DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)NPPT專業(yè)課件

一、DOE概念假設(shè)我們可以控制工序中的自變量（X1.X2…Xn）我們就可以找到改進(jìn)響應(yīng)變量(Y1.Y2…Yn)的設(shè)置試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DesignOfExperiment)

：主動(dòng)控制影響因素的變化，并觀察響應(yīng)變量的變化并研究其中的影響。試驗(yàn)?zāi)康模菏窃u(píng)估自變量對(duì)因變量的影響程度。二、DOE作用找出關(guān)鍵變量關(guān)鍵變量取值找出非關(guān)鍵關(guān)鍵變量，放寬工差，用低價(jià)材料替代關(guān)鍵變量取值范圍控制關(guān)鍵變量也就控制了過程三、DOE術(shù)語響應(yīng)變量Response:試驗(yàn)輸出的結(jié)果因子Factor:試驗(yàn)過程中的不同輸入變量如溫度、時(shí)間、粘度等水平Level:試驗(yàn)中對(duì)因子的不同設(shè)定值如溫度：10度、20度、30度干擾Noise:人不可控制的事物主要影響MainEffect:對(duì)單個(gè)因子而言,從一個(gè)水平到另一個(gè)水平的變化對(duì)輸出的平均影響交互作用Interaction：兩個(gè)因子合起來對(duì)總輸出的影響將高于兩個(gè)單獨(dú)的因子造成的影響重復(fù)Replication：以隨機(jī)次序重新做一次試驗(yàn)隨機(jī)化Randomization：以一種無固定模式的次序做試驗(yàn)區(qū)組Blocking:將干擾最小化的方法四、DOE步驟為何進(jìn)行試驗(yàn)確定起顯著作用的因子X確認(rèn)分析階段所假想的X量化因子X對(duì)響應(yīng)Y的影響改進(jìn)程序的系統(tǒng)方法為何檢驗(yàn)多個(gè)X多個(gè)改進(jìn)機(jī)會(huì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的效率估計(jì)因子間交互作用考慮因素試驗(yàn)的分辨率樣本數(shù)、功效和Power重復(fù)和復(fù)制劃分區(qū)組試驗(yàn)實(shí)施的隨機(jī)性敘述試驗(yàn)?zāi)康拇_定響應(yīng)變量研究影響因子定義X水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)收集數(shù)據(jù)圖形分析分析模型簡(jiǎn)化模型殘差分析反應(yīng)優(yōu)化器驗(yàn)證試驗(yàn)分析種類效應(yīng)：

---正態(tài)檢驗(yàn)圖、Pareto圖析因：---主要效果圖、交互作用圖、立方圖---ANOVA、回歸分析優(yōu)化：---等值線圖---反應(yīng)優(yōu)化器五、DOE方法一次一因素試驗(yàn)全階乘因子試驗(yàn)（全因子試驗(yàn)）分?jǐn)?shù)階乘因子試驗(yàn)（部分實(shí)施因子試驗(yàn)）響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)分步試驗(yàn)思想正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)五、DOE方法所謂一次一個(gè)因素法（OFAT），就是先固定一種組合，而其它因子保持固定，然后每次改變一個(gè)條件，將相鄰的兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以估計(jì)兩個(gè)條件的效果差異。OFAT=OneFactorAtaTimeOFAT雖然簡(jiǎn)單，但對(duì)實(shí)驗(yàn)的效率造成影響：--可能進(jìn)行了不必要的實(shí)驗(yàn)--找出原因因素的時(shí)間很長(zhǎng)--不知道改變一個(gè)因素而其他因素也改變所帶來的影響--不能發(fā)現(xiàn)或了解各因素的組合效果（交互作用）五、DOE方法Factors32Level243812793216845432全階乘試驗(yàn)的次數(shù)：Runs=XkX--水平；k--因子數(shù)Runs增加一個(gè)水平要大幅度增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)！全階乘實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)--包含所有主要結(jié)果的信息--包含所有交互作用的信息--量化Y=F（X）全階乘實(shí)驗(yàn)的局限性--資源分配過多--時(shí)間過長(zhǎng)一般因子數(shù)≤4時(shí)，才用全階乘實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)全階乘因子試驗(yàn)（全因子試驗(yàn)）：指所有因子的所有水平的所有組合都至少進(jìn)行一次試驗(yàn)：五、DOE方法當(dāng)因子水平超過2時(shí)：由于試驗(yàn)次數(shù)隨因子個(gè)數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng).

---通常只作2水平設(shè)計(jì)一般來講：因子的高、低兩水平+部分中心點(diǎn)之水平設(shè)置，相當(dāng)大程度上可以代替3水平設(shè)計(jì)，但試驗(yàn)次數(shù)大幅度減少，故最常用。2k因子設(shè)計(jì)2--表示因子均為2水平；K—表示因子數(shù)量；試驗(yàn)所需的運(yùn)行次數(shù)=2k全因子試驗(yàn)案例五、DOE方法正交試驗(yàn)法

通過應(yīng)用正交表，它的建構(gòu)，允許每一個(gè)因素的效果，可以在數(shù)學(xué)上，獨(dú)立予以評(píng)估?？梢杂行Ы档蛯?shí)驗(yàn)次數(shù)，進(jìn)而節(jié)省時(shí)間、金錢而且又可以得到相當(dāng)好的結(jié)果。次數(shù)ABCDEFG結(jié)果123456711111111Y121112222Y231221122Y341222211Y452121212Y562122121Y672211221Y782212112Y8正交表8行表示不同因子水平的組合7列表示最多7個(gè)因子1、2表示各因子的兩種水平每個(gè)因子出現(xiàn)機(jī)會(huì)均等任意2列間組合數(shù)字各出現(xiàn)2次，其搭配是均等的烘烤時(shí)間（A）烘烤溫度（B）目標(biāo)：改進(jìn)曲奇的口味和外觀DOE設(shè)計(jì)及結(jié)果烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B 6 375 41 10 375 50 6 450 4710 450 35 問題：那一個(gè)因子比較重要？如何設(shè)定重要的因子？

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOEDOE結(jié)果分析實(shí)用性分析圖形分析定量分析

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE實(shí)用性分析烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B 6 375 41 10 375 50 6 450 47 10 450 35

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE圖形分析烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B 6(-) 375(-) 41 10(+) 375(-) 50 6(-) 450(+) 4710(+) 450(+) 35

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE定量分析開始分析之前，用（＋）、（－）號(hào)表示每一個(gè)水平烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B － － 41 ＋ － 50 － ＋ 47＋ ＋ 35 烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B 6 375 41 10 375 50 6 450 4710 450 35

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE定量分析因子的影響＝高水平平均值－低水平平均值在本例中，A的主要影響＝ ＝42.5-44=-1.5B的主要影響＝ ＝41-45.5=-4.5

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE交互作用－一個(gè)因子的影響取決于另一個(gè)因子的水平烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B AB 6(-) 375(-) ＋ 4110(+) 375(-) － 506(-) 450(+) － 4710(+) 450(+) ＋ 35口味隨著烘烤溫度和時(shí)間的變化

全因子實(shí)驗(yàn)示例－曲奇餅DOE交互作用－交互作用的水平可由因子的水平值相乘得出烘烤時(shí)間 烘烤溫度 (min)

(oF) 口味A B AB 6(-) 375(-) ＋ 4110(+) 3