Tối ưu hóa công nghệ thực phẩm

Tài liệu tham khảo 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 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 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. 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 NỘI DUNG HỌC PHẦN XÉT MỘT HỆ THỐNG CẦN TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNGBiến độc lập, kiểm soát được, điều chỉnh được Xi Biến phụ thuộc, không kiểm soát được, đo đạt được Yi Biến không kiểm soát được Ei Factors Responses  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 = ? KHÁI NIỆM Hiệu suất thu hồi trên 70% Độ tinh khiết (NLQT): 62 ÷ 68 g/l Chi phí sản xuất: < 34 $/sản phẩm TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU  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 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 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 A PROCESS Reaction time: X1 (35 mins) Reaction temp: X2 (155 0F) Yield: Y 40% 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. 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 VÒNG ĐỜI SẢN PHẨM Công thức chế biến Thành phần 1: X1 (%) Y = ?Thành phần 2: Xi (%) Thành phần n: Xn (%) 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 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 chất lượng và nâng cao năng lực quá trình. 5. Ứng dụng khác ỨNG DỤNG CỦA TỐI ƯU HÓA TRONG CNTP 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.  Chất lượng không đáp ứng mong đợi của KH.  An toàn – vệ sinh: sức khỏe KH bị đe dọa Nếu biến động “quá giới hạn” 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 HIỆN TẠI CẢI TIẾN 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” Lệch tâm X có biến động quá lớn hoặc/và 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 Trích ly, khuấy 20 phút Methanol Lọc Pha loãng HPLC Kết quả Phân tích trên 29 mẫu, mỗi mẫu lặp lại 3 lần ppm Mẫu Lặp lại Mẫu Lặp lại 1 2 3 1 2 3 1 499.17 492.52 503.44 16 494.54 493.99 495.08 2 484.03 494.5 486.88 17 484.17 490.72 493.45 3 495.85 493.48 487.33 18 493.61 488.2 503.9 4 502.01 496.8 499.64 19 482.25 475.75 488.74 5 463.99 457.61 469.45 20 459.61 465.03 465.57 6 482.78 484.65 524.3 21 509.11 510.18 506.46 7 492.1 1 485.58 490.24 22 489.67 487.77 497.26 8 500.04 499.1 1 493.98 23 487.82 489.23 493.45 9 487.21 485.35 479.31 24 489.23 491.11 484.07 10 493.48 496.37 498.3 25 49 1.27 488.9 500.77 11 553.72 554.68 500.7 1 26 489.85 488.42 487.00 12 495.99 499.36 482.03 27 492.45 484.96 490.58 13 511.13 504.37 501.00 28 198.92 479.95 492.15 14 510.16 498.59 50 1.48 29 488.68 476.0 1 484.92 15 479.57 462.64 479.57 - - - - 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. 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. The key indicators of an out-of-control process NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT 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. The key indicators of an out-of-control process NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT Rule 4: Eight consecutive points plotting on the same side of the center line. The key indicators of an out-of-control process NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT Rule 5: Six or more in a row increasing or decreasing The key indicators of an out-of-control process NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT Rule 6: 14 in a row alternating The key indicators of an out-of-control process NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT XCL RAXLCL RAXUCL    . . 