Tiểu luận Tối ưu hóa công nghệ thực phẩm - Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM

1. Đặng Đình Cung, Bảy Công Cụ Quản Lý Chất Lượng, NXB Trẻ, 2002.

2. Bùi Nguyên Hùng và công sự, Quản Lý Chất Lượng, NXB ĐHQG

TP.HCM, 2011

3. Bùi Nguyên Hùng, Phòng ngừa khuyết tật trong sản xuất bằng các

Tài liệu tham khảo

công cụ thống kê, NXB Thống Kê, 2000.

4. Nguyễn Như Phong, Kiểm soát chất lượng bằng phương pháp

thống kê, NXB ĐHQG TP.HCM, 2009.

5. Tất cả các tài liệu chủ đề “XÁC SUẤT THỐNG KÊ”.

6. Tất cả các tài liệu chủ đề “QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM”.

Phần mềm thiết kế thí nghiệm

http://www2.hcmuaf.edu.vn/contents.php?ids=8820&ur=lhquang

Chủ đề tiểu luận TỐI ƯU HÓA Chia thành nhiều nhóm nhỏ, chọn một đề tài tốt nghiệp của bạn trong nhóm để viết

đề cương chi tiết theo các nội dung sau:

1. Xác định vấn đề cần nghiên cứu: biện luận ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật của đề tài.

2. Chọn yếu tố thí nghiệm (biến độc lập) và khoảng biến thiên của yếu tố: biện luận lý

do chọn một cách có logic.

3. Chọn tiêu chí đánh giá (hàm mục tiêu, biến phụ thuộc): biện luận lý do chọn một

cách có logic.

4. Thiết kế thí nghiệm: biện luận lý do chọn kiểu thiết kế.

5. Chọn phương pháp xử lý số liệu: biện luận lý do chọn phương pháp xử lý TK.

6. Dự kiến kết quả thu được và phương pháp biểu diễn/trình bày kết quả.

NỘI DUNG HỌC PHẦN

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỐI ƯU HÓA

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU: TỔNG QUAN

VÍ DỤ THỰC TẾ

NỘI DUNG HỌC PHẦN

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỐI ƯU HÓA

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU: TỔNG QUAN

VÍ DỤ THỰC TẾ

XÉT MỘT HỆ THỐNG CẦN TỐI ƯU HÓA

Biến không kiểm soát được Ei

HỆ THỐNG

Biến phụ thuộc, không kiểm soát được, đo đạt được Yi

Biến độc lập, kiểm soát được, điều chỉnh được Xi

Factors

Responses

KHÁI NIỆM

 Tối ưu = tốt nhất = max hoặc min hoặc giá trị mục tiêu

 TUH = tìm tổ hợp biến Xi để biến Yi đạt tối ưu dựa trên cơ sở

thỏa mãn các ràng buộc đã biết.

 TUH đơn mục tiêu, đa mục tiêu = ?

 Tối ưu địa phương, tối ưu tổng thể = ?

TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU

Hiệu suất thu hồi trên 70%

Độ tinh khiết (NLQT): 62 ÷ 68 g/l

Chi phí sản xuất: < 34 $/sản phẩm

 Tối ưu địa phương = local optimum: ý nghĩa “cải tiến”.

 Tối ưu tổng thể = global optimum: ý nghĩa “tốt nhất”.

Tối ưu hóa bằng cách nào ?

Dựa vào kinh nghiệm thực tế

Tiến hành thực nghiệm

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

1. Nâng cao hiệu suất thu hồi

2. Phát triển sản phẩm: tìm công thức chế biến tối ưu

Lập kế hoạch SX

4. Đảm bảo tính ổn định và nâng cao năng lực quá trình.

5. Ứng dụng khác

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

1. Nâng cao hiệu suất thu hồi

2. Phát triển sản phẩm: tìm công thức chế biến tối ưu

Lập kế hoạch SX

4. Đảm bảo tính ổn định và nâng cao năng lực quá trình.

5. Ứng dụng khác

Hiệu suất quá trình SX hiện tại là 40%. Kinh nghiệm cho thấy

đây chưa phải là hiệu suất tối đa của quá trình nên nhà máy

muốn tìm ra điều kiện hoạt động để H% tối ưu.

Reaction time: X1 (35 mins)

A PROCESS

Yield: Y 40%

Reaction temp: X2 (155 0F)

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

1. Nâng cao hiệu suất thu hồi

2. Phát triển sản phẩm: tìm công thức chế biến tối ưu

Lập kế hoạch SX

4. Đảm bảo tính ổn định và nâng cao năng lực quá trình.

5. Ứng dụng khác

VÒNG ĐỜI SẢN PHẨM

Thành phần 1: X1 (%)

Y = ?

Thành phần 2: Xi (%)

Công thức chế biến

Thành phần n: Xn (%)

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

1. Nâng cao hiệu suất thu hồi

2. Phát triển sản phẩm: tìm công thức chế biến tối ưu

3. Lập kế hoạch SX

4. Đảm bảo tính ổn định và nâng cao năng lực quá trình.

5. Ứng dụng khác

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

Nâng cao hiệu suất thu hồi

Phát triển sản phẩm: tìm công thức chế biến tối ưu

Lập kế hoạch SX

4. Đảm bảo tính ổn định chất lượng và nâng cao năng lực quá trình.

5. Ứng dụng khác

ỨNG DỤNG TRONG ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG

 Cho một quá trình SX. Đánh giá chất lượng sản

phẩm dựa vào chỉ tiêu chất lượng X (chỉ tiêu tới

hạn).

 Biết dữ liệu X tuân theo phân phối chuẩn với µ

là trung bình,  là độ lệch chuẩn.

Luôn tồn tại sự biến động (variation) của X.

Natural tolerance limits of the process

 X là biến ngẫu nhiên, tuân theo

phân phối chuẩn

 99,73% giá trị X nằm trong

khoảng  ± 3

Luôn tồn tại sự biến động (variation) của X.

Nếu biến động “quá giới hạn”

 Chất lượng không đáp ứng mong đợi của KH.

 An toàn – vệ sinh: sức khỏe KH bị đe dọa

Dựa trên sự biến động của X có thể đánh giá quá trình bằng 2 cách:

 Tính ổn định của quá trình SX: thể hiện sự “đồng dạng” về chất

lượng SP. Thường sử dụng biểu đồ kiểm soát để đánh giá.

