1、DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)培訓(xùn)12 345678Pg 2確認(rèn)偏向來源:探測(cè)性分析獲得突破的藍(lán)圖優(yōu)化輸出變量控制 X和 監(jiān)控 Y確立長(zhǎng)期質(zhì)量管理控制明確工程定義確認(rèn)輸入及輸出目的分析丈量系統(tǒng)確定工藝才干丈量確認(rèn)偏向來源:統(tǒng)計(jì)性分析確認(rèn)偏向來源:方差分析規(guī)劃實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析挑選關(guān)鍵輸入變量 (DOE) 找尋交互作用( DOE)確定 Y=f (X)改良6 Sigma 概論工程管理計(jì)算機(jī)運(yùn)用根底統(tǒng)計(jì)學(xué)確定什麼是試驗(yàn)設(shè)計(jì)？試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研討作用要素Xs與關(guān)鍵質(zhì)量特性CTQs之間關(guān)係的方法論.XsY=fxY在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中, 試驗(yàn)是必不可少的. 試驗(yàn)安排得好, 往往會(huì)達(dá)到事半功倍的效果. 如何科學(xué)地組織試驗(yàn), 包括許

2、多環(huán)節(jié)：選題、確定因數(shù)及其程度、設(shè)計(jì)試驗(yàn)組合, 等等. 這些環(huán)節(jié), 有的是屬於管文科學(xué), 有的是需求數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案, 後者稱為統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì).DOE的意義1為什么需求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1、優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性提高產(chǎn)量；減少變異性，與額定值或 目的值更為一致；減少開發(fā)時(shí)間；減少總本錢；DOE的意義2基本研究1、發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題2、明了技術(shù)要點(diǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)1、靈敏度分析2、建立可靠性的公差3、特征組件4、特征結(jié)構(gòu)5、包括低成本組件6、包括低等級(jí)物料7、最小的變化8、性能的改善工藝研發(fā)1 、變量研究2、變量的優(yōu)化設(shè)置3、建立可靠公差4、發(fā)現(xiàn)降低成本的解決辦法 2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用工藝研發(fā)5、優(yōu)化變化6、改善

3、過程中心7、減少生產(chǎn)周期8、降低壞品率9、改善產(chǎn)品的可靠性工藝改善1、解決問題2、明了變量及過程之關(guān)系3、進(jìn)行過程能力研究4、設(shè)備及方法比較計(jì)量1、進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)研究2、判定誤差的主要來源3、最小測(cè)量誤差DOE術(shù)語呼應(yīng)變量Response:實(shí)驗(yàn)輸出的結(jié)果因子Factor:實(shí)驗(yàn)過程中的不同輸入變量如溫度、時(shí)間、粘度等程度Level:實(shí)驗(yàn)中對(duì)因子的不同設(shè)定值如溫度：10度、20度、30度干擾Noise:人不可控制的事物主要影響Main Effect:對(duì)單個(gè)因子而言, 從一個(gè)程度到另一個(gè)程度的變化對(duì)輸出的平均影響交互作用Interaction：兩個(gè)因子合起來對(duì)總輸出的影響將高于兩個(gè)單獨(dú)的因子呵斥的影響

4、.Pg 7反復(fù)實(shí)驗(yàn)(replication) 一個(gè)處置施加于多個(gè)實(shí)驗(yàn)單元。我們一定要進(jìn)展不同單元的反復(fù)(replicate)，而不能僅進(jìn)展同單元的反復(fù)(repetition):要重做實(shí)驗(yàn)，而不能僅反復(fù)觀測(cè)或反復(fù)取樣。隨機(jī)化(randomization)：用完全隨機(jī)的方式安排各次實(shí)驗(yàn)的順序和或所用的實(shí)驗(yàn)單元。防止那些實(shí)驗(yàn)者未知的但能夠會(huì)對(duì)呼應(yīng)變量產(chǎn)生的某種系統(tǒng)的影響。劃分區(qū)間(blocking)：按照某種方式把各個(gè)實(shí)驗(yàn)單元區(qū)分成組，每組內(nèi)保證差別較小，使他們具有同質(zhì)齊性(homogeneous)，那么我們可以在很大程度上消除由于較大實(shí)驗(yàn)誤差所帶來的分析上的不利影響。假設(shè)分區(qū)組有效，那么這種方法在