2 2 Mẫu Lặp lại Xtb R 1 2 3 1 499.17 492.52 503.44 498.3767 10.92 2 484.03 494.5 486.88 488.47 10.47 3 495.85 493.48 487.33 492.22 8.52 4 502.01 496.8 499.64 499.4833 5.21 5 463.99 457.61 469.45 463.6833 11.84 6 482.78 484.65 524.3 497.2433 41.52 7 492.1 1 485.58 490.24 487.91 4.66 8 500.04 499.1 1 493.98 497.01 6.06 9 487.21 485.35 479.31 483.9567 7.9 10 493.48 496.37 498.3 496.05 4.82 11 553.72 554.68 500.7 1 554.2 0.96 12 495.99 499.36 482.03 492.46 17.33 13 511.13 504.37 501.00 505.5 10.13 14 510.16 498.59 50 1.48 504.375 11.57 15 479.57 462.64 479.57 473.9267 16.93 16 494.54 493.99 495.08 494.5367 1.09 17 484.17 490.72 493.45 489.4467 9.28 18 493.61 488.2 503.9 495.2367 15.7 19 482.25 475.75 488.74 482.2467 12.99 20 459.61 465.03 465.57 463.4033 5.96 21 509.11 510.18 506.46 508.5833 3.72 22 489.67 487.77 497.26 491.5667 9.49 23 487.82 489.23 493.45 490.1667 5.63 24 489.23 491.11 484.07 488.1367 7.04 25 49 1.27 488.9 500.77 494.835 11.87 26 489.85 488.42 487.00 488.4233 2.85 27 492.45 484.96 490.58 489.33 7.49 28 198.92 479.95 492.15 390.34 293.23 29 488.68 476.0 1 484.92 486.8 3.76 Trung bình 489.2385 19.27379 n = 3 A2 = 1.023 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 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 Biểu đồ kiểm soát giá trị trung bình UCL = 489.24 + 1.023*19.27 = 508.95 LCL = 489.24 - 1.023*19.27 = 469.52 CL = 489.24 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 1 3.68 3.64 3.71 3.68 0.07 2 3.76 3.76 3.79 3.77 0.03 3 3.59 3.69 3.75 3.68 0.16 4 3.70 3.72 3.67 3.70 0.05 5 3.61 3.65 3.66 3.64 0.05 6 3.59 3.67 3.68 3.65 0.09 7 3.71 3.68 3.68 3.69 0.03 8 3.68 3.77 3.70 3.72 0.09 9 3.69 3.67 3.80 3.72 0.13 10 3.74 3.82 3.67 3.74 0.15 11 3.92 3.76 3.87 3.85 0.16 12 3.75 3.80 3.70 3.75 0.10 13 3.67 3.73 3.68 3.69 0.06 14 3.74 3.63 3.66 3.68 0.11 15 3.62 3.68 3.70 3.67 0.08 16 3.70 3.68 3.81 3.73 0.13 17 3.61 3.66 3.57 3.61 0.09 18 3.77 3.64 3.67 3.69 0.13 19 3.74 3.72 3.74 3.73 0.02 20 3.73 3.63 3.64 3.67 0.10 Tổng 74.05 1.83 Một tiếng một lần, chọn ngẫu nhiên ba mẫu từ dây chuyển sản xuất và đo CO2. 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 C1 413 C2 1039 C3 258 C4 834 C5 442 C6 275 C7 413 C8 371 C9 292 C10 1987 Cần tập trung vào nguyên nhân nào khi tối ưu hóa ? Biểu đồ Pareto Nguyên nhân Tần số % % tích lũy C10 1987 31.42 31.42 C2 1039 16.43 47.85 C4 834 13.19 61.04 C5 442 6.99 68.03 C1 413 6.53 74.56 C7 413 6.53 81.09 C8 371 5.87 86.95 C9 292 4.62 91.57 C6 275 4.35 95.92 C3 258 4.08 100.00 Tổng 6324 010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 C10 C2 C4 C5 C1 C7 C8 C9 C6 C3 Tầ n số % tích lũy QUY TẮC 80 - 20 Nghiên cứu tình huống: Phân tích năng lực quá trình bằng các chỉ số năng lực ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC QUÁ TRÌNH  Cp: potential capability (µ  µ0)  Cpk: actual capability (µ  µ0) Cp: potential capability ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC QUÁ TRÌNH Process fallout and the process capability ratio Cp 1398.0 326.2 32521.0 5 0.2 0.1 2     d R n USL LSL  • 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 Mẫu 1 2 3 4 5 1 1.4483 1.5458 1.4538 1.4303 1.6206 2 1.5435 1.6899 1.583 1.3358 1.4187 3 1.5175 1.3446 1.4723 1.6657 1.6661 4 1.5454 1.0931 1.4072 1.5039 1.5264 5 1.4418 1.5059 1.5124 1.462 1.6263 6 1.4301 1.2725 1.5945 1.5397 1.5252 7 1.4981 1.4506 1.6174 1.5837 1.4962 8 1.3009 1.506 1.6231 1.5831 1.6454 9 1.4132 1.4603 1.5808 1.7111 1.7313 10 1.3817 1.3135 1.4953 1.4894 1.4596 11 1.5765 1.7014 1.4026 1.2773 1.4541 12 1.4936 1.4373 1.5139 1.4808 1.5293 13 1.5729 1.6738 1.5048 1.5651 1.7473 14 1.8089 1.5513 1.825 1.4389 1.6558 15 1.6236 1.5393 1.6738 1.8698 1.5036 16 1.412 1.7931 1.7345 1.6391 1.7791 17 1.7372 1.5663 1.491 1.7809 1.5504 18 1.5971 1.7394 1.6832 1.6677 1.7974 19 1.4295 1.6536 1.9134 1.7272 1.437 20 1.6217 1.822 1.7915 1.6744 1.9404 a. Cp = ? Biết yêu cầu KT = 1,50 ± 0,50. b.Hãy ước lượng tỷ lệ sản phẩm ko đạt yêu cầu ? ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC QUÁ TRÌNH Cpk: actual capability  Cpk = Cp: centered  Cpk < Cp: off-center. Process capability: Variable Data Mối quan hệ giữa Cp và Cpk Mối quan hệ giữa Cp và Cpk ppk CC max 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 đang hoạt động ổn định với yêu cầu kỹ thuật là 74,00 ± 0,035 mm. 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 Giá trị đo 1 2 3 4 5 1 1.3235 1.4128 1.6744 1.4573 1.6914 2 1.4314 1.3592 1.6075 1.4666 1.6109 3 1.4284 1.4871 1.4932 1.4324 1.5674 4 1.5028 1.6352 1.3841 1.2831 1.5507 5 1.5604 1.2735 1.5265 1.4363 1.6441 6 1.5955 1.5451 1.3574 1.3281 1.4198 7 1.6274 1.5064 1.8366 1.4177 1.5144 8 1.4190 1.4303 1.6637 1.6067 1.5519 9 1.3884 1.7277 1.5355 1.5176 1.3688 10 1.4039 1.6697 1.5089 1.4627 1.5220 11 1.4158 1.7667 1.4378 1.5928 1.4181 12 1.5821 1.3355 1.5777 1.3908 1.7559 13 1.2856 1.4106 1.4447 1.6398 1.1928 14 1.4951 1.4036 1.5893 1.6458 1.4969 15 1.3589 1.2863 1.5996 1.2497 1.5471 16 1.5747 1.5301 1.5171 1.1839 1.8662 17 1.3680 1.7269 1.3957 1.5014 1.4449 18 1.4163 1.3864 1.3057 1.6210 1.5573 19 1.5796 1.4185 1.6541 1.5116 1.7247 20 1.7106 1.4412 1.2361 1.3820 1.7601 21 1.4371 1.5051 1.3485 1.5670 1.4880 22 1.4738 1.5936 1.6583 1.4973 1.4720 23 1.5917 1.4333 1.5551 1.5295 1.6866 24 1.6399 1.5243 1.5705 1.5563 1.5530 25 1.5797 1.3663 1.6240 1.3732 1.6887 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 ? Nghiên cứu tình huống: µ = µ0 ? n ≤ 30 n > 30 H0:  = 0 H1:  0 H0:  = 0 H1:  0 Chấp nhận H0 khi: p >  Chấp nhận H0 khi: p >  10    ndf n s xtTN  n s xZTN 0   Tra bảng P = ? Tra bảng  ]1[2 TNZP  73.998 73.992 73.991 73.994 73.991 73.994 74.001 73.992 73.988 73.991 74.004 74.002 73.998 74.012 74.008 74.022 74.008 74.013 73.994 74.001 74.005 74.011 73.996 73.994 73.992 73.998 74.008 74.011 74.009 74.001 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 Cho một quá trình đang hoạt động ổn định với yêu cầu kỹ thuật là 74,00 ± 0,035 mm. Quá trình có bị “lệch tâm” không ? 506231,0 007982,0 00057,74    TNZ s x 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 ? 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 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 ? hrrA mrhV ...2. 10.. 2 32     Chi phí cực tiểu Nguyên liệu chế tạo tank cực tiểu A cực tiểu 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 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  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 THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ ĐẶC ĐIỂM 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) Tỷ lệ protein/chả cá (%, w/w) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 TB 10 181 179 182 183 181.3 14 194 197 201 195 196.8 18 204 208 205 206 205.8 22 213 214 210 209 211.5 26 216 214 212 215 214.3 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 Sau TNV Trước Sau 1 210 197 9 222 201 2 205 195 10 211 196 3 193 191 11 187 181 4 182 174 12 175 164 5 259 