DOE实验设计培训ppt课件

1、DOE实验设计培训12 345678Pg 2确认偏向来源:探测性分析获得突破的蓝图优化输出变量控制 X和 监控 Y确立长期质量管理控制明确工程定义确认输入及输出目的分析丈量系统确定工艺才干丈量确认偏向来源:统计性分析确认偏向来源:方差分析规划实验设计分析挑选关键输入变量 (DOE) 找寻交互作用( DOE)确定 Y=f (X)改良6 Sigma 概论工程管理计算机运用根底统计学确定什麼是試驗設計？試驗設計是研讨作用要素Xs與關鍵質量特性CTQs之間關係的方法論.XsY=fxY在工農業生產和科學試驗中, 試驗是必不可少的. 試驗安排得好, 往往會達到事半功倍的效果. 如何科學地組織試驗, 包括許

2、多環節：選題、確定因數及其程度、設計試驗組合, 等等. 這些環節, 有的是屬於管文科學, 有的是需求數學和統計學的方法來設計試驗方案, 後者稱為統計試驗設計.DOE的意义1为什么需求实验设计1、优化设计的必要性提高产量；减少变异性，与额定值或 目的值更为一致；减少开发时间；减少总本钱；DOE的意义2基本研究1、发现相关问题2、明了技术要点产品设计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1 、变量研究2、变量的优化设置3、建立可靠公差4、发现降低成本的解决办法 2、实验设计的作用工艺研发5、优化变化6、改善

3、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DOE術語呼应變量Response:实验输出的结果因子Factor:实验过程中的不同输入变量如温度、时间、粘度等程度Level:实验中对因子的不同设定值如温度：10度、20度、30度干扰Noise:人不可控制的事物主要影响Main Effect:对单个因子而言, 从一个程度到另一个程度的变化对输出的平均影响交互作用Interaction：两个因子合起来对总输出的影响将高于两个单独的因子呵斥的影响

4、.Pg 7反复实验(replication) 一个处置施加于多个实验单元。我们一定要进展不同单元的反复(replicate)，而不能仅进展同单元的反复(repetition):要重做实验，而不能仅反复观测或反复取样。随机化(randomization)：用完全随机的方式安排各次实验的顺序和或所用的实验单元。防止那些实验者未知的但能够会对呼应变量产生的某种系统的影响。划分区间(blocking)：按照某种方式把各个实验单元区分成组，每组内保证差别较小，使他们具有同质齐性(homogeneous)，那么我们可以在很大程度上消除由于较大实验误差所带来的分析上的不利影响。假设分区组有效，那么这种方法在

5、分析时，可以将区组内与区组间的差别分别出来，这样就能大大减少能够存在的未知变量的系统影响。实验设计的根本原那么战略一：篩選主要因子使X型問題簡化成A型問題战略二：找出最正确之生產條件使A型問題簡化成T型問題战略三：證實最正确生產條件有再現性全因子試驗計劃法没有交互作用(平行的形状)YXXX有一点交互作用有很大的交互作用什么是交互作用 表示2个因子的程度组合上,发生不等待的效果。3次以上的交互作用，技术分析不太容易，因此普通不思索。交互作用图A&B间没有交互作用定义：当有交互作用存在时, 一个要素对回应的影响与其他各规范要素对回应的影响是不同的. A&B相互作用B的影响随着A的规范而变化. 这里

6、, B对低规范A有负面影响, 对高规范A有正面影响. A&B相互作用这里, B的影响以与上述一样的方式随着A的规范而变化. 低A低A高A高A低B高B低A低A高A高A低B高B低A高A低B高B試驗設計的步驟1.工程選定2.測定Y設定盡量為連續型3.測定系統分析(MSA)4.因子X設定5.因子程度設定適當的6.試驗種類選定7.試驗計劃設定8.試驗實施9.結果分析10.最終断定 END1.程度之間太小時會失敗，太大時也不可2.設定程度盡量間距相等3.確認設定的程度能否作業程度設定1.在評估要素的影響時它提供的信息不夠詳細2.经常得出無法再現的結論3.需求的數據量很大Y為離散型 陈说实践问题和实验目的选

