DOE實驗設計案例分析ppt課件

1、DOE實驗設計案例分析,1,DOE計劃,一、試驗目標 投射距離可以根據(jù)目標的變動隨之變動參數(shù)符合距離要求。 二、現(xiàn)狀 投擲器的現(xiàn)狀是投擲距離的平均值為176.43cm，標準偏差為3.19cm。 三、試驗工具 盒尺測量范圍（0-2m)，測量精度1cm 投擲器,2,四、定義輸入輸出變量,DOE計劃,3,X1-橡皮筋,X2-投擲球,X3-固定臂位置,X4-投射臂位置,X5-投射倉位置,X6-底座角度,對彈射距離的有影響的因素分析如下：,1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,DOE計劃,4, 試驗影響因素分析 試驗的影響因素主要包括的影響因素及水平如下：,DOE計劃,2003年6月22日所作分析,5

2、,五、試驗步驟 1、篩選試驗： 通過8次的篩選試驗，將不重要的因素去除，以減少正式試驗的因素數(shù)，減少試驗次數(shù)。篩選試驗時每個試驗做5次重復試驗。 2、正式試驗 根據(jù)篩選試驗進行正式試驗，正式試驗采用解析度大于4的試驗方案。正式試驗時每個試驗做5次重復試驗。 3、驗證實驗 根據(jù)正式試驗的最優(yōu)結果進行驗證試驗，驗證實驗共做20次。根據(jù)試驗結果求出投擲距離。,DOE計劃,2003年6月22日所作分析,6,一、篩選試驗,篩選試驗,首先進行8次的篩選試驗，以篩選重要因素，試驗數(shù)據(jù)和結果如下：,2003年6月22日所作分析,7,篩選試驗,篩選試驗影響因素的排列圖,2003年6月22日所作分析,8,Esti

3、mated Effects and Coefficients for y (coded units) Term Effect Coef Constant 1.60950 橡皮筋 1.30000 0.65000 投擲球 0.13500 0.06750 固定臂位置 0.39400 0.19700 投擲臂位置 0.44800 0.22400 投射倉位置 0.30700 0.15350 底座角度 1.26600 0.63300 橡皮筋*底座角度 0.35100 0.17550 Analysis of Variance for y (coded units) Source DF Seq SS Adj S

4、S Adj MS F P Main Effects 6 7.5223 7.5223 1.2537 * * 2-Way Interactions 1 0.2464 0.2464 0.2464 * * Residual Error 0 0.0000 0.0000 0.0000 Total 7 7.7687,篩選試驗,篩選試驗影響因素方差分析,主因素和兩因素交互作用的P值均未出現(xiàn),2003年6月22日所作分析,9,篩選試驗,篩選試驗結果分析,從篩選試驗的排列圖中可以看出，圖中并未出現(xiàn)紅線，說明8次試驗并未區(qū)分出主要的影響因素。同時sesson中的p值數(shù)據(jù)也顯示，主因素與2因素的交互作用均不顯著。因此

5、可以分析得出以下的結論：篩選試驗的試驗次數(shù)較少，不能反映出主因素與因素交互作用對Y值的影響，需要追加實驗，進一步分析。,2003年6月22日所作分析,10,DOE試驗,采用在8次篩選試驗基礎上追加8次試驗的試驗方法，試驗布置和結果如下：,2003年6月22日所作分析,11,試驗影響因素的排列圖,DOE分析,2003年6月22日所作分析,12,Estimated Effects and Coefficients for y (coded units) Term Effect Coef SE Coef T P Constant 1.62563 0.01888 86.13 0.007 Block -

6、0.01613 0.01888 -0.85 0.550 橡皮筋 1.28825 0.64412 0.01888 34.13 0.019 投擲球 -0.05475 -0.02737 0.01888 -1.45 0.384 固定臂位置 0.43275 0.21637 0.01888 11.46 0.055 投擲臂位置 0.37475 0.18738 0.01888 9.93 0.064 投擲倉位置 0.16025 0.08012 0.01888 4.25 0.147 底座角度 1.18125 0.59062 0.01888 31.29 0.020 橡皮筋*投擲球 0.07325 0.03663 0

7、.01888 1.94 0.303 橡皮筋*固定臂位置 0.14675 0.07337 0.01888 3.89 0.160 橡皮筋*投擲臂位置 0.18975 0.09488 0.01888 5.03 0.125 橡皮筋*投擲倉位置 -0.03875 -0.01938 0.01888 -1.03 0.492 橡皮筋*底座角度 0.31325 0.15663 0.01888 8.30 0.076 投擲球*固定臂位置 0.08475 0.04238 0.01888 2.25 0.267 投擲球*投擲臂位置 0.01175 0.00588 0.01888 0.31 0.808 Analysis o

8、f Variance for y (coded units) Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Blocks 1 0.0042 0.0042 0.00416 0.73 0.550 Main Effects 6 13.6453 13.6453 2.27422 398.97 0.038 2-Way Interactions 7 0.6794 0.6794 0.09706 17.03 0.185 Residual Error 1 0.0057 0.0057 0.00570 Total 15 14.3346,主因素和兩因素交互作用的P值均已出現(xiàn)，主交互因素的P值顯著

