六西格玛实验设计

Thepurposeofanexperimentistobetterunderstandtherealworld,nottounderstandtheexperimentaldata.进行一个实验的目的是为了更好的了解真实的世界，而不是了解实验数据。WilliamDiamondIBM-已退休的统计员结束对本章的学习后，学员将能够：解释什么是DOE理解为什么使用DOE解释一些DOE的术语描述DOE的基本步骤描述有效实验设计的一些阻碍了解OFAT实验设计的局限性学习目的试验设计通过有目的地改变一个流程(或活动)的输入变量(因子)，以观察输出变量(响应量)的相应变化。它是一种科学的方法，使研究者更好地了解一个流程并确定输入(因子)是如何影响输出(响应量)。什么是实验设计产品或流程因子(可控制的变量)X1X2:Xn响应变量(可测量的输出)Y噪音(非可控制变量)

~NID(0,²)^Y=Y+^什么是实验设计试验设计是识别关键输入因子的最有效方法。试验设计是帮助我们了解输入因子和响应变量关系的最高效途径。试验设计是建立响应变量与输入因子之间的数学关系模型的方法。试验设计是确定优化输出并减少成本的输入设定值的途径。试验设计是设定公差的科学方法。为什么使用试验设计实验设计的益处如下:改善流程绩效水平；降低成本；缩短产品开发时间和生产时间。实验设计的益处基本术语响应变量：所关注的可测量的输出结果，如良率、强度等。因子：可控的变量，通过有意的变动，可确定其对响应变量的影响，

如温度、时间等。水平：因子的取值或设定，如： 举例： 时间因子的水平1＝2小时 时间因子的水平2＝3小时处理：某次实验的整套因子 举例： 处理1：时间＝2小时，温度＝175℃

处理2：时间＝3小时，温度＝225℃基本术语重复：指在不重新组合实验设定的情况下，连续进行实验并收集数据。复制：意谓每个数据值在重新设定测试组合之后收集。随机化：适当安排实验次序，使每个实施被选出的机会都相等。陈述问题设立目标确定输出变量识别输入因子(可控因子/噪声因子)选定每个因子的水平选择实验设计类型计划并为实施实验做准备实施实验并记录数据分析数据并得出结论必要时进行确认实验实验设计步骤尽量使用连续数据作输出变量连续数据提供更多的信息计数型数据需要大样本量尽量使用可精确，稳定测量的输出变量步骤3：确定响应变量通常可通过以下工具识别输入因子:鱼骨图因果矩阵潜在失效模式及效果分析

步骤4：识别输入因子可控(控制)因子是我们在工序的正常操作时能设定并且维持在期望水平的因子。噪音因子是在正常的操作期间变化的因子，而且我们不能够控制它们；或者我们宁愿不控制它们，因为这么做会很昂贵。可控因子与噪声因子因子水平可以是定量的，也可是定性的。定量举例温度：100℃和120℃压力：20psi

和25psi

旋转度：3000RPMvs.3500RPM定性举例机器A和机器B曲线A、B、C材料类型：新和旧步骤5:选择输入因子的水平因子水平的选择是基于实验目的。目标1:从大量的变量中确定出重要的少数输入因子（筛选）将当前能力的极限值设定为“大胆”水准；目标2:了解因素关系及交互作用一旦确定重要的输入因子，通过减小水平间距来确定输入因子间的交互作用目标3:确定一组输入变量的操作窗口（流程最优化）水平设定进一步接近步骤5:选择输入因子的水平

实验的常用类型目的可控因子个数全因子实验发现提供最好结果的因子和水平建立数学模型(可评价所有交互作用)4或更少部分因子实验发现提供最好结果的因子和水平建立数学模型(评价部分交互作用)5个或更多步骤6：选择DOE类型

实验的常用类型目的可控因子个数筛选实验通过测试大量的因子来发现关键的因子(不评价交互作用)7个或更多响应曲面法最优化当存在非线性影响时建立数学模型（经常使用向应面方法）3或更多步骤6：选择DOE类型步骤7：实施实验的计划实施实验的计划应解决以下问题:费用如何？我们已经与内部客户讨论过吗？需要多长时间？有必要做试运行吗？我们需要提案及许可吗？谁来进行实验？步骤8和9：实施实验,获取数据并分析数据获取数据确认数据收集与数据值确认特别情况不会产生影响用Minitab分析数据我们将在接下来的课程里讲解实施实验的阻碍问题不清目标不明集体讨论不充分实验结果不清实验设计费用过高实验设计耗时过长对实验设计策略缺乏理解实验初期缺乏信心缺乏管理支持过于迫切的需要结果缺乏足够的指导/支持通常固定所有其他因子不变，而只变动一个因子进行实验；然后变动第二个因子(固定其他因子)，以此类推。这样确定的“最优点”常常有误导性。单次单因子（OFAT）方法因子B因子A关注区域单因子实验vs

实验设计步骤1因子A因子B保持因子B不变，就因子A进行实验预估的最大反应量单因子实验vs

实验设计步骤1步骤2因子