5、分析時(shí)，可以將區(qū)組內(nèi)與區(qū)組間的差別分別出來，這樣就能大大減少能夠存在的未知變量的系統(tǒng)影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本原那么戰(zhàn)略一：篩選主要因子使X型問題簡(jiǎn)化成A型問題戰(zhàn)略二：找出最正確之生產(chǎn)條件使A型問題簡(jiǎn)化成T型問題戰(zhàn)略三：證實(shí)最正確生產(chǎn)條件有再現(xiàn)性全因子試驗(yàn)計(jì)劃法沒有交互作用(平行的形狀)YXXX有一點(diǎn)交互作用有很大的交互作用什么是交互作用 表示2個(gè)因子的程度組合上,發(fā)生不等待的效果。3次以上的交互作用，技術(shù)分析不太容易，因此普通不思索。交互作用圖A&B間沒有交互作用定義：當(dāng)有交互作用存在時(shí), 一個(gè)要素對(duì)回應(yīng)的影響與其他各規(guī)范要素對(duì)回應(yīng)的影響是不同的. A&B相互作用B的影響隨著A的規(guī)范而變化. 這里

6、, B對(duì)低規(guī)范A有負(fù)面影響, 對(duì)高規(guī)范A有正面影響. A&B相互作用這里, B的影響以與上述一樣的方式隨著A的規(guī)范而變化. 低A低A高A高A低B高B低A低A高A高A低B高B低A高A低B高B試驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟1.工程選定2.測(cè)定Y設(shè)定盡量為連續(xù)型3.測(cè)定系統(tǒng)分析(MSA)4.因子X設(shè)定5.因子程度設(shè)定適當(dāng)?shù)?.試驗(yàn)種類選定7.試驗(yàn)計(jì)劃設(shè)定8.試驗(yàn)實(shí)施9.結(jié)果分析10.最終斷定 END1.程度之間太小時(shí)會(huì)失敗，太大時(shí)也不可2.設(shè)定程度盡量間距相等3.確認(rèn)設(shè)定的程度能否作業(yè)程度設(shè)定1.在評(píng)估要素的影響時(shí)它提供的信息不夠詳細(xì)2.經(jīng)常得出無法再現(xiàn)的結(jié)論3.需求的數(shù)據(jù)量很大Y為離散型 陳說實(shí)踐問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x

7、擇“Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案經(jīng)過DOE 想到達(dá)什么目的? Y是什么？計(jì)量型？計(jì)數(shù)型？如產(chǎn)出率, 作業(yè)時(shí)間, 清潔度等 如溫度(100,150),分量(20,30,40kg) 全因子實(shí)驗(yàn), 田口設(shè)計(jì), 呼應(yīng)曲面設(shè)計(jì)等 搜集實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù) 運(yùn)用軟件進(jìn)展實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析制定改善方案 DOE的處方必要時(shí)反復(fù)實(shí)驗(yàn)陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇“Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案 首先要明白實(shí)驗(yàn)的目的究竟要什么？ 把握Vital Few Xs(少數(shù)關(guān)鍵X的影響程度 把握選定的重要X之間的交互作用 建立X和Y的預(yù)測(cè)模型 決議Y最正

8、確化的X的條件:DOE處方-1.陳說實(shí)踐問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇呼應(yīng)變量“Y(特性值) 呼應(yīng)變量的定義 - 改善的目的是什么? 目的值(平均)/分布水準(zhǔn)(規(guī)范偏向) - 呼應(yīng)變量隨著時(shí)間變嗎? 呼應(yīng)變量能否具備正態(tài)分布? - 希望能發(fā)現(xiàn)出多大的呼應(yīng)變量的變化程度? - MSA丈量分析系統(tǒng)能否可靠? - 希望得到多個(gè)輸出呼應(yīng)變量嗎? 計(jì)數(shù)型與計(jì)量型數(shù)據(jù)的比較? 計(jì)數(shù)型屬性數(shù)據(jù)合格/不合格率的有效性不及計(jì)量型數(shù)據(jù)延續(xù)丈量數(shù)據(jù)， 這闡明需求大量的數(shù)據(jù)才干得出數(shù)據(jù)有效的統(tǒng)計(jì)結(jié)論。所 以盡量選擇計(jì)量型數(shù)據(jù)作為Y,以防止搜集大量數(shù)據(jù) 陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇“Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分

9、析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案DOE處方-2.選擇“Y呼應(yīng)變量陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇“Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案DOE處方-3.陳說因子和程度 決議因子選擇“X因子，盡量為計(jì)量型，可以從以下來 ： - 因果圖 - 頭腦風(fēng)暴法 - 流程圖 - 專家意見 - 供應(yīng)商輸入 - 競(jìng)爭(zhēng)性分析 - 分析階段結(jié)果 寧缺毋濫！ 處置噪音變量不可控因子的方法 - 利用隨機(jī)化 - 試圖把噪音變量維持為常數(shù)的方法 - 利用Block化 - 反復(fù)實(shí)驗(yàn) 陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案 決議因子的程度 按因子數(shù)及影響的

