Details

On design of experiments in continuous processes

by Vanhatalo, Erik, PhD

Abstract (Summary)
Försöksplanering omfattar kraftfulla metoder, exempelvis faktorförsök, för att maximera informationsutbytet vid experiment och samtidigt minimera de resurser som krävs för att nå statistiskt säkerställda resultat. Nyttan av att använda försöksplanering vid industriella experiment är väl beskriven i litteraturen men varken kännedomen om eller användningen av metoderna är lika utbredd i industrin.Kontinuerliga processer, vilka är frekvent förekommande i processindustrin, ger upphov till speciella problem vid experiment som normalt inte behandlas i litteraturen. Det övergripande syftet med den föreliggande forskningen är därför att öka kunskapen om försöksplanering i kontinuerliga processer. Mer specifika mål är att: [1] identifiera, utforska och beskriva potentiella problem som kan uppstå vid planering, utförande och analys av experiment i kontinuerliga processer, samt [2] att föreslå analysmetoder som kan vara till hjälp för att hantera några av de identifierade problemen.Denna forskning fokuserar på att utveckla analysmetoder anpassade för experiment i kontinuerliga processer genom att kombinera befintliga metoder inom försökplanering med metoder från de närliggande områdena multivariat dataanalys och tidsserieanalys. Arbetet använder verklig industriell data samt simuleringar. Forskningsmetoden domineras av praktiskt användande och tester av metoder inom försöksplanering och de utvecklade analysmetoderna kring ett verkligt industriellt fall - LKAB:s experimentmasugn i Luleå.Resultaten av forskningen presenteras i sex bifogade artiklar. Artikel A ger en preliminär översikt av särskilda överväganden som behövs vid planeringen av ett experiment i kontinuerliga processer. Exempel på problem som kan uppstå i kontinuerliga processer och som diskuteras i de efterföljande artiklarna är: deras multivariata natur och dynamiska karaktär, behovet av begränsad randomisering av delförsök för att minska kostnader, behovet av processtyrning under pågående försök och resultatvariabler som representeras av tidsserier. Artikel B utvecklar en metod för att analysera faktorförsök, med begränsad randomisering, baserat på principalkomponenter och variansanalys. I Artikel C används den multivariata projektionsmetoden principalkomponentanalys för att reducera övervakningsproblematik för en process med många korrelerade variabler. Processdynamik diskuteras djupare i Artikel D som utvecklar en metod för att bestämma omställningstider mellan delförsök baserat på principalkomponentanalys samt överföringsfunktions-brus-modeller och interventions-analys. Artikel E utvecklar, illustrerar och jämför olika metoder för analys av nivåeffekter hos simulerade tvånivåers faktorförsök med dynamiska effekter och resultatvariabler i form av tidsserier. Artikel E visar särskilt hur multipla interventionsvariabler, kombinerat med ARIMA-modeller för det kvarvarande bruset, kan användas för att analysera experiment i kontinuerliga processer. Artikel F utvecklar en Bayesiansk metod, baserad på Box and Meyers (1986) metod, som i tur och ordning tar hänsyn till analysprinciperna 'sparsity', hierarchy' och 'heredity' för att beräkna posteriori-sannolikheterna att effekterna är aktiva för icke-upprepade tvånivers faktorförsök.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Doctoral Dissertation

Keywords:

ISBN:978-91-7439-052-0

Date of Publication:01/01/2009

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.