236 13 186 181 6 239 226 14 243 229 7 164 157 15 246 231 8 197 196 - - - 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 Biến phân nhóm: có > 2 nhóm ANOVA Phân tích hồi qui THÍ NGHIỆM MỘT YẾU TỐ HOÀN TOÀN NGẪU NHIÊN (CRD) Tỷ lệ protein/chả cá (%, w/w) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 TB 10 181 179 182 183 181.3 14 194 197 201 195 196.8 18 204 208 205 206 205.8 22 213 214 210 209 211.5 26 216 214 212 215 214.3  H0: 10 = 14 = 18 = 22 = 26  H1: có ít nhất 1 cặp giá trị trung bình khác nhau Chọn  = 0.05, cần kiểm tra giả thuyết sau: 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 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 SSB 43.148 8.4 45.712 TNF 056.3)15(),4(,05.0)(),1(,   FFF kNkcrit  KẾT LUẬN JMP EXCEL SPSS PHÂN TÍCH HỒI QUI: HỆ SỐ XÁC ĐỊNH (Coefficient of determination) Total B WB B SS SS SSSS SSR   2 0 ≤ R2 ≤ 1 %5,97975,0 2922 28502 R 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 61 42 169 88 112 97 137 76 30 81 169 38 89 95 85 94 63 92 154 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 B C 8 7 5 9 7 5 8 8 6 7 9 8 9 7 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 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 Tương quan:  r = ? Hồi qui:  R2 = ?  y = a + bx Sử dụng máy tính cầm tay y = 5.258x + 0.478 R² = 0.804 0 5 10 15 20 25 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 D o m em (Y ) Thoi gian (X) BÀI TẬP x 1 2 2 3 3 4 5 y 1 2 3 3 4 5 5 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  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 THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ Mô hình bậc nhất (TN leo dốc) Mô hình bậc 2 (TN tối ưu hóa) (a) (b) So sánh KQ TN 1 yếu tố (a) và nhiều yếu tố (b)  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 CÁC KIỂU THIẾT KẾ: kiểu biến đầu vào THÍ NGHIỆM KẾT HỢP NHIỀU YẾU TỐ Full Factorial Design (TN yếu tố đầy đủ/toàn phần) A1 A2 A3 B1 26.25 16.25 12.25 27.00 17.00 15.00 28.15 18.15 18.15 B2 22.50 14.50 12.50 23.15 13.15 13.15 20.46 13.46 10.46 B3 9.45 8.45 7.45 9.78 7.78 8.78 8.95 8.95 7.95 Loại phụ gia: A Loại nguyên liệu: B Biến phân nhóm 1000C 1100C 1200C 5 phút 26.25 16.25 12.25 27.00 17.00 15.00 28.15 18.15 18.15 10 phút 22.50 14.50 12.50 23.15 13.15 13.15 20.46 13.46 10.46 15 phút 9.45 8.45 7.45 9.78 7.78 8.78 8.95 8.95 7.95 Nhiệt độ TT Thời gian TT Biến liên tục 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 Mức cao: Ximax  x =+1 Mức thấp: Ximin  x = -1 Mức cơ sở: Xi0  x = 0 2k Design: mã hóa biến Ma trận thực nghiệm (k = 2, không lặp lại) 2k Design: VD 1 Ma trận thực nghiệm (k = 2, lặp lại 3 lần: TN song song) 2k Design: VD 2 Trial A B 1 + - 2 + + 3 - - 4 - + 5 0 0 6 0 0 7 0 0 Ma trận thực nghiệm (k = 2, tâm lặp 3 lần) 2k Design: VD 3 Y = b0 + b1x1 + b2x2 PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUI THỰC NGHIỆM Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b12x1 x2 PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUI THỰC NGHIỆM 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: Mức thấp Mức cao X1 (0C) 60 80 X2 (%,w/w) 3 5 Xây dựng ma trận TN trong 2 trường hợp:  TN song song, lặp 3 lần  TN có tâm lặp 5. 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 X1 (%) 30 36 X2 (ml) 125 175 X3 (phút) 80 100 Xây dựng ma trận TN trong 2 trường hợp:  TN song song, lặp 3 lần  TN có tâm lặp 3.  