DOE入门课程（课堂PPT）

1、0实验设计（DOE）入门全球品管中心全球品管中心职级晋升系列之1活动活动p 案例说明：直升机飞行实验案例说明：直升机飞行实验FACTOR(-1)Level(1)LevelA2cm4cmB8cm10cmC2cm3cm虚线：对折虚线：对折实线：剪裁实线：剪裁B:机翼长度A:机翼宽度C:机身宽度参考设定值：8cm参考设定值：2cm裁剪方式：2什么是什么是DOE二二. DOE的原理和作用的原理和作用三三. DOE的种类和步骤的种类和步骤四四. DOE案例案例目录目录3p DOE是一种结构化和系统化的方法，能有效、快速地揭示多个过程变量(Xs)与输出或质量特性(Y)的因果关系，以确定影响过程响应的最重要

2、的因子(Xs)，从而获得最佳响应(Y)。机身宽度机翼长度机翼宽度过程质量特性 (飞行时间T)因子(X)响应 (Y)噪声/不可控因子一一.什么是什么是DOE响应 (Y)=过程F（因子X）4p DOE的原理的原理工程实践工程实践统计原理统计原理二二. DOE的原理和作用的原理和作用l显著因子？l实验次数？l相互影响？.5Buffer PVX EtchBuffer PVX Etch后形成轻微表面小黑点形成轻微表面小黑点1st ITO刻蚀液浸泡小黑点变大小黑点变大PVX Etch后小黑点逐渐变大小黑点逐渐变大SD层GI层Buffer PVX EtchPower（W）Press（mT）SF6（sccm）

3、O2（sccm）He2（sccm）Time（s）改善前65001503000100050改善后3000753000100045PVX Etch改善前300015030045040086改善后250015050030060086lStep1:Buffer PVX Etch的Power由6500W3000W,改善不明显lStep2：PVX Etch的Power由3000W2500W，改善明显但工艺调整有限lStep3：DOE实验p案例12“二二. DOE的原理和作用的原理和作用6p DOE的作用例：CELL 刻蚀 点类不良Issue! 二二. DOE的原理和作用的原理和作用7筛选实验筛选实验:田口

4、设计田口设计PlackettBurman设计设计6以上以上部分因子实验部分因子实验410全因子实验全因子实验25DOE 种类种类因子数量因子数量筛选重要因子筛选重要因子筛选重要因子筛选重要因子因子与因子与Y的关系的关系目的目的区分主效应区分主效应主效应和主效应和部分交互作用部分交互作用所有主效应和所有主效应和交互作用，交互作用，建立数学模型建立数学模型(线性效果）线性效果）作用作用低低现在工序现在工序了解程度了解程度高高响应曲面实验响应曲面实验23设定因子的设定因子的最佳条件最佳条件响应变量的响应变量的预测模型预测模型(曲线效果）曲线效果）要求要求三三.DOE的种类和步骤的种类和步骤8策划响应

5、策划响应变量变量“Y”策划因子策划因子“x”选择合适的选择合适的DOE方法方法实施实验实施实验&收集数据收集数据分析结果分析结果&改善实施改善实施策划实验策划实验过程过程“F”明确问题明确问题和目标和目标WwhatCchooseDdoAanalysis-.陈述实际问题-.期望的改善方向？-.望大/小/目？-.计量/计数型？-.计量/计数型？-.水平如何？-.过程能力？-.因子数量如何？-.实验经费如何？-.数据有无异常？-.模型是否符合？-.继续实验 or实施改善？实验设计阶段分析改善阶段PplanY=F（x）三三.DOE种类和步骤种类和步骤9四四.DOE案例案例p 案例说明：直升机飞行实验案

6、例说明：直升机飞行实验响应设定：Y：飞行时间(秒)目标飞行时间最大化最大化因子及水平定义：Material WingBody1-1-1-121-1-13-11-1411-15-1-1161-117-1118111StdOrderFactorsFACTOR(-1)Level(1)LevelMaterialCardPaperWingShortLongBodyshortLong1. 3因素因素2水平全因子实验水平全因子实验2. 重复一次，共重复一次，共16次实验次实验10p 创建设计创建设计Step.1 启动软件启动软件Step.2 创建设计创建设计四四.DOE案例案例11Step.2 设计方案设计