 Năng lực quá trình: thể hiện khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật

(theo thiết kế/tiêu chuẩn) của SP. Thường sử dụng các chỉ số

năng lực để đánh giá.

TỐI ƯU HÓA ĐỂ NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA QUÁ TRÌNH

CẢI TIẾN

HIỆN TẠI

CẢI TIẾN

TỐI ƯU HÓA ĐỂ NÂNG CAO NĂNG LỰC QUÁ TRÌNH

Ví dụ: Theo thiết kế đường kính sản phẩm là 6 ± 0,20 cm.

 LSL = 5,80  USL = 6,20  Giá trị mục tiêu 0 = 6,00  Dung sai 0 = 0,20

Nếu tỷ lệ sản phẩm đầu ra có đường kính nằm ngoài LSL ÷ USL nhỏ hơn giá trị tối đa theo khuyến cáo thì quá trình được đánh giá là “có năng lực”.

Tỷ lệ sản phẩm lỗi tối đa của một mẻ sản xuất là 2%. Các số liệu thống kê gần đây

cho thấy tỷ lệ khuyết tật đã vượt 5%  Cần TUH

LSL

USL

Nguyên nhân quá trình “không có năng lực”

hoặc/và

X có biến động quá lớn

Lệch tâm

Nghiên cứu tình huống:

Sử dụng biểu đồ kiểm soát để đánh giá tính

ổn định của quá trình phân tích chất A bằng

HPLC tại một phòng TN

Mẫu

Cân

Phân tích trên 29 mẫu,

Methanol

Trích ly, khuấy 20 phút

mỗi mẫu lặp lại 3 lần

Lọc

Pha loãng

Kết quả

HPLC

ppm

Mẫu

1 499.17 484.03 495.85 502.01 463.99 482.78 492.1 1 500.04 487.21 493.48 553.72 495.99 511.13 510.16 479.57

Lặp lại 2 492.52 494.5 493.48 496.8 457.61 484.65 485.58 499.1 1 485.35 496.37 554.68 499.36 504.37 498.59 462.64

3 503.44 486.88 487.33 499.64 469.45 524.3 490.24 493.98 479.31 498.3 500.7 1 482.03 501.00 50 1.48 479.57

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 -

1 494.54 484.17 493.61 482.25 459.61 509.11 489.67 487.82 489.23 49 1.27 489.85 492.45 198.92 488.68 -

Lặp lại 2 493.99 490.72 488.2 475.75 465.03 510.18 487.77 489.23 491.11 488.9 488.42 484.96 479.95 476.0 1 -

3 495.08 493.45 503.9 488.74 465.57 506.46 497.26 493.45 484.07 500.77 487.00 490.58 492.15 484.92 -

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Biểu đồ kiểm soát giá trị trung bình mẫu

 Kiểm soát sự thay đổi giá trị trung bình giữa các

nhóm mẫu.

 Nếu XTB mẫu không gần nhau (vượt giới hạn kiểm

soát) thì QT không ổn định  cần tối ưu hóa.

NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT

The key indicators of an out-of-control process

Rule 1: any single data point falls outside the 3σ limit

NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT

The key indicators of an out-of-control process

Rule 2: Two out of

three consecutive

points fall beyond

the 2σ limit, on the

same side of the

centerline.

NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT

The key indicators of an out-of-control process

Rule 3: Four out of five

consecutive

points

plotting

above

the

upper 1σ limit, or four

out of five consecutive

points plotting below

the lower 1σ limit.

NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT

The key indicators of an out-of-control process

Rule 4: Eight consecutive

points plotting on the

same side of

the center

line.

NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT

The key indicators of an out-of-control process

Rule 5: Six or more in

a row increasing or

decreasing

NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT

The key indicators of an out-of-control process

Rule 6: 14 in a row

alternating

Mẫu

Xtb

UCL



RAX



LCL



RAX





1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

1 499.17 484.03 495.85 502.01 463.99 482.78 492.1 1 500.04 487.21 493.48 553.72 495.99 511.13 510.16 479.57 494.54 484.17 493.61 482.25 459.61 509.11 489.67 487.82 489.23 49 1.27 489.85 492.45 198.92 488.68

Lặp lại 2 492.52 494.5 493.48 496.8 457.61 484.65 485.58 499.1 1 485.35 496.37 554.68 499.36 504.37 498.59 462.64 493.99 490.72 488.2 475.75 465.03 510.18 487.77 489.23 491.11 488.9 488.42 484.96 479.95 476.0 1

3 503.44 486.88 487.33 499.64 469.45 524.3 490.24 493.98 479.31 498.3 500.7 1 482.03 501.00 50 1.48 479.57 495.08 493.45 503.9 488.74 465.57 506.46 497.26 493.45 484.07 500.77 487.00 490.58 492.15 484.92

Trung bình

498.3767 488.47 492.22 499.4833 463.6833 497.2433 487.91 497.01 483.9567 496.05 554.2 492.46 505.5 504.375 473.9267 494.5367 489.4467 495.2367 482.2467 463.4033 508.5833 491.5667 490.1667 488.1367 494.835 488.4233 489.33 390.34 486.8 489.2385

10.92 10.47 8.52 5.21 11.84 41.52 4.66 6.06 7.9 4.82 0.96 17.33 10.13 11.57 16.93 1.09 9.28 15.7 12.99 5.96 3.72 9.49 5.63 7.04 11.87 2.85 7.49 293.23 3.76 19.27379

n = 3

A2 = 1.023

Biểu đồ kiểm soát giá trị trung bình

560

540

520 UCL = 489.24 + 1.023*19.27 = 508.95

500 CL = 489.24

480 LCL = 489.24 - 1.023*19.27 = 469.52

460

440

420

400

380 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Kết quả và giải pháp

 Mẫu 28: lục lại hồ sơ lưu, phát hiện được nguyên nhân là do sự tác trách

của nhân viên phân tích đã không thực hiện quá trình trích ly đủ thời

gian yêu cầu → hàm lượng trung bình của A thấp bất thường

 Mẫu 5,11,20: kiểm tra hồ sơ không tìm được nguyên nhân tiềm năng.

