DOE教育训练课件

DesignOfExperiment學習目標学习DOE方法的好处学习基本的DOE术语DOE事例DOE定義

指通过优选选择对参品特性影响比较大的各相关参数，确定那些因素重要那些不重要，还有每个因素取什么水平为好；各个因素按什么样的的水平搭配起来是产品特性指标较好，这就是试验设计。簡單講就是考察影响产品特性的各个参数，确定什么样的参数组合些产品特性最好。DOE的目的

在生产和科研活动中,为保证质量,降低成本,经常会遇到如何选择最优方案的问题,如怎样选择合适的配方/合理的工艺参数,最佳的生产条件,安排实验方案能做到时间最省,效果最好,成本最低.基本的DOE术语杂音的观念品质工程的观点是指会使产品机能变异的原因视为杂音或噪音因子，杂音分为下面三种：（1）外部杂音环境、人员（2）内部杂音或劣质杂音储存时间或使用中变质而不能达到目的的机能者（3）变异杂音或产品间杂音，以相同的规格制造出的产品间的变异产品品质的变异的原因原材料或采购零件的变异机器、设备等动作的变异或工具的磨损加工或处理条件的变异人为错误或因反复动作而产生的变动交互作用

交互作用的定义若某一因子各水准效果的关系因另一因子的水准条件不同而有所改变时，称此两因子间存在交互作用。強度強度A1A2温度A1A2温度两因子间的关系例如：某产品强度最大的两个因素分别为温度及催化剂含量。现进行实验，以温度为A因子，140℃为A1,160℃为A2，B因子为催化剂含量则取1%为B1，2%为B2，分别对A1B1,A1B2,A2B1四种组合分别进行实验，所得结果如下。无交互作用BAB1B2A14.05.0A24.55.5

党两因子间无交互作用存在时，其组合水准效果具有加成性有交互作用BAB1B2A14.05.0A25.54.5

当两因子间交互作用存在时，其组合水准效果不具有加成性

自由度的概念要得到所需的结果，必须提供最少的信息个数效果A1A2水準差值效果

B1B2

B3

水準因子的自由度对2水准A1、A2的因子A而言，想知道那一个是最佳水准，只需知道效果差值即可，故2水准因子的自由度为1而对于3水准B1、B2、B3的因子B而言，则需知道B2与B1的效果差及B3与B1效果差，故3水准的因子自由度为2

由上文可知，对一具N水准的因子而言，知道N-1个水准与此水准的差值，故因子自由度

=水准

-1

试验设计例为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关因素进行条件试验，反应温度(A)，反应时间(B)，用碱量(C)，并确定了它们的试验范围：

A：80-90℃

B：90-150分钟

C：5-7％

试验目的是搞清楚因子A、B、C对转化率有什么影响，哪些是主要的，哪些是次要的，从而确定最适生产条件，即温度、时间及用碱量各为多

少才能使转化率高。试制定试验方案。这里，对因子A，在试验范围内选了三个水平；因子B和C也都取三个水平：

A：Al＝80℃，A2＝85℃，A3=90℃

B：Bl＝90分，B2＝120分，B3=150分

C：Cl＝5％，C2＝6%，C3＝7%

当然，在正交试验设计中，因子可以是定量的，也可以是定性的。而定量因子各水平间的距离可以相等，也可以不相等。

这个三因子三水平的条件试验，通常有两种试验进行方法：

全面试验对各因子与指标间的关系剖析得比较清楚。但试验次数太多。特别是当因子数目多，每个因子的水平数目也多时。试验量大得惊人。如选六个因子，每个因子取五个水平时，如欲做全面试验，则需56＝15625次试验，这实际上是不可能实现的。如果应用正交实验法，只做25次试验就行了。而且在某种意义上讲，这25次试验代表了15625次试验。

(Ⅱ)简单对比法

变化一个因素而固定其他因素，如首先固定B、C于Bl、Cl，使A变化之：

↗A1

B1C1→A2

↘A3(好结果)

如得出结果A3最好，则固定A于A3，C还是Cl，使B变化之：

↗B1

A3C1→B2(好结果)

↘B3

得出结果以B2为最好，则固定B于B2，A于A3，使C变化之：

↗C1

A3B2→C2(好结果)

↘C3

试验结果以C2最好。于是就认为最好的工艺条件是A3B2C2。这种方法一般也有一定的效果，但缺点很多。首先这种方法的选点代表性很差，如按上述方法进行试验，试验点完全分布在一个角上，而在一个很大的范围内没有选点。因此这种试验方法不全面，所选的工艺条件A3B2C2不一定是27个组合中最好的。其次，用这种方法比较条件好坏时，是把单个的试验数据拿来，进行数值上的简单比较，而试验数据中必然要包含着误差成分，所以单个数据的简单比较不能剔除误差的干扰，必然造成结论的不稳定。

2．正交表

为了叙述方便，用L代表正交表，常用的有L8(27)，L9(34)，L16(45)，L8(4×24)，L12(211)，等等。此符号各数字的意义如下：L8(27)

7为此表列的数目（最多可安排的因子数）

2为因子的水平数

8为此表行的数目（试验次数）

L18(2×37)

有7列是3水平的

有1列是2水平的

L18(2×37)的数字告诉我们，用它来安排试验，做18个试验最多可以考察一个2水平因子和7个3水平因子。

正交表具有两条性质：(1)

每一列中各数字出现的次数都一样多。(2)任何两列所构成的各有序数对出现的次数都一样多。所以称之谓正交表。

例如在L9(34)中(见表1)，各列中的l、2、3都各自出现3次；任何两列，例如第3、4列，所构成的有序数对