.B. Taguchi und Shainin behandelt.

Wichtig ist die Betrachtung von DoE im Kontext eines Projekts: Welche methodischen und organisatorischen Aspekte sind zu berücksichtigen? Wie ist DoE in Zusammenhang u. a. mit Six Sigma zu sehen? Querschnittsthemen und begleitende Übungen an Modellversuchen sowie der Einsatz von Excel und Hinweise auf spezielle DoE-Software mit Demonstrationsbeispielen werden zusätzlich im Seminar behandelt.

Zum Thema

Die statistische Versuchsmethodik DoE dient der optimalen Gestaltung von Produkten und Prozessen im Entwicklungsstadium wie auch der systematischen Ver-besserung bereits bestehender Produkte und Prozesse. Durch Einsatz statistischer Prinzipien versucht DoE mit einem Minimum an Versuchsaufwand ein Maximum an verwertbaren Erkenntnissen zu erzielen. Durchlaufzeiten in der Produkt- und Prozessentwicklung können somit wesentlich verkürzt werden. Signifikante Einflussfaktoren, die für die Funktion der Produkte oder für den optimalen Ablauf von Prozessen von Bedeutung sind, werden mit Hilfe von DoE ermittelt und optimiert.

Im Gegensatz zu den weit verbreiteten "one-at-a-time"-Versuchen, bei denen die zu untersuchenden Parameter nacheinander betrachtet und optimiert werden, deckt DoE signifikante Wechselwirkungen zwischen den Einflussfaktoren auf, deren Vernachlässigung zu unliebsamen Überraschungen führen kann.

 

Was kann DoE, was nicht?
Versuchsmethodik anschaulich
Übung mit Modellversuch

Programm

Tag 1, 09:00 bis 17:30 Uhr

Einführung

Warum statistische Methoden und Versuchsmethodik? Was kann DoE, was nicht?
Einordnung in den Kontext statistischer Methoden (Regression, ANOVA u.a.)

Statistik kurz und verständlich
Die unabdingbaren Grundlagen
Statistische Kennwerte
Signifikanztests
Streuungszerlegung
Regression zur Modellbildung
Mit Demobeispielen

DoE-Methode
Identifikation der Zielgröße
Messgenauigkeit und -präzision
Auswahl der Einflussgrößen und Festlegung der Faktorenstufen
Versuchsaufwand (Wiederholungen oder Replikationen)
Randomisierung und Blockbildung
Zweistufige vollständige und teilfaktorielle Screeningpläne
Mit Demobeispielen

Übung an einem Modellversuch

DoE - Versuchsauswertung
Berechnung von Wirkungen und Wechselwirkungen
Beurteilung der Signifikanz
Mit Demobeispielen und Übertragung auf den Modellversuch

Offene Fragen, Zusammenfassung und Feedback Tag 1, Ausblick auf Tag 2

Ab 18:30 Uhr: Stadtführung und gemeinsames Abendessen
Knüpfen Sie neue Kontakte, tauschen Sie Wissen aus und lassen Sie den Seminartag zusammen mit anderen Seminarteilnehmern in gemütlicher Atmosphäre ausklingen 

Tag 2, 08:30 bis 16:00 Uhr

DoE - Wirkungsflächenpläne (zentral zusammengesetzte Pläne) zur Erfassung nichtlinearer Effekte

Mit Demobeispielen

Weitere Arten von Versuchsplänen
Taguchi
Shainin
Blackett-Burman
Box-Behnken
Einsatzgebiete sowie Vor- und Nachteile von mehrstufig faktoriellen Plänen

Softwareeinsatz: Excel und Spezialsoftware - Pro und Contra

Ablauf eines DoE-Projekts
Methodische und organisatorische Aspekte: Zielsetzung, Systemanalyse, Versuchsplanvarianten, Ressourcenplanung, Wissenstransfer, Zusammenspiel mit weiteren Methoden, Einbeziehung in Six-Sigma-Projekte etc.

Offene Fragerunde

Zielsetzung


Ziel dieser Veranstaltung ist die Vermittlung von Kenntnissen und Fähigkeiten, um

  • die Möglichkeiten und Grenzen von DoE kennenzulernen
  • die Anwendbarkeit von DoE im eigenen Arbeitsgebiet zu beurteilen
  • Versuche unter Einsatz von DoE zweckmäßig zu planen, durchzuführen und die Ergebnisse sachgerecht zu interpretieren
  • "über den Tellerrand" zu blicken, um DoE und verwandte Methoden der Versuchsplanung im Kontext eines Projekts und in Wechselbeziehung zu anderen Werkzeugen zu sehen

 

Teilnehmerkreis

Führungskräfte und Mitarbeiter aus den Bereichen Design, Entwicklung, Versuch, Prozessentwicklung und Prozesstechnik, die Produkte und Prozesse mit dem Einsatz der Statistischen Versuchsmethodik optimal gestalten und verbessern möchten 

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Referenten

Prof. Dr. Manfred Hopfenmüller

Professor für Qualitätsmanagement und Statistik, Ostbayerische Technische Hochschule (OTH), Regensburg

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