Vì đây là thiết bị mới mua nên PTN cho rằng kết quả phân tích không ổn

định là do các thông số đầu vào (biến độc lập) chưa được điều chỉnh ở

điều kiện tối ưu  cần làm thực nghiệm để tìm ra điều kiện tối ưu

Nghiên cứu tình huống:

Sử dụng biểu đồ kiểm soát giá trị trung bình để

đánh giá tính ổn định của quá trình bão hòa CO2

trong SX NGK

Nhóm mẫu

1

2

3 Xtb

R

3.68

3.64

3.71

3.68

0.07

3.76

3.79

3.77

0.03

3.59

3.69

3.75

3.68

0.16

3.70

3.72

3.67

3.70

0.05

3.61

3.65

3.66

3.64

0.05

Một tiếng một

3.59

3.67

3.68

3.65

0.09

3.71

3.68

3.69

0.03

3.68

3.77

3.70

3.72

0.09

lần, chọn ngẫu

3.69

3.67

3.80

3.72

0.13

3.74

3.82

3.67

3.74

0.15

3.92

3.76

3.87

3.85

0.16

nhiên ba mẫu

3.75

3.80

3.70

3.75

0.10

3.67

3.73

3.68

3.69

0.06

từ dây chuyển

3.74

3.63

3.66

3.68

0.11

3.62

3.68

3.70

3.67

0.08

3.70

3.68

3.81

3.73

0.13

sản xuất và đo

3.61

3.66

3.57

3.61

0.09

3.77

3.64

3.67

3.69

0.13

3.74

3.72

3.74

3.73

0.02

3.73

3.63

3.64

CO2.

20 Tổng

3.67 74.05

0.10 1.83

Giả sử, thống kê được 10 nguyên nhân làm cho quá trình bão hòa

CO2 bị mất kiểm soát:

 C1

 C2

 C3

 C4

 ….

 C10

Nguyên nhân

Tần số

Cần tập trung vào nguyên

413

1039

nhân nào khi tối ưu hóa ?

258

834

442

275

Biểu đồ Pareto

413

371

292

C10

1987

% 31.42 16.43 13.19 6.99 6.53 6.53 5.87 4.62 4.35 4.08 % tích lũy 31.42 47.85 61.04 68.03 74.56 81.09 86.95 91.57 95.92 100.00

Nguyên nhân C10 C2 C4 C5 C1 C7 C8 C9 C6 C3 Tổng Tần số 1987 1039 834 442 413 413 371 292 275 258 6324

QUY TẮC 80 - 20

2000

100

1800

1600

1400

%

1200

1000

t í c h

l

ố s n ầ T

800

ũ y

600

400

200

C10

Nghiên cứu tình huống:

Phân tích năng lực quá trình bằng

các chỉ số năng lực

 Cp: potential capability (µ  µ0)

 Cpk: actual capability (µ  µ0)

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC QUÁ TRÌNH

Cp: potential capability

Process fallout and the process capability ratio Cp

LSL USL

 

0.1 0.2







1398

R d

.0 32521 .2 326

• Cp = 1,1

• LSL = - 3,3  ZLSL = -3,3

• USL = + 3,3  ZUSL = +3,3

• P = P(Z ≤ -3,3) + P(Z ≥ + 3,3) = 0.000967

Flow Width Measurements (microns) for the Hard-Bake Process

a. Cp = ? Biết yêu cầu

KT = 1,50 ± 0,50.

b.Hãy ước lượng tỷ lệ

sản phẩm ko đạt yêu

cầu ?

1 1.4483 1.5435 1.5175 1.5454 1.4418 1.4301 1.4981 1.3009 1.4132 1.3817 1.5765 1.4936 1.5729 1.8089 1.6236 1.412 1.7372 1.5971 1.4295 1.6217

2 1.5458 1.6899 1.3446 1.0931 1.5059 1.2725 1.4506 1.506 1.4603 1.3135 1.7014 1.4373 1.6738 1.5513 1.5393 1.7931 1.5663 1.7394 1.6536 1.822

3 1.4538 1.583 1.4723 1.4072 1.5124 1.5945 1.6174 1.6231 1.5808 1.4953 1.4026 1.5139 1.5048 1.825 1.6738 1.7345 1.491 1.6832 1.9134 1.7915

4 1.4303 1.3358 1.6657 1.5039 1.462 1.5397 1.5837 1.5831 1.7111 1.4894 1.2773 1.4808 1.5651 1.4389 1.8698 1.6391 1.7809 1.6677 1.7272 1.6744

5 1.6206 1.4187 1.6661 1.5264 1.6263 1.5252 1.4962 1.6454 1.7313 1.4596 1.4541 1.5293 1.7473 1.6558 1.5036 1.7791 1.5504 1.7974 1.437 1.9404

Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC QUÁ TRÌNH

Cpk: actual capability

Process capability: Variable Data

Mối quan hệ giữa Cp và Cpk

 Cpk = Cp: centered

 Cpk < Cp: off-center.

Mối quan hệ giữa

Cp và Cpk

max

C 

pk C

Cho một quá trình đang hoạt động ổn định với yêu cầu kỹ thuật là 74,00 ± 0,035 mm.

1. Ước lượng năng lực tiềm năng của

quá trình.

2. Ước lượng năng lực thực sự của

quá trình.

3. Hãy ước lượng tỷ lệ sản phẩm

không đạt yêu cầu ?

Cho một quá trình SX đang ở trạng thái ổn định. Biết:

 Yêu cầu kỹ thuật = 0,246 ÷ 0,254.

 Trung bình quá trình = 0,248

 Độ lệch chuẩn trung bình mẫu = 0,002

 n = 5

Hãy tính:

1. Cpk = ?

2. Cần điều chỉnh trung bình quá trình bằng bao nhiêu để Cpk 

max

Mẫu

1. Vẽ biểu đồ kiểm soát trung bình quá trình.

2. Dựa vào biểu đồ kiểm soát cho biết quá trình

có ở trạng thái được kiểm soát không ?