7、方案p 构建全因子实验矩阵构建全因子实验矩阵Step.1 因子数因子数Step.3 具体参数具体参数四四.DOE案例案例12Step.2 数据类型水平数据类型水平p 全因子水平选择全因子水平选择Step1.因子选择因子选择四四.DOE案例案例13p 数据填写数据填写标准序运行序中心点区组MaterialWingBodyTimer1Timer2平均值4111PaperLng WngSht Bdy2.632.532.5813211CardSht WngLng Bdy1.561.621.593311CardLng WngSht Bdy1.871.721.7956411PaperSht WngLng

8、Bdy2.252.162.2058511PaperLng WngLng Bdy2.782.622.710611PaperSht WngSht Bdy2.282.372.3251711CardSht WngSht Bdy1.631.721.67511811CardLng WngSht Bdy1.971.811.897911CardLng WngLng Bdy1.941.941.94121011PaperLng WngSht Bdy2.962.752.855141111PaperSht WngLng Bdy2.031.911.97151211CardLng WngLng Bdy1.721.631.

9、67551311CardSht WngLng Bdy1.441.531.48591411CardSht WngSht Bdy1.51.681.59161511PaperLng WngLng Bdy2.532.662.59521611PaperSht WngSht Bdy2.132.222.175Step1输入响应输入响应Step2 计算均值计算均值四四.DOE案例案例思考：采集的数据如何判定异常？思考：采集的数据如何判定异常？14p 数据分析数据分析Step1.统计统计时间序列时间序列时间序列图时间序列图Step2.时间序列图时间序列图简单简单Step3.时间序列时间序列图图序列序列四四.DO

10、E案例案例15p 时间序列图分析时间序列图分析判定正常：随时间变化，平均值无明显规律、无明显异常点判定正常：随时间变化，平均值无明显规律、无明显异常点四四.DOE案例案例16p 因子图分析因子图分析Step1：统计：统计 DOE 因子因子因子图因子图Step2：统计：统计 DOE 因子因子因子图因子图主效应图主效应图 统计统计 DOE 因子因子因子图因子图交互作用图交互作用图四四.DOE案例案例17PaperCard2.52.42.32.22.12.01.91.81.7Lng WngSht WngLng BdySht BdyMaterial平均值 的均值WingBody平均值 主效应图拟合均值

11、p 主效应、交互效应分析主效应、交互效应分析主效应图：分析因子分别取高低水平时，响应的变化量；比较主效应图：分析因子分别取高低水平时，响应的变化量；比较截距大小截距大小交互作用：如果因子交互作用：如果因子A的效应依赖于因子的效应依赖于因子B所处的水平，即称为有所处的水平，即称为有AB有交互作用，观察有交互作用，观察是否相交是否相交四四.DOE案例案例18p 分析因子设计分析因子设计Step1.统计统计DOE因子因子分析因子设计分析因子设计Step2.选择响应选择响应Step3.选择分析图形选择分析图形四四.DOE案例案例19p 分析因子设计分析因子设计Step1.显著因子柏拉图判定：显著因子柏

12、拉图判定：红线以右红线以右Step2.P指判定：指判定：P0.05，为显著因子，上例判定，为显著因子，上例判定Material/Wing为显著因子为显著因子四四.DOE案例案例20p 残差分析残差分析Step1.正态概率图判定：残差数据应均匀分布，符合正态分布正态概率图判定：残差数据应均匀分布，符合正态分布Step2.残差与拟合值判定：应在中心线附近波动，无明显变化规律残差与拟合值判定：应在中心线附近波动，无明显变化规律Step3.残差与观测值判定：应随机波动，无明显变化趋势残差与观测值判定：应随机波动，无明显变化趋势四四.DOE案例案例21p 响应优化器响应优化器Step：统计：统计 DOE 因子因子响