《DOE全套资料》PPT课件.ppt

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1、实验设计----DOE第一部分认识DOE1、为何要进行实验设计在进行6西格玛项目的改进阶段时，我们经常需要面对的一个问题是：在相当多的可能影响输出Y的自变量X中，确定哪些自变量确实显著地影响着输出，如何改变或设置这些自变量的取值会使输出达到最佳值？我们传统使用的方法：将影响输出的众多输入变量在同一次试验中只变化一个变量，其他变量固定。传统方法的缺点：试验周期长，浪费时间，试验成本高；试验方法粗糙，不能有效评估输入间的相互影响。试验策划时，研究如何以最有效的方式安排试验，能有效识别多个输入因素对输出的影响；试验进行时，通过对选定的输入因素进行精确、系统的人为调整来观察输出

2、的变化情况；试验后通过对试验结果的分析以获取最多的信息，得出“哪些自变量X显著地影响着输出Y，这些X取什么值时会使Y达到最佳值”的结论。可以有效克服上述缺点的试验方法是：DOEDOE取得的是突破性改善我们在分析阶段使用回归分析方法对历史数据进行分析，获得了相应的回归方程，得到Y与各个X间的关系式。但这种关系的获得是“被动”的，因为我们使用的是已有的现成的数据，几乎无法控制适用范围，无法控制方程的精确度，只能是处于“有什么算什么”的状况。我们采用DOE的方法，自变量常取一些过去未曾取过的数值，并且进行精确的控制，对要研究的问题进行更广泛的探索，目的是要取得突破性改善。2、

3、DOE的基本术语2.1因子：影响输出变量Y的输入变量X称为DOE中的因子可控因子：在实验过程中可以精确控制的因子，可做为DOE的因子非可控因子：在实验过程中不可以精确控制的因子，亦称噪声因子，不能作为DOE的因子。只能通过方法将其稳定在一定的水平上，并通过对整体试验结果的分析，确定噪声因子对试验结果的影响程度。可控因子对Y的影响愈大，则潜在的改善机会愈大。EXP:可控因子和噪声因子表：因素对输出的影响改变的难易度是否作为试验因素目前水平非试验因素的处理焊接温度⊙⊙Y245松香比重⊙○Y0.81预热温度○○Y120波峰高度○△N采用现有参数⊙影响重大或容易改变；○影响中等

4、或较易改变；△影响轻微或难以改变在DOE的策划阶段，首先要识别可控因子和噪声因子2.2水平：因子的不同取值，称为因子的“水平”2.3处理：各因子按照设定的水平的一个组合，按照此组合能够进行一次或多次试验并获得输出变量的观察值2.4模型与误差：按照可控因子x1、X2、。。。XK建立的数学模型Y=F（x1、X2、。。。XK）+ε误差ε包含：由非可控因子所造成的试验误差失拟误差（lackoffit):所采用的模型函数F与真实函数间的差异2.5望大：希望输出Y越大越好望小：希望输出Y越小越好望目：希望输出Y与目标值越接近越好2.6主效应：一个因子在不同水平下的变化导致输出变量的

5、平均变化因子的主效应=因子为高水平时输出的平均值-因子为低水平时输出的平均值交互效应：如果一个因子的效应依赖于其它因子所处的水平时，则称两个因子间有交互效应因子AB的交互效应=（B为高水平时A的效应-B为低水平时A的效应）/2EXP：A的主效应：30B的主效应：40AB的交互效应：10无交互效应的效应图：平行线有交互效应的效应图：交叉线3、试验设计的基本原则完全重复进行试验的目的就是比较不同处理之间是否有显著差异，而显著性检验是拿不同总体间形成的差别与随机误差相比较，只有当各总体间的差别比随机误差显著地大时，才说“总体间的差别是显著的”，没有随机误差的估计就无法进行任何

6、统计推断。因此，在试验的安排中，在处理相同的条件下一定要进行完全重复试验，以获得试验误差的估计。注意：一定要进行不同单元的完全重复，不能仅进行同单元的重复取样例如：在研究热处理问题时，不能仅从同一次试验中抽取不同的样品进行性能测试，而应该对同一组试验条件进行重新重复试验；否则将会造成试验误差的低估。随机化以完全随机的方式安排各次试验的顺序和所有试验单元。目的是防止那些试验者未知的但可能会对响应变量产生某种影响的变量干扰对实验结果的分析。随机化并没有减少试验误差本身，但随机化可以使不可控因素对实验结果的影响随机地分布于各次试验中区组化实际工作中，各试验单元间难免会有某些差

7、异，如果可以按照某种方式进行分组，每组内可以保证差异较小，而允许区组间差异较大，可以很大程度上消除由于较大试验误差所带来的分析上的不利。能分区组者则分区组，不能分区组者则随机化4、DOE的一般步骤4.1通过历史数据或现场数据确定目前的过程能力；4.2确立试验目标并确定衡量试验输出结果的变量；4.3确定可控因素和噪声因素；4.4确定每个试验因素的水平数和各水平的实际取值；并确定试验计划表；4.5验证测量系统；4.6按照试验计划表进行试验；并测量试验单元的输出；4.7分析数据，进行方差分析和回归分析，找出主要因素并确定输入和输出的关系式；4.