1、深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-0-DOE（实验设计）（实验设计）与与Minitab培训培训Roc.Luo 2011.01.26深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-1-课程目录课程目录u有关有关DOEDOE与定义与定义uDOEDOE的一般模式的一般模式uDOEDOE的意义的意义uDOEDOE的分类的分类uDOEDOE常见术语常见术语uDOEDOE处方处方uDOE方法演示方法演示1.1.陈述问题和实验目标陈述问题和实验目标2.2.选择选择“Y Y”-响应变量响应变量3.3.陈述因子和水平陈述因子和水平4.4.选择选择
2、DOEDOE5.5.实施实验及收据数据实施实验及收据数据6.6.分析实验结果分析实验结果7.7.结论和计划结论和计划6a.6a.为整个模型建立方差分析表为整个模型建立方差分析表 统计统计DOEDOE因子因子 分析因子设计分析因子设计6b.6b.用简化模型重新分析实验用简化模型重新分析实验6c.6c.进行残值诊断，保证模型适合进行残值诊断，保证模型适合 统计统计 回归回归 回归回归 统计统计DOEDOE因子因子 分析因子设计分析因子设计 -图形图形6d.6d.研究显著的交互作用（研究显著的交互作用（P-P-值值0.05)-DOEDOE因子因子 因子图因子图 统计统计 方差分析方差分析 交互作用图
3、交互作用图6e.6e.研究显著的主效果（研究显著的主效果（P-P-值值0.05)DOEDOE因子因子 因子图因子图 统计统计 方差分析方差分析 交互作用图交互作用图6f.6f.获得的数学模型获得的数学模型Y=f(X),Y=f(X),计算计算%SS%SS的影响和评估实际的重要性的影响和评估实际的重要性DOE的关键因素的关键因素a)确定实验限制条件确定实验限制条件b b)设计实验设计实验-确定确定实验设计方法实验设计方法 统计统计DOEDOE因子因子 创建因子设计创建因子设计c)噪声变量噪声变量d)分组与随机化分组与随机化e)重复与再现重复与再现f)确定样本容量确定样本容量深圳速浪数字技术有限公司
4、深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-2-DOE:DOE:即实实验验设设计计(D Design esign o of f E Experimental)-xperimental)-是对实验方案进行优化设计、以降低实验误差和生产费用，减少实验工作量并对实验结果进行科学分析的一种科学研究方法；是一种藉用实验的手段来决定最佳设计或生产的方法。Minitab软件：软件：是为DOE、质量改善、教育和研究应用领域提供统计软件和服务的先导。MINITAB 被许多世界一流世界一流的公司与四千多所院校所采用。有关有关DOEDOE与定义与定义v爱迪生的助手尼古拉.特勒撒说：“我非常同情他的工作状况，如
5、果有一点点理论和计算能帮助他的话，就将节省他90%的精力。”v爱迪生是靠苦干拼出来的，他是在边试验边分析后确定下次试验该怎幺做的。这种这种方法速度太慢，已经无法适应快速发展的需求了方法速度太慢，已经无法适应快速发展的需求了。v 天才靠的是1%的灵感和99%的汗！-Thomas Edison 爱迪生的爱迪生的汗水汗水深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-3-DOE的一般模式的一般模式因子的来源考虑:因果图(鱼骨图),FMEA,柏拉图,头脑风暴法每个因子存在不同的水平(level)观测值可能受到噪音的影响,DOE 将通过不同的试验,以得到实际的X和Y的关系.深圳
6、速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-4-DOEDOE的意义的意义1 1为什么需要试验设计为什么需要试验设计1、优化设计的必要性、优化设计的必要性l提高产量；l减少变异性，与额定值或 目标值更为一致；l减少开发时间；l减少总成本；深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-5-DOEDOE的意义的意义2 2基本研究基本研究1、发现相关问题2、明了技术要点产品设计产品设计1、灵敏度分析2、建立可靠性的公差3、特征组件4、特征结构5、包括低成本组件6、包括低等级物料7、最小的变化8、性能的改善工艺研发工艺研发1、变量研究2、变量的优化设
7、置3、建立可靠公差4、发现降低成本的解决办法 2 2、实验设计的作用、实验设计的作用工艺研发工艺研发5、优化变化6、改善过程中心7、减少生产周期8、降低坏品率9、改善产品的可靠性工艺改善工艺改善1、解决问题2、明了变量及过程之关系3、进行过程能力研究4、设备及方法比较计量计量1、进行测量系统研究2、判定误差的主要来源3、最小测量误差深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-6-DOEDOE的分类的分类l全因子实验全因子实验l2 2K K 因子设计因子设计l2K因子与中心点因子与中心点 l随机化区组实验随机化区组实验 l部分因子实验设计部分因子实验设计l响应曲面设
8、计响应曲面设计l田口设计田口设计l混料设计混料设计过程参数设计过程参数设计优化优化l选择最佳的参数组合使产品选择最佳的参数组合使产品对杂音最不敏感对杂音最不敏感；l应用直交表应用直交表进行原因检测和平均值的处理；进行原因检测和平均值的处理；l应用直交表使变异最小；应用直交表使变异最小；l最低成本最低成本田口试验田口试验是运用最多的好方法深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-7-DOEDOE常见术语常见术语1 1l我们假定过程的结果当中，y1，y2，y3是我们关心的输出变量，这些我们常常称之为响应（响应（responseresponse）l我们将影响响应的那些
