Statistische Versuchsplanung

Statistische Versuchsplanung und -auswertung für Parameterstudien und Sensitivitätsanalysen

Untersuchung von Ursache-Wirkungszusammenhängen unter Verwendung von Methoden der statistischen Versuchsplanung (DOI)
© Fraunhofer IWS Dresden
Untersuchung von Ursache-Wirkungszusammenhängen unter Verwendung von Methoden der statistischen Versuchsplanung (DOI)

Typische Lasermaterialbearbeitungsprozesse sind durch eine Vielzahl von Einflussgrößen charakterisiert, die zum einen in Form frei wählbarer Prozessparameter als Stellgrößen zum Erreichen eines gewünschten Bearbeitungsergebnisses angesprochen werden können und zum anderen als Störgrößen in Erscheinung treten und Abweichungen von den geforderten Eigenschaften der Bearbeitung hervorrufen. Prozessinhärente und häufig nichtlineare Wechselwirkungen zwischen den Stell- und Störgrößen bedingen statistische Schwankungen definierter Zielgrößen der Bearbeitung, die bei einer fundierten Prozessanalyse berücksichtigt werden müssen. Dadurch ist der Versuchsaufwand bei rein empirischer Vorgehensweise zur Untersuchung von Ursache-Wirkzusammenhängen durch die erforderlichen Versuchsreplikationen zur Erfassung der Messdatenstreuung und Standardabweichung häufig sehr hoch. Eine Alternative bietet die konsequente Anwendung von Methoden der statistischen Versuchsplanung. Diese ermöglicht eine detaillierte und statistisch abgesicherte Bewertung des Einflusses von Faktoren und Wechselwirkungen auf Zielgrößenwerte und Zielgrößenstreuungen bei deutlich reduziertem und gleichzeitig definiertem Versuchsaufwand.

Unter Nutzung statistischer Software unterstützen wir bei der Erstellung von Versuchsplänen zur Untersuchung von Ursache-Wirkungszusammenhängen im Anwendungsfeld der Lasermaterialbearbeitung sowie bei der quantitativen Bewertung der Versuchsergebnisse unter Berücksichtigung statistischer Aspekte. Die Methoden sind sowohl für numerische als auch für experimentelle Untersuchungen anwendbar, wobei sich in der Regel eine Kombination beider Untersuchungsmethoden am vorteilhaftesten erweist.