Deney Tasarımı Nedir?

Deney Tasarımı nedir? Girdiler (x) ve çıktılar (Y) arasındaki neden-sonuç ilişkisinin etkin ve verimli bir şekilde incelenmesini sağlayan bir yaklaşımdır. Bu yöntemde hata ortaya çıkmadan, hatayı ortaya çıkaracak koşullar belirlendiğinden dolayı proaktif bir yöntem olarak bilinmektedir.

Neden-sonuç ilişkisi ortaya çıkarılırken iki temel yaklaşım mevcuttur. İlk yaklaşım; süreci gözlemlemek ve İPK, ANOVA, korelasyon, regresyon gibi araçları kullanarak bu ilişkiyi ortaya çıkartmaktır. İkinci yaklaşım ise gözlem yapmadan hata şartlarını ortaya çıkartmak ve sürecin davranışını belirlemek amacıyla tasarlanmış deneyler yapmaktır. Bu ikinci yöntem deney tasarımı olarak bilinmektedir.

Deney Tasarımı Nedir? Niçin Yapılır?

  • Y’leri (bağımlı değişken) en fazla etkileyen, önemli az bağımsız değişkenleri (X) bulmak ve bunları optimize etmek.
  • X’lerin Y üzerindeki etkilerini sayısallaştırabilmek.
  • Tecrübeyle beraber gelen, önemli sayılan girdilerin gerçekten önemli olup olmadığını ispat etmek.
  • Gerekli ve gereksiz girdileri bularak kaynakları etkin kullanmak.
  • Minimum kaynakla maksimum bilgiyi elde etmek.
  • Üretilebilirlik için tasarım yapmak.

Deney Tasarımında Engeller

  • Problem tanımının ve deneyin amaçlarının net olmaması.
  • Takım çalışması ve beyin fırtınasından yararlanılmaması.
  • Deney Tasarımının pahalı ve zaman kayıplarına neden olduğunun düşünülmesi.
  • Deney Tasarımı stratejisinin ve araçlarının gücünün yeteri kadar anlaşılmamış olması.
  • Parametre (girdiler) çokluğundan korkulması.
  • Yetersiz yönetim desteği.
  • Anlık çözüm beklentileri.

Problemin Tanımlanması

  • Deneye ihtiyaç duyulan problem net olarak belirlenmelidir.
  • Deneyde ihtiyaç duyulacak kaynaklar için yönetim desteği alınmalıdır.
  • Takım çalışması ile tanımlanmalıdır.
  • Süreç Şeması ve Sebep Sonuç Matrisinden alınan bilgileri içermelidir.

Çıktının Belirlenmesi

  • Deneyde istenilen çıktı ile ilgili ön çalışmaların tamamlanması gereklidir (problem ile ilişkisi, Cpk değeri).
  • Ölçüm yeterliliği aşaması tamamlanmalıdır.
  • Çıktı değişkenliği üzerinde etkili olabilecek tüm gürültü faktörlerinin ön araştırmasının yapılması gereklidir.
  • Çıktı değişkeni nitel ise nicel hale gelmesi için dönüşüm yapılmalıdır.
  • Deney sonucu istenilen hedef değerler belirlenmelidir (maksimum, minimum veya hedef).

 Potansiyel Girdiler

  • Deneyde kullanılacak girdilerin analiz aşamasında tanımlanması gereklidir.
  • Nicel girdiler için Ölçüm yeterliliği aşaması tamamlanmalıdır.
  • Girdi düzeylerinin uygun seçimi çok önemlidir.
  • Eğrisellik
  • Eşit aralıklar
  • Minimum, maksimum

Tasarım ve Zaman

  • Hangi tip tasarım kullanılacağı belirtilmelidir (görüntüleme, karakterizasyon, optimizasyon).
  • Bloklama ihtiyacı belirtilmelidir.
  • Tekrarlı deney ihtiyacı belirtilmelidir.
  • Ölçüm yeterliliği,
  • Çıktıda istenilen etki büyüklüğü,
  • Alfa ve Beta riskleri belirlenmelidir.
  • Kimin tarafından, nasıl, ne zaman yapılacağı planlanmalıdır.

Deneyin Yapılışı

  • Deney sırasının belirlemesi gerekmektedir.
  • Örnekler nerede, ne zaman ve nasıl toplanacak?
  • Araçlar, aparatlar vs. hazır mı?
  • Deney yapacak kişiler, zaman yeterli mi?
  • Eğitim verilmesi gerekli mi?

Deney Tasarımı Analiz Aşamaları

  • Modelin oluşturulması
  • Modelin Sadeleştirilmesi
  • Artıkların (Residual) Analizi
  • Çıktının Optimize edilmesi
    • Minimum, maksimum ya da hedef değer
    • Çoklu çıktı var mı?
  • Gerçek Dünya
    • Değişiklik büyük bir etki yapıyor mu?
  • Çıktıların Yorumlanması
    • Grafiksel analizler (Ana Etki ve Etkileşim Grafikleri)
    • Deney alanı

Deney Tasarımı Yöntemleri

 Deneme-Yanılma

  • Her defasında bir faktör yaklaşımı (OFAT)
  • Tasarlanmış Deneyler
    • Tam Faktöryel Deneyler
    • Kesirli Faktöryel Deneyler
    • Cevap Yüzeyi Yöntemleri
    • Taguchi Yöntemleri
    • Karışım Deneyleri

Deney Tasarımı, girdiler (x) ve çıktılar (Y) arasındaki  neden-sonuç ilişkisinin etkin ve verimli bir şekilde incelenmesini sağlayan bir yaklaşımdır. Bu yöntemde hata ortaya çıkmadan hatayı ortaya çıkaracak koşullar belirlendiğinden proaktif bir yöntem olarak bilinmektedir.