10、特性選擇程度數(shù) - 因子多時(shí),用2程度 - 只需線形影響時(shí),用2程度 - 估計(jì)有曲線影響時(shí),用3程度 程度的范圍設(shè)定: -選擇“X 變量，要有足夠的范圍以表達(dá)差別。 - 不可脫離實(shí)現(xiàn)能夠性的范圍(但可以超出當(dāng)前 Process的范圍)。 - 對(duì)計(jì)量性數(shù)據(jù)的輸入變量的程度設(shè)定,大體上 要思索當(dāng)前條件的界限。DOE處方-3.陳說因子和程度陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇“Y 呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案思索實(shí)驗(yàn)的目的和預(yù)算等選擇DOEDOE處方-4.選擇DOE當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要思索如下關(guān)鍵要素a)實(shí)驗(yàn)限制條件b)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法c)噪聲變量d)隨機(jī)化和分組e)反復(fù)和

11、反復(fù)f)樣本容量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素(1)DOE處方-4.選擇DOE4a)確定實(shí)驗(yàn)限制條件確定實(shí)驗(yàn)可采用方案數(shù)與實(shí)驗(yàn)次數(shù)的限制條件。實(shí)驗(yàn)限制條件可以是時(shí)間，金錢，人力資源，物質(zhì)限制等。決議他將做多少次實(shí)驗(yàn)。結(jié)合他的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選擇最正確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及他可以采用的最多的實(shí)驗(yàn)次數(shù)。留意：1.不要在第一次實(shí)驗(yàn)中用完他一切的資源2.勝利的DOE是一個(gè)反復(fù)的過程，不是一次實(shí)驗(yàn)就能完成的！實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素(2)DOE處方-4.選擇DOE4b)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-確定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法挑選實(shí)驗(yàn)6以上部分因子實(shí)驗(yàn)410全因子實(shí)驗(yàn)15田口設(shè)計(jì)213DOE 種類因子數(shù)量選別重要因子選別重要因子因子與Y的關(guān)系尋覓因子的最正確條件組合目的

12、區(qū)分主效果主效果和部分交互作用一切主效果和交互作用(線性效果設(shè)計(jì)或工序參數(shù)優(yōu)化作用低如今工序知識(shí)形狀高呼應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)23設(shè)定因子的最正確條件反響變量的預(yù)測(cè)模型(曲線效果效果試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別 試驗(yàn)類別的選擇依據(jù)在選擇試驗(yàn)時(shí)，須至少考慮以下要素：1.研討目標(biāo)：即通過試驗(yàn)希望達(dá)到什麼目的，解決什麼問題2.要素和程度數(shù)：我們的調(diào)查、分析范圍3.每次的試驗(yàn)本錢 試驗(yàn)類別根據(jù)不同的要素類，我們可以按以下分類：試驗(yàn)類型目標(biāo)1.全因子試驗(yàn)（所有因素和水平的組合）1.尋找最有利於輸出的因素水平2.建立可評(píng)估所有交互影響的數(shù)學(xué)模型2.分部因子試驗(yàn)（所有組合的一個(gè)子集）1.尋找最有利於輸出的因素水平2.建立可評(píng)估部分交

13、互影響的數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別 試驗(yàn)類別試驗(yàn)類型目標(biāo)3.篩選試驗(yàn)從大量因素中發(fā)現(xiàn)少數(shù)關(guān)鍵因素（不評(píng)估因素的交互作用）4.響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)1.優(yōu)化2.建立非線性影響存大時(shí)的數(shù)學(xué)模型（常用響應(yīng)表面方法）5.田口設(shè)計(jì)1.優(yōu)化2.優(yōu)化產(chǎn)品或制造過程的函數(shù)3.使輸出地噪聲因素敏感性最小，對(duì)輸入因素敏感性最大噪聲變量 噪聲變量會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是我們不能控制它或選擇對(duì)其不進(jìn)展控制。此類變量為知或未知。范例：-季節(jié)要素，溫度、濕度-設(shè)備-操作人員-原資料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素(3)DOE處方-4.選擇DOE通?？梢越?jīng)過分組和隨機(jī)化來降低噪聲變量的影響！實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素(4)4d)分組Blocking) 將數(shù)據(jù)分成

