DOE实验设计培训教材.pdf

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1、试验设计(DesignOfExperiment,DOE)课堂纪律手机关闭或调到振动培训中不随便离开座位休息后准时回到教室不迟到、不早退、不缺勤不从事与培训无关的活动TOPICS试验设计概述单因素试验设计多因素试验设计正交试验设计直观分析法方差分析法回归分析法写在前面的问题DOE=试验设计=正交试验设计=田口方法√？×?试验设计概述试验设计定义：数理统计学的一个分支，指研究如何制定试验方案，以提高试验效率，缩小随机误差的影响，并使试验结果能有效地进行统计分析的理论与方法。试验设计的发展第一阶段

2、：1920S—R.A.费歇尔(RonaldAylmerFisher)拉丁方试验设计、方差分析第二阶段：1950S—田口玄一(GenichiTaguchi)正交表、信噪比第三阶段：1970S—田口玄一(GenichiTaguchi)质量损失函数、三次设计试验设计发展的里程碑三个重要里程碑：1.费歇尔创建了早期、传统的试验设计方法与理论；2.正交表的开发及正交试验设计的应用；3.信噪比试验设计和产品三次设计的应用。试验设计的作用(1)通过误差分析，评定试验数据的可靠性；(2)确定影响试验结果的因素主次，从而可以抓住主

3、要矛盾，提高试验效率；(3)确定试验因素与试验结果之间的近似函数关系，以便对试验结果进行预测或优化；(4)确定最优试验方案。试验设计常用术语试验指标(ExperimentIndex):反映试验效果好坏的标志，不同的试验，指标往往不一样，而且通常一个试验会有多个指标；试验因素(ExperimentFactor)：对试验指标可能产生影响的原因或要素，分为可控与不可控因素；水平(Level)：试验因素的不同状态或数量等级，可以以定量的形式也可以以定性的形式表示；水平组合(LevelCombination)：同一试验

4、中各因素不同水平的组合；试验设计常用术语主效应：某一个试验因素对试验指标的影响；交互作用：试验因素间的联合搭配对试验指标的影响；组内误差:同一水平下样本数据的误差；组间误差：不同水平下样本数据的误差。基本的统计概念极差(range，R)：一组数据的最大值与最小值差。平均值(mean，?)：全部数据的算术平均值。中位数(median，M)：一组数据排序后，处于中间位置上的e值。众数(mode，M)：一组数据中出现次数最多的变量值。o偏差：也称为离差，指观测值与平均值之间的差。偏差平方和：对偏差先求平方再求和。自

5、由度：偏差平方和中能独立变化的偏差的个数。方差(Variance，s2)：偏差平方和与自由度的比值，即单位自由度的偏差大小。标准差(standarddeviation，s)：方差的平方根。试验设计的基本类型根据因素多少可以分为：单因子试验设计，主要分为：1.平分法2.黄金分割法3.均分法多因子试验设计，主要分为：1.单因子轮换法2.析因试验法3.部分析因试验法4.正交试验设计法5.均匀试验设计试验设计的三大原则试验设计三大原则：重复—估计误差，降低误差随机化—确保试验结果无偏差，随机化是数理统计的基本原则局

6、部控制—控制不可控因素，减小不可控因素引起的偏差TOPICS试验设计概述单因素试验设计多因素试验设计正交试验设计直观分析法方差分析法回归分析法单因素试验设计概述单因素试验设计用于只有一个因素影响结果的试验，是比较简单的一种试验设计，主要作用有：1.在一定范围内寻找最合适的试验点；2.为正交试验设计法确定各因素最佳试验点。平分法每次对试验点的选取都是上两次试验因素取值的中点。1.应用条件适用于有以往经验及每次试验后能确定下一次试验方向的试验。2.应用程序⑴确定试验的期望目标值和试验因素的范围[a，b]；⑵

7、确定每次的试验点“(a+b)/2”并进行试验；⑶比较试验结果与期望目标值的偏差，确定下次试验方向及试验点，直至取得最满意的试验结果。平分法案例：高级纱上浆要加乳化油脂，以增加其柔软性，而油脂乳化需要添加烧碱并加热。某纺织厂以前乳化油脂加烧碱1%，需加热处理4小时，已知多加烧碱可以缩短乳化时间但是烧碱过多又会导致皂化，所以加碱量优选范围为1~4.4%，试确定一个乳化良好且用时短的烧碱量。试验方案：第一次试验点:(1%+4.4%)=2.7%，结果有皂化，因此去掉2.7%以上的范围。第二次试验点:(1%+2.7%)=1.8

8、5%，结果乳化良好，但是乳化时间要3小时。第三次试验点:(2.7%+1.85%)=2.28%，试验结果乳化良好，乳化时间2小时，由此确定优选方案为2.8%的加碱量。黄金分割法也叫0.618法，按黄金分割的原则首先安排两个试验点，留好舍坏，确定下一个试验点，重复以上做法直至找到最优点为止。1.应用条件适用于试验因素是连续物理量，指标呈单峰分布的对