Çözüm önerilerini deneme yanılma yoluyla bulmaya çalışır. İdeal çözümü bulmak bu yöntemle zordur.

Her Defasında Bir Faktör Yaklaşımı

Her denemede tek bir faktörün seviyelerini değiştirerek sonuca katkısını bulmaya çalışır. Bu yöntemin daha az deneyle yapılması nedeniyle zaman ve maliyet kazancı avantajlarıdır. Öne çıkan dezavantajları ise faktör etkileşimleri hakkında bilgi vermemesi ve optimum çözümün elde edilememesidir.

Bir aracın bir litre yakıtla 10 km mesafe gittiği ve her seferinde bir faktör yaklaşımı ile yapılan deneyde, maksimum 13,5 km yol gidebildiği görülmüştür. Ancak aynı deney tam faktöryel tasarımla yapıldığında, aracın 18 km gidebileceği görüldü. Bu yöntem aktör etkileşimlerini vermediğinden dolayı optimum çözüm elde edilemez.

Deney Tasarımında Önemli Terimler

 Y: Çıktı değişkeni (Bağımlı değişken)

X: Girdi değişkeni (Bağımsız değişken)

  • Faktör: Deneyde belirlenen ve çıktı üzerinde etkisi olduğu düşünülen kontrol edilebilen bağımsız değişkenler.
  • Düzey: Her bir faktörün deneyde tanımlı seviyeleri.
  • Ana Etki: Her bir faktörün çıktı değişkeni üzerindeki, diğer faktörlerden bağımsız etkisi.
  • Etkileşim: Faktörlerin birbirleriyle beraber çıktı üzerinde yaptığı etki.
  • Gürültü: Deneyde faktör olarak tanımlanmayan fakat çıktı üzerinde etkisi olabilecek diğer bağımsız değişkenler (X’ler).

Tasarlanmış Deneyler 

Tam Faktöryel Deneyler

Avantajları

  • Tüm etkileşimler hakkında bilgi verir.
  • Her seferinde bir faktörün dikkate alındığı deneylerden daha etkilidir.
  • Kolayca planlanıp analiz edilebilir.
  • İki ve daha fazla düzeyli faktörlerle yapılabilir.
  • Hem nitel, hem de nicel girdiler için geçerlidir.

Sınırları

  • Çok fazla faktör ve düzey olduğunda deney kombinasyonları artabilir ve deney uzun sürebilir.
  • Yanlış faktörler ve düzeyler seçilirse kaynak harcaması olabilir.
  • Sadece nicel çıktılarda kullanılabilir.

İki Düzeyli Deneyler 2k

 Tam faktöryel deneylerin, tüm faktörlerin iki seviye olduğu özel bir çeşididir.

  • Faktör düzeylerini -1 ve +1 olarak kodlayarak kesirli faktöryel tasarımlara imkân verir.
  • Orta nokta ile eğrisellik olup olmadığı bilgisini veir.

Gürültü faktörlerinin analizini sağlar

Gürültü Faktörleri Analizi

 X: Bir deneydeki girdi değişkenleri iki türlü olabilir.

Faktör: Deneyde tanımlı çıktı üzerinde etkisi olabilecek kontrol edilebilen girdiler.

Gürültü: Deneyde faktör olarak tanımlanmayan fakat çıktı üzerinde etkisi olabilecek diğer X’ler.

Gürültü faktörlerinin nitel olanı Bloklama nicel olanı ise Kovaryans analizi ile deneye dahil edilir ve analiz edilir.

Bloklama : Kontrol edilemeyen ve nitel gürültü faktörlerinin analizine verilen isimdir.

Kovaryans : Kontrol edilerek ayarlanması mümkün olmayan, ancak ölçülüp kaydedilebilen faktörler (Covariates) herhangi bir deney tasarımında (tam veya kesirli faktöryel deneyler) kullanılabilirler

Kesirli Faktöriyel Deneyler

Aynı sayıda deney kombinasyonu ile daha fazla faktörün incelenmesini sağlayan bir deney tasarımıdır. Minimum kaynak, yani deney sayısı ile maksimum sayıda faktörü test eder. Önemli “az”ları tespit ettiğimiz görüntüleme tasarımlarında ve ekonomik nedenlerin tam faktöriyel deney yapma olasılığını azalttığı durumlarda kullanılır.

Kesirli faktöryel deneyler çok sayıda X faktörünü incelemek için kullanılan güçlü eleme tasarımlarıdır.

Avantajları

  • Az sayıda deneyle çok daha fazla faktör incelenir.
  • Deney kısa zamanda yapılabilir.
  • İlerleyen deneylerdeki önemli azların saptanması için avantaj sağlar.
  • Hem nitel hem de nicel girdiler için geçerlidir.

Sınırları

  • Bazı etkileşimler hakkında bilgi vermez.
  • Sonuçta çıkan etkilerin mutlaka doğrulanması gerekir.
  • Verdiği bilgi tam deneye göre kısıtlıdır.

Modelin Optimizasyonu -Maksimum Verimlilik için Girdiler Ne Olmalı?

En Yüksel verimlilik için Takım (Cobalt) ,Makina (CNC) ve Soğutma (Var) olduğu durumda elde ediliyor.

Modelin Açıklama Gücü

Model % 89.1 oranında verimi açıklıyor.

Erkan Turan

Bir cevap yazın

İletişim

Ağaoğlu My World Barbaros Mh. Dereboyu Cd. Fesleğen Sk. B2 Blok D. 82

Batı Ataşehir / İSTANBUL
0850 733 35 14
info@yalindanismanlik.com.tr

Bize Ulaşın