實驗設計什么是實驗設計第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是試驗設計（DOE）第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月掉入溝槽!如何改進我的比賽成績？第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月為何要使用DOE?改變一個過程的平均值。降低變異。改變平均值并且降低變異。x1x2第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計(DOE)消除自變量對響應變量的影響。過程XY第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計試驗設計是優(yōu)化產品和過程設計、加速設計開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、改善從研發(fā)、設計到制造過程的產品轉換和解決制造問題的強有力工具。如今，試驗設計被看作一個以總成本最低取得產品卓越性能的品質技術。第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月咖啡例:

因子及其水平第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月主要影響:每個自變量本身對響應變量的影響咖啡豆‘A’咖啡豆‘B’味道2.23.7主要影響第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月交互作用的概念味道交互作用溫度‘X’溫度‘Y’咖啡豆‘A’咖啡豆‘B’第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么要“統(tǒng)計試驗設計”?統(tǒng)計試驗設計允許同時考慮所有懷疑會對品質問題產生影響的可能因素，即使存在交互作用影響，也可對主要影響進行評估。因為可在同時對大量變量進行簡單和迅速的處理，統(tǒng)計試驗設計將在解決許多問題時發(fā)揮作用。第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月統(tǒng)計試驗設計雖然通過少數幾次實驗，試驗人員即可發(fā)現關鍵的因子，但較多次的試驗將產生更有價值的結果。試驗設計方法有很多成型的表格，這些表格可被快速、可靠和有效的利用。第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)球汽車公司DOE:

（車徽無法粘上）第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是實驗設計質量損失與質量改善1、質量損失產品質量特性（CTQ）為y，其目標值為T，當y不等于T時，則造成損失，y-T越大，損失越大。2、質量損失函數產品的質量損失函數表達式如下：

L（y）=K（y-T)2

其中：K為常數。質量特性。

T為此特性的目標值。

L為質量損失。若有n件產品，其平均質量損失可用下式表達：

L（y）=K[∑（yi-T)2]1ni=1n第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月從質量損失函數可知：產品質量特性（CTQ）波動所造成的質量損失，與其偏離目標的偏差平方成正比。即只要質量特性不在目標值上，就存在質量損失，且偏離越遠，損失越大。如下圖所示。L（y）質量損失產品質量特性分布＜3σ差3σ普通6σ良好LSLUSLT第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月使CTQ值的分布范圍盡可能少（即使波動盡可能?。@樣才能使質量損失低減，改進的一種非常重要的工具就是試驗設計。試驗設計是對試驗方案進行優(yōu)化設計、以降低實驗誤差和生產費用，減少實驗工作量并對試驗結果進行科學分析的一種科學方法。第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計是一種研究與處理多因素試驗的科學方法

6西格瑪方法是研究作用因素（XS）與CTQ（Y）關鍵質量之間的關系的方法論。制造過程設計過程輸入(XS)輸出(y)輸入(XS)輸出(y)制造過程設計過程第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計方法允許在同一試驗中包含多個變量傳統(tǒng)的試驗分析方法是多次單因素試驗將影響輸出的眾多輸入變量在同一時間只允許有一個變量變化，其它相對固定，如下圖所示：