Nhân: 2k (k < 5) hoặc 2k-p (k ≥ 5)  Điểm sao : 2k  Tâm phương án: no TN kiểu phối hợp có tâm (Central Composite Design) K = 2 K = 3     k i k ij jiij k i iii k i ii XXbXbXbbY 1 11 2 1 0 PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUI THỰC NGHIỆM 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 Phân tích bề mặt đáp ứng: dấu hiệu của điểm tối ưu Hãy phân tích các đường đồng mức (contour) sau ? XỬ LÝ SỐ LIỆU Biến phân nhóm:  ANOVA  R2 , R2Adj Biến liên tục:  PTHQ thực nghiệm  Dự đoán 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 A1 A2 A3 B1 26.25 16.25 12.25 27.00 17.00 15.00 28.15 18.15 18.15 B2 22.50 14.50 12.50 23.15 13.15 13.15 20.46 13.46 10.46 B3 9.45 8.45 7.45 9.78 7.78 8.78 8.95 8.95 7.95 Biến phân nhóm (tiếp theo) JMP Biến phân nhóm (tiếp theo) 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. Mức thấp Mức cao X1 (%) 30 36 X2 (ml) 125 175 X3 (phút) 80 100 Biến liên tục: 2k design N = 2k + n0 = 23 + 3 = 11 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 = ? R2adj = ?  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 = ? R2adj = ?  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 = ? R2adj = ?  Đồ thị: bề mặt PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU KIỂM TRA Ý NGHĨA CÁC HỆ SỐ PTHQ Biến liên tục: 2k design Bác bỏ H0 khi: p ≤  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 ? Biến liên tục: 2k design 776.2 )4( 2 05.0 t 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %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 = ? R2adj = ?  Đồ thị: bề mặt HỆ SỐ XÁC ĐỊNH: R2 Adjusted R2 %55,949455,0 005.23999 436,226912 R Total Total e E Adj df SS df SS R 12 %37,868637,0 10 005.23999 4 568.1307 12 AdjR Biến liên tục: 2k design Kết quả:  Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ  ANOVA  R2 = ? R2adj = ?  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 = ? R2adj = ?  Đồ thị: bề mặt TN X1 X2 YTN 1 -1 -1 3,54 2 +1 -1 3,62 3 -1 +1 3,80 4 +1 +1 3,86 5 -1,414 0 3,55 6 +1,414 0 3,61 7 0 -1,414 3,63 8 0 +1,414 3,94 9 0 0 4,13 10 0 0 4,09 11 0 0 4,14 12 0 0 4,15 13 0 0 4,12  Mức cao = +1  Mức thấp = -1  k = 5 (số bj)  n = 13 Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b12 X1X2 + b11X12 + b22X22 Biến liên tục: Central Composite Design (CCD) Kết quả:  ANOVA  Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ  R2 = ? R2adj = ?  Đồ thị: bề mặt ANOVA table  k: số hệ số bj trong PTHQ (hệ số theo xj)  n: số thí nghiệm trong phương án 00.257 000570.0 146683.0 TNF 9715,3)7)(5(05.0  FFcrit Biến liên tục: Central Composite Design (CCD) Kết quả:  ANOVA  Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ  R2 = ? R2adj = ?  Đồ thị: bề mặt KIỂM TRA Ý NGHĨA CÁC HỆ SỐ PTHQ Bác bỏ H0 khi: p ≤  Biến liên tục: CCD 365.2 )7( 2 05.0 t Biến liên tục: Central Composite Design (CCD) Kết quả:  Ước lượng và Kiểm tra ý nghĩa các hệ số của PTHQ  ANOVA  R2 = ? R2adj = ?  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 = ? R2adj = ?  Đồ thị: bề mặt Y = 4,126 + 0,028X1 + 0,117X2 - 0,267X12 - 0,165X22 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    q i ix 1 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) THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo) THÍ NGHIỆM PHỐI TRỘN (tiếp theo) 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 Different blends of the three- juice recipe were evaluated by a panel. A value from 1 (extremely poor) to 9 (very good) is used for the 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. 