3. Nếu quá trình ở trạng thái kiểm soát. Hãy ước

lượng năng lực tiềm năng và năng lực thực sự

của quá trình. Biết LSL = 1.4000, ULS = 1.600

4. Hãy ước lượng tỷ lệ sản phẩm không đạt yêu

cầu ?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1 1.3235 1.4314 1.4284 1.5028 1.5604 1.5955 1.6274 1.4190 1.3884 1.4039 1.4158 1.5821 1.2856 1.4951 1.3589 1.5747 1.3680 1.4163 1.5796 1.7106 1.4371 1.4738 1.5917 1.6399 1.5797

Giá trị đo 3 1.6744 1.6075 1.4932 1.3841 1.5265 1.3574 1.8366 1.6637 1.5355 1.5089 1.4378 1.5777 1.4447 1.5893 1.5996 1.5171 1.3957 1.3057 1.6541 1.2361 1.3485 1.6583 1.5551 1.5705 1.6240

2 1.4128 1.3592 1.4871 1.6352 1.2735 1.5451 1.5064 1.4303 1.7277 1.6697 1.7667 1.3355 1.4106 1.4036 1.2863 1.5301 1.7269 1.3864 1.4185 1.4412 1.5051 1.5936 1.4333 1.5243 1.3663

4 1.4573 1.4666 1.4324 1.2831 1.4363 1.3281 1.4177 1.6067 1.5176 1.4627 1.5928 1.3908 1.6398 1.6458 1.2497 1.1839 1.5014 1.6210 1.5116 1.3820 1.5670 1.4973 1.5295 1.5563 1.3732

5 1.6914 1.6109 1.5674 1.5507 1.6441 1.4198 1.5144 1.5519 1.3688 1.5220 1.4181 1.7559 1.1928 1.4969 1.5471 1.8662 1.4449 1.5573 1.7247 1.7601 1.4880 1.4720 1.6866 1.5530 1.6887

Nghiên cứu tình huống:

µ = µ0 ?

n ≤ 30

n > 30

H0:  = 0

H1:  0

Chấp nhận H0 khi:

p > 



tTN

Tra bảng

P = ?

n 

  0 s n 1

Tra bảng



1[2



ZTN



]

TNZ

0 s n

73.998 73.992 73.991 73.994 73.991

Cho một quá trình đang

73.994 74.001 73.992 73.988 73.991

hoạt động ổn định với

74.004 74.002 73.998 74.012 74.008

74.022 74.008 74.013 73.994 74.001

yêu cầu kỹ thuật là 74,00

74.005 74.011 73.996 73.994 73.992

± 0,035 mm. Quá trình có

73.998 74.008 74.011 74.009 74.001

bị “lệch tâm” không ?

74.014 74.009 74.006 73.995 73.998

73.994 73.989 73.988 73.995 73.996

74.000 73.995 74.005 74.003 73.996

74.009 74.002 74.001 74.011 74.001



,74

00057

007982



506231

s  TNZ

Cho một quá trình đang hoạt động

ổn định với yêu cầu về độ nhớt

sản phẩm là 3200 (cP). Quá trình

có bị “lệch tâm” không ?

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

1. Nâng cao hiệu suất thu hồi

2. Phát triển sản phẩm: tìm công thức chế biến tối ưu

Lập kế hoạch SX

4. Đảm bảo tính ổn định và nâng cao năng lực quá trình.

5. Ứng dụng khác

Tối ưu hóa chi phí mua nguyên vật liệu

 SX tank chứa không có nắp đậy: V = 10 m3

 Hãy tìm các kích thước cơ bản (h,r) của

tank để chi phí nguyên vật liệu nhỏ nhất ?

V





.. rh



10 m

A



 . r



.2



.. hr

Chi phí cực tiểu

Nguyên liệu chế tạo tank cực tiểu

A cực tiểu

NỘI DUNG HỌC PHẦN

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỐI ƯU HÓA

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU: TỔNG QUAN

VÍ DỤ THỰC TẾ

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM: PHÂN LOẠI

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ (OFAT)

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

 TN yếu tố đầy đủ

 TN 2k

 TN kiểu phối hợp có tâm: CCD

CÁC KIỂU THÍ NGHIỆM KHÁC

 TN phối trộn

 TN leo dốc

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM: PHÂN LOẠI

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ (OFAT)

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

 TN yếu tố đầy đủ

 TN 2k

 TN kiểu phối hợp có tâm: CCD

CÁC KIỂU THÍ NGHIỆM KHÁC

 TN phối trộn

 TN leo dốc

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ

ĐẶC ĐIỂM

 Đơn giản

 Chỉ xem xét ảnh hưởng của một yếu tố đầu vào lên các yếu tố đầu

ra, các yếu tố còn lại được cố định  One Factor At a Time (OFAT)

 Bỏ qua tương tác

 Biến đầu vào: biến phân nhóm, biến liên tục

XỬ LÝ SỐ LIỆU

Biến phân nhóm: có 2 nhóm

 t-test

Biến phân nhóm: có > 2 nhóm

 ANOVA

 Phân tích hồi qui

Biến liên tục: tương quan & hồi qui tuyến tính

n

Giống A

Giống B

1

15.7

21.3

2

12.2

18.7

3

14.1

22.1

4

16.3

18.7

5

16.4

21.4

6

19.1

19.2

7

15.8

18.7

8

16.7

18.9

9

15.2

19.8

10

15.4

18.7

Với độ tin cậy 95%, liệu có đủ bằng chứng cho thấy giống dứa ảnh

hưởng ý nghĩa lên hàm lượng đường hay không ?

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ HOÀN TOÀN NGẪU NHIÊN (CRD)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

TB

Tỷ lệ protein/chả cá (%, w/w)

181

179

182

183

181.3

10

194

197

201

195

196.8

14

204

208

205

206

205.8

18

213

214

210

209

211.5

22

216

214

212

215

214.3

26

Khảo sát ảnh hưởng của Thời gian nấu (h) lên Độ mềm (N)

Thời gian (X)

Độ mềm (Y)

1 7,6

1,2

8 1,4

9 1,6

7 1,8

10

2

8 2,2

11 2,4

14 2,6

10 2,8

16

3

18 3,2

20 3,4

18 Biến phân nhóm: có 2 nhóm

 t-test

• 2 nhóm độc lập: giả định phương sai bằng nhau

• 2 nhóm bắt cặp

n

Giống A

Giống B

1

15.7

21.3

2

12.2

18.7

3

14.1

22.1

4

16.3

18.7

5

16.4

21.4

6

19.1

19.2

7

15.8

18.7

8

16.7

18.9

9

15.2

19.8

10

15.4

18.7

Với độ tin cậy 95%, liệu có đủ bằng chứng cho thấy giống dứa ảnh

hưởng ý nghĩa lên hàm lượng đường hay không ?