制造過程①變化②固定③固定④固定制造過程①固定②變化③固定④輸入變量(XS)輸出變量(y)輸入變量(XS)輸出變量(y)傳統(tǒng)試驗方法場合一，變量①變化，②、③、④不變。場合二，變量②變化，①、③、④不變。固定第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月同一時間一個因素(OFAT)策略OFAT策略是在一個時間內將其它所有因素固定，只變動一個因素，其它時間第2個因素保持變動，其它所有因素都保持固定的試驗方法。OFAT方法所確定的優(yōu)化操作點常是不準確的。第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例一位工程師想確定兩個關鍵變量的參數值，以使過程合格率最大化。當前的水平設置為溫度200°C，時間8hr.該工程師先將時間固定在8hr，將溫度進行調節(jié)以觀測過程變化。然后將溫度固定在試驗所得的最好水平上，對時間進行調整進行試驗。第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例步驟1:第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月步驟2:例第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月響應表面響應表面是一種用圖形表示響應變量和所選擇的因素之間相互關系的方法。在響應表面方法論中將討論響應表面方法。.第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月9085807570試驗最優(yōu)值實際最優(yōu)值第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月OFAT方法的局限性試驗最優(yōu)值不同于實際最優(yōu)值，因為OFAT方法未考慮因素之間的交互作用。.交互作用是一個因素對響應變量的影響依賴于另一個因素的水平。解決方案可以在因子設計中找到。YX1,LoX1,HiInteractionExistsX2,LoX2,HiYX1,LoX1,HiNoInteractionX2,LoX2,Hi第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖分析可得知傳統(tǒng)試驗方法明顯具有以下缺點。1、試驗周期長，浪費時間，這可能導致試驗成本大幅提高，并影響產品推向市場的時機。2、試驗方法粗糙，因為在試驗其中一個因素時，其它因素保持不變，這樣得出的結論可能和實際不符，這可能導致以高價賣給消費者低品質的產品。與傳統(tǒng)方法不同，試驗設計允許在同一時間存在多個輸入變量的變化，下面是一張有7個輸入變量、每個變量有兩個取值（兩水平）的試驗設計表。（后須將詳細講解。）第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月從上表可知，如按傳統(tǒng)方法進行試驗，需要的試驗次數為27=2×2×2×2×2×2×2=128次，按試驗設計方法只需8次即可達到同樣效果。其效率不言自明，讀者可能會問，將試驗次數由128次降至8次，這樣試驗到底是否會變差？試驗設計其實是一種在128次完全組合中抽取最具代表性的組合進行試驗的方案，目前所用的試驗表均為統(tǒng)計專家在做大量分析、試驗的基礎上確定的。保證了較高的置信度，即試驗設計能以較少的試驗次數獲得較優(yōu)或最佳的結果。即以最有效最經濟的手段獲取最有價值的結果。L8（27）第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計的用途通過試驗我們可以達成以下目標1、確定、驗證和優(yōu)化制造過程的主要影響變量及其影響。2、創(chuàng)造對物料和部品變化不敏感的制造過程。3、設計對使用環(huán)境不敏感（即受環(huán)境的影響?。┑漠a品。4、降低總的設計周期。5、減少ECN（設計變更通知書）數量。6、改進與CTQ有關的產品品質、成本和性能指標。7、提高新設計產品的工藝性。8、為制造過程列出問題及解決方案。9、減少對產品的檢查和測試。第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計的作用1、在進行基礎研究時，試驗設計可用來（1）發(fā)現變量間的聯系（2）明確技術要點2、在進行產品設計時，試驗設計可用來（1）做靈敏度分析（2）建立可靠公差（3）確定部品特性（4）確定設計布局（5）使用較低等級的材料和部品（6）減少變異（7）改善新設計產品的性能第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3、在進行制造過程（工藝）設計時，試驗設計可用來（1）進行過程變量研究（2）變量的優(yōu)化設置（3）建立可靠的公差（4）發(fā)現低成本的解決方案（5）減少過程變化（6）將過程均值逼近目標值（7）縮短制造周期（8）削除缺陷（9）提升產品可靠性第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4、在過程改善時，試驗設計可用來（1）解決問題（2）確定過程變量間的相互關系（3）進行過程能力研究（4）比較設備和方法的影響度5、計量時，試驗設計可用來（1）進行量具研究（2）確定主要誤差（3）將測量誤差降至最小第40頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計方法與有名的“實踐是檢驗真理的唯一標準”的著名論斷不謀而合

6西格瑪系統(tǒng)講究“用事實和數據說話?！蓖涍^大量推理、統(tǒng)計分析的結論其價值根本無法和試驗設計得出的結論相齊并論，因為后者是建立在事實基礎上的。所以試驗設計在設計、改善等各階段、領域都有巨大的應用價值。但由于種種原因，目前，試驗設計在我國企業(yè)組織中的應用還非常有限，由此造成的損失就無法估量，如果我國有一半企業(yè)在產品設計、制造中應用試驗設計方法，所節(jié)約的資金將數以千億計。第41頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗設計在6西格瑪系統(tǒng)中的應用從上圖可以看出，6西格瑪方法認為在工作成果中，最易得到的是憑直覺判斷