1、DOE詳細講解,實驗設(shè)計（DOE）,Design of Experiment 為什么要進行試驗設(shè)計？,= 讓我們先看一個例子,DOE詳細講解,這里有27個球， 其中有且只有一個球質(zhì)量為9克, 其它26個都為10克。給你一架天平，請找出重為9克的那個球。 請問，你至少要稱幾次？,DOE詳細講解,實驗設(shè)計的意義: 應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的基本知識，討論如何合理地安排試驗、取得數(shù)據(jù)，然后進行綜合科學(xué)分析，從而盡快獲得最優(yōu)組合方案。在工程學(xué)領(lǐng)域是改進制造過程性能的非常重要的手段。在開發(fā)新工序中亦有著廣泛的應(yīng)用。 在工序開發(fā)的早期應(yīng)用實驗設(shè)計方法能得出以下成果： 1. 提高產(chǎn)量； 2. 減少變異性，與額定值或目

2、標值更為一致； 3. 減少開發(fā)時間； 4. 減少總成本；,DOE詳細講解,DOE實驗計劃： 在進行DOE實驗之前，要充分考慮Y=f（x1、x2xn)因變量Y和自變量x的關(guān)系。確定實驗因子的人數(shù)，據(jù)此可確定實驗因子表進行實驗，一般實驗計劃包括如下內(nèi)容。 確定實驗?zāi)康模阂幸粋€明確的實驗?zāi)康?，以此才能達到需要的目標。 確定實驗因子：要分析影響因變量變化的因子個數(shù)，進行全因子的DOE實驗。 確定實驗因子水平：不同的實驗因子水平會影響實驗結(jié)果。 選定DOE實驗表格：根據(jù)因子數(shù)和因子水平確定DOE實驗表格。 安排實驗時間：根據(jù)DOE進行次數(shù)確定實驗時間?？紤]過程的連續(xù)性，盡量安排在同一階段進行實驗為好。

3、,DOE詳細講解,分析實驗結(jié)果：將實驗結(jié)果進行方差分析，確定實驗因子的重要性及各因子對實驗結(jié)果的影響程度。 重復(fù)性實驗：將重要因子或影響實驗的主要因素進行評估，重新進行DOE實驗，以確定其實驗的真實性。 作出結(jié)論：對實驗結(jié)果進行分析后作出結(jié)論。,DOE詳細講解,名詞介紹,1、試驗因素 試驗因素指當試驗條件變化，試驗考核指標也發(fā)生變化 時，影響考核指標取值的量稱為試驗因素（因子），一般 記為A，B，C等。 試驗因素可以理解為試驗過程中的自變量，如：化學(xué)試驗中的溫度、壓力、時間、催化劑用量；機械加工中的切削速度、吃刀量、刀具的幾何參數(shù)等。從廣義上講，試驗因素可理解為若干變量間的某種確定關(guān)系，如原料

4、的配方比例、供貨單位、工藝流程等也都可以看作為一種廣義因素。,DOE詳細講解,2、因素的位級 試驗因素的位級（水平）是指試驗因素所處的狀態(tài)。一般試驗方案是由若干個試驗因素所組成的若干組合，因素的幾種狀態(tài)，就稱為有幾個位級（水平）。 例如，在化學(xué)試驗中，溫度、時間、壓力這些因素允許在 一定范圍內(nèi)變化，但在一個試驗方案中，溫度、時間、壓 力等因素總是固定在幾個狀態(tài)中變化。例如：溫度可以是 100，120 ，150 等；時間可以是1h，1.5h，2h等；壓力可以是1MPa，1.5MPa，2MPa等。這稱為試驗中因素的三個位級（水平）。,DOE詳細講解,3、考核指標 考核指標是在試驗設(shè)計中，根據(jù)試驗?zāi)?/p>