7 Công cụ thống kê cơ bản trong kiểm soát chất lượng Xác định vấn đề cần tối ưu hóa trong cải tiến chất lượng 7 Công cụ thống kê cơ bản Phiếu kiểm tra (Check Sheet) Phát hiện “lỗi”Biểu đồ tần suất (Histogram) Biểu đồ kiểm soát (Control Chart) Biểu đồ Pareto (Pareto Chart) Chẩn đoán “lỗi” Biểu đồ nhân quả (Cause & Effect Diagram) 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 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 Bia không đạt Màu sắc [NaCl] Độ đục [CO2] Độ cồn Theo các kỹ sư có kinh nghiệm, nguyên nhân tiềm năng bao gồm: PARETO CHART 80 - 20 NGUYÊN NHÂN Số lỗi % tích lũy 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 [CO2] 18 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  Thí nghiệm 1 yếu tố  Thí nghiệm nhiều yếu tố (Factorial Design) Xem lại 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. A PROCESS Reaction time: X1 (30 ÷ 40 mins) Reaction temp: X2 (150 ÷ 160 0F) Yield: Y 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 jj jj j hZb Zb h    Time Temp Tâm (Zj0) 35 155 bj 0,775 0,325 Cận trên (Zjmax) 40 160 Cận dưới (Zjmin) 30 150 Zj = (Zjmax - Zjmin)/2 5 5 bj.Zj 0,775 5 0,325 5 Vậy Time (X1) là nhân tố cơ sở. Chọn h1 = 5 25 5775,0 5325,0 . . 1 11 22 2       h Zb Zbh 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 A PROCESS Reaction time: X1 (80 ÷ 90 mins) Reaction temp: X2 (170 ÷ 180 0F) Yield: Y 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 MÔ HÌNH HÓA & TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU ANTHOCYANIN TỪ QUẢ DÂU YÊU CẦU Y1max = maxy1 y2max = maxy2 TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU A PROCESS X1 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. Y1  max Y2  max Đề xuất phương pháp giải 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. Phương pháp chập tuyến tính Phương pháp chập tuyến tính Tìm nghiệm thỏa hiệp cho bài toán sau: TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU CHO BÀI ANTHOCYANIN BẰNG SOLVER (SV tự chọn hệ số quan trọng) BÀI TẬP: Tìm điều kiện tối ưu cho quá trình biến hình tinh bột để ứng dụng trong ổn định cấu trúc sữa chua (hỗ trợ tạo gel). Y1: Độ nhớt Y2: Độ bền gel x1: NĐ tinh bột (%) x2: TT acid (ml) x3: Thời gian (phút) Mức thấp Mức cao X1 (%) 30 36 X2 (ml) 125 175 X3 (phút) 80 100 TỐI ƯU HÓA ĐỘ NHỚT SỮA CHUA THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT X1 X2 X3 Tâm (Zj0) 33 150 90 bj 2,923 -3,325 -2,145 Cận trên (Zjmax) 30 125 80 Cận dưới (Zjmin) 36 175 100 Zj = (Zjmax - Zjmin)/2 3 25 10 bj.Zj 2,9233 -3,32525 -2,14510 Chọn h2 = 10 105,110 25325,3 3923,2 . . 2 22 11 1       h Zb Zbh 5,258,210 25325,3 10145,2 . . 2 22 33 3       h Zb Zbh KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT TỐI ƯU HÓA ĐỘ BỀN GEL SỮA CHUA THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT X1 X2 X3 Tâm (Zj0) 33 150 90 bj 40,88 - 46,63 -34,13 Cận trên (Zjmax) 30 125 80 Cận dưới (Zjmin) 36 175 100 Zj = (Zjmax - Zjmin)/2 3 25 10 bj.Zj 40,883 - 46,6325 -34,1310 Chọn h2 = 10 110 2563,46 388,40 . . 2 22 11 1       h Zb Zbh 310 2563,46 1013,34 . . 2 22 33 3       h Zb Zbh KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU Y1 = ? Y2 = ? YL = 0,4Y1 + 0,6Y2 X1 X2 X3 Tâm (Zj0) 33 150 90 bj ? ? ? Cận trên (Zjmax) 30 125 80 Cận dưới (Zjmin) 36 175 100 Zj = (Zjmax - Zjmin)/2 3 25 10 bj.Zj ? ? ? X1 X2 X3 Tâm (Zj0) 33 150 90 bj 25,694 - 29,305 - 21,366 Cận trên (Zjmax) 30 125 80 Cận dưới (Zjmin) 36 175 100 Zj = (Zjmax - Zjmin)/2 3 25 10 bj.Zj 25,6943 - 29,30525 - 21,366 Chọn h2 = 12,5 5,13,11 h 46,33 h KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THEO ĐƯỜNG DỐC NHẤT