DOE 实验设计详解+案例说明

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1、ჳᡌिჃݣ>DesignofExperiments目錄一實驗計畫法(DOE)概念與實施必要1二DOE實驗與解析概述3三實驗設計階段9四實驗配置階段11五實驗數據解析階段16六尋求最適參數的實驗計畫法20七多品質特性處理23八附錄：常用直交表與點線圖24實驗設計與品質工程第1頁一實驗計畫法(DOE)概念與實施必要1何謂實驗計畫法當我們想比較藥品的療效，比較加工方法好壞，比較教材學生吸收程度，比較促銷方法等需要進行實驗計劃法(DOE)(1)又稱實驗設計，原文為ExperimentalDesign或Desig

2、nofExperiments常以DOE稱之，1925年英國農業專家Fisher應用數理統計手法所創造的實驗設計與解析的方法，也就是一種實驗設計與實驗解析的程序Å實驗設計規劃進行經濟有效的實驗方法，期能獲得充分的實驗數據Ç實驗解析實驗結果分析以獲取有效、客觀結論包含實驗規劃、實驗實施、數據收集、統計分析、導出結論等過程稱為實驗計劃法(2)一般實驗計畫(DOE)目的可以涵蓋Å比較實驗：二個配方方案的比較Ç篩選設計：決定最具影響力的參數(因子x1,x2…)與其影響力，是品質改善重要的手法通常是實施É或Ñ實驗的

3、前置實驗É優化設計：決定系統設計的參數設定值，使特性y的性能(或變異)達到目標值Ñ穩健設計：決定系統設計的參數設定值，使特性y不受其他不可控因子的影響(品質工程TaguchiMethod)(3)實驗計畫的發展主流Å傳統實驗計劃法Ç田口品質工程(田口方法)É夏寧法(ShaininDOE)在美國實施的一種實驗方法(非主流)2企業經營必須要有持續不斷改善(1)開發與改善需強大的管理與技術能力為後盾，尤其後者是真正核心價值(2)若現有技術方法不足以開發或改善時，應著手實驗以鑑別要因、設定最適條件(3)高科技產業

4、因影響因子繁多且工藝複雜而不成熟，更須經由實驗以掌握knowhow3實驗是改善的關鍵(1)實驗的想法實驗是單或一串試驗，有目的地改變因子(1因子或多因子)的狀態，觀察比較其結果變化，從而鑑別、證明該因子對過程是否具有足夠影響力，或檢驗、建立一個假設因子回應yFactor過程responseprocess參數特性惠群企管訓練中心實驗設計與品質工程第2頁(2)工廠使用實驗計畫法時機，常在開發階段或實施製程管制(SPC)階段而需活用DOE(3)實驗計劃法三個名詞Å因子Factor(或因素)認為可能影響過程的要

5、因，如化學反應製程的溫度(A)、反應時間(B)、….等Ç水準Level(或階次)實驗時刻意改變因子的狀態，如反應溫度(A)實驗100℃(A1)與120℃(A2)，則A因子的水準數為2，同樣反應時間B實驗3hr(B1)、2hr(B2)、4hr(B3)，則B因子的水準數為3É特性或回應(Response)量度過程的結果，一般是指特性值，應為實驗者、顧客所關心的，如粘著強度(4)實驗的3步驟Å實驗觀測Ç建立因子與結果特性變動關係É推論因子最優化狀態(Optimization)4傳統實驗的錯誤與缺點原料(1)一

6、位陳工程師改善塑膠強度的案例觸媒量A種類D4水準Å影響塑膠強度的特性要因圖4水準Ç將要因A、B、C、D作為實驗因子，進行塑膠時間B強度實驗嘗試提高塑膠的強度值3水準溫度CÉ傳統錯誤的實驗做法有二5水準聚合å試誤法ç單因子實驗法-每次只改變一個因子，其餘因子都給予固定(2)傳統實驗的問題Å計畫階段未考慮組合影響-交互作用Ç實施階段未考慮隨機–分割實驗、集區(block)設計É數據解析未考慮誤差–交絡(confound)法(3)正確實驗的方法nnÅ實施多因子實驗(factorialexperiment要因實

7、驗)如2、3型同時列舉所有的要因因子，對因子水準所有組合加以實驗å避免交互作用所引起的錯誤ç提高精度Ç採用多因子實驗可能造成實驗次數過多，技巧上分為å多因子完備實驗(Fullfactorialexperiment)全部因子完整組合實驗ç多因子部分實驗(Partialfactorialexperiment)全部因子部分組合實驗，一般DOE的實驗就是多因子部分實驗惠群企管訓練中心實驗設計與品質工程第3頁二DOE實驗與解析概述1一個簡單的工廠實驗例(一元配置)(1)實驗目的：為了解溫度是否影響產量，以決定適當

8、的溫度條件(2)實驗策略：實驗前工程師應充分思考Å溫度水準應設多少使實驗能得到預期效果Ç同一個水準應重複幾次才能得到正確情報É除溫度外還有什麼因素會影響產量(3)實驗設計：Å實驗因子：溫度AÇ實驗水準：100，110，120三水準É重複次數：4次(4)實驗配置：no溫度實驗順序1ÅA1100℃72ÅA1100℃13ÅA1100℃94ÅA1100℃105ÇA2110℃116ÇA2110℃127ÇA2110℃28ÇA2110℃59ÉA3120℃