9、，二因素交互作用的P值不顯著。需要刪除不顯著的交互作用。,試驗影響因素方差分析,刪除P值較大的兩項交互作用,DOE分析,2003年6月22日所作分析,13,刪除兩項交互后的排列圖,DOE分析,2003年6月22日所作分析,14,Estimated Effects and Coefficients for y (coded units) Term Effect Coef SE Coef T P Constant 1.62563 0.01598 101.72 0.000 Block -0.01613 0.01598 -1.01 0.387 橡皮筋 1.28825 0.64412 0.01598 4

10、0.31 0.000 投擲球 -0.05475 -0.02737 0.01598 -1.71 0.185 固定臂位置 0.43275 0.21637 0.01598 13.54 0.001 投擲臂位置 0.37475 0.18738 0.01598 11.72 0.001 投擲倉位置 0.16025 0.08012 0.01598 5.01 0.015 底座角度 1.18125 0.59062 0.01598 36.96 0.000 橡皮筋*投擲球 0.07325 0.03663 0.01598 2.29 0.106 橡皮筋*固定臂位置 0.14675 0.07337 0.01598 4.59

11、 0.019 橡皮筋*投擲臂位置 0.18975 0.09488 0.01598 5.94 0.010 橡皮筋*底座角度 0.31325 0.15663 0.01598 9.80 0.002 投擲球*固定臂位置 0.08475 0.04238 0.01598 2.65 0.077 Analysis of Variance for y (coded units) Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Blocks 1 0.0042 0.0042 0.00416 1.02 0.387 Main Effects 6 13.6453 13.6453 2.27422 55

12、6.55 0.000 2-Way Interactions 5 0.6729 0.6729 0.13457 32.93 0.008 Residual Error 3 0.0123 0.0123 0.00409 Total 15 14.3346,試驗影響因素方差分析,主因素和兩因素交互作用的P值均已出現(xiàn)，主交互因素和二因素交互作用的P值均顯著，表示主因素和兩因素的交互作用對投射距離均有很大的影響。,DOE分析,2003年6月22日所作分析,15,主效果分析,從主效果分析圖中可以看出，因素橡皮筋、固定臂位置、投擲臂位置、投射倉位置和底座角度對于投射距離均為正相關，投擲球與投射距離負相關。在6個因素

13、中橡皮筋和底座角度對于投射距離的影響最大。,DOE分析,2003年6月22日所作分析,16,交互作用分析,DOE分析,從交互作用的圖中可以看出投擲球與投擲倉位置、固定臂位置和投擲臂位置、投擲球和固定臂位置均有較大的交互作用。,2003年6月22日所作分析,17,DOE分析,數(shù)學模型的建立,根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)可以計算出數(shù)學模型的回歸方程為： Y1.62563+0.64412A-0.02737B+0.21637C+0.18738D+0.08012E+0.59062F+0.03663AB+0.07337AC+0.09488AD+0.15663AE+0.4238BC 其中： Y投擲距離 A橡皮筋 B投

14、擲球 C固定臂位置 D投擲臂位置 E投擲倉位置 F底座角度,2003年6月22日所作分析,18,優(yōu)化設計,本實驗的實驗目標是望大，根據(jù)實驗目標進行優(yōu)化的結果如下： 所有的6個影響因素均取1水平時，投射距離最遠，最遠的距離為3.7207米。,最優(yōu)水平的實驗在本實驗的16次實驗中已經(jīng)作過，就是試驗標號為2的實驗，在實驗中5次的平均值為3.71，與目標值十分接近。,2003年6月22日所作分析,19,反應表面方法RSM,通過6.22的DOE試驗，發(fā)現(xiàn)在6個因素中橡皮筋和底座角度對于投射距離的影響最大。重點針對此兩個因素進行反應表面方法。,其他因素的選擇如下：,0,1,-,-1,20,一、試驗設計,反

15、應表面方法RSM試驗,進行2因子中央組合，試驗方案如下：,21,反應表面方法RSM試驗,通過13次試驗，每次試驗進行5次。 試驗數(shù)據(jù)如下：,22,主效果圖,23,方差分析表,Term Coef SE Coef T P Constant 233.20 8.004 29.137 0.000 A 88.74 6.327 14.024 0.000 B -68.03 6.327 -10.752 0.000 A*A -41.39 6.785 -6.100 0.000 B*B 10.68 6.785 1.574 0.159 A*B -13.70 8.948 -1.531 0.170 S = 17.90 R-

16、Sq = 98.1% R-Sq(adj) = 96.7% Analysis of Variance for C11 Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Regression 5 114522 114522 22904.4 71.51 0.000 Linear 2 100022 100022 50010.9 156.15 0.000 Square 2 13750 13750 6874.8 21.46 0.001 Interaction 1 751 751 750.8 2.34 0.170 Residual Error 7 2242 2242 320.3 Lack

17、-of-Fit 3 1855 1855 618.4 6.39 0.053 Pure Error 4 387 387 96.7 Total 12 116764,Lack-of-Fit0.05,可以符合性假設成立,24,表面圖和等高線圖,25,數(shù)學模型的建立,根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)可以計算出數(shù)學模型的回歸方程為： Y233.2+88.74A-68.03B-41.39A*A+10.68B*B-13.70AB 其中： Y投擲距離 A底座角度 B橡皮筋長度,26,反應優(yōu)化器,當目標設置為2m（200cm）時,27,質(zhì)量系統(tǒng)推薦,28,太友科技質(zhì)量控制系統(tǒng)產(chǎn)品系列,數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)分析,控制/反饋,集成/分析,MiniData-RT,MiniData,Mini-SPC,TYSPC企業(yè)版,自動在