9、变量称为实验问题中的因子。其中x1,x2,x3是人们在实验中可以控制的因子，我们称为可控因子可控因子（controlled factorcontrolled factor）l在影响过程和结果的因子中除了控制因子还包括一些不可控因子不可控因子（uncontrolled factor）：u1,u2,他们通常包括环境、操作员、材料批次等，对于这些变量我们通常很难把它们控制在某个精确值上。不可控因子不可控因子-噪音噪音U响应响应Y可控因子可控因子X可控因子可控因子是影响过程最终结果（响应响应）的输入变量。深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-8-DOEDOE常见术语
10、常见术语2 2响应（响应（Response):Response):实验输出的结果，即因变量，通常用“Y”表示。因子（因子（Factor):Factor):影响实验输出结果的不同输入变量，即自变量，通常用“X”表示。水平（水平（Level):Level):实验中对因子的不同设定值。噪音（噪音（Noise):Noise):不可控制的因子/因素。分组（分组（Blocking):Blocking):也叫做模块化，将噪音的干扰最小化的方法。随机化（随机化（Randomization)Randomization)：以一种随机的次序做试验。（消除噪音变量或随机误差的影响消除噪音变量或随机误差的影响）编码（编
11、码（CodeCode）:用简单的符号或数字来代替“X”的时间的水平的方法。通常把计量型 因子的高水平设定为“+1”，低水平设定为“-1”，中心水平设定为“0”。重复（重复（Repetition):Repetition):一种组合的反复，以得到相同水平的多个结果。也即在一个实验配置组 合条件下测试数个样品（揭示短期有效性揭示短期有效性）再现再现(Replication):以随机的次序重复整个实验，而不是按同样的次序把实验再做一次。（降低系统误差和随机误差降低系统误差和随机误差）。也即在一个时间序列上重做整个实验（揭示长期有效性揭示长期有效性）主效果（主效果（Main Effect):Main E
12、ffect):对单个因子而言，从一个水平到另一个水平的变化对输出的平均影响交互作用（交互作用（Interaction):Interaction):即一个因子A对Y的影响的影响，依赖于因子B所处的水平。则称A与B有交互作用。深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-9-DOEDOE常见术语常见术语3 3实验次数实验次数:多水平实验次数=K1*K2*K3(K1,K2,K3为第K个因子的水平数）。两水平实验次数=2K;三水平实验次数=3K。p计量特性的种类（田口试验）计量特性的种类（田口试验）l望目望目特性特性：此特性具有一特定的目标值(愈近目标值愈好愈近目标值愈好)
13、，例如尺寸、换档压力、间隙、粘度等。l望小望小特性特性：目标的极端值是(值愈小愈好值愈小愈好)，例如磨耗、收缩、劣化、杂音水准等l望大望大特性特性：目标值为无限大(值愈大愈好值愈大愈好)，例如强度、寿命、燃料效率等。p附：附：品质特性可分为品质特性可分为二二类类l计量特性计量特性：能以连续尺度量测。如厚度、浓度、时间等。l计数特性计数特性：不能以连续尺度量测，但能按不连续分级尺度分类。常依主观而判定，如 好、更好、最好、不合格、不合格品数等。深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-10-DOEDOE常见术语常见术语4-4-正交表正交表正交表（直交表）特点：正交
14、表（直交表）特点：-每一列都是自我平衡，即每一列中各每一列都是自我平衡，即每一列中各水准出现的频率相同。水准出现的频率相同。-每两列间都是互相平衡每两列间都是互相平衡 ，即在某一，即在某一列中出现某水准的所有实验组，在另列中出现某水准的所有实验组，在另一列中出现各水准的频率相同。一列中出现各水准的频率相同。深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-11-陈述实际问题和实验目的陈述实际问题和实验目的选择选择选择选择“Y Y”响应变量响应变量响应变量响应变量陈述因子和水平陈述因子和水平陈述因子和水平陈述因子和水平选择选择选择选择DOEDOE实施实验及收集数据实施实验
15、及收集数据实施实验及收集数据实施实验及收集数据分析实验结果分析实验结果分析实验结果分析实验结果结论和计划结论和计划结论和计划结论和计划通过通过DOE 想想达达到到什么目的什么目的?Y是什么？计量型？计数型？是什么？计量型？计数型？如产出率如产出率,作业时间作业时间,清洁度等清洁度等 如温度如温度(100,150),重量重量(20,30,40kg)全因子全因子实验,田口田口设计,2K因子因子实验或或响响应曲面曲面设计等等 收集收集实验结果的果的数数据据 运运用用Minitab进行行实验数数据分析据分析制定改善方案制定改善方案 DOEDOE的处方的处方必要时重复实验必要时重复实验深圳速浪数字技术有
16、限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-12-陈述问题和实验目的陈述问题和实验目的选择选择“Y”响应变量响应变量陈述因子和水平陈述因子和水平选择选择DOE实施实验及收集数据实施实验及收集数据分析实验结果分析实验结果结论和计划结论和计划2 首先要明白实验的目的到底要什么？首先要明白实验的目的到底要什么？把握把握Vital Few XVital Few Xs(s(少数关键少数关键X X）的影响程度）的影响程度 把握选定的重要把握选定的重要X X之间的交互作用之间的交互作用 建立建立X X和和Y Y的预测模型的预测模型 决定决定Y Y最佳化的最佳化的X X的条件的条件:DOEDOE处方处方-1.-1.陈述实际问题和实验目的陈述实际问题和实验目的深圳速浪数字技术有限公司深圳速浪数字技术有限公司DOE Training-13-2选择响应变量选择响应变量“Y Y”(特性值特性值)响应变量的定义响应变量的定义 -改善的目的是什么?目标值(平均)/散布水准(标准偏差)-响应变量随着时间变吗?响应变量是否具备正态分布?-希望能发现出多大的响应变量的变化程度?-MSA（测量分析系统）是否可