5、的而選定的用來衡量試驗效果的量值（指標）。 考核指標可以是定量的，也可以是定性的。定量指標如硬度、強度、壽命、成本、幾何尺寸、各種特性等。定量指標根據(jù)試驗結(jié)果的預(yù)期要求，又可分為望目值、望小值、望大值三種類型。定性指標不是按數(shù)而是按質(zhì)區(qū)分，如質(zhì)量的好與壞，天氣的晴與陰，指標可以用加權(quán)的方法量化為不同等級。 考核指標可以是一個，也可以是多個。前者稱為單指標試驗設(shè)計，后者稱為多指標試驗設(shè)計。在多指標試驗設(shè)計中，一般根據(jù)指標的重要程度予以加權(quán)，確定為一個綜合性考核指標，以便進行計算。,DOE詳細講解,4、完全因素位級組合 完全因素位級組合指參與試驗的全部因素與全部位級相互之間的全部組合次數(shù)，即全部的

6、試驗次數(shù)。,A1,B1,B2,C1,C2,C1,C2,A2,B1,B2,C2,C1,C2,C1,圖11 三因素兩位組的完全因素位級組合,DOE詳細講解,若試驗中共有i個因素，每個因素各有j個位級，則其完全因素位級組合數(shù)（全部試驗的次數(shù)）應(yīng)有N=ji次。如，對于一個具有3個因素（A，B，C），每個因素各有兩個位級（A1，A2，B1，B2，C1，C2），其完全因素位級組合數(shù)為N=23=8次，其實際組合情況如圖51所示。 隨著因素位級數(shù)的增加，完全因素位級組合數(shù)也隨之增加： 34=81 27=128 45=1024 215=33768 231=2146983648 理論上認為只有經(jīng)過全部試驗（完全因

7、素位級組合）后才能準確找出最佳的因素位級組合（最佳的試驗方案）。但是，當因素位級數(shù)比較多時，實現(xiàn)完全因素位級組合又是不可能的。,DOE詳細講解,實驗案例,利用Minitab中設(shè)計DOE,改進熱處理工藝提高鋼板斷裂強度問題。合金鋼板經(jīng)熱處理后將提高其抗斷裂性能，但工藝參數(shù)的選擇是個復(fù)雜問題。影響斷裂強度有4個因子，確認哪些因子影響確實是顯著地，進而確定出最佳的工藝條件，這幾個因子及實驗水平如下： A：加熱溫度，低水平：820，高水平：860（攝氏度） B: 加熱時間，低水平：2，高水平：3（分鐘） C：轉(zhuǎn)換時間，低水平：1.4，高水平：1.6（分鐘） D：保溫時間，低水平：50，高水平：60（分

8、鐘）,DOE詳細講解,設(shè)計模型,DOE詳細講解,設(shè)計模型,DOE詳細講解,設(shè)計模型,DOE詳細講解,設(shè)計模型,DOE詳細講解,輸入結(jié)果,DOE詳細講解,擬合選定模型,DOE詳細講解,擬合選定模型,DOE詳細講解,擬合選定模型,DOE詳細講解,擬合選定模型,DOE詳細講解,P0.001特別顯著 P0.05顯著 P0.05不顯著,擬合選定模型,DOE詳細講解,擬合選定模型,DOE詳細講解,各效應(yīng)顯著性分析,DOE詳細講解,各效應(yīng)顯著性分析,DOE詳細講解,各效應(yīng)顯著性分析,DOE詳細講解,各效應(yīng)顯著性分析,DOE詳細講解,各效應(yīng)顯著性分析,DOE詳細講解,模型診斷,DOE詳細講解,模型診斷,DOE詳細講解,模型診斷,DOE詳細講解,主互效應(yīng)顯著性判斷,DOE詳細講解,主互效應(yīng)顯著性判斷,DOE詳細講解,主互效應(yīng)顯著性判斷,DOE詳細講解,等值線和曲面圖,DOE詳細講解,實現(xiàn)最