TNV Trước

1

210

197

222

201

9

2

205

195

211

196

10

3

193

191

187

181

11

4

182

174

175

164

12

5

259

236

186

181

13

Thử nghiệm một loại chế phẩm giúp giảm cân trên 15 tình nguyện viên (béo phì) sau 03 tháng sử dụng. Hãy kiểm tra xem loại chế phẩm trên có thật sự đem lại hiệu quả giảm cân hay không ? Biết  = 0,05

6

239

226

243

229

14

7

164

157

246

231

15

8

197

196 -

Biến phân nhóm: có > 2 nhóm

 ANOVA

 Phân tích hồi qui

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ HOÀN TOÀN NGẪU NHIÊN (CRD)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

TB

Tỷ lệ protein/chả cá (%, w/w)

181

179

182

183

181.3

10

194

197

201

195

196.8

14

204

208

205

206

205.8

18

213

214

210

209

211.5

22

216

214

212

215

214.3

26 Chọn  = 0.05, cần kiểm tra giả thuyết sau:

 H0: 10 = 14 = 18 = 22 = 26

 H1: có ít nhất 1 cặp giá trị trung

bình khác nhau

SSW

SSW10 = (181-181.3)2 + (179-181.3)2 +…+ (183-183.3)2 = 8.75

SSW14 = 28.75

SSW18 = 8.75

SSW22 = 17

SSW26 = 8.75

SSW = SSW10 + SSW14 + SSW18 + SSW22 + SSW26 = 72

MSW = 72/(20 – 5) = 4.8

SSB

SSB10 = 4*(181.3 – 201.9)2 = 1705.69

SSB14 = 106.09

SSB18 = 59.29

SSB22 = 368.64

SSB26 = 610.09

SSB = SSB10 + SSB14 + SSB18 + SSB22 + SSB26 = 2849.8

MSB = 2849.8/(5 – 1) = 712.45



43.148

TNF

45.712 8.4



056

crit

F 

 (),1

kN 

)

)15(),4(,05.0

KẾT LUẬN

JMP

EXCEL

SPSS

2



SS 

SS SS

B SS W

Total

0 ≤ R2 ≤ 1

PHÂN TÍCH HỒI QUI: HỆ SỐ XÁC ĐỊNH (Coefficient of determination)

2 R



975,0



%5,97

2850 2922

PHÂN TÍCH HỒI QUI: HỆ SỐ XÁC ĐỊNH (Coefficient of determination)

JMP

SPSS

BÀI TẬP

• FTN = ?

• Fcrit = ?

• R2 = ?

Người ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của 04 loại môi trường nuôi cấy khác nhau hiệu suất thu nhận enzyme ngoại bào (IU/mg protein) từ một loại vi sinh vật.

Môi trường 1 Môi trường 2 Môi trường 3 Môi trường 4

99 88 76 38 94

61 112 30 89 63

42 97 81 95 92

169 137 169 85 154

Có đủ bằng chứng để kết luận loại môi trường nuôi cấy ảnh hưởng có ý nghĩa

thống kê lên hiệu suất thu nhận enzyme hay không ?

Dưới đây là kết quả đánh giá mức độ ưa thích đối với 03 loại hương liệu (A,B,C) bằng phương pháp cho điểm (1 – 9). Biết rằng với mỗi loại hương liệu sẽ có 5 người thử đánh giá và 5 người thử ở mỗi thí nghiệm là không giống nhau.

A 8 9 8 7 9

B 7 7 8 9 7

C 5 5 6 8 7

Biến liên tục

 Tương quan

 Hồi qui tuyến tính

Khảo sát ảnh hưởng của Thời gian nấu (h) lên Độ mềm (N)

Thời gian (X)

Độ mềm (Y)

1 7,6

1,2

8 Tương quan:

1,4

9 1,6

7

 r = ?

1,8

10

2

8 Hồi qui:

2,2

11 2,4

14 2,6

10

 R2 = ?

2,8

16

3

18

 y = a + bx

3,2

20 3,4

18 Sử dụng máy tính cầm tay

y = 5.258x + 0.478 R² = 0.804

)

Y

(

m e m o D

0.5

3.5

1.5 2 2.5 Thoi gian (X)

BÀI TẬP

Tìm  r = ? R2 = ?  y = a + bx ?

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM: PHÂN LOẠI

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ (OFAT)

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

 TN yếu tố đầy đủ

 TN 2k

 TN kiểu phối hợp có tâm: CCD

CÁC KIỂU THÍ NGHIỆM KHÁC

 TN phối trộn

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

 Đánh giá ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố

 Có xét đến tương tác

 Có nhiều ưu điểm hơn OFAT

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

Factor (X):

 Categorical: biến phân nhóm

 Continuous: biến liên tục

Response (Y): continuous

Mô hình bậc nhất (TN leo dốc)

Mô hình bậc 2 (TN tối ưu hóa)

So sánh KQ TN 1 yếu tố (a) và nhiều yếu tố (b)

(a)

(b)

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

CÁC KIỂU THIẾT KẾ: kiểu biến đầu vào

 TN yếu tố đầy đủ: liên tục, phân nhóm

 TN 2k: liên tục

 TN 2k-p: liên tục

 TN kiểu phối hợp có tâm (CCD): liên tục

Full Factorial Design (TN yếu tố đầy đủ/toàn phần)

B1

Loại phụ gia: A Loại nguyên liệu: B

Biến phân nhóm

B2

B3

A1 26.25 27.00 28.15 22.50 23.15 20.46 9.45 9.78 8.95

A2 16.25 17.00 18.15 14.50 13.15 13.46 8.45 7.78 8.95

A3 12.25 15.00 18.15 12.50 13.15 10.46 7.45 8.78 7.95

5 phút

Nhiệt độ TT Thời gian TT

Biến liên tục

10 phút

15 phút

1000C 26.25 27.00 28.15 22.50 23.15 20.46 9.45 9.78 8.95

1100C 16.25 17.00 18.15 14.50 13.15 13.46 8.45 7.78 8.95

1200C 12.25 15.00 18.15 12.50 13.15 10.46 7.45 8.78 7.95

2k Design: đặc điểm

 k: số yếu tố (biến) đầu vào (x)