7、择“Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案经过DOE 想到达什么目的? Y是什么？计量型？计数型？如产出率, 作业时间, 清洁度等 如温度(100,150),分量(20,30,40kg) 全因子实验, 田口设计, 呼应曲面设计等 搜集实验结果的数据 运用软件进展实验数据分析制定改善方案 DOE的处方必要时反复实验陈说问题和实验目的选择“Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案 首先要明白实验的目的究竟要什么？ 把握Vital Few Xs(少数关键X的影响程度 把握选定的重要X之间的交互作用 建立X和Y的预测模型 决议Y最正

8、确化的X的条件:DOE处方-1.陈说实践问题和实验目的选择呼应变量“Y(特性值) 呼应变量的定义 - 改善的目的是什么? 目的值(平均)/分布水准(规范偏向) - 呼应变量随着时间变吗? 呼应变量能否具备正态分布? - 希望能发现出多大的呼应变量的变化程度? - MSA丈量分析系统能否可靠? - 希望得到多个输出呼应变量吗? 计数型与计量型数据的比较? 计数型属性数据合格/不合格率的有效性不及计量型数据延续丈量数据， 这阐明需求大量的数据才干得出数据有效的统计结论。所 以尽量选择计量型数据作为Y,以防止搜集大量数据 陈说问题和实验目的选择“Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分

9、析实验结果结论和方案DOE处方-2.选择“Y呼应变量陈说问题和实验目的选择“Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案DOE处方-3.陈说因子和程度 决议因子选择“X因子，尽量为计量型，可以从以下来 ： - 因果图 - 头脑风暴法 - 流程图 - 专家意见 - 供应商输入 - 竞争性分析 - 分析阶段结果 宁缺毋滥！ 处置噪音变量不可控因子的方法 - 利用随机化 - 试图把噪音变量维持为常数的方法 - 利用Block化 - 反复实验 陈说问题和实验目的选择Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案 决议因子的程度 按因子数及影响的

10、特性选择程度数 - 因子多时,用2程度 - 只需线形影响时,用2程度 - 估计有曲线影响时,用3程度 程度的范围设定: -选择“X 变量，要有足够的范围以表达差别。 - 不可脱离实现能够性的范围(但可以超出当前 Process的范围)。 - 对计量性数据的输入变量的程度设定,大体上 要思索当前条件的界限。DOE处方-3.陈说因子和程度陈说问题和实验目的选择“Y 呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案思索实验的目的和预算等选择DOEDOE处方-4.选择DOE当设计一个实验时，要思索如下关键要素a)实验限制条件b)实验设计方法c)噪声变量d)随机化和分组e)反复和

11、反复f)样本容量实验设计的关键要素(1)DOE处方-4.选择DOE4a)确定实验限制条件确定实验可采用方案数与实验次数的限制条件。实验限制条件可以是时间，金钱，人力资源，物质限制等。决议他将做多少次实验。结合他的实验目的，选择最正确实验设计及他可以采用的最多的实验次数。留意：1.不要在第一次实验中用完他一切的资源2.胜利的DOE是一个反复的过程，不是一次实验就能完成的！实验设计的关键要素(2)DOE处方-4.选择DOE4b)设计实验-确定实验设计方法挑选实验6以上部分因子实验410全因子实验15田口设计213DOE 种类因子数量选别重要因子选别重要因子因子与Y的关系寻觅因子的最正确条件组合目的

12、区分主效果主效果和部分交互作用一切主效果和交互作用(线性效果设计或工序参数优化作用低如今工序知识形状高呼应曲面实验23设定因子的最正确条件反响变量的预测模型(曲线效果效果試驗設計的類別 試驗類別的選擇依據在選擇試驗時，須至少考慮以下要素：1.研讨目標：即通過試驗希望達到什麼目的，解決什麼問題2.要素和程度數：我們的調查、分析范圍3.每次的試驗本钱 試驗類別根據不同的要素類，我們可以按以下分類：試驗類型目標1.全因子試驗（所有因素和水平的組合）1.尋找最有利於輸出的因素水平2.建立可評估所有交互影響的數學模型2.分部因子試驗（所有組合的一個子集）1.尋找最有利於輸出的因素水平2.建立可評估部分交