14、類似的幾組，以將噪聲或埋伏變量的影響降到最小。實(shí)例：在四把槍A、B、C和D)及四個(gè)戰(zhàn)士測(cè)試槍好不好。A A A AB B B BC C C CD D D DA B C DB C D AC D A BD A B C戰(zhàn)士1戰(zhàn)士2戰(zhàn)士3戰(zhàn)士4呵斥改動(dòng)的緣由是槍還是戰(zhàn)士？4d)隨機(jī)化Randomizing)經(jīng)過分組方法對(duì)槍和戰(zhàn)士進(jìn)展獨(dú)立測(cè)試減少包括噪聲和埋伏變量在內(nèi)的其他變量的影響。隨機(jī)化： -運(yùn)轉(zhuǎn)順序 -丈量順序DOE處方-4.選擇DOE簡(jiǎn)單的比較型實(shí)驗(yàn) 兩個(gè)均值的檢定 1-和2-樣本t-檢定 配對(duì)t-檢定 1-和2-變異檢定 1-和2-比例檢定單因子實(shí)驗(yàn): ANOVA檢定統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) DOE 選

15、擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案全因子試驗(yàn)計(jì)劃法 因子程度A1A2A3A48.448.368.288.598.918.609.349.419.698.928.928.74試驗(yàn)的反復(fù)隻選擇1個(gè)預(yù)計(jì)對(duì)一些特性值有影響的因子，實(shí)施試驗(yàn)的最單純的試驗(yàn)計(jì)劃法。 認(rèn)為紡紗生產(chǎn)工序上反應(yīng)溫度影響紡紗產(chǎn)品的強(qiáng)度，因此為了了解按反應(yīng)溫度的變化，強(qiáng)度怎樣變化，並且在怎樣程度下給最高的強(qiáng)度而做試驗(yàn)，反應(yīng)溫度為因子來取程度(A1:60, A2:65, A3:70, A4:75),在各溫度下3回，把全體12回試驗(yàn)按隨機(jī)順序來實(shí)施。其結(jié)果得到了以下數(shù)據(jù)，求最正確條件。 按反應(yīng)溫度(A)變化的強(qiáng)度(單位 : kg/m)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)單因子試驗(yàn)

16、計(jì)劃法全因子試驗(yàn)計(jì)劃法 One-way ANOVA: A1, A2, A3, A4Analysis of VarianceSource DF SS MS F PFactor 3 1.9788 0.6596 31.19 0.000Error 8 0.1692 0.0211Total 11 2.1480 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDevLevel N Mean StDev -+-+-+-A1 3 8.3600 0.0800 (-*-) A2 3 8.7000 0.1819 (-*-) A3 3 9.4800 0.1852 (-*-)

17、 A4 3 8.8600 0.1039 (-*-) -+-+-+-Pooled StDev = 0.1454 8.50 9.00 9.50單因子試驗(yàn)計(jì)劃法STAT-ANOVA-ONE WAY (unstacked)實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù) 確保進(jìn)展實(shí)驗(yàn)前應(yīng)設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表。 以保證在設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)記錄一切數(shù)據(jù)。 在實(shí)驗(yàn)進(jìn)展過程中應(yīng)不斷在場(chǎng)，由于他無法預(yù)料會(huì)發(fā)生什么 樣的情況！預(yù)備數(shù)據(jù)搜集方案. 保管實(shí)驗(yàn)樣本將會(huì)對(duì)他有所協(xié)助，假設(shè)某一丈量值出現(xiàn)問題， 他可以重新丈量該樣本。 訓(xùn)練數(shù)據(jù)搜集者. 有必要可以示范運(yùn)營(yíng). 實(shí)施實(shí)驗(yàn)并搜集數(shù)據(jù).陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇“Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案DOE處方-5.實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)陳說問題和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇“Y呼應(yīng)變量陳說因子和程度選擇DOE實(shí)施實(shí)驗(yàn)及搜集數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論和方案DOE處方-6.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果6a.為整個(gè)模型建立方差分析表 6b.簡(jiǎn)化模型去除不顯著的項(xiàng)或平方和影響低的項(xiàng)3.進(jìn)展殘值診斷，保證模型適宜 4.研討顯著的交互作用P-值0.05)-首先從高階入手5.研討顯著的主效果P-值0.05)6.陳說獲得的數(shù)學(xué)模型Y=f(X),計(jì)算%SS的影響和評(píng)價(jià)實(shí)踐的重要性需回答的問題： Y能否存在改善跡象？ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否具