 2: mỗi yếu tố chỉ tiến hành TN ở 2 mức

 Số TN cần tiến hành ít hơn TN yếu tố toàn phần

 PTHQ: mô hình bậc nhất

 Ứng dụng:

 TN sàng lọc

 Leo dốc

2k Design: mã hóa biến

max  x =+1

Mức cao: Xi

min  x = -1

Mức thấp: Xi

0  x = 0

Mức cơ sở: Xi

2k Design: VD 1 Ma trận thực nghiệm (k = 2, không lặp lại)

2k Design: VD 2 Ma trận thực nghiệm (k = 2, lặp lại 3 lần: TN song song)

2k Design: VD 3 Ma trận thực nghiệm (k = 2, tâm lặp 3 lần)

Trial 1 2 3 4 5 6 7 A + + - - 0 0 0 B - + - + 0 0 0

PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUI THỰC NGHIỆM Y = b0 + b1x1 + b2x2

PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUI THỰC NGHIỆM Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b12x1 x2

Xét một quá trình hóa học. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ (X1) và nồng độ (X2) lên hiệu suất phản ứng (Y,%). Biết:

Xây dựng ma trận TN trong

Mức thấp Mức cao

2 trường hợp:

60

80

 TN song song, lặp 3 lần

 TN có tâm lặp 5.

X1 (0C)

3

5

X2 (%,w/w)

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên quá trình biến hình/biến tính tinh bột bằng phương pháp acid.

Mức thấp Mức cao

Xây dựng ma trận TN trong

X1 (%)

30

36 2 trường hợp:

 TN song song, lặp 3 lần

X2 (ml)

125

175

 TN có tâm lặp 3.

X3 (phút)

80

100 TN kiểu phối hợp có tâm (Central Composite Design)

 Nhân: 2k (k < 5) hoặc 2k-p (k ≥ 5)

 Điểm sao : 2k

 Tâm phương án: no

K = 3

K = 2

PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUI THỰC NGHIỆM



bY  0

Xb i

Xb ii

2 i



 

1 

XXb ij i 1  i

1 

Tìm điều kiện tối ưu

k = 2

n0 = 5

A surface with a maximum

A surface with a minimum

A surface with a saddle point (minimax)

Phân tích bề mặt đáp ứng: dấu hiệu của điểm tối ưu

Hãy phân tích các đường đồng (contour) mức sau ?

XỬ LÝ SỐ LIỆU

Biến phân nhóm:

 ANOVA

 R2 , R2

Adj

Biến liên tục:

 PTHQ thực nghiệm

 Dự đoán

Biến phân nhóm

Khảo sát ảnh hưởng của loại phụ gia

(A1, A2, A3) và loại nguyên liệu (B1,

B2, B3) lên độ dai của giò lụa. Mỗi thí

nghiệm lặp lại 3 lần.

Biến phân nhóm (tiếp theo)

B1

B2

B3

A1 26.25 27.00 28.15 22.50 23.15 20.46 9.45 9.78 8.95

A2 16.25 17.00 18.15 14.50 13.15 13.46 8.45 7.78 8.95

A3 12.25 15.00 18.15 12.50 13.15 10.46 7.45 8.78 7.95

Biến phân nhóm (tiếp theo)

JMP

Biến liên tục: 2k design Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên quá trình biến hình/biến tính tinh bột bằng phương pháp acid. TN tâm lặp lại 3 lần.

N = 2k + n0 = 23 + 3 = 11

Mức thấp Mức cao

30

36 X1 (%)

125

175

80

100 X2 (ml) X3 (phút)

Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 +b12 X1X2 + b23X2X3 + b13X1X3

Biến liên tục: 2k design

Kết quả:

 ANOVA

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

Biến liên tục: 2k design

Kết quả:

 ANOVA

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

KIỂM ĐỊNH GIẢ THUYẾT THỐNG KÊ

Bác bỏ H0 khi:

>

p ≤ 

ANOVA table

 k: số hệ số bj trong PTHQ (hệ số theo xj)

 n: số thí nghiệm trong phương án

FTN = 11,5693 > F0,05(6)(4) = 6,1631

Biến liên tục: 2k design

Kết quả:

 ANOVA

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU

Biến liên tục: 2k design

KIỂM TRA Ý NGHĨA CÁC HỆ SỐ PTHQ

Bác bỏ H0 khi:

p ≤ 

Biến liên tục: 2k design

KIỂM TRA Ý NGHĨA CÁC HỆ SỐ PTHQ

 bj đặc trưng cho ảnh hưởng của yếu tố

X thứ j lên Y.

 Độ lớn của |bj| và ảnh hưởng của Xj ?



776.2

)4(

05.0 2

80 %

100 %

40 %

20 %

60 %

Nên tập trung NC vào các ảnh hưởng nào ?

Biến liên tục: 2k design

Kết quả:

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 ANOVA

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

HỆ SỐ XÁC ĐỊNH: R2

Adjusted R2

2 R



9455



%55,94

22691 , 436 23999 . 005

 1

2 Adj

Total

SS df SS df

Total

568



8637



%37,86

AdjR

005

1307 . 4 23999 . 10

Biến liên tục: 2k design

Kết quả:

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 ANOVA

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

Bài tập: sử dụng JMP

 Mức cao = +1

 Mức thấp = -1

 Mức tâm = 0

 k = 3

 n0 = 3

Biến liên tục: Central Composite Design (CCD)

Kết quả:

 ANOVA

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

 Mức cao = +1

 Mức thấp = -1

 k = 5 (số bj)  n = 13

TN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

X1 -1 +1 -1 +1 -1,414 +1,414 0 0 0 0 0 0 0

X2 -1 -1 +1 +1 0 0 -1,414 +1,414 0 0 0 0 0

YTN 3,54 3,62 3,80 3,86 3,55 3,61 3,63 3,94 4,13 4,09 4,14 4,15 4,12

Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b12 X1X2 + b11X1

2 2 + b22X2

Biến liên tục: Central Composite Design (CCD)

Kết quả:

 ANOVA

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

ANOVA table

 k: số hệ số bj trong PTHQ (hệ số theo xj)

 n: số thí nghiệm trong phương án

 F



9715



00.257

Fcrit

,3)7)(5(05.0

TNF

.0 .0

146683 000570

Biến liên tục: Central Composite Design (CCD)

Kết quả:

 ANOVA

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

Biến liên tục: CCD KIỂM TRA Ý NGHĨA CÁC HỆ SỐ PTHQ

Bác bỏ H0 khi:

p ≤ 



365

)7(

05.0 2

Biến liên tục: Central Composite Design (CCD)

Kết quả:

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 ANOVA

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

Biến liên tục: Central Composite Design (CCD)

Kết quả:

 Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ

 ANOVA

 R2 = ? R2

adj = ?