13、互影響的數學模型試驗設計的類別 試驗類別試驗類型目標3.篩選試驗從大量因素中發現少數關鍵因素（不評估因素的交互作用）4.响应曲面实验1.優化2.建立非線性影響存大時的數學模型（常用響應表面方法）5.田口設計1.優化2.優化產品或制造過程的函數3.使輸出地噪聲因素敏感性最小，對輸入因素敏感性最大噪声变量 噪声变量会影响实验结果，但是我们不能控制它或选择对其不进展控制。此类变量为知或未知。范例：-季节要素，温度、湿度-设备-操作人员-原资料实验设计的关键要素(3)DOE处方-4.选择DOE通常可以经过分组和随机化来降低噪声变量的影响！实验设计的关键要素(4)4d)分组Blocking) 将数据分成

14、类似的几组，以将噪声或埋伏变量的影响降到最小。实例：在四把枪A、B、C和D)及四个战士测试枪好不好。A A A AB B B BC C C CD D D DA B C DB C D AC D A BD A B C战士1战士2战士3战士4呵斥改动的缘由是枪还是战士？4d)随机化Randomizing)经过分组方法对枪和战士进展独立测试减少包括噪声和埋伏变量在内的其他变量的影响。随机化： -运转顺序 -丈量顺序DOE处方-4.选择DOE簡單的比較型實驗 兩個均值的檢定 1-和2-樣本t-檢定 配對t-檢定 1-和2-變異檢定 1-和2-比例檢定單因子實驗: ANOVA檢定統計的實驗設計 DOE 選

15、擇實驗設計方案全因子試驗計劃法 因子程度A1A2A3A48.448.368.288.598.918.609.349.419.698.928.928.74試驗的反復隻選擇1個預計對一些特性值有影響的因子，實施試驗的最單純的試驗計劃法。 認為紡紗生產工序上反應溫度影響紡紗產品的強度，因此為了了解按反應溫度的變化，強度怎樣變化，並且在怎樣程度下給最高的強度而做試驗，反應溫度為因子來取程度(A1:60, A2:65, A3:70, A4:75),在各溫度下3回，把全體12回試驗按隨機順序來實施。其結果得到了以下數據，求最正确條件。 按反應溫度(A)變化的強度(單位 : kg/m)的試驗數據據單因子試驗

16、計劃法全因子試驗計劃法 One-way ANOVA: A1, A2, A3, A4Analysis of VarianceSource DF SS MS F PFactor 3 1.9788 0.6596 31.19 0.000Error 8 0.1692 0.0211Total 11 2.1480 Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDevLevel N Mean StDev -+-+-+-A1 3 8.3600 0.0800 (-*-) A2 3 8.7000 0.1819 (-*-) A3 3 9.4800 0.1852 (-*-)

17、 A4 3 8.8600 0.1039 (-*-) -+-+-+-Pooled StDev = 0.1454 8.50 9.00 9.50單因子試驗計劃法STAT-ANOVA-ONE WAY (unstacked)实施实验及搜集数据 确保进展实验前应设计好数据记录表。 以保证在设计好的表格内记录一切数据。 在实验进展过程中应不断在场，由于他无法预料会发生什么 样的情况！预备数据搜集方案. 保管实验样本将会对他有所协助，假设某一丈量值出现问题， 他可以重新丈量该样本。 训练数据搜集者. 有必要可以示范运营. 实施实验并搜集数据.陈说问题和实验目的选择“Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案DOE处方-5.实施实验及搜集数据陈说问题和实验目的选择“Y呼应变量陈说因子和程度选择DOE实施实验及搜集数据分析实验结果结论和方案DOE处方-6.分析实验结果6a.为整个模型建立方差分析表 6b.简化模型去除不显著的项或平方和影响低的项3.进展残值诊断，保证模型适宜 4.研讨显著的交互作用P-值0.05)-首先从高阶入手5.研讨显著的主效果P-值0.05)6.陈说获得的数学模型Y=f(X),计算%SS的影响和评价实践的重要性需回答的问题： Y能否存在改善迹象？ 实验结果能否具