 Đồ thị: bề mặt

Y = 4,126 + 0,028X1

2 + 0,117X2 - 0,267X1

2 - 0,165X2

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM: PHÂN LOẠI

THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ (OFAT)

THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ

 TN yếu tố đầy đủ

 TN 2k

 TN kiểu phối hợp có tâm: CCD

CÁC KIỂU THÍ NGHIỆM KHÁC

 TN phối trộn

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN

 Đánh giá ảnh hưởng của q thành phần xi trong công thức

phối trộn đến tính chất y (hóa lý, chức năng, điểm cảm

quan,…) của hỗn hợp (sản phẩm).



 xi: % (w/w), % (v/v), % (mol/mol),…  xi: không độc lập mà phụ thuộc nhau 

1 

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN

Tối ưu hóa công thức sản xuất bánh: tìm ra công thức

để điểm thị hiếu cao nhất

 Bột mỳ: x1  Đường: x2  Shortening: x3

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

 Simplex Lattice Design

 Simplex Centroid Design

 ABCD Design

 Extreme Vertices

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp tục)

Xét q = 3

 X1

 X2

 x3

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

PTHQ

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

 Simplex Lattice Design

 Simplex Centroid Design

 ABCD Design

 Extreme Vertices

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp tục)

Xét q = 3

 x1: 0  1 (100%)

 x2: 0  1 (100%)

 x3: 0  1 (100%)

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

Simplex Lattice Design : q = 3, k = 1

Y = b

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

Simplex Lattice Design : q = 3, k = 2

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

Simplex Lattice Design : q = 3, k = 3

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

 Simplex Lattice Design

 Simplex Centroid Design

 ABCD Design

 Extreme Vertices

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp tục)

Xét q = 3

 x1: 0  1 (100%)

 x2: 0  1 (100%)

 x3: 0  1 (100%)

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

Simplex Centroid Design

k = 1

k = 2

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

VÍ DỤ

Simplex Lattice Design q = 3 k = 2 Lặp 1 lần

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

Y = 2.05X1 + 1.42X2 + 1.88X3+0.88X1X2

Khảo sát ảnh hưởng của

tỷ lệ phối trộn 03 loại hóa

chất lên khả năng tiêu

diệt côn trùng gây hại

trong bảo quản trái cây.

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

 Simplex Lattice Design

 Simplex Centroid Design

 ABCD Design

 Extreme Vertices

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp tục)

Xét q = 3

 x1: 0  1 (100%)

 x2: 0  1 (100%)

 x3: 0  1 (100%)

Lặp lại 1 lần

Lặp lại 3 lần

for

Different blends of the three- juice recipe were evaluated by a panel. A value from 1 (extremely poor) to 9 (very the used good) response [John Cornell, page 74].

THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo)

 Simplex Lattice Design

 Simplex Centroid Design

 ABCD Design

 Extreme Vertices

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỐI ƯU HÓA

ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP

THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU: TỔNG QUAN

QUI TRÌNH TỐI ƯU HÓA

QUY TRÌNH TỐI ƯU HÓA

Bước 1: Xác định vấn đề cần tối ưu

Bước 2: Tiến hành thí nghiệm sàng lọc

Bước 3: Tiến hành thí nghiệm leo dốc (tối ưu địa phương)

Bước 4: Xác định điều kiện tối ưu (tối ưu tổng thể)

QUY TRÌNH TỐI ƯU HÓA

Bước 1: Xác định vấn đề cần tối ưu

Bước 2: Tiến hành thí nghiệm sàng lọc

Bước 3: Tiến hành thí nghiệm leo dốc (tối ưu địa phương)

Bước 4: Xác định điều kiện tối ưu (tối ưu tổng thể)

Bắt đầu từ đâu ? Cần trả lời được câu hỏi: quá trình của anh đang hoạt động ở điều kiện tối ưu chưa ? Làm sao trả lời được câu hỏi này: cần dữ liệu

Phương pháp: lấy ví dụ về HPLC trong sách KSCL trong phòng hóa phân tích: 2.6. Case study (p.55)  Kinh nghiệm thức tế: cá nhân, lời khuyên chuyên gia, kết quả

của các nghiên cứu trước.  Nghiên cứu thực nghiệm

Ứng dụng tối ưu hóa trong

ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG

Đưa cái CASE STUDY về HPLC vào đây thì hay hơn !!!

ISO 8402 - 86

Chất lượng là toàn bộ các đặc tính của

một thực thể tạo cho thực thể đó có

khả năng thỏa mãn các nhu cầu đã

công bố hay còn tiềm ẩn.

Trong mọi quá trình SX, luôn tồn tại sự biến

động (variation) ở chất lượng đầu ra (output).

 Chất lượng không ổn định.

 Chất lượng không đáp ứng mong đợi của KH.

Xác định vấn đề cần tối ưu hóa trong cải tiến chất lượng

7 Công cụ thống kê cơ bản trong kiểm soát chất lượng

7 Công cụ thống kê cơ bản

Phiếu kiểm tra (Check Sheet)

Biểu đồ tần suất (Histogram)

Phát hiện “lỗi”

Biểu đồ kiểm soát (Control Chart)

Biểu đồ Pareto (Pareto Chart)

Biểu đồ nhân quả (Cause & Effect Diagram)

Chẩn đoán “lỗi”

Biểu đồ phân tán (Scatter Diagram)

Lưu đồ (Flow Chart)

KIỂM SOÁT TỶ LỆ SP BIA LON KHÔNG ĐẠT YÊU CẦU (trong 30 ngày, n = 50)

Mất kiểm soát

CẦN PHẢI LIỆT KÊ TẤT CẢ CÁC NGUYÊN NHÂN

TIỀM NĂNG GÂY RA “LỖI”

BIỂU ĐỒ NHÂN QUẢ CAUSE-AND-EFFECT DIAGRAM (FISHBONE DIAGRAM)

Cần kiến thức và kinh nghiệm thực tế

Theo các kỹ sư có kinh nghiệm, nguyên nhân tiềm năng bao gồm:

Màu sắc

[NaCl]

Độ đục

Bia không đạt

[CO2]

Độ cồn

PARETO CHART

80 - 20

% tích lũy

Số lỗi

NGUYÊN NHÂN

Thống kê các nguyên nhân làm bia không đạt yêu cầu

(dữ liệu lịch sử)

Nguyên nhân Số lần xuất hiện

Màu sắc 198

[NaCl] 25

Độ đục 103

18 [CO2]

Độ cồn 72

Nguyên nhân gốc rễ ?

Yếu tố (factors)/thông số (variables) nào ảnh hưởng lên

nguyên nhân gây ra “lỗi” ?

Theo các kỹ sư có kinh nghiệm, quá trình nấu hops ảnh hưởng

quyết định. Các thông số kỹ thuật có thể ảnh hưởng lên MÀU SẮC

X1: nhiệt độ nấu hops

X2: thời gian nấu hops

X3: pH dịch đường

………………………….

Có nhiều yếu tố tiềm năng

Thí nghiệm sàng lọc

QUY TRÌNH TỐI ƯU HÓA

Bước 1: Xác định vấn đề cần tối ưu

Bước 2: Tiến hành thí nghiệm sàng lọc

Bước 3: Tiến hành thí nghiệm leo dốc (tối ưu địa phương)

Bước 4: Xác định điều kiện tối ưu (tối ưu tổng thể)

Thiết kế thí nghiệm sàng lọc

Xem lại

 Thí nghiệm 1 yếu tố

 Thí nghiệm nhiều yếu tố (Factorial Design)

QUY TRÌNH TỐI ƯU HÓA

Bước 1: Xác định vấn đề cần tối ưu

Bước 2: Tiến hành thí nghiệm sàng lọc

Bước 3: Tiến hành thí nghiệm leo dốc (tối ưu địa phương)

Bước 4: Xác định điều kiện tối ưu (tối ưu tổng thể)

Bước 3: Trình tự “leo dốc”

1. Xây dựng mô hình bậc 1

2. Tính toán “đường dốc nhất”

3. Tiến hành TN leo dốc

4. …………………………………

Bước 3: Trình tự “leo dốc”

1. Xây dựng mô hình bậc 1

2. Tính toán “đường dốc nhất”

3. Tiến hành TN leo dốc

4. …………………………………………………

Reaction time: X1 (30 ÷ 40 mins)

Yield: Y

A PROCESS

Reaction temp: X2 (150 ÷ 160 0F)

JMP

(làm việc theo nhóm)

TN 2k

Thí nghiệm tâm = 5

Y  maximize

Z1

Z2

Bước 3: Trình tự “leo dốc”

1. Xây dựng mô hình bậc 1

2. Tính toán “đường dốc nhất”

3. Tiến hành TN leo dốc

4. …………………………………………………

 Chọn nhân tố cơ sở (*):

bj*.Zj*=max|bj.Zj|

 Chọn độ dài bước cho nhân tố cơ sở: hj*

 Tính độ dài bước hj cho các nhân tố còn lại:



 . j  *.

Time Temp

0)

35 155 Tâm (Zj

0,775 0,325 bj

max)

40 160 Cận trên (Zj

min)

30 150 Cận dưới (Zj

5 5

min)/2

max - Zj

Vậy Time (X1) là nhân tố cơ sở. Chọn h1 = 5

0,775 5 0,325 5 Zj = (Zj bj.Zj





h 2

h 1

325,0 775,0

 

5 5

b Z  . 2 Zb .  1 1

Bước 3: Trình tự “leo dốc”

1. Xây dựng mô hình bậc 1

2. Tính toán “đường dốc nhất”

3. Tiến hành TN leo dốc

4. …………………………………………………

“Leo dốc” đến khi nào ?

Điểm dừng

H% được “cải tiến”

Cần làm gì tiếp theo ?

Tiếp tục xây dựng mô hình bậc 1

khác với Z1 = 85 , Z2 = 175

Reaction time: X1 (80 ÷ 90 mins)

Yield: Y

A PROCESS

Reaction temp: X2 (170 ÷ 180 0F)

Mô hình bậc 1 này không tương thích, hàm mục tiêu đã tiến đến gần điểm tối ưu tổng thể

QUY TRÌNH TỐI ƯU HÓA

Bước 1: Xác định vấn đề cần tối ưu

Bước 2: Tiến hành thí nghiệm sàng lọc

Bước 3: Tiến hành thí nghiệm leo dốc (tối ưu địa phương)

Bước 4: Xác định điều kiện tối ưu (tối ưu tổng thể)

Tiếp tục làm thí nghiệm với

mô hình bậc 2

DỰ ĐOÁN ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU

TÁCH

MÔ HÌNH HÓA & TỐI ƯU HÓA QUÁ CHẤT MÀU TRÌNH CHIẾT ANTHOCYANIN TỪ QUẢ DÂU

YÊU CẦU

Y1max = maxy1

y2max = maxy2

TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU

X1

A PROCESS

X2

Y1 Y2 Y3

H%  max

Độ tinh khiết (P%): 62 ÷ 68

Khối lượng phân tử (MW): 3400

H% P% MW

Nên giải bài toán trên

bằng cách nào ?

Hãy dùng Microsoft Excel giải bài toán trên.

Đề xuất phương pháp giải Y1  max

Y2  max Không thể có 1 nghiệm chung để cả 2 hàm mục tiêu đạt được Y1max, Y2max mà chỉ tìm được nghiệm thỏa hiệp để các giá trị Y1, Y2 nằm gần